强化污水生物除磷并回收磷酸盐资源的方法公开

强化污水生物除磷并回收磷酸盐资源的方法公开

申请日期：2016.10.25

公佈（公告）日期 2017.04.19

IPC分类编号 C02F9/14;C02F3/30;/37;/36

概括

本发明公开了一种强化污水生物除磷、回收污水中磷酸盐资源的方法，在倒置和传统A2O系统及氧化沟系统的基础上，将主流系统厌氧阶段含较高浓度磷酸盐的混合液引入侧流系统中间沉淀池进行泥水分离，再将中间沉淀池的上清液引入化学除磷反应池；向反应池中加入铁盐或铝盐，与铁离子或铝离子反应生成不溶性磷酸盐，然后在后续的化学沉淀池中回收不溶性磷酸盐沉淀；将化学沉淀池的上清液排入好氧池；根据系统运行情况，将中间沉淀池的污泥排入主流系统污泥处理、后续的好氧池或返回缺氧池。 通过侧流化学回收主流系统厌氧段部分磷酸盐，减轻主流系统生物除磷负担，有利于生物除磷，回收污水中的磷酸盐资源。

摘要及附图

索赔

1.一种强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）将原生活污水、好氧池混合液、二沉池回流污泥一起排入缺氧池，再将缺氧池混合液排入厌氧池；或将原生活污水和中沉池、二沉池回流污泥先排入厌氧池，滞留后排入缺氧池；

2）厌氧池中相当于系统进流量1%～30%的混合液排入中间沉淀池，厌氧池剩余70%～99%混合液排入后续的好氧池或氧化沟；

3）混合液进入中间沉淀池后，实现泥水分离；

4）中沉池沉降的污泥按来水量100%同步排出，进入系统污泥浓缩池、缺氧池或好氧池，或进入系统污泥浓缩池、厌氧池或氧化沟；在污泥浓缩池浓缩后的污泥进入污泥处理单元；

5)中间沉淀池分离出的上清液按来水量100%同步排入化学反应池，向化学反应池中加入相当于水中磷酸盐磷浓度1.4倍的铁盐或相当于1.1倍的铝盐，搅拌进行化学除磷；

6)将步骤5)中的混合液排入化学沉淀池进行沉淀；将上清液根据来水量排入好氧池或氧化沟；

7）曝气后，将好氧池中的混合液以相当于系统污水原水的流入量排入二沉池，同时将相当于数倍系统污水流入量的混合液输送至缺氧池；或将氧化沟中的混合液排入二沉池；

8）二沉池沉降的污泥输送至缺氧池或厌氧池，相当于系统污水入流的100%，其余部分排入污泥浓缩池；

9）二沉池出来的上清液输入后续工艺；

10)将化学沉淀槽中析出的不溶性含铁或铝的磷酸盐沉淀物排出，即可得到粗磷酸盐产品。

2.根据权利要求 1 所述的强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于步骤 1)中污水在厌氧池中停留时间为 0.5-1 小时。

3.根据权利要求1所述的强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于步骤3)中混合溶液在中间沉淀池中停留时间为1-2小时。

4.根据权利要求1所述的强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于步骤6)中将混合溶液排入化学沉淀池中沉淀20分钟～60分钟。

5、根据权利要求1所述的强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于：所述的铁盐为硫酸铁、三氯化铁或聚合氯化铁。

6.根据权利要求5所述的强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于：所述铁盐的添加浓度为三价铁离子。

7.根据权利要求1所述的强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于：所述的铝盐为硫酸铝、三氯化铝、硫酸铝或聚合氯化铝。

8.根据权利要求7所述的强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于：所述铝盐的添加浓度为三价铝离子。

9.根据权利要求1所述的强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于步骤6)中向化学除磷反应池中加入铁盐或铝盐后，先在搅拌速度275rr/min下快速搅拌30s-50s，再缓慢搅拌15min-30min。

10.根据权利要求 1 所述的强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法，其特征在于：步骤 7)中向缺氧池输送相当于系统污水进水流量 150%-300%的混合液。

手动的

一种强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法

技术领域

本发明涉及一种污水生物净化及回收其中磷酸盐资源的新方法，具体涉及一种强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法。

背景技术

污水中磷酸盐的排放是造成湖泊、水库、海湾富营养化的关键因素，因此我国污水排放标准对磷酸盐浓度有严格的规定。我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》（-2002）规定，自2006年1月1日起，新建城镇污水处理厂出水必须达到一级A排放标准，即总磷不超过0.5毫克/升。

污水中的磷酸盐来自日常生活中的各种清洗剂、人类排泄物，或农田磷肥流失、工业含磷废水排放。无论这些污染源如何，其中的磷都可以追溯到人类对磷矿的加工产品或植物从土壤中摄取的磷酸盐。磷酸盐是地球上的不可再生资源，是工农业生产中不可替代的资源。据悉，全球磷酸盐储量仅够使用100年左右。我国已探明的磷资源储量折合标准磷酸盐储量约27亿吨，仅够使用70年左右，其中非富磷矿储量占90%以上，若仅以富磷矿的磷储量计算，也仅能使用10-15年。磷酸盐已被列为我国国民经济未来发展急需的20种矿产之一。 面对需求不断增长、矿产资源日益枯竭的局面，不少目光转向了城镇污水。2012年，我国年污水排放量达460多亿吨，污水中磷含量大多为3-6毫克/升，以平均4.5毫克/升计算，仅城镇污水中年磷排放量就达20.7万吨。按照全国磷矿平均P2O5含量17%估算，每年随污水排出的磷量相当于磷矿约837万吨。据国土资源部统计，2012年我国开采磷矿约9500万吨，污水中年磷排放量相当于2012年开采磷矿的8.8%左右。可见，随污水流失的磷量不容忽视。城镇污水中的磷被视为潜在的“第二磷源”。 因此，在净化城市污水的同时，将污水中磷的资源化具有极其重要和明显的经济价值。

磷在自然界中以有机磷和无机磷两种形态存在。有机磷多以胶体和颗粒物形式存在，如葡萄糖-6-磷酸、2-磷酸甘油酸、磷酸肌酸等，主要来源于生活污水、农业废弃物和部分工业废水。无机磷以不溶态和可溶态存在，多以溶解态存在，主要有正磷酸盐（PO43-）、偏磷酸盐（PO3-）、多磷酸盐（焦磷酸盐P2O74-、三磷酸盐-、三磷酸三氢盐-）等。其中，一部分是由微生物对有机磷分解转化形成的，另一部分来自于受化肥或农药污染的农田排水、地表径流和部分工业废水。

有机磷在微生物作用下，经矿化作用转化为无机磷，不溶性磷酸盐在某些微生物作用下可转化为可溶性磷酸盐，可溶性磷酸盐还可与某些盐基化合物结合，转化为不溶性的钙盐、镁盐和铁盐。上述途径构成了自然界中磷的循环。现代污水除磷技术就是利用磷循环转化过程，将废水中的磷转化为不溶性磷酸盐沉淀或被细胞吸收进入细胞的过程。

化学沉淀除磷是向污水中添加化学药剂，使水中可溶性磷酸盐生成不溶性盐，再用沉淀等方法混凝后使泥水分离，形成絮凝体，从而去除污水中的磷。目前常用的除磷化学药剂有铝化合物（聚合铝、硫酸铝等）、铁化合物（聚合铁、亚铁盐和三价铁盐）、镁盐和钙化合物（石灰）。

化学除磷根据工艺流程中化学药剂投加点的不同，可分为预沉淀、共沉淀和后沉淀。预沉淀的投加点为原污水，形成的沉淀物随初沉污泥一起排出；共沉淀是最常用的化学除磷方法。其药剂投加点包括初沉池出水、曝气池及二沉池前的场地，形成的沉淀物随剩余污泥一起排出；因此，这两种化学除磷方法都难以得到纯净的不溶性磷酸盐沉淀。后沉淀的药剂投加点在二级生物处理系统之后，形成的沉淀物通过单独的固液分离装置分离出来。这种化学除磷可以得到比较纯净的不溶性磷酸盐沉淀。但由于此阶段污水中的磷酸盐浓度已经很低，因此回收的磷量很少。 最后在污泥处理系统中对污泥出水、污泥浓缩池上清液或者污泥厌氧消化液进行化学除磷，但由于有机物或SS浓度较高，化学沉淀效果很差，磷回收不理想。

由于城市污水中含有大量的有机物、SS、氮、磷，净化时多采用生物净化。生物净化为了去除有机物、SS、氮、磷，多采用好氧、缺氧、厌氧交替工艺，如A2O、氧化沟、SBR等。生物除磷主要是通过活性污泥中的聚磷菌在厌氧环境下水解细胞内的聚磷酸盐颗粒，并将水解产生的磷酸盐释放到细胞外，从而获得能量，将摄取的VFAs合成PHB。当环境转为好氧时，就会氧化细胞内的PHB产生能量，细胞外污水中“过量”摄取的磷酸盐统称为聚磷酸盐颗粒。通过排出富磷污泥，将污水中的磷酸盐从水中除去。 在厌氧-好氧交替过程中，聚磷菌的活性容易受到环境的影响，导致好氧阶段除磷能力的波动。在生物除磷过程中，污水中的磷酸盐最终转移到污泥中的聚磷菌身上，需要将这些富磷污泥去除，才能实现污水中磷酸盐的去除。但剩余的污泥会再次释放出磷酸盐，因此在污泥处理时需要加入化学药剂将释放出的磷酸盐沉淀下来，才能最终实现除磷。

污泥处理过程中进行化学除磷时，由于污泥水中悬浮物及有机物浓度较高，磷酸盐的化学沉淀不易析出，不利于磷的回收。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法，本发明将化学磷回收与生物除磷有机地结合起来，适当减轻微生物除磷的负担，从而提高微生物除磷的活性，并能最大限度的回收污水中的磷酸盐资源。

本发明采用化学沉淀法将厌氧池混合液中的部分磷沉淀出来，有利于减轻好氧阶段生物除磷的负担，增强聚磷菌的活性，也更容易获得磷酸盐沉淀。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明实施例提供的一种强化污水生物除磷及回收污水中磷酸盐资源的方法，包括以下步骤：

1）将原生活污水、好氧池混合液、二沉池回流污泥一起排入缺氧池，再将缺氧池混合液排入厌氧池；或将原生活污水和中沉池、二沉池回流污泥先排入厌氧池，滞留后排入缺氧池；

2）厌氧池中相当于系统进流量1%～30%的混合液排入中间沉淀池，厌氧池剩余70%～99%混合液排入后续的好氧池或氧化沟；

3）混合液进入中间沉淀池后，实现泥水分离；

4）中沉降池中沉降的污泥100%根据来流速度同步排出，进入系统污泥浓缩池、缺氧池或好氧池；在污泥浓缩池浓缩的污泥进入污泥处理单元；

5)中间沉淀池分离出的上清液按来水量100%同步排入化学反应池，向化学反应池中加入相当于水中磷酸盐磷浓度1.4倍的铁盐或相当于1.1倍的铝盐，搅拌进行化学除磷；

6)将步骤5)中的混合液排入化学沉淀池进行沉淀；将上清液根据来水量排入好氧池或氧化沟；

7）曝气后，好氧池中的混合液按系统污水原水入流量排入二沉池，数倍于系统污水入流量的混合液输送至缺氧池；或将氧化沟中的混合液排入二沉池；

8）二沉池沉降的污泥输送至缺氧池或厌氧池，相当于系统污水入流的100%，其余部分排入污泥浓缩池；

9）二沉池出来的上清液输入后续工艺；

10)将化学沉淀槽中析出的不溶性含铁或铝的磷酸盐沉淀物排出，即可得到粗磷酸盐产品。

进一步的，步骤1）中污水在厌氧池中的停留时间为0.5-1小时。

进一步的，步骤3)中混合溶液在中间沉淀池中的停留时间为1-2小时。

进一步的，在步骤6)中，将混合溶液排入化学沉淀池中沉淀20min~60min。

进一步的，所述铁盐为硫酸铁、氯化铁或聚合氯化铁。

此外，所述铁盐是以三价铁离子的浓度添加的。

进一步的，所述铝盐为硫酸铝、三氯化铝、硫酸铝或聚合氯化铝。

并且，所述铝盐是以三价铝离子的浓度添加的。

进一步的，步骤6)中，将铁盐或铝盐加入化学脱磷反应罐后，先以275r r/min的搅拌速度快速搅拌30s-50s，再缓慢搅拌15min-30min。

进一步的，在步骤7)中，将相当于系统污水进水流量的150％～300％的混合溶液输送至缺氧池。

本发明的关键点之一为步骤2)将厌氧池释磷后的混合液排入中沉池，其量为相当于进水量1％以上、不大于进水量30％，然后只对上清液中的磷酸盐进行化学沉淀；第二关键点为步骤4)将中沉池沉淀出来的污泥以100％进水量排入系统污泥浓缩池(路径1)；或视情况排入(路径2)缺氧池或(路径3)好氧池；第三关键点为步骤5)在化学反应池中加入相当于水中磷酸盐磷浓度(以三价铁离子浓度计)1.4倍的铁盐(三氯化铁或聚合氯化铁)或1.1倍的铝盐(硫酸铝或聚合氯化铝)，搅拌。 首先快速搅拌30s-50s，搅拌强度约275r/min；然后慢速搅拌（搅拌强度约60r/min）15min-30min。步骤2）是实现本发明的核心环节，经过厌氧环境后，污泥释放出高浓度的磷酸盐，而混合液中仅有1%-30%的磷被化学沉淀回收，不会对微生物造成危害，也有利于减轻后续好氧生物除磷的负担。

通过本发明技术的实施，其效果是：

(1)本发明利用铁盐或铝盐对厌氧池上清废水中的部分磷酸盐进行沉淀回收，而传统处理工艺中未回收的部分则被好氧池中的微生物吸收，使出水中的磷浓度低于国家排放标准。

(2)在城市污水处理厂普遍采用的污水生物处理工艺中，本发明将富含磷酸盐的厌氧池混合液分离成泥水，将上清液中的磷酸盐通过化学沉淀的方式进行回收，不仅减轻了后续生物处理的负担，而且可以更加便捷高效的回收污水中的磷酸盐资源。

(3)经本发明处理后，在保证污水中主要控制污染物得到净化、污水达标排放、能耗不明显增加的前提下，可回收污水中25%以上的磷酸盐。