同步實現(xiàn)污水脫氮除磷、剩余污泥減量和磷資源回收的方法以及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同步實現(xiàn)污水脫氮除磷、剩余污泥減量和磷資源回收的方法以及裝置。該裝置包括A/A/O單元、臭氧處理單元和磷回收單元；臭氧處理單元包括相連接的臭氧反應器和臭氧發(fā)生器；磷回收單元包括磷釋放池、前沉淀池、磷回收池、后沉淀池和污泥儲存池；磷釋放池、前沉淀池、磷回收池和后沉淀池依次連通，磷回收池還與加藥裝置相連接；前沉淀池的底端與后沉淀池的頂端均與污泥儲存池相連通；污泥儲存池與A/A/O單元中的缺氧池相連通；A/A/O單元中的沉淀池的底端與臭氧反應器的進泥口相連通；磷釋放池與臭氧反應器的排泥口和厭氧池相連通。本發(fā)明在保持污水脫氮除磷效能的前提下，同步實現(xiàn)了剩余污泥減排和磷資源回收，降低了污泥處理處置的成本。
【專利說明】同步實現(xiàn)污水脫氮除磷、剩余污泥減量和磷資源回收的方 法以及裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種同步實現(xiàn)污水脫氮除磷、剩余污泥減量和磷資源回收的方法以及 裝置，屬于污水處理【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 大量剩余污泥的產(chǎn)生已經(jīng)成為生物處理工藝面臨的一個重要問題。剩余污泥不經(jīng) 有效處理處置將會直接或者間接威脅環(huán)境安全和公眾健康，使污水處理的環(huán)境效益大大降 低，甚至引發(fā)社會公眾事件?，F(xiàn)行的污泥處理技術主要包括：消化和發(fā)酵。污泥處置可分 為資源化處置和非資源化處置，前者包括土地利用、污泥農(nóng)用、焚燒發(fā)電以及建筑材料利用 等，后者是指衛(wèi)生填埋。剩余污泥的處理和處置在污水處理廠的運行費用中占有很大的比 例，并且隨著人們對于污泥處理處置帶來的各種環(huán)境污染問題的敏感度不斷上升，污泥處 理的要求越來越高，污泥處置也受到嚴格的限制，污泥處理處置的成本將不斷升高，其在污 水處理成本中所占比重也將不斷增大。由于剩余污泥具有量大和成分復雜等特點，使其在 處理和處置過程中易產(chǎn)生二次污染。因此，污泥減量技術受到關注，研究者們從不同的角度 對其進行了研究。
[0003] 現(xiàn)有的污泥減量方法可以分為三類：物理法、化學法和生物法。物理法主要包括機 械作用、熱處理、微波、超聲波、輻射等，但由于其能耗很大成本很高，在大規(guī)模污水處理中 使用很不經(jīng)濟?；瘜W法主要包括酸堿處理、Fenton試劑氧化、超臨界水氧化、化學制劑解偶 聯(lián)等，但需要長期投加大量的化學藥品，維持一定的反應條件，對反應器的要求高，而且存 在產(chǎn)生二次污染的危險，因此在大規(guī)模的污水處理中推廣使用較難。生物法主要包括生物 捕食、生物酶、多功能微生物制劑等，但該方法的影響因素較多，而且規(guī)模越大越難以控制。 因此，將污泥減量方法與污水生物處理工藝相結合的污泥源頭減量技術對于解決剩余污泥 問題具有重要的意義。
[0004] 其中，污泥臭氧處理與活性污泥工藝相結合的污泥臭氧減量技術已經(jīng)被證明是一 項技術可行性較好的污泥減量技術。污泥經(jīng)臭氧處理后胞內(nèi)物質溶出，將其回流至生物處 理系統(tǒng)后，系統(tǒng)內(nèi)微生物可利用這部分物質進行隱性生長，從而實現(xiàn)污泥減量。該技術具有 效率高、操作簡單、無二次污染等優(yōu)點。但是，該技術也存在一些不足，例如臭氧處理后的污 泥回流至生物系統(tǒng)可能會導致出水水質惡化，污水處理效能下降，尤其是對于磷的去除。
[0005] 水體富營養(yǎng)化主要是由氮、磷等營養(yǎng)元素向水體中過量排放引起的，因此脫氮除 磷成為污水處理的基本要求之一。Α/Α/0工藝在我國被廣泛用于二級或三級污水處理以及 中水回用中，具有良好的脫氮除磷效果。生物脫氮是依靠好氧硝化和缺氧反硝化實現(xiàn)的，在 實際應用中往往存在反硝化碳源不足的問題，需要添加外加碳源，從而導致污水處理成本 的升高。污泥臭氧處理過程中釋放到上清液中的有機物可以作為反硝化的碳源。因此，A/ A/0工藝與污泥臭氧處理結合可以減少甚至避免外加碳源的添加。生物除磷是利用聚磷菌 一類的微生物厭氧釋磷和好氧吸磷的特性，將污水中的磷轉移到活性污泥中，再通過適量 的排泥將磷排出生物處理系統(tǒng)，從而達到污水除磷的效果。但是，隨著污水處理規(guī)模的增 大、處理標準的提高和處理功能的擴展，富磷污泥的產(chǎn)量大幅增加，而且傳統(tǒng)的富磷污泥處 理處置手段會導致磷元素的大量流失和排放。Α/Α/0工藝和污泥臭氧處理結合可以大幅降 低剩余污泥排放，但是污泥減排會導致磷在生物系統(tǒng)內(nèi)累積，使得出水中的磷逐漸升高，導 致生物系統(tǒng)除磷效能的下降甚至喪失。而且，生物除磷效能難以較大程度的提升，難以滿足 越來越嚴格的污水處理標準。
[0006] 由于礦物磷源的逐漸減少，磷資源耗竭已經(jīng)成為一個受到人們關注的問題。污水 和污泥中含有大量的磷，可以作為磷源。因此，將化學磷回收工藝與Α/Α/0工藝和污泥臭氧 處理結合起來，不僅可以為因污泥減量而累積在生物系統(tǒng)內(nèi)的磷找到一個出口，而且可以 以磷酸鹽的形式回收磷元素。磷回收的方式會影響到磷回收效率和污水除磷效果。例如，從 臭氧處理后污泥上清液中回收磷的效率受到污泥臭氧處理中磷釋放和污泥減量率的限制， 難以完全補償由于污泥減量引起的生物系統(tǒng)除磷效能的下降；從厭氧池上清液中回收磷的 效率受到厭氧池污泥釋磷能力的影響，而且磷回收比例過大會導致生物系統(tǒng)內(nèi)微生物群落 的變化，從而影響系統(tǒng)污水處理的效能。
[0007] 綜上所述，尋找一種既能保持污水脫氮除磷效能又可以同步實現(xiàn)剩余污泥減排和 磷資源回收的工藝對于解決剩余污泥和磷資源耗竭問題具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種同步實現(xiàn)污水脫氮除磷、剩余污泥減量和磷資源回收的 方法以及裝置，使用本發(fā)明提供的裝置以及方法進行污水處理時，能夠在保持污水脫氮除 磷效能的前提下，同步實現(xiàn)剩余污泥減排和磷資源回收，降低了污泥處理處置的成本。
[0009] 本發(fā)明所提供的同步實現(xiàn)污水脫氮除磷、剩余污泥減量和磷資源回收的裝置，包 括Α/Α/0單元、臭氧處理單元和磷回收單元；
[0010] 所述臭氧處理單元包括相連接的臭氧反應器和臭氧發(fā)生器；
[0011] 所述磷回收單元包括磷釋放池、前沉淀池、磷回收池、后沉淀池和污泥儲存池；所 述磷釋放池、前沉淀池、磷回收池和后沉淀池依次連通，所述磷回收池還與加藥裝置相連 接；所述前沉淀池的底端與所述后沉淀池的頂端均與所述污泥儲存池相連通；所述污泥儲 存池與所述Α/Α/0單元中的缺氧池相連通；
[0012] 所述Α/Α/0單元中的沉淀池的底端與所述臭氧反應器的進泥口相連通；
[0013] 所述磷釋放池與所述臭氧反應器的排泥口和所述厭氧池相連通。
[0014] 本發(fā)明提供的裝置，所述臭氧處理單元還包括制氧機，所述制氧機與所述臭氧發(fā) 生器相連通，以提高臭氧產(chǎn)生效率。
[0015] 本發(fā)明提供的裝置中，所述Α/Α/0單元采用現(xiàn)有的脫氮除磷工藝，其中，厭氧池、 缺氧池、好氧池和沉淀池依次連接，厭氧池、缺氧池和好氧池可以合并設置，也可以單獨設 置，還可以將厭氧池單獨設置、缺氧池和好氧池合并設置。當好氧池與缺氧池分開設置時， 二者之間通過內(nèi)回流裝置連接；當好氧池與缺氧池合并設置時，利用隔板將二者隔開，同時 利用好氧池底部的坡度實現(xiàn)污泥混合液的回流，可以不設內(nèi)回流裝置。
[0016] 本發(fā)明還進一步提供了利用上述裝置同步實現(xiàn)污水脫氮除磷、剩余污泥減量和磷 資源回收的方法，包括如下步驟：
[0017] (1)污水流經(jīng)所述Α/Α/0單元進行有機物去除和脫氮除磷；在所述沉淀池內(nèi)進行 泥水分離后得到的污泥，其中一部分污泥回流至所述Α/Α/0單元中的厭氧池，一部分污泥 作為剩余污泥進行排放，一部分污泥進入所述臭氧處理單元；
[0018] (2)經(jīng)所述臭氧處理單元處理后的污泥與來自所述厭氧池的污泥在所述磷釋放池 內(nèi)混合后于所述前沉淀池內(nèi)進行泥水分離，產(chǎn)生的上清液I進入所述磷回收池中進行化學 磷回收，所述前沉淀池底部的污泥進入所述污泥儲存池；
[0019] (3)所述上清液I與磷回收試劑在所述磷回收池內(nèi)作用，產(chǎn)生的混合液于所述后 沉淀池中進行固液分離，得到磷酸鹽沉淀和上清液II，所述上清液II進入所述污泥儲存池 中；
[0020] (4)所述污泥儲存池中的混合液流入至所述缺氧池中。
[0021] 上述的方法中，所述Α/Α/0單元產(chǎn)生的污泥在所述臭氧處理單元中與臭氧氣體發(fā) 生反應，實現(xiàn)污泥減量。用于臭氧處理的污泥量可由MLSS的物料守恒模型確定。在該模型 中，認為污泥減量完全由臭氧處理實現(xiàn)，因此，在臭氧處理中減少的污泥量與剩余污泥減排 量相等。用于臭氧處理的污泥的流量和剩余污泥的流量可以根據(jù)下式估算。

【權利要求】
1. 一種同步實現(xiàn)污水脫氮除磷、剩余污泥減量和磷資源回收的裝置，其特征在于： 所述裝置包括Α/Α/0單元、臭氧處理單元和磷回收單元； 所述臭氧處理單元包括相連接的臭氧反應器和臭氧發(fā)生器； 所述磷回收單元包括磷釋放池、前沉淀池、磷回收池、后沉淀池和污泥儲存池；所述磷 釋放池、前沉淀池、磷回收池和后沉淀池依次連通，所述磷回收池還與加藥裝置相連接；所 述前沉淀池的底端與所述后沉淀池的頂端均與所述污泥儲存池相連通；所述污泥儲存池與 所述Α/Α/0單元中的缺氧池相連通； 所述Α/Α/0單元中的沉淀池的底端與所述臭氧反應器的進泥口相連通； 所述磷釋放池與所述臭氧反應器的排泥口和所述厭氧池相連通。
2. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述臭氧處理單元還包括制氧機，所述制 氧機與所述臭氧發(fā)生器相連通。
3. 利用權利要求1或2所述裝置同步實現(xiàn)污水脫氮除磷、剩余污泥減量和磷資源回收 的方法，包括如下步驟： (1) 污水流經(jīng)所述Α/Α/0單元進行有機物去除和脫氮除磷；在所述沉淀池內(nèi)進行泥水 分離后得到的污泥，其中一部分污泥回流至所述Α/Α/0單元中的厭氧池，一部分污泥作為 剩余污泥進行排放，一部分污泥進入所述臭氧處理單元； (2) 經(jīng)所述臭氧處理單元處理后的污泥與來自所述厭氧池的污泥在所述磷釋放池內(nèi)混 合后于所述前沉淀池內(nèi)進行泥水分離，產(chǎn)生的上清液I進入所述磷回收池中進行化學磷回 收，底部的污泥進入所述污泥儲存池； (3) 所述上清液I與磷回收試劑在所述磷回收池內(nèi)作用，產(chǎn)生的混合液于所述后沉淀 池中進行固液分離，得到硫酸鹽沉淀和上清液II，所述上清液II進入所述污泥儲存池中； (4) 所述污泥儲存池中的混合液流入至所述缺氧池中。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟（1)中，所述污水的平均污泥濃度為 3 ?4g/L ; 所述好氧池內(nèi)污泥濃度為3-4g/L ; 所述Α/Α/0單元進行脫氮除磷的過程中，硝化液內(nèi)回流比為100 %?200 %，污泥回流 比為25%?100%。
5. 根據(jù)權利要求3或4所述的方法，其特征在于：步驟（2)中，所述臭氧處理單元處理 過程中，臭氧的投料量為〇. 1?〇. 15g 03/g SS，其中SS表示懸浮固體物質。
6. 根據(jù)權利要求3-5中任一項所述的方法，其特征在于：步驟（3)中，所述磷回收試劑 為石灰、鈣鹽、銨鹽/鎂鹽、鋁鹽和鐵鹽中至少一種。
7. 權利要求1或2所述同步實現(xiàn)污水脫氮除磷、剩余污泥減量和磷資源回收的裝置在 污水處理中的應用。
【文檔編號】C02F11/06GK104085987SQ201410328203
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權日:2014年7月10日
【發(fā)明者】強志民, 汪魯, 董慧峪 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心