專(zhuān)利名稱(chēng)：基于缺氧-厭氧-氧化溝的化學(xué)除磷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于污水處理生物處磷和化學(xué)除磷結(jié)合的新方法，涉及的是 城市生活污水生物除磷基礎(chǔ)上的協(xié)同化學(xué)除磷的方法。
背景技術(shù)：
生物除磷法具有節(jié)約能源、運(yùn)行費(fèi)用低，不造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)，目前 許多國(guó)家已使用此技術(shù)。近年來(lái)，中國(guó)、法國(guó)、丹麥、加拿大、美國(guó)和南非 等國(guó)的研究，已使人們對(duì)此技術(shù)的理解大有進(jìn)展。 一般的生物處理活性污泥
中，磷占污泥干重的1.5% 2.0%。在厭氧-好氧交替運(yùn)行的條件下，某些微生 物種群能夠以比普通活性污泥高3 7倍的水平攝取積累或釋放出磷。生物除 磷主要通過(guò)聚磷菌在厭氧和好氧交替運(yùn)行的環(huán)境中運(yùn)行，聚磷菌在厭氧狀態(tài) 下吸收有機(jī)碳源，主要是揮發(fā)性有機(jī)酸，來(lái)合成聚卩-羥基烷酸并將其儲(chǔ)存于 體內(nèi)，消耗的能量主要來(lái)自于分解體內(nèi)的聚磷酸鹽，同時(shí)將正磷酸鹽釋放出 微生物體外。在隨后的好氧階段，聚磷菌利用儲(chǔ)蓄的聚P-羥基烷酸作為碳源 和能源生長(zhǎng)繁殖，吸收水中的正磷酸鹽，以聚磷酸鹽的形式存儲(chǔ)恢復(fù)體內(nèi)的 聚磷酸鹽水平。生物除磷就是將好氧階段的富含磷的污泥作為剩余污泥排出， 達(dá)到生物除磷的目的。在污水生物除磷過(guò)程中，活性污泥在好氧、厭氧交替 條件下時(shí)，在活性污泥中可產(chǎn)生聚磷菌。聚磷菌在好氧條件下可超出其生理 需要而從污水中過(guò)量攝取磷，形成多聚磷酸鹽作為貯藏物質(zhì)。聚磷菌的這種 過(guò)量攝磷能力不僅與在厭氧條件下磷的釋放量有關(guān)，而且與被處理污水中的 有機(jī)基質(zhì)的類(lèi)型有關(guān)。其處理系統(tǒng)所排放的剩余污泥中的含磷量一般為6%左 右。 一般說(shuō)，細(xì)菌增殖過(guò)程中，在好氧環(huán)境下所攝取的磷比在厭氧環(huán)境下所 釋放的磷多，污水生物除磷正是利用了微生物的這一過(guò)程，多余的污泥作為 剩余污泥排走。
生物除磷需要以下幾個(gè)條件(1)存在聚磷菌；(2)有厭氧和好氧區(qū)；(3) 存在易生物降解物質(zhì)和相當(dāng)高濃度的磷，其中易生物降解物質(zhì)往往是影響生 物除磷效果的限制因素。
在多數(shù)污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行中往往由于進(jìn)水碳源不足或者進(jìn)水中磷含 量過(guò)高以及生物脫氮與除磷的矛盾等原因造成生物除磷不穩(wěn)定。為了彌補(bǔ)生物除磷不穩(wěn)定的不足，在美國(guó)、歐洲許多實(shí)際污水處理工程中在生物除磷的 主體工藝之后增設(shè)化學(xué)除磷池，形成生物化學(xué)組合除磷系統(tǒng)。
目前我國(guó)城市污水處理廠多采用的缺氧-厭氧-氧化溝法。該工藝比傳統(tǒng)的 氧化溝法的除磷能力大大增強(qiáng)，但是由于氧化溝的污泥齡較長(zhǎng)的特點(diǎn)使得該 工藝的除磷能力難以進(jìn)一步提高，若進(jìn)水總磷含量較高則出水的總磷往往成 為限制該工藝出水達(dá)標(biāo)的瓶頸。
傳統(tǒng)化學(xué)除磷有前置除磷和后置除磷方法。前置除磷是在初沉池投加化 學(xué)藥劑，將磷除去。但是這種辦法化學(xué)藥劑消耗量較大，還會(huì)導(dǎo)致進(jìn)水中的 大量有機(jī)物沉淀，帶來(lái)大量的有機(jī)污泥，而這些污泥會(huì)給后續(xù)處理帶來(lái)很大 問(wèn)題，另外，除去大量的有機(jī)物不利于生物脫氮和生物除磷。而后置化學(xué)除 磷往往釆用二沉池出水投加化學(xué)藥劑除磷，這種辦法因出水中磷的濃度較低 而造成化學(xué)除磷效率低、成本高等問(wèn)題。還有一種方法是向二沉池中投加化 學(xué)藥劑除磷，這種末端的化學(xué)除磷系統(tǒng)藥劑費(fèi)用高、污泥量大。
與傳統(tǒng)化學(xué)除磷相比，該工藝首先利用生物除磷的辦法富集城市污水中 的低濃度磷，然后再用化學(xué)除磷方法實(shí)施高濃度磷的處理，這樣顯著降低了 污水處理的運(yùn)行費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容
為解決缺氧-厭氧-氧化溝法生物除磷不很穩(wěn)定的問(wèn)題且不增加較多成本， 本實(shí)用新型的提供了一種生物一化學(xué)除磷的新方法，在缺氧-厭氧-氧化溝生 物除磷系統(tǒng)中間最容易實(shí)現(xiàn)化學(xué)除磷的地方通過(guò)化學(xué)除磷方法把磷部分去 除，減輕生物除磷負(fù)擔(dān)。
本實(shí)用新型提供了一種基于缺氧-厭氧-氧化溝生物除磷的化學(xué)除磷裝 置，其裝置包括生物除磷部分和化學(xué)除磷部分，其中生物除磷部分包括水箱1、
缺氧池5、厭氧池6、曝氣池7和二沉池3，化學(xué)除磷部分包括設(shè)有進(jìn)水管21; 回流管26，剩余管27的化學(xué)除磷反應(yīng)器19;其特征在于厭氧池6連接化 學(xué)除磷反應(yīng)器19，化學(xué)除磷反應(yīng)器19的回流管26連接曝氣池7。
應(yīng)用所述的裝置進(jìn)行基于缺氧-厭氧-氧化溝生物除磷的化學(xué)除磷的方法， 其特征在于，包括以下步驟
厭氧池6處理后的活性污泥按照進(jìn)水流量的10% 15%從厭氧池6引出 活性污泥進(jìn)入化學(xué)除磷反應(yīng)器19;該化學(xué)除磷反應(yīng)器19進(jìn)行化學(xué)除磷后靜置 沉淀；所述沉淀后的化學(xué)污泥通過(guò)剩余管27排出；化學(xué)除磷反應(yīng)器19中剩 余的污水經(jīng)回流管26回流入曝氣池7。實(shí)用新型的有益效果
本實(shí)用新型技術(shù)可應(yīng)用于有生物除磷要求的氧化溝法城市污水處理廠及 原有傳統(tǒng)氧化溝法污水處理廠的升級(jí)改造，提高生物除磷效率，提高污水處 理廠出水標(biāo)準(zhǔn)。
本實(shí)用新型還可以應(yīng)用于己在生物除磷前端或后端增設(shè)有化學(xué)除磷的污 水處理廠，改變傳統(tǒng)化學(xué)除磷的位置，在生物除磷中間化學(xué)除磷效果最好的 地方將磷部分去除，這樣能使化學(xué)除磷成本大大降低，且產(chǎn)生化學(xué)污泥量少， 化學(xué)污泥磷含量高，有利于化學(xué)污泥磷的回收利用。


圖1本實(shí)用新型的基于缺氧-厭氧-氧化溝生物除磷的化學(xué)除磷裝置
圖中l(wèi)一水箱、2—氧化溝主體、3—二沉池、4一進(jìn)水泵、5—缺氧區(qū)、 6—厭氧區(qū)、7—曝氣池、8—進(jìn)水口、 9—回流污泥口、 IO—攪拌器、ll一回 流污泥泵、12—鼓風(fēng)機(jī)、13—空氣流量計(jì)、14一空氣管、15—曝氣頭、16— 氧化溝溢流堰、17—活動(dòng)插板、18—剩余污泥泵、19一化學(xué)除磷SBR反應(yīng)器、 20—取樣口、 21—進(jìn)水管、22—加藥水箱、23—加堿水箱、24—加酸水箱、 25--pH在線檢測(cè)儀、26—回流管、27—剩余管
圖2實(shí)施例1中增加化學(xué)除磷前后氧化溝進(jìn)出水TP和TP去除率 圖3實(shí)施例2中增加化學(xué)除磷后氧化溝進(jìn)出水TP和TP去除率
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明 基于缺氧-厭氧-氧化溝工藝生物除磷的化學(xué)除磷控制方法采用的裝置 缺氧-厭氧-氧化溝工藝生物除磷控制方法采用的裝置為一種缺氧-厭氧-氧 化溝裝置，如附圖1所示，主要由水箱l、氧化溝主體2、 二沉池3順序串聯(lián) 而成；氧化溝主體2沿水流方向依次為缺氧區(qū)5、厭氧區(qū)6和氧化溝曝氣池7， 水箱1和氧化溝主體的缺氧區(qū)5通過(guò)進(jìn)水泵4和進(jìn)水口 8連接，氧化溝主體2 的氧化溝曝氣池7通過(guò)溢流堰16流入二沉池3,缺氧區(qū)5通過(guò)一臺(tái)回流污泥 泵11與二沉池3連接，氧化溝曝氣池7通過(guò)其內(nèi)設(shè)置的溝壁使水流形成多次 改變方向的水流氧化溝，氧化溝曝氣池7內(nèi)部在水流轉(zhuǎn)向的位置處設(shè)有攪拌
5器10，氧化溝曝氣池7內(nèi)部還設(shè)有多個(gè)曝氣頭15，各曝氣頭15通過(guò)空氣管 14與氧化溝曝氣池7外部的空氣流量計(jì)13和鼓風(fēng)機(jī)12相連接，，生物除磷 氧化溝中的活性污泥通過(guò)溢流堰16流入二沉池3， 二沉池3為中心進(jìn)水周邊 出水輻流式沉淀池，二沉池3底部設(shè)有2個(gè)排泥口，其中一個(gè)回流污泥口連 接回流污泥泵ll，另一剩余污泥口連接排除剩余污泥的剩余污泥泵18，回流 污泥經(jīng)回流污泥口 9流入氧化溝缺氧池。厭氧區(qū)5和缺氧區(qū)6之間設(shè)有活動(dòng) 的插板17，該插板17置于缺氧區(qū)5和厭氧區(qū)6之間不同的位置，可以調(diào)整缺 氧區(qū)5和厭氧區(qū)6的容積比例。
在缺氧-厭氧-氧化溝生物除磷系統(tǒng)中生物除磷厭氧池6中引出活性污泥 由進(jìn)水管21進(jìn)入化學(xué)除磷反應(yīng)器19。進(jìn)水完成后攪拌后靜置沉淀。沉淀后的 污泥經(jīng)回流管26回流入氧化溝曝氣池7，進(jìn)行生物除磷系統(tǒng)，從取樣口20取 水測(cè)量液相磷的含量，然后通過(guò)加藥水箱22向化學(xué)除磷SBR反應(yīng)器19中投 加鋁鹽，同時(shí)攪拌。根據(jù)pH在線檢測(cè)儀25讀數(shù)通過(guò)加堿水箱23或加酸水箱 24投加酸或者堿調(diào)節(jié)，將pH值調(diào)節(jié)在6.5-7.0，攪拌后靜置沉淀。沉淀后的 化學(xué)污泥通過(guò)剩余管27排出化學(xué)除磷反應(yīng)器19，剩余的污水經(jīng)回流管26經(jīng) 生物除磷回流入氧化溝曝氣池7，進(jìn)入生物除磷處理系統(tǒng)。
其步驟為
1) 原水和70 100%原水流量的回流污泥在缺氧池5混合，回流污泥中的 反硝化菌在缺氧狀態(tài)下吸收易降解有機(jī)碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng),在缺氧池5平 均停留時(shí)間為60 80分鐘，缺氧池5中排出的泥水進(jìn)入?yún)捬醭?后，因回流 污泥中的NCV已經(jīng)在缺氧池中被反硝化，保證了厭氧池6處于嚴(yán)格厭氧狀態(tài)， 這樣聚磷菌利用剩余的碳源進(jìn)行釋放磷，在厭氧池6中平均停留時(shí)間為30 50分鐘；厭氧池6中排出的泥水進(jìn)入氧化溝曝氣池7，在氧化溝中曝氣系統(tǒng) 提供氧氣。在好氧狀態(tài)下，異養(yǎng)菌氧化COD，硝化菌將NH/氧化為N(V和 NCV，聚磷菌吸收磷，在曝氣池8中平均水力停留時(shí)間14-20小時(shí)，氧化溝中 污泥濃度控制在3000 4500mg/L;曝氣池7中排出的泥水經(jīng)溢流管溢流進(jìn)入 二沉池3進(jìn)行泥水分離，濃縮后的污泥經(jīng)回流污泥泵11送回上述缺氧池5， 上清液經(jīng)二沉池3溢流排出系統(tǒng)；剩余污泥通過(guò)剩余污泥泵18排出系統(tǒng)，通 過(guò)排出剩余污泥來(lái)控制污泥齡，污泥齡控制在10~15d。
2) 厭氧池6處理后的活性污泥按照原水流量10~15%的流量從生物除磷 厭氧池6引出進(jìn)入化學(xué)除磷反應(yīng)器19;該化學(xué)除磷反應(yīng)器19進(jìn)行化學(xué)除磷后靜置沉淀；所述沉淀后的化學(xué)污泥通過(guò)剩余管27排出化學(xué)除磷反應(yīng)器19;化
學(xué)除磷反應(yīng)器19中剩余的污水經(jīng)回流管26回流入氧化溝曝氣池7。
3)向上述化學(xué)除磷反應(yīng)器19中的上清液通過(guò)加藥箱12投加鋁鹽，攪拌 器20同時(shí)攪拌。根據(jù)pH在線檢測(cè)儀25讀數(shù)調(diào)節(jié)pH值。通過(guò)加堿水箱23 或加酸水箱(24)投加酸或者堿將pH值調(diào)節(jié)在6.5-7.0。攪拌反應(yīng)后靜置沉 淀；
5) 上述沉淀后的化學(xué)污泥通過(guò)剩余管27排出化學(xué)除磷反應(yīng)器19;
6) 化學(xué)除磷反應(yīng)器19中剩余的污水經(jīng)回流管26經(jīng)生物除磷回流入氧化 溝曝氣池7，進(jìn)入生物除磷處理系統(tǒng)。
實(shí)施例一
以北京某污水處理廠曝氣沉砂池出水為原水，進(jìn)水COD、氨氮、總氮和 總磷值(COD=251.2~489.4mg/L， NH4+-N=35.5~51.2mg/L， TN= 49.4~65.4mg/L， TP = 5.4~8.7 mg/L)。缺氧區(qū)和厭氧區(qū)和氧化溝的水力停留時(shí) 間(HRT)分別為0.5h， 1.5h和18h，回流比為100%，氧化溝曝氣池內(nèi)的平均 流速約為lcm/s，循環(huán)一次需時(shí)5 7分鐘。首先運(yùn)用氧化溝模型處理城市生 活污水，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，得到生物除磷的情況，然后在氧化溝工藝的基礎(chǔ)上， 輔助采用化學(xué)除磷措施?；瘜W(xué)除磷系統(tǒng)原理為從厭氧段引出部分活性污泥， 靜置沉淀后，活性污泥全部回流入氧化溝，因此化學(xué)除磷工藝對(duì)微生物沒(méi)有 影響，不會(huì)減少聚磷菌，也不會(huì)對(duì)聚磷菌產(chǎn)生較大影響?；瘜W(xué)污泥也直接排 出系統(tǒng)，投加了藥劑后，對(duì)上清液的pH值會(huì)產(chǎn)生一定影響，但是化學(xué)除磷僅 僅處理氧化溝系統(tǒng)10%進(jìn)水流量的污水，所以不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成很大影響?；?學(xué)除磷系統(tǒng)每天兩個(gè)周期，每個(gè)周期處理水量為30L，將釋磷后的污泥回流后 實(shí)際處理水量為15L，釋磷后的污泥沉降性能良好， 一半容積的泥水回流入氧 化溝中保證了活性污泥全部回流入氧化溝中進(jìn)行生物處理，避免了化學(xué)處理 過(guò)程對(duì)生物處理系統(tǒng)活性污泥的影響。化學(xué)除磷后排出沉淀化學(xué)污泥1L。由 于厭氧區(qū)磷的釋放使得該區(qū)的磷含量較高，在20 39mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于二沉池 出水0.1 2.7mg/L，也高于原水的4.5~10.2mg/L，因?yàn)閰捬醺涣孜鬯幚砗笠?回流入氧化溝進(jìn)行生物處理，所以在厭氧區(qū)引出的富磷污水無(wú)需達(dá)到很高的 去除率。本試驗(yàn)中控制在70%的去除率，金屬鹽與水中磷酸鹽的投配摩爾率 為h 1?？紤]到鐵鹽和鈣鹽對(duì)污水的pH值會(huì)產(chǎn)生較大影響，可能會(huì)對(duì)后面 的生物脫氮產(chǎn)生較大的影響，所以在實(shí)驗(yàn)中選擇了鋁鹽。實(shí)驗(yàn)中首先對(duì)厭氧區(qū)污水進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)TP的含量投加A12(S04》18H20，按照l(shuí):l的摩爾比進(jìn) 行投加。輔助化學(xué)除磷后，氧化溝出水效果較好且比較穩(wěn)定。出水TP能夠在 lmg/L以下，TP去除率大于80。/。。采用輔助化學(xué)除磷后，處理效果變好的原 因有旁側(cè)除磷系統(tǒng)使引出的這部分污水厭氧停留時(shí)間延長(zhǎng)，釋磷更加充分， 這部分活性污泥經(jīng)沉淀后回流入氧化溝中具有更強(qiáng)的吸磷能力?；瘜W(xué)除磷使 在較少的金屬鹽投加前提下，處理少量污水削減的較多的總磷。進(jìn)水TP均值 為5.9mg/L，旁側(cè)除磷系統(tǒng)上清液中TP平均為26mg/L，化學(xué)除磷去除率控制 在70。/。,則上清液TP削減18.2mg/L，這樣只需處理原水10%流量的污水，就 削減了進(jìn)水30.8%的TP負(fù)荷。去除前后除磷效果如附圖2所示。
實(shí)施例二
僅改變化學(xué)除磷的水量和化學(xué)投藥的摩爾比，即處理15%原水流量的污 水，這樣，削減了更多的磷負(fù)荷，進(jìn)一步降低了生物除磷負(fù)擔(dān)。在進(jìn)水平均 TP為5.4mg/L，出水TP為0.49mg/L，平均TP去除率高達(dá)91%，氧化溝進(jìn)出 水TP和TP去除率如附圖3所示。
權(quán)利要求1. 一種基于缺氧-厭氧-氧化溝生物除磷的化學(xué)除磷裝置，其裝置包括生物除磷部分和化學(xué)除磷部分，其中生物除磷部分包括水箱(1)、缺氧池(5)、厭氧池(6)、曝氣池(7)和二沉池(3)，化學(xué)除磷部分包括設(shè)有進(jìn)水管(21)；回流管(26)，剩余管(27)的化學(xué)除磷反應(yīng)器(19)；其特征在于厭氧池(6)連接化學(xué)除磷反應(yīng)器(19)，化學(xué)除磷反應(yīng)器(19)的回流管(26)連接曝氣池(7)。
專(zhuān)利摘要基于缺氧-厭氧-氧化溝的化學(xué)除磷裝置屬于污水處理除磷領(lǐng)域。該裝置包括生物除磷部分和化學(xué)除磷部分，其中缺氧-厭氧-氧化溝反應(yīng)器裝置包括水箱(1)、缺氧池(5)、厭氧池(6)、曝氣池(7)和二沉池(3)組成，化學(xué)除磷部分包括設(shè)有進(jìn)水管(21)；回流管(26)，剩余管(27)的化學(xué)除磷反應(yīng)器(19)；其特征在于厭氧池(6)連接化學(xué)除磷反應(yīng)器(19)，化學(xué)除磷反應(yīng)器(19)的回流管(26)經(jīng)生物除磷連接氧化溝曝氣池(7)。本實(shí)用新型增強(qiáng)了缺氧-厭氧-氧化溝法除磷效率，提高了除磷穩(wěn)定性且不增加較多成本。
文檔編號(hào)C02F9/14GK201261748SQ20082008001
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者侯紅勛, 彭永臻, 殷芳芳, 王淑瑩 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)