一種采用給水廠脫水污泥強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器出水除磷效果的方法，涉及污水處理除磷技術(shù)，適用于對(duì)膜生物反應(yīng)器工藝的出水中剩余磷的去除。

背景技術(shù)：

膜生物反應(yīng)器（Membrane Bioreactor，以下簡(jiǎn)稱MBR）是一種新型高效的污水處理技術(shù)，由于膜的高效分離性能，使其與傳統(tǒng)活性污泥污水處理系統(tǒng)相比，具有占地面積小、容積負(fù)荷高、膜生物反應(yīng)器處理效率高、出水水質(zhì)好且穩(wěn)定。隨著膜組件價(jià)格的降低，MBR技術(shù)日趨成熟，逐漸成為分散式污水處理的優(yōu)選工藝。然而，MBR工藝在實(shí)際工程中，由于其高泥齡的特點(diǎn)，往往除磷效果不好，只能通過(guò)投加化學(xué)除磷藥劑進(jìn)行同步化學(xué)除磷。而在MBR裝置中投加化學(xué)藥劑除磷，會(huì)對(duì)裝置中活性污泥的活性，尤其是硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌的活性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。投加化學(xué)藥劑后的化學(xué)污泥，又存在后續(xù)難以穩(wěn)定化處理的問(wèn)題。除此之外，投加化學(xué)藥劑除磷需持續(xù)加藥，因此需要管理人員頻繁監(jiān)控加藥情況并維護(hù)設(shè)備，對(duì)人力要求、設(shè)備要求和運(yùn)行管理要求很高，為此相應(yīng)的人力、設(shè)備成本較高，且又不適用于污水的分散式處理。

現(xiàn)有污泥消化處理工藝均針對(duì)生物污泥處理，若其中摻雜化學(xué)污泥，會(huì)對(duì)其污泥濃縮消化、深度減量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。平板膜—污泥濃縮同步消化工藝（MSTD）作為一種高效的污泥濃縮消化處理工藝，具有污泥濃縮消化效果好、污泥處理成本低、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，但是所處理污泥中含有化學(xué)藥劑，平板膜—污泥濃縮同步消化工藝的處理效果會(huì)受到很大的影響。

此外，在我國(guó)許多給水處理廠都采用鐵鹽和鋁鹽復(fù)合絮凝劑進(jìn)行水處理，產(chǎn)生大量的復(fù)合鐵鋁泥，如果處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良影響，而且，給水廠污泥性質(zhì)往往會(huì)因原水水質(zhì)不同而存在差異，尤其是原水中泥沙的含量，會(huì)對(duì)脫水污泥的性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。與此同時(shí)，給水廠污泥作為給水廠凈水工藝的副產(chǎn)物，富含鐵或鋁的氧化物或氫氧化物，由于富含鐵或鋁的氧化物或氫氧化物對(duì)磷具有較強(qiáng)的吸附作用，雖然已引起廣泛關(guān)注，但如何利用給水廠污泥進(jìn)行污水處理除磷，尚未見(jiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有MBR污水處理技術(shù)、平板膜—污泥濃縮同步消化工藝（MSTD）污水處理技術(shù)的不足，及給水處理廠水處理產(chǎn)生的污泥的特點(diǎn)，本發(fā)明人進(jìn)行長(zhǎng)期研究，提出了采用給水廠脫水污泥，結(jié)合膜生物反應(yīng)器、平板膜污泥濃縮消化池成為一個(gè)污泥處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、減少后續(xù)處理處置費(fèi)用的一種采用給水廠脫水污泥強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器除磷效果的方法。

給水廠污泥作為給水廠凈水工藝的副產(chǎn)物，富含鐵或鋁的氧化物或氫氧化物，其吸附除磷的機(jī)制主要是固體表面的物理吸附和離子交換形式的化學(xué)吸附以及固體表面的沉積過(guò)程。盡管吸附時(shí)間、pH、粒徑和磷的形態(tài)對(duì)廢棄污泥的磷吸附有影響，但大部分給水廠污泥對(duì)磷的飽和吸附量在2.02~50.49 g·kg^－1之間，可以將其作為水處理的資源利用，具有良好的工程應(yīng)用前景。

本發(fā)明方法采用的給水廠污泥是泥沙含量較大且水質(zhì)滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中規(guī)定的三類水及以上或三類以下但凈水工藝的脫水污泥仍滿足GB4284-84《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》中重金屬含量要求的水源為進(jìn)水的給水廠脫水污泥，如：以長(zhǎng)江或黃浦江作為水源。為了將其作為水處理的資源利用，脫水污泥使用前可添加諸如含鋁或含鐵的絮凝藥劑等不影響后期砂濾孔徑的試劑進(jìn)行改性，而后進(jìn)行顆?；妥匀桓苫幚恚勰囝w?；幚砜刹捎冒ㄎ勰囝w粒機(jī)在內(nèi)的多種技術(shù)，顆?；笪勰嗔綖? mm~30 mm，最優(yōu)粒徑范圍為2mm~5mm，成為給水廠顆?；瘍羲勰?，由于污泥內(nèi)部存在空隙，既能促進(jìn)其對(duì)污水中磷的吸附，又便于脫水處理。

給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置由吸附區(qū)、沉淀池、石英砂過(guò)濾池構(gòu)成，給水廠顆?；瘍羲勰酁槲絽^(qū)的除磷吸附劑，對(duì)膜生物反應(yīng)器出水進(jìn)行除磷處理，顆粒化凈水污泥也可與其他吸附劑混合使用，除磷裝置以吸附柱、過(guò)濾柱等形式吸附除磷。為防止給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置出水夾帶細(xì)小顆粒物影響出水濁度，在給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置后端設(shè)置石英砂等材料作為過(guò)濾層的石英砂過(guò)濾區(qū)。

本發(fā)明方法將給水廠顆粒化凈水污泥除磷裝置結(jié)合膜生物反應(yīng)器、平板膜濃縮消化池對(duì)污水進(jìn)行處理，強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器的除磷效果。進(jìn)水經(jīng)調(diào)節(jié)池后進(jìn)入膜生物反應(yīng)器進(jìn)行處理，膜生物反應(yīng)器內(nèi)不投加化學(xué)藥劑除磷，經(jīng)膜生物反應(yīng)器高效降解污水中的有機(jī)物和脫氮后，出水進(jìn)入給水廠顆粒化凈水污泥除磷裝置進(jìn)行除磷，使出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。給水廠顆粒化凈水污泥吸附磷飽和后，根據(jù)設(shè)計(jì)和管理的需求定期進(jìn)行更換，可將其農(nóng)用或直接填埋處置。膜生物反應(yīng)器中生物污泥排入平板膜濃縮消化池進(jìn)行污泥濃縮消化處理，實(shí)現(xiàn)生物污泥的穩(wěn)定化，減量化。平板膜濃縮消化池的出水根據(jù)實(shí)際情況流入調(diào)節(jié)池或與膜生物反應(yīng)器出水混合排放，消化后的污泥流回至膜生物反應(yīng)器反應(yīng)器。

本發(fā)明方法可同時(shí)采用多個(gè)給水廠顆?；瘍艋勰喑籽b置，并聯(lián)交替運(yùn)行。當(dāng)一個(gè)給水廠顆?；瘍艋勰喑籽b置工作周期結(jié)束時(shí)，可切換另一并聯(lián)的給水廠顆粒化凈化污泥除磷裝置，保證污水處理的連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)將停止工作的給水廠顆?；瘍艋勰喑籽b置靜置使顆?；瘍艋勰喔苫?，降低含水率。

本發(fā)明方法與投加化學(xué)藥劑除磷的MBR工藝相比，排放的含磷污泥大量減少，且含水率大幅降低，利于后續(xù)穩(wěn)定化處理，避免二次污染。以處理水量20 m³/d，排泥周期100天為例，投加化學(xué)藥劑除磷的MBR工藝，產(chǎn)生含水率99%的化學(xué)污泥8.5 m³；經(jīng)本發(fā)明除磷方法中給水廠顆粒化凈水污泥除磷裝置處理，僅為3.3 m³且含水率為60%~70%。

本發(fā)明方法的特點(diǎn)在于：

1. 將給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置與膜生物反應(yīng)器和平板膜濃縮消化池組合成為一個(gè)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行污水處理，膜生物反應(yīng)器高效降解污水中的有機(jī)物和脫氮，給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置去除膜生物反應(yīng)器出水中的磷，使出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，，既避免了膜生物反應(yīng)器化學(xué)除磷排泥中存在化學(xué)藥劑難以穩(wěn)定化的問(wèn)題，又充分利用了給水廠污泥中剩余的化學(xué)藥劑作為水處理的資源。膜生物反應(yīng)器排放的污泥再平板膜濃縮消化池進(jìn)行濃縮消化處理，有效實(shí)現(xiàn)生物污泥的穩(wěn)定化，減量化。

2. 采用給水廠顆?；瘍羲勰喑祝鄬?duì)于傳統(tǒng)活性污泥處理工藝，MBR出水中懸浮物、氨氮等耗氧類物質(zhì)含量很低，且使用顆?；瘍羲勰?，在運(yùn)行過(guò)程中過(guò)濾阻力低，從而不會(huì)因污泥顆粒表面被水中懸浮物附著而產(chǎn)生厭氧釋放磷，因此污泥除磷效果良好且穩(wěn)定。

3. 膜生物反應(yīng)器不投加化學(xué)除磷藥劑，使其排放污泥可使用平板膜濃縮消化池進(jìn)行處理，大大降低污泥處理難度，節(jié)省運(yùn)行成本。

4. 本發(fā)明除磷方法可并聯(lián)設(shè)置多個(gè)給水廠顆粒化凈水污泥除磷裝置，交替運(yùn)行，將磷吸附與污泥自然干化有機(jī)結(jié)合，可延長(zhǎng)排泥時(shí)間，簡(jiǎn)化管理。吸附磷飽和的給水廠污泥通過(guò)自然風(fēng)干脫水處理后含水率可達(dá)65%左右，按需求農(nóng)用或直接填埋處置。

5.本發(fā)明除磷方法實(shí)現(xiàn)MBR工藝與后續(xù)除磷、污泥濃縮消化工藝的結(jié)合，有利于分散式污水處理的推廣和使用，具有良好的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益，是一種具有前途的“環(huán)境友好技術(shù)”。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明除磷方法工藝流程示意圖；

圖2為本發(fā)明方法中給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明除磷方法作進(jìn)一步說(shuō)明。

將給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置與膜生物反應(yīng)器和平板膜濃縮消化池組合成為一個(gè)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行污水處理。給水廠脫水污泥使用前采用顆粒化和自然干化的方法進(jìn)行改性。膜生物反應(yīng)器采用板膜組件、中空纖維膜組件膜生物反應(yīng)器或其他膜組件的反應(yīng)器。給水廠顆粒化凈水污泥除磷裝置由吸附區(qū)、沉淀池1、沉淀池2和石英砂過(guò)濾區(qū)構(gòu)成。進(jìn)水經(jīng)調(diào)節(jié)池后進(jìn)入膜生物反應(yīng)器進(jìn)行處理，膜生物反應(yīng)器內(nèi)不投加化學(xué)藥劑除磷，經(jīng)膜生物反應(yīng)器高效降解污水中的有機(jī)物和脫氮后，膜生物反應(yīng)器出水進(jìn)入給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置，給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置采用上流式進(jìn)水方式，吸附區(qū)采用底端進(jìn)水，通過(guò)控制吸附區(qū)上升流速，充分利用給水廠顆?；瘍羲勰嗟某两敌阅艹醪椒蛛x細(xì)小顆粒并保證充足的水力停留時(shí)間，膜生物反應(yīng)器出水通過(guò)給水廠顆粒化凈水污泥除磷裝置的吸附區(qū)底端進(jìn)水管上升流與含有鋁鐵的顆?；瘍羲勰嘟佑|發(fā)生水解反應(yīng)，使得污泥顆粒表面包含大量的-OH、-Cl、-SO₄等活性官能團(tuán)( 以-OH為主) ，通過(guò)配體離子交換反應(yīng)將磷吸附到顆粒化凈水污泥表面。給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置進(jìn)水從吸附區(qū)頂經(jīng)溢流板流入沉淀區(qū)1，從沉淀區(qū)1和沉淀區(qū)2的底部穿孔板進(jìn)入沉淀區(qū)2，向上流至溢流堰出水，經(jīng)溢流堰后的石英砂過(guò)濾區(qū)，進(jìn)一步控制出水濁度。平板膜濃縮消化池進(jìn)泥為不含化學(xué)藥劑的膜生物反應(yīng)器的排泥，經(jīng)對(duì)污泥濃縮消化后，出水可根據(jù)實(shí)際需要回流至調(diào)節(jié)池或與膜生物反應(yīng)器出水混合排放，消化污泥回流至膜生物反應(yīng)器。

[實(shí)施例1]本發(fā)明除磷方法處理處理農(nóng)村生活污水，膜生物反應(yīng)器進(jìn)水COD濃度307.6±15.7mg/L，總磷濃度4.9±0.7mg/L；膜生物反應(yīng)器出水（給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置進(jìn)水）COD濃度13.5±14.7mg/L，總磷濃度2.5±0.7mg/L；給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置出水COD濃度11.3±9.7mg/L，總磷濃度0.15±0.12mg/L，達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)；水力停留時(shí)間1.7h，總磷去除率在90%以上，出水濁度小于0.4NTU，吸附飽和污泥填料經(jīng)自然干化含水率可達(dá)到65%以下，可按需求農(nóng)用或直接填埋處置。

[實(shí)施例2]本發(fā)明除磷方法處理典型城市生活污水，膜生物反應(yīng)器進(jìn)水COD濃度303.8±25.5mg/L，總磷濃度5.0±0.9mg/L；膜生物反應(yīng)器出水（給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置進(jìn)水）COD濃度14.6±16.8mg/L，總磷濃度2.6±0.9mg/L；給水廠顆?；瘍羲勰喑籽b置出水COD濃度11.3±9.7mg/L，總磷濃度0.14±0.13mg/L達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)；水力停留時(shí)間1.7h，總磷去除率在90%以上，出水濁度小于0.4NTU，吸附飽和污泥填料經(jīng)自然干化含水率可達(dá)到65%以下，可按需求農(nóng)用或直接填埋處置。