一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置及利用其回收磷的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置，包括通過管道依次連接的缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池、厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池。本發(fā)明還公開了一種利用污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置回收磷方法。本發(fā)明在污水處理的同時實現(xiàn)磷的高效回收，前置二級BAF(生物濾池）裝置實現(xiàn)污水磷回收前的預(yù)凈化作用，提高磷回收的純度；二級MBR(膜生物反應(yīng)池/器)有利于實現(xiàn)高磷水的回收，且內(nèi)循環(huán)磷回收系統(tǒng)投資小于其他除磷方法。
【專利說明】一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置及利用其回收磷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水處理，特別是涉及一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置及利用其回收磷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]污水中的磷和氮一樣是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的主要因素，在現(xiàn)代污水處理技術(shù)中，磷作為主要污染物去除指標越來越引起人們的重視，近年來國家環(huán)保部門不斷提高污水排放標準，磷的排放濃度由國家城鎮(zhèn)污水排放一級B標準的1.0mg/L,提高到一級A標準的
0.5mg/L。排放標準的日趨嚴格意味著除磷量的增加，以一座日處理量10萬噸的污水處理廠為例，按照進水平均總磷濃度5mg/L計算，出水要達到一級A的標準，需要每天去除總磷450kg，年去除總磷165噸。
[0003]磷是動植物體內(nèi)必不可 少的營養(yǎng)物質(zhì)，在自然界中磷是一類不可再生資源，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，全球磷的礦藏資源將不斷減少。從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，污水中的磷無疑是一種重要的資源，若能把污水中的磷進行有效回收及利用將是解決含磷污水的最佳途徑。
[0004]目前除磷技術(shù)分為生物除磷和化學(xué)除磷，生物除磷是以形成高含磷生物剩余污泥從水中分離來達到除磷的目的，化學(xué)除磷是通過在污水中投加化學(xué)藥劑形成化學(xué)高含磷污泥從水中分離來達到除磷的目的。這二種除磷方法雖然達到了污水除磷的目的，但形成的含磷污泥中污染物成分復(fù)雜，無法進行磷的回收利用，一般都脫水后進行污泥處置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置及使用方法。本發(fā)明在污水處理的同時實現(xiàn)磷的高效回收，前置二級BAF(生物濾池)裝置實現(xiàn)污水磷回收前的預(yù)凈化作用，提高磷回收的純度；二級MBR(膜生物反應(yīng)池/器)有利于實現(xiàn)高磷水的回收，且內(nèi)循環(huán)磷回收系統(tǒng)投資小于其他除磷方法。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置，包括通過管道依次連接的缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池、厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池；所述缺氧生物濾池內(nèi)部填充有粒狀生物濾料；所述好氧曝氣生物濾池內(nèi)部填充有粒狀生物濾料，底部設(shè)有曝氣裝置；所述厭氧膜生物反應(yīng)池中設(shè)有攪拌器、懸浮填料和膜組件；所述磷鹽絮凝池中設(shè)有水下攪拌器和除磷藥劑；所述磷鹽沉淀池底部為錐形結(jié)構(gòu)；所述好氧膜生物反應(yīng)池中設(shè)有曝氣裝置、懸浮填料和膜組件；所述好氧膜生物反應(yīng)池底部設(shè)有污泥回流泵，所述污泥回流泵上連接有回收管道和將污泥直排出的排污管道，所述回收管道和排污管道上均設(shè)有閥門，所述回收管道連接在厭氧膜生物反應(yīng)池底部。
[0008]優(yōu)選的，所述好氧曝氣生物濾池頂部設(shè)有供好氧曝氣生物濾池內(nèi)硝化液回流至缺氧生物濾池底部的管道。[0009]優(yōu)選的，所述缺氧生物濾池和好氧曝氣生物濾池底部均設(shè)有反沖洗進水管，頂部均設(shè)有反沖洗排水管，所述反沖洗進水管、反沖洗排水管上均設(shè)有閥門。
[0010]優(yōu)選的，所述缺氧生物濾池、厭氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)設(shè)氧化還原電位在線檢測儀，所述好氧曝氣生物濾池、好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)設(shè)溶解氧在線檢測儀。
[0011]一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置的使用方法，其特征在于，包括:
[0012]I)脫氮:廢水依次經(jīng)過缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內(nèi)氣水比2-5:1，硝化液回流比為100-300%，進水負荷為l-3kgC0D/m3.d ；
[0013]2)除磷及磷的回收:將步驟I)處理后的廢水依次經(jīng)過厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池進行循環(huán)除磷處理后完成污水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應(yīng)池在攪拌條件下，保持氧化還原電位小于O ;所述好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)溶解氧大于1.5mg/L，污泥回流比30-100%，懸浮生物填料填充比0-40%，內(nèi)循環(huán)磷回收回流比30-70% ;所述磷鹽絮凝池投加20-40mg/L除磷藥劑,攪拌條件下反應(yīng)10_40min ;磷鹽沉淀池內(nèi)磷鹽沉淀時間2.0-3.0h,回收分離得到磷酸鹽沉淀物。
[0014]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]1、與傳統(tǒng)污水處理工藝相比較本發(fā)明在污水處理的同時實現(xiàn)磷的高效回收；傳統(tǒng)的污水生物除磷或者化學(xué)除磷技術(shù)僅能實現(xiàn)磷與污水的分離，污水達標排放，磷以剩余活性污泥或化學(xué)污泥的 形式進入污水廠污泥處理系統(tǒng)，污泥不進行磷的回收利用。本發(fā)明通過采用二級BAF (生物濾池)+ 二級MBR(膜生物反應(yīng)池/器)+內(nèi)循環(huán)磷回收系統(tǒng)的處理工藝實現(xiàn)在污水處理的同時達到磷的回收利用；
[0016]2、前置二級BAF(生物濾池)裝置實現(xiàn)污水磷回收前的預(yù)凈化作用，提高磷回收的純度；本發(fā)明采用前置缺氧-好氧二級BAF(生物濾池)裝置，其目的是降低總磷之外的其他污染物濃度，城市污水中含有大量的各類污染物，主要為有機污染物、氮、磷和無機懸浮物等，缺氧-好氧二級BAF(生物濾池)裝置的特點是對有機物、總氮和懸浮物的去除效果好，對總磷的去除效果很差，通過前置二級BAF(生物濾池)的設(shè)置可以實現(xiàn)對污水的預(yù)凈化，除總磷外其他污染物的濃度已經(jīng)大幅度下降，有利于提高后續(xù)磷回收的純度。
[0017]3、二級MBR(膜生物反應(yīng)池/器)有利于實現(xiàn)高磷水的回收；厭氧-好氧工藝中的厭氧池由于微生物的釋磷作用其總磷濃度較高，通過在厭氧池設(shè)置MBR(膜生物反應(yīng)池/器)膜組件可以分離回收高磷水，而且膜組件具有優(yōu)良的截流作用，高磷水中SS (水中懸浮物)幾乎為0，COD (化學(xué)需氧量)和總氮的濃度很低，有利于實現(xiàn)后續(xù)磷高效回收。好氧MBR(膜生物反應(yīng)池/器)池中膜組件保障最終的出水效果，使出水滿足高標準排放或回用的目的；
[0018]4、本發(fā)明采用厭氧池膜分離后高磷水溶液進入后續(xù)內(nèi)回流磷回收系統(tǒng)，通過加藥化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽沉淀和水的分離，磷酸鹽沉淀物可以直接回收利用，脫磷水回流至好氧MBR(膜生物反應(yīng)池/器)池中。設(shè)置內(nèi)循環(huán)磷回收系統(tǒng)與其他除磷方法相比較優(yōu)點是循環(huán)液磷濃度高除磷效果好，同時回流量小于污水處理量，內(nèi)循環(huán)磷回收系統(tǒng)投資小于其他除磷方法；
[0019]5.本發(fā)明中投加懸浮生物填料，增加系統(tǒng)的生物量，提高二級MBR(膜生物反應(yīng)池/器)對污水中污染物質(zhì)的去除效果?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明中污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]其中，I為缺氧生物濾池，2為好氧曝氣生物濾池，3為厭氧膜生物反應(yīng)池，4為磷鹽絮凝池，5為磷鹽沉淀池，6為好氧膜生物反應(yīng)池。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0023]如圖1所示，為本發(fā)明中污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置包括通過管道依次連接的缺氧生物濾池1、好氧曝氣生物濾池2、厭氧膜生物反應(yīng)池3、磷鹽絮凝池4、磷鹽沉淀池5和好氧膜生物反應(yīng)池6 ;所述缺氧生物濾池I內(nèi)部填充有粒狀生物濾料；所述好氧曝氣生物濾池2內(nèi)部填充有粒狀生物濾料，底部設(shè)有曝氣裝置；所述厭氧膜生物反應(yīng)池3中設(shè)有攪拌器、懸浮填料和膜組件；所述磷鹽絮凝池4中設(shè)有水下攪拌器和除磷藥劑；所述磷鹽沉淀池5底部為錐形結(jié)構(gòu)；所述好氧膜生物反應(yīng)池6中設(shè)有曝氣裝置、懸浮填料和膜組件；所述好氧膜生物反應(yīng)池6底部設(shè)有污泥回流泵，所述污泥回流泵上連接有回收管道和將污泥直排出的排污管道，所述回收管道和排污管道上均設(shè)有閥門，所述回收管道連接在厭氧膜生物反應(yīng)池3底部。所述生物濾料、懸浮填料、膜組件、除磷藥劑均為常規(guī)材料；所述生物濾料可以選擇為陶粒、顆?；钚蕴俊⒚涸?、石英砂中一種或幾種；所述懸浮填料為球型、圓柱型、多棱型、空心型或海綿型懸浮于水中的生物填料；所述膜組件為板式或簾式中空纖維膜；所述除磷藥劑為硫酸鋁、聚合氯化鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、聚合鋁鐵、氫氧化鈣的一種或幾種。
[0024]優(yōu)選方案中，所述好氧曝氣生物濾池2頂部設(shè)有供好氧曝氣生物濾池2內(nèi)硝化液回流至缺氧生物濾池I底部的管道。所述缺氧生物濾池I和好氧曝氣生物濾池2底部均設(shè)有反沖洗進水管，頂部均設(shè)有反沖洗排水管，所述反沖洗進水管、反沖洗排水管上均設(shè)有閥門。所述缺氧生物濾池1、厭氧膜生物反應(yīng)池3內(nèi)設(shè)氧化還原電位在線檢測儀，所述好氧曝氣生物濾池2、好氧膜生物反應(yīng)池6內(nèi)設(shè)溶解氧在線檢測儀?？筛鶕?jù)好氧過程的DO(溶解氧)檢測與厭氧、缺氧過程的ORP(氧化還原電位)檢測結(jié)果來調(diào)整曝氣量、攪拌強度和回流量，來實現(xiàn)脫氮除磷的在線控制過程。所有閥門均采用電動閥門，通過計算機控制按照設(shè)定程序自動進行閥門的開啟和切換，既提高了控制的準確性又減少了人工的操作強度；攪拌器通過ORP (氧化還原電位)在線檢測儀和計算機系統(tǒng)控制攪拌強度。
[0025]實施例1
[0026]取城市污水利用本發(fā)明中裝置進行污水處理及磷回收:
[0027]I)脫氮:廢水依次經(jīng)過缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內(nèi)氣水比2:1，硝化液回流比為100%，進水負荷為lkgCOD/m3.d ；
[0028]2)除磷:將步驟I)處理后的廢水依次經(jīng)過厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池進行循環(huán)除磷處理后完成污水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應(yīng)池在攪拌條件下，保持氧化還原電位為-50mv ;所述好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)溶解氧為1.7mg/L,污泥回流比30%,懸浮生物填料填充比0%,內(nèi)循環(huán)磷回收回流比30% ;所述磷鹽絮凝池投加20mg/L硫酸招,攪拌條件下反應(yīng)10min ;磷鹽沉淀池內(nèi)磷鹽沉淀時間2.0h,回收分離得到磷酸鹽沉淀物。
[0029]實施例2[0030]取城市污水利用本發(fā)明中裝置進行污水處理及磷回收:
[0031]I)脫氮:廢水依次經(jīng)過缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內(nèi)氣水比3:1，硝化液回流比為150%，進水負荷為1.5kgC0D/m3.d ；
[0032]2)除磷:將步驟I)處理后的廢水依次經(jīng)過厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池進行循環(huán)除磷處理后完成污水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應(yīng)池在攪拌條件下，氧化還原電位為-50mv ;所述好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)溶解氧為1.7mg/L，污泥回流比50%，懸浮生物填料填充比20%，內(nèi)循環(huán)磷回收回流比35% ;所述磷鹽絮凝池投加25mg/L硫酸鐵,攪拌條件下反應(yīng)20min ;磷鹽沉淀池內(nèi)磷鹽沉淀時間2.0h,回收分離得到磷酸鹽沉淀物。
[0033]實施例3
[0034]取城市污水利用本發(fā)明中裝置進行污水處理及磷回收:
[0035]I)脫氮:廢水依次經(jīng)過缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內(nèi)氣水比4:1，硝化液回流比為200%，進水負荷為2kgC0D/m3.d ；
[0036]2)除磷:將步驟I)處理后的廢水依次經(jīng)過厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池進行循環(huán)除磷處理后完成污水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應(yīng)池在攪拌條件下，氧化還原電位為-1OOmv ;所述好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)溶解氧為1.8mg/L，污泥回流比 80%，懸浮生物填料填充比30%，內(nèi)循環(huán)磷回收回流比50% ;所述磷鹽絮凝池投加35mg/L硫酸亞鐵,攪拌條件下反應(yīng)40min ;磷鹽沉淀池內(nèi)磷鹽沉淀時間3.0h,回收分離得到磷酸鹽沉淀物。
[0037]實施例4
[0038]取城市污水利用本發(fā)明中裝置進行污水處理及磷回收:
[0039]I)脫氮:廢水依次經(jīng)過缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內(nèi)氣水比5:1，硝化液回流比為300%，進水負荷為3kgC0D/m3.d ；
[0040]2)除磷:將步驟I)處理后的廢水依次經(jīng)過厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池進行循環(huán)除磷處理后完成污水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應(yīng)池在攪拌條件下，氧化還原電位為-1OOmv ;所述好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)溶解氧為1.8mg/L，污泥回流比100%，懸浮生物填料填充比40%，內(nèi)循環(huán)磷回收回流比70% ;所述磷鹽絮凝池投加40mg/L氫氧化鈣,攪拌條件下反應(yīng)40min ;磷鹽沉淀池內(nèi)磷鹽沉淀時間3.0h,回收分離得到磷酸鹽沉淀物。
[0041]對實施例1-4中處理后的出水進行檢測，結(jié)果如下表:
【權(quán)利要求】
1.一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置，其特征在于，包括通過管道依次連接的缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池、厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池；所述缺氧生物濾池內(nèi)部填充有粒狀生物濾料；所述好氧曝氣生物濾池內(nèi)部填充有粒狀生物濾料，底部設(shè)有曝氣裝置；所述厭氧膜生物反應(yīng)池中設(shè)有攪拌器、懸浮填料和膜組件；所述磷鹽絮凝池中設(shè)有水下攪拌器和除磷藥劑；所述磷鹽沉淀池底部為錐形結(jié)構(gòu)；所述好氧膜生物反應(yīng)池中設(shè)有曝氣裝置、懸浮填料和膜組件；所述好氧膜生物反應(yīng)池底部設(shè)有污泥回流泵，所述污泥回流泵上連接有回收管道和將污泥直排出的排污管道，所述回收管道和排污管道上均設(shè)有閥門，所述回收管道連接在厭氧膜生物反應(yīng)池底部。
2.如權(quán)利要求1所述的污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述好氧曝氣生物濾池頂部設(shè)有供好氧曝氣生物濾池內(nèi)硝化液回流至缺氧生物濾池底部的管道。
3.如權(quán)利要求1或2所述的污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述缺氧生物濾池和好氧曝氣生物濾池底部均設(shè)有反沖洗進水管，頂部均設(shè)有反沖洗排水管，所述反沖洗進水管、反沖洗排水管上均設(shè)有閥門。
4.如權(quán)利要求1或2所述的污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述缺氧生物濾池、厭氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)設(shè)氧化還原電位在線檢測儀，所述好氧曝氣生物濾池、好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)設(shè)溶解氧在線檢測儀。
5.利用權(quán)利要求1中所述污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置回收磷的方法，其特征在于，包括: 1)脫氮:廢水依次經(jīng)過缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內(nèi)氣水比2-5:1，硝化液回流比為100-300%，進水負荷為l-3kgCOD/m3*d ； 2)除磷及磷回收:將步驟I)處理后的廢水依次經(jīng)過厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池進行循環(huán)除磷處理后完成污水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應(yīng)池在攪拌條件下，保持氧化還原電位小于O ;所述好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)溶解氧大于1.5mg/L,污泥回流比30-100%，懸浮生物填料填充比0_40%，內(nèi)循環(huán)磷回收回流比30-70% ;所述磷鹽絮凝池投加20-40 mg/L除磷藥劑,攪拌條件下反應(yīng)10_40min ;磷鹽沉淀池內(nèi)磷鹽沉淀時間2.0-3.0h,回收分離得到磷酸鹽沉淀物。
【文檔編號】C02F9/14GK103979750SQ201410251108
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】謝義忠, 李欣, 馮綺瀾, 高偉業(yè) 申請人:瀚藍環(huán)境股份有限公司, 哈爾濱工業(yè)大學(xué)