本發(fā)明涉及污水生物處理，尤其涉及一種污泥厭氧發(fā)酵液協(xié)同生物膜法磷富集和鳥(niǎo)糞石回收的方法。

背景技術(shù)：

1、厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸因其發(fā)酵周期短、資源回收效率高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)成為污泥資源化的核心技術(shù)。污泥厭氧發(fā)酵液中含有大量的揮發(fā)性脂肪酸(vfas)，作為一種優(yōu)質(zhì)碳源，可回收用于污水的脫氮除磷系統(tǒng)中。然而，污泥中的氮和磷也會(huì)經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵釋放至發(fā)酵液中，如果不進(jìn)行分離直接將發(fā)酵液作為碳源使用，將導(dǎo)致后續(xù)生物處理單元中氮、磷負(fù)荷的提高。

2、磷酸銨鎂(mg(nh4)po4·6h2o，map)，俗稱鳥(niǎo)糞石，是一種高效的農(nóng)業(yè)緩釋肥料，它是在有利條件下，通過(guò)鎂離子、銨根離子和磷酸根離子以摩爾比1:1:1反應(yīng)生成的(式1)。鳥(niǎo)糞石結(jié)晶法常用于回收沼液中的磷。但由于污泥厭氧發(fā)酵液，特別是高含固污泥厭氧發(fā)酵液中nh4+-n濃度(最高可達(dá)2000mg/l)遠(yuǎn)高于po43--p濃度(100～200mg/l)，因此，當(dāng)鳥(niǎo)糞石結(jié)晶回收厭氧發(fā)酵液中的磷之后，仍會(huì)有大量nh4+-n的殘留?，F(xiàn)有研究一般通過(guò)厭氧氨氧化或氨氮吹脫等方法進(jìn)一步去除氨氮。這種先“磷回收”再“氮去除”的污泥厭氧發(fā)酵液碳源回收的“兩步法”預(yù)處理方法存在磷回收效率不高、工藝復(fù)雜的問(wèn)題。

3、mg2++nh4++po43-+6h2o→mgnh4po4·6h2o↓?????(1)

4、現(xiàn)有一種序批式生物膜法磷富集工藝，經(jīng)過(guò)多次好氧/厭氧交替運(yùn)行，能直接在液相中同步去除-富集污水中磷。多次循環(huán)富集后，回收液中磷的富集濃度最高可達(dá)300mg/l。因此，這種生物膜法磷富集工藝在污水中回收磷的技術(shù)研究及應(yīng)用上具有較大的潛力。目前，厭氧釋磷階段需要消耗碳源，現(xiàn)一般使用純的乙酸鈉作為碳源，乙酸納的添加量為500-2000mg/l，較高的碳源成本為影響該工藝經(jīng)濟(jì)性的主要因素，若能以更經(jīng)濟(jì)的碳源進(jìn)行運(yùn)用，則可加速該工藝的推廣應(yīng)用。此外，回收液中高濃度的磷也需要進(jìn)一步以高附加值的產(chǎn)品回收。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出生物膜磷富集液與厭氧發(fā)酵液混合進(jìn)行鳥(niǎo)糞石結(jié)晶，直接在厭氧發(fā)酵液中補(bǔ)充磷源，一步法實(shí)現(xiàn)氮磷的同步去除回收；去除氮磷的厭氧發(fā)酵液作為清潔的碳源回用于生物膜磷富集工藝。該組合工藝為實(shí)現(xiàn)生物膜磷富集回收及厭氧發(fā)酵液中碳氮磷的同步回收提供了一種新的技術(shù)路徑。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的污泥厭氧發(fā)酵液協(xié)同生物膜法磷富集實(shí)現(xiàn)氮磷同步回收的方法，具體包括以下步驟：

3、1)在生物膜反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行多次好氧/厭氧交替運(yùn)行，好氧階段以含磷廢水為進(jìn)水，厭氧階段以磷回收液為進(jìn)水，并在生物膜反應(yīng)器內(nèi)投加碳源，通過(guò)多次循環(huán)回收厭氧階段釋放的磷，富集得到富磷回收液，測(cè)定富磷回收液中磷酸鹽的濃度；

4、2)取污泥，厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸，得到污泥厭氧發(fā)酵液，測(cè)定污泥厭氧發(fā)酵液中氨氮的濃度、磷酸鹽的濃度及揮發(fā)性脂肪酸的濃度；

5、3)將污泥厭氧發(fā)酵液與富磷回收液按預(yù)設(shè)比例進(jìn)行混合，并投加入鎂鹽，充分反應(yīng)，形成磷酸銨鎂結(jié)晶，其中，污泥厭氧發(fā)酵液和富磷回收液的混合液中氨氮與磷酸鹽的摩爾比為(1-1.3):1；

6、4)過(guò)濾，得到磷酸銨鎂結(jié)晶的沉淀，濾液回用作步驟1)中厭氧階段的碳源。

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟3)中，所述污泥厭氧發(fā)酵液和所述富磷回收液的混合液中氨氮與磷酸鹽的摩爾比為(1.1-1.3):1。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟3)中，所述鎂鹽為mgcl2·6h2o，所述鎂鹽的投加量為：鎂鹽與磷酸鹽的摩爾比為1:1。

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟2)中，所述污泥厭氧發(fā)酵液中氨氮的濃度為300～1000mg/l，磷酸鹽的濃度為100～200mg/l，揮發(fā)性脂肪酸的濃度為5000～8000mg?cod/l。

10、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟1)中富集得到的所述富磷回收液的ph為7～8，步驟2)中制備得到的污泥厭氧發(fā)酵液的ph為7.5～8，步驟3)中投加入鎂鹽后將混合液的ph調(diào)節(jié)至8.5～9。

11、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，采用氫氧化鈉對(duì)所述混合液的ph進(jìn)行調(diào)節(jié)，氫氧化鈉溶液的濃度為1-2m。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟1)中，好氧階段的溶解氧范圍為4～6mg/l，水力停留時(shí)間為2～4h；厭氧階段以15g/g～40g/g的碳磷比對(duì)碳源進(jìn)行投加，水力停留時(shí)間為1～4h。

13、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟1)中，以清水作為磷回收液的基液，通過(guò)多次循環(huán)回收厭氧階段釋放的磷后，磷回收液中磷酸鹽濃度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，得到所述富磷回收液，所述富磷回收液的濃度為60～300mg/l。

14、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟2)中，所述污泥為污水廠所產(chǎn)生的污泥或者步驟1)中生物膜磷富集工藝產(chǎn)生的污泥。

15、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟2)中，所述污泥采用酸性離子交換樹(shù)脂或熱水解的預(yù)處理技術(shù)強(qiáng)化污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸及釋磷，污泥厭氧發(fā)酵的溫度35-37℃，ph為6.8～7.3，發(fā)酵時(shí)間為4-10天。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

17、首先，將生物膜法富集液中磷作為磷源，協(xié)同污泥厭氧發(fā)酵液中的氮磷同步回收。與常用的“磷回收-氮去除”的兩步法工藝相比，直接在厭氧發(fā)酵液中補(bǔ)充磷源，通過(guò)鳥(niǎo)糞石結(jié)晶能一步法實(shí)現(xiàn)氮磷的同步去除回收，縮短了工藝流程，也同時(shí)提高了厭氧發(fā)酵液及生物膜磷富集液中磷的回收效率。

18、然后，將污泥厭氧發(fā)酵液去除氮磷后的剩余濾液作為生物膜磷富集工藝厭氧階段的清潔碳源進(jìn)行應(yīng)用，以此既能夠大大減少序批式生物膜法工藝的碳源成本，又不會(huì)導(dǎo)致序批式生物膜反應(yīng)器中氮、磷負(fù)荷的提高。

技術(shù)特征：

1.污泥厭氧發(fā)酵液協(xié)同生物膜法磷富集和鳥(niǎo)糞石回收的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥厭氧發(fā)酵液協(xié)同生物膜法磷富集和鳥(niǎo)糞石回收的方法，其特征在于，步驟3)中，所述污泥厭氧發(fā)酵液和所述富磷回收液的混合液中氨氮與磷酸鹽的摩爾比為(1.1-1.3):1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥厭氧發(fā)酵液協(xié)同生物膜法磷富集和鳥(niǎo)糞石回收的方法，其特征在于，步驟3)中，所述鎂鹽為mgcl2·6h2o，所述鎂鹽的投加量為：鎂鹽與磷酸鹽的摩爾比為1:1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥厭氧發(fā)酵液協(xié)同生物膜法磷富集和鳥(niǎo)糞石回收的方法，其特征在于，步驟2)中，所述污泥厭氧發(fā)酵液中氨氮的濃度為300～1000mg/l，磷酸鹽的濃度為100～200mg/l，揮發(fā)性脂肪酸的濃度為5000～8000mg?cod/l。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥厭氧發(fā)酵液協(xié)同生物膜法磷富集和鳥(niǎo)糞石回收的方法，其特征在于，步驟1)中富集得到的所述富磷回收液的ph為7～8，步驟2)中制備得到的污泥厭氧發(fā)酵液的ph為7.5～8，步驟3)中投加入鎂鹽后將混合液的ph調(diào)節(jié)至8.5～9。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污泥厭氧發(fā)酵液協(xié)同生物膜法磷富集和鳥(niǎo)糞石回收的方法，其特征在于，采用氫氧化鈉對(duì)所述混合液的ph進(jìn)行調(diào)節(jié)，氫氧化鈉溶液的濃度為1-2m。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥厭氧發(fā)酵液協(xié)同生物膜法磷富集和鳥(niǎo)糞石回收的方法，其特征在于，步驟1)中，好氧階段的溶解氧范圍為4～6mg/l，水力停留時(shí)間為2～4h；厭氧階段以15g/g～40g/g的碳磷比對(duì)碳源進(jìn)行投加，水力停留時(shí)間為1～4h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥厭氧發(fā)酵液協(xié)同生物膜法磷富集和鳥(niǎo)糞石回收的方法，其特征在于，步驟1)中，以清水作為磷回收液的基液，通過(guò)多次循環(huán)回收厭氧階段釋放的磷后，磷回收液中磷酸鹽濃度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，得到所述富磷回收液，所述富磷回收液的濃度為60～300mg/l。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥厭氧發(fā)酵液協(xié)同生物膜法磷富集和鳥(niǎo)糞石回收的方法，其特征在于，步驟2)中，所述污泥為污水廠所產(chǎn)生的污泥或者步驟1)中生物膜磷富集工藝產(chǎn)生的污泥。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥厭氧發(fā)酵液協(xié)同生物膜法磷富集和鳥(niǎo)糞石回收的方法，其特征在于，步驟2)中，所述污泥采用酸性離子交換樹(shù)脂或熱水解的預(yù)處理技術(shù)強(qiáng)化污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸及釋磷，污泥厭氧發(fā)酵的溫度35-37℃，ph為6.8～7.3，發(fā)酵時(shí)間為4-10天。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種污泥厭氧發(fā)酵液協(xié)同生物膜法磷富集和鳥(niǎo)糞石回收的方法，將基于生物膜法富集的磷作為磷源補(bǔ)充至污泥厭氧發(fā)酵液中，生物膜法富集回收液中的磷、污泥厭氧發(fā)酵液中的氮和磷通過(guò)鳥(niǎo)糞石結(jié)晶一步法實(shí)現(xiàn)氮磷的同步去除回收，縮短了工藝流程，也同時(shí)提高了厭氧發(fā)酵液及生物膜磷富集液中磷的回收效率；同時(shí)，由于污泥厭氧發(fā)酵液中富含揮發(fā)性脂肪酸，能作為優(yōu)質(zhì)碳源應(yīng)用于生物膜的厭氧釋磷，因此，將污泥厭氧發(fā)酵液去除氮磷后的濾液回收作為生物膜磷富集工藝中厭氧階段的清潔碳源進(jìn)行回收應(yīng)用，以此既能夠大大減少生物膜法磷富集工藝的碳源成本，又不會(huì)導(dǎo)致生物膜反應(yīng)器中氮、磷負(fù)荷的提高。

技術(shù)研發(fā)人員：丁燕燕,潘楊,倪敏,李璐,史靖孜,江磊,王小丫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2