一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置及利用其回收磷的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置，包括通過(guò)管道依次連接的缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池、厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池。本發(fā)明還公開(kāi)了一種利用污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置回收磷方法。本發(fā)明在污水處理的同時(shí)實(shí)現(xiàn)磷的高效回收，前置二級(jí)BAF(生物濾池）裝置實(shí)現(xiàn)污水磷回收前的預(yù)凈化作用，提高磷回收的純度；二級(jí)MBR(膜生物反應(yīng)池/器)有利于實(shí)現(xiàn)高磷水的回收，且內(nèi)循環(huán)磷回收系統(tǒng)投資小于其他除磷方法。
【專利說(shuō)明】一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置及利用其回收磷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水處理，特別是涉及一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置及利用其回收磷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]污水中的磷和氮一樣是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素，在現(xiàn)代污水處理技術(shù)中，磷作為主要污染物去除指標(biāo)越來(lái)越引起人們的重視，近年來(lái)國(guó)家環(huán)保部門(mén)不斷提高污水排放標(biāo)準(zhǔn)，磷的排放濃度由國(guó)家城鎮(zhèn)污水排放一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)的1.0mg/L,提高到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的
0.5mg/L。排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格意味著除磷量的增加，以一座日處理量10萬(wàn)噸的污水處理廠為例，按照進(jìn)水平均總磷濃度5mg/L計(jì)算，出水要達(dá)到一級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn)，需要每天去除總磷450kg，年去除總磷165噸。
[0003]磷是動(dòng)植物體內(nèi)必不可 少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在自然界中磷是一類不可再生資源，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，全球磷的礦藏資源將不斷減少。從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，污水中的磷無(wú)疑是一種重要的資源，若能把污水中的磷進(jìn)行有效回收及利用將是解決含磷污水的最佳途徑。
[0004]目前除磷技術(shù)分為生物除磷和化學(xué)除磷，生物除磷是以形成高含磷生物剩余污泥從水中分離來(lái)達(dá)到除磷的目的，化學(xué)除磷是通過(guò)在污水中投加化學(xué)藥劑形成化學(xué)高含磷污泥從水中分離來(lái)達(dá)到除磷的目的。這二種除磷方法雖然達(dá)到了污水除磷的目的，但形成的含磷污泥中污染物成分復(fù)雜，無(wú)法進(jìn)行磷的回收利用，一般都脫水后進(jìn)行污泥處置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置及使用方法。本發(fā)明在污水處理的同時(shí)實(shí)現(xiàn)磷的高效回收，前置二級(jí)BAF(生物濾池)裝置實(shí)現(xiàn)污水磷回收前的預(yù)凈化作用，提高磷回收的純度；二級(jí)MBR(膜生物反應(yīng)池/器)有利于實(shí)現(xiàn)高磷水的回收，且內(nèi)循環(huán)磷回收系統(tǒng)投資小于其他除磷方法。
[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置，包括通過(guò)管道依次連接的缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池、厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池；所述缺氧生物濾池內(nèi)部填充有粒狀生物濾料；所述好氧曝氣生物濾池內(nèi)部填充有粒狀生物濾料，底部設(shè)有曝氣裝置；所述厭氧膜生物反應(yīng)池中設(shè)有攪拌器、懸浮填料和膜組件；所述磷鹽絮凝池中設(shè)有水下攪拌器和除磷藥劑；所述磷鹽沉淀池底部為錐形結(jié)構(gòu)；所述好氧膜生物反應(yīng)池中設(shè)有曝氣裝置、懸浮填料和膜組件；所述好氧膜生物反應(yīng)池底部設(shè)有污泥回流泵，所述污泥回流泵上連接有回收管道和將污泥直排出的排污管道，所述回收管道和排污管道上均設(shè)有閥門(mén)，所述回收管道連接在厭氧膜生物反應(yīng)池底部。
[0008]優(yōu)選的，所述好氧曝氣生物濾池頂部設(shè)有供好氧曝氣生物濾池內(nèi)硝化液回流至缺氧生物濾池底部的管道。[0009]優(yōu)選的，所述缺氧生物濾池和好氧曝氣生物濾池底部均設(shè)有反沖洗進(jìn)水管，頂部均設(shè)有反沖洗排水管，所述反沖洗進(jìn)水管、反沖洗排水管上均設(shè)有閥門(mén)。
[0010]優(yōu)選的，所述缺氧生物濾池、厭氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)設(shè)氧化還原電位在線檢測(cè)儀，所述好氧曝氣生物濾池、好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)設(shè)溶解氧在線檢測(cè)儀。
[0011]一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置的使用方法，其特征在于，包括:
[0012]I)脫氮:廢水依次經(jīng)過(guò)缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進(jìn)行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內(nèi)氣水比2-5:1，硝化液回流比為100-300%，進(jìn)水負(fù)荷為l-3kgC0D/m3.d ；
[0013]2)除磷及磷的回收:將步驟I)處理后的廢水依次經(jīng)過(guò)厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池進(jìn)行循環(huán)除磷處理后完成污水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應(yīng)池在攪拌條件下，保持氧化還原電位小于O ;所述好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)溶解氧大于1.5mg/L，污泥回流比30-100%，懸浮生物填料填充比0-40%，內(nèi)循環(huán)磷回收回流比30-70% ;所述磷鹽絮凝池投加20-40mg/L除磷藥劑,攪拌條件下反應(yīng)10_40min ;磷鹽沉淀池內(nèi)磷鹽沉淀時(shí)間2.0-3.0h,回收分離得到磷酸鹽沉淀物。
[0014]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]1、與傳統(tǒng)污水處理工藝相比較本發(fā)明在污水處理的同時(shí)實(shí)現(xiàn)磷的高效回收；傳統(tǒng)的污水生物除磷或者化學(xué)除磷技術(shù)僅能實(shí)現(xiàn)磷與污水的分離，污水達(dá)標(biāo)排放，磷以剩余活性污泥或化學(xué)污泥的 形式進(jìn)入污水廠污泥處理系統(tǒng)，污泥不進(jìn)行磷的回收利用。本發(fā)明通過(guò)采用二級(jí)BAF (生物濾池)+ 二級(jí)MBR(膜生物反應(yīng)池/器)+內(nèi)循環(huán)磷回收系統(tǒng)的處理工藝實(shí)現(xiàn)在污水處理的同時(shí)達(dá)到磷的回收利用；
[0016]2、前置二級(jí)BAF(生物濾池)裝置實(shí)現(xiàn)污水磷回收前的預(yù)凈化作用，提高磷回收的純度；本發(fā)明采用前置缺氧-好氧二級(jí)BAF(生物濾池)裝置，其目的是降低總磷之外的其他污染物濃度，城市污水中含有大量的各類污染物，主要為有機(jī)污染物、氮、磷和無(wú)機(jī)懸浮物等，缺氧-好氧二級(jí)BAF(生物濾池)裝置的特點(diǎn)是對(duì)有機(jī)物、總氮和懸浮物的去除效果好，對(duì)總磷的去除效果很差，通過(guò)前置二級(jí)BAF(生物濾池)的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的預(yù)凈化，除總磷外其他污染物的濃度已經(jīng)大幅度下降，有利于提高后續(xù)磷回收的純度。
[0017]3、二級(jí)MBR(膜生物反應(yīng)池/器)有利于實(shí)現(xiàn)高磷水的回收；厭氧-好氧工藝中的厭氧池由于微生物的釋磷作用其總磷濃度較高，通過(guò)在厭氧池設(shè)置MBR(膜生物反應(yīng)池/器)膜組件可以分離回收高磷水，而且膜組件具有優(yōu)良的截流作用，高磷水中SS (水中懸浮物)幾乎為0，COD (化學(xué)需氧量)和總氮的濃度很低，有利于實(shí)現(xiàn)后續(xù)磷高效回收。好氧MBR(膜生物反應(yīng)池/器)池中膜組件保障最終的出水效果，使出水滿足高標(biāo)準(zhǔn)排放或回用的目的；
[0018]4、本發(fā)明采用厭氧池膜分離后高磷水溶液進(jìn)入后續(xù)內(nèi)回流磷回收系統(tǒng)，通過(guò)加藥化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽沉淀和水的分離，磷酸鹽沉淀物可以直接回收利用，脫磷水回流至好氧MBR(膜生物反應(yīng)池/器)池中。設(shè)置內(nèi)循環(huán)磷回收系統(tǒng)與其他除磷方法相比較優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)液磷濃度高除磷效果好，同時(shí)回流量小于污水處理量，內(nèi)循環(huán)磷回收系統(tǒng)投資小于其他除磷方法；
[0019]5.本發(fā)明中投加懸浮生物填料，增加系統(tǒng)的生物量，提高二級(jí)MBR(膜生物反應(yīng)池/器)對(duì)污水中污染物質(zhì)的去除效果?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明中污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]其中，I為缺氧生物濾池，2為好氧曝氣生物濾池，3為厭氧膜生物反應(yīng)池，4為磷鹽絮凝池，5為磷鹽沉淀池，6為好氧膜生物反應(yīng)池。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]如圖1所示，為本發(fā)明中污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置包括通過(guò)管道依次連接的缺氧生物濾池1、好氧曝氣生物濾池2、厭氧膜生物反應(yīng)池3、磷鹽絮凝池4、磷鹽沉淀池5和好氧膜生物反應(yīng)池6 ;所述缺氧生物濾池I內(nèi)部填充有粒狀生物濾料；所述好氧曝氣生物濾池2內(nèi)部填充有粒狀生物濾料，底部設(shè)有曝氣裝置；所述厭氧膜生物反應(yīng)池3中設(shè)有攪拌器、懸浮填料和膜組件；所述磷鹽絮凝池4中設(shè)有水下攪拌器和除磷藥劑；所述磷鹽沉淀池5底部為錐形結(jié)構(gòu)；所述好氧膜生物反應(yīng)池6中設(shè)有曝氣裝置、懸浮填料和膜組件；所述好氧膜生物反應(yīng)池6底部設(shè)有污泥回流泵，所述污泥回流泵上連接有回收管道和將污泥直排出的排污管道，所述回收管道和排污管道上均設(shè)有閥門(mén)，所述回收管道連接在厭氧膜生物反應(yīng)池3底部。所述生物濾料、懸浮填料、膜組件、除磷藥劑均為常規(guī)材料；所述生物濾料可以選擇為陶粒、顆粒活性炭、煤渣、石英砂中一種或幾種；所述懸浮填料為球型、圓柱型、多棱型、空心型或海綿型懸浮于水中的生物填料；所述膜組件為板式或簾式中空纖維膜；所述除磷藥劑為硫酸鋁、聚合氯化鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、聚合鋁鐵、氫氧化鈣的一種或幾種。
[0024]優(yōu)選方案中，所述好氧曝氣生物濾池2頂部設(shè)有供好氧曝氣生物濾池2內(nèi)硝化液回流至缺氧生物濾池I底部的管道。所述缺氧生物濾池I和好氧曝氣生物濾池2底部均設(shè)有反沖洗進(jìn)水管，頂部均設(shè)有反沖洗排水管，所述反沖洗進(jìn)水管、反沖洗排水管上均設(shè)有閥門(mén)。所述缺氧生物濾池1、厭氧膜生物反應(yīng)池3內(nèi)設(shè)氧化還原電位在線檢測(cè)儀，所述好氧曝氣生物濾池2、好氧膜生物反應(yīng)池6內(nèi)設(shè)溶解氧在線檢測(cè)儀。可根據(jù)好氧過(guò)程的DO(溶解氧)檢測(cè)與厭氧、缺氧過(guò)程的ORP(氧化還原電位)檢測(cè)結(jié)果來(lái)調(diào)整曝氣量、攪拌強(qiáng)度和回流量，來(lái)實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的在線控制過(guò)程。所有閥門(mén)均采用電動(dòng)閥門(mén)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制按照設(shè)定程序自動(dòng)進(jìn)行閥門(mén)的開(kāi)啟和切換，既提高了控制的準(zhǔn)確性又減少了人工的操作強(qiáng)度；攪拌器通過(guò)ORP (氧化還原電位)在線檢測(cè)儀和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制攪拌強(qiáng)度。
[0025]實(shí)施例1
[0026]取城市污水利用本發(fā)明中裝置進(jìn)行污水處理及磷回收:
[0027]I)脫氮:廢水依次經(jīng)過(guò)缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進(jìn)行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內(nèi)氣水比2:1，硝化液回流比為100%，進(jìn)水負(fù)荷為lkgCOD/m3.d ；
[0028]2)除磷:將步驟I)處理后的廢水依次經(jīng)過(guò)厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池進(jìn)行循環(huán)除磷處理后完成污水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應(yīng)池在攪拌條件下，保持氧化還原電位為-50mv ;所述好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)溶解氧為1.7mg/L,污泥回流比30%,懸浮生物填料填充比0%,內(nèi)循環(huán)磷回收回流比30% ;所述磷鹽絮凝池投加20mg/L硫酸招,攪拌條件下反應(yīng)10min ;磷鹽沉淀池內(nèi)磷鹽沉淀時(shí)間2.0h,回收分離得到磷酸鹽沉淀物。
[0029]實(shí)施例2[0030]取城市污水利用本發(fā)明中裝置進(jìn)行污水處理及磷回收:
[0031]I)脫氮:廢水依次經(jīng)過(guò)缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進(jìn)行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內(nèi)氣水比3:1，硝化液回流比為150%，進(jìn)水負(fù)荷為1.5kgC0D/m3.d ；
[0032]2)除磷:將步驟I)處理后的廢水依次經(jīng)過(guò)厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池進(jìn)行循環(huán)除磷處理后完成污水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應(yīng)池在攪拌條件下，氧化還原電位為-50mv ;所述好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)溶解氧為1.7mg/L，污泥回流比50%，懸浮生物填料填充比20%，內(nèi)循環(huán)磷回收回流比35% ;所述磷鹽絮凝池投加25mg/L硫酸鐵,攪拌條件下反應(yīng)20min ;磷鹽沉淀池內(nèi)磷鹽沉淀時(shí)間2.0h,回收分離得到磷酸鹽沉淀物。
[0033]實(shí)施例3
[0034]取城市污水利用本發(fā)明中裝置進(jìn)行污水處理及磷回收:
[0035]I)脫氮:廢水依次經(jīng)過(guò)缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進(jìn)行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內(nèi)氣水比4:1，硝化液回流比為200%，進(jìn)水負(fù)荷為2kgC0D/m3.d ；
[0036]2)除磷:將步驟I)處理后的廢水依次經(jīng)過(guò)厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池進(jìn)行循環(huán)除磷處理后完成污水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應(yīng)池在攪拌條件下，氧化還原電位為-1OOmv ;所述好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)溶解氧為1.8mg/L，污泥回流比 80%，懸浮生物填料填充比30%，內(nèi)循環(huán)磷回收回流比50% ;所述磷鹽絮凝池投加35mg/L硫酸亞鐵,攪拌條件下反應(yīng)40min ;磷鹽沉淀池內(nèi)磷鹽沉淀時(shí)間3.0h,回收分離得到磷酸鹽沉淀物。
[0037]實(shí)施例4
[0038]取城市污水利用本發(fā)明中裝置進(jìn)行污水處理及磷回收:
[0039]I)脫氮:廢水依次經(jīng)過(guò)缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進(jìn)行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內(nèi)氣水比5:1，硝化液回流比為300%，進(jìn)水負(fù)荷為3kgC0D/m3.d ；
[0040]2)除磷:將步驟I)處理后的廢水依次經(jīng)過(guò)厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池進(jìn)行循環(huán)除磷處理后完成污水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應(yīng)池在攪拌條件下，氧化還原電位為-1OOmv ;所述好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)溶解氧為1.8mg/L，污泥回流比100%，懸浮生物填料填充比40%，內(nèi)循環(huán)磷回收回流比70% ;所述磷鹽絮凝池投加40mg/L氫氧化鈣,攪拌條件下反應(yīng)40min ;磷鹽沉淀池內(nèi)磷鹽沉淀時(shí)間3.0h,回收分離得到磷酸鹽沉淀物。
[0041]對(duì)實(shí)施例1-4中處理后的出水進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下表:
【權(quán)利要求】
1.一種污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置，其特征在于，包括通過(guò)管道依次連接的缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池、厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池；所述缺氧生物濾池內(nèi)部填充有粒狀生物濾料；所述好氧曝氣生物濾池內(nèi)部填充有粒狀生物濾料，底部設(shè)有曝氣裝置；所述厭氧膜生物反應(yīng)池中設(shè)有攪拌器、懸浮填料和膜組件；所述磷鹽絮凝池中設(shè)有水下攪拌器和除磷藥劑；所述磷鹽沉淀池底部為錐形結(jié)構(gòu)；所述好氧膜生物反應(yīng)池中設(shè)有曝氣裝置、懸浮填料和膜組件；所述好氧膜生物反應(yīng)池底部設(shè)有污泥回流泵，所述污泥回流泵上連接有回收管道和將污泥直排出的排污管道，所述回收管道和排污管道上均設(shè)有閥門(mén)，所述回收管道連接在厭氧膜生物反應(yīng)池底部。
2.如權(quán)利要求1所述的污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述好氧曝氣生物濾池頂部設(shè)有供好氧曝氣生物濾池內(nèi)硝化液回流至缺氧生物濾池底部的管道。
3.如權(quán)利要求1或2所述的污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述缺氧生物濾池和好氧曝氣生物濾池底部均設(shè)有反沖洗進(jìn)水管，頂部均設(shè)有反沖洗排水管，所述反沖洗進(jìn)水管、反沖洗排水管上均設(shè)有閥門(mén)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述缺氧生物濾池、厭氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)設(shè)氧化還原電位在線檢測(cè)儀，所述好氧曝氣生物濾池、好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)設(shè)溶解氧在線檢測(cè)儀。
5.利用權(quán)利要求1中所述污水處理及磷回收的反應(yīng)裝置回收磷的方法，其特征在于，包括: 1)脫氮:廢水依次經(jīng)過(guò)缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進(jìn)行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內(nèi)氣水比2-5:1，硝化液回流比為100-300%，進(jìn)水負(fù)荷為l-3kgCOD/m3*d ； 2)除磷及磷回收:將步驟I)處理后的廢水依次經(jīng)過(guò)厭氧膜生物反應(yīng)池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉淀池和好氧膜生物反應(yīng)池進(jìn)行循環(huán)除磷處理后完成污水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應(yīng)池在攪拌條件下，保持氧化還原電位小于O ;所述好氧膜生物反應(yīng)池內(nèi)溶解氧大于1.5mg/L,污泥回流比30-100%，懸浮生物填料填充比0_40%，內(nèi)循環(huán)磷回收回流比30-70% ;所述磷鹽絮凝池投加20-40 mg/L除磷藥劑,攪拌條件下反應(yīng)10_40min ;磷鹽沉淀池內(nèi)磷鹽沉淀時(shí)間2.0-3.0h,回收分離得到磷酸鹽沉淀物。
【文檔編號(hào)】C02F9/14GK103979750SQ201410251108
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】謝義忠, 李欣, 馮綺瀾, 高偉業(yè) 申請(qǐng)人:瀚藍(lán)環(huán)境股份有限公司, 哈爾濱工業(yè)大學(xué)