專利名稱：一種處理含磷廢水的生物蓄磷與回收磷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于富集及回收廢水中磷的領(lǐng)域，特別涉及一種處理含磷廢水的生物蓄磷與回收磷的方法。
背景技術(shù)：
磷資源與人類生命安全息息相關(guān)，在工業(yè)、生活中需求廣泛。由于磷在自然界中的單向循環(huán)以及世界性的磷資源消費與日俱增，磷資源短缺將成為人類生存與經(jīng)濟活動的限制因素。我國一方面臨磷資源匱乏的困境，另一方面，每年通過污水將大量的磷排放到水體，不僅造成磷資源白白流失，而且?guī)硭w嚴重的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，國民經(jīng)濟損失巨大。因此，開發(fā)從廢水中除磷同時又能便捷地回收磷的新工藝尤為重要。發(fā)達國家已逐步開展廢水磷回收的研究，歐盟制定的水框架指令對城市污水處理廠除磷作出了明確規(guī)定；西歐磷工業(yè)協(xié)會則提出要回收回用25%的磷；而美國、日本等國家已經(jīng)開展了生產(chǎn)規(guī)模地廢水磷回收工作。我國對污水除磷雖重視程度不斷增加，但極少考慮磷的循環(huán)利用。因此，研制開發(fā)高效節(jié)能的廢水除磷、磷回收技術(shù)是當前環(huán)境保護的熱點問題。針對來源廣泛、廢水量大的城市污水，當前已有廢水磷回收技術(shù)仍然集中于對脫氮、除磷活性污泥工藝(BNR)或普通活性污泥所排放的剩余污泥(厭氧消化液或干化廢液) 內(nèi)的磷進行回收，如Wiostrip工藝。該類工藝不僅需要復(fù)雜的活性污泥系統(tǒng)、污泥厭氧消化系統(tǒng)做基礎(chǔ)，而且用于進行磷回收的污泥厭氧上清液中有機物、SS、無機離子(如Ca2+、 C032_、S2_等)等雜質(zhì)含量高，對該類含磷廢液進行磷回收具有效率低、回收產(chǎn)物雜質(zhì)含量高的特點。因此，可以通過簡單、經(jīng)濟的技術(shù)手段來提高(用以進行磷回收)廢液中磷濃度、 并且同時降低回收液中雜質(zhì)含量。但是當前國、內(nèi)外已有的生物膜工藝僅僅以脫氮、除磷為目的，缺乏以生物蓄磷/回收磷為目標的處理工藝以及相應(yīng)的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種處理含磷廢水的生物蓄磷與回收磷的方法，該方法流程簡單，并能解決普通生物除磷/磷回收工藝中，磷回收液中磷濃度低、雜質(zhì)含量高，磷回收效率低的問題。本發(fā)明的一種處理含磷廢水的生物蓄磷與回收磷的方法，包括(1)廢水進入分格式水解池(1)在兼氧條件下水解，出水進入上流式厭氧/好氧交替式生物濾池O)，生物濾池( 首先進入?yún)捬蹼A段進行生物釋磷，此時出水進入過渡池，過渡池(7)內(nèi)廢水在生物濾池( 進入好氧階段后重新進入生物濾池( 進行生物吸
磷/蓄磷； (2)當厭氧釋磷液中溶解性磷濃度超過50mg/L時，系統(tǒng)進行磷回收操作將生物濾池O)在厭氧階段產(chǎn)生的厭氧釋磷液排入磷回收池(8)，并在磷回收池(8)內(nèi)投加磷回收劑形成含磷固體；50 80%含磷固體進行回收，20 50%含磷固體留在磷回收池(8)內(nèi)作為晶種供下一輪磷回收過程使用，磷回收池(8)的上清液回流到水解池(1)中與進水一
3起進行處理。所述步驟(1)中的分格式水解池(1)內(nèi)裝有彈性填料。所述步驟(1)中在生物蓄磷階段結(jié)束后進入到磷回收運行操作時，須在分格式水解池(1)出水口處通過管路投加簡單有機物，所述簡單有機物為> 100mg/L(100 1350mg/ L)的乙酸鈉，補充生物濾池進水中的易降解COD。所述步驟(1)中的上流式厭氧/好氧交替式生物濾池內(nèi)裝有顆粒性填料，顆粒性填料為粒徑在2 4mm間的石英砂或顆粒性活性炭。所述步驟(1)中的上流式厭氧/好氧交替式生物濾池反沖洗周期是普通生物濾池的2-40倍。所述步驟(1)中的生物吸磷/蓄磷具體過程為廢水中的磷被轉(zhuǎn)化為聚磷顆粒貯存在填料表面與間隙所生長固定的生物膜內(nèi)，而含磷生物膜在廢水重復(fù)經(jīng)歷厭氧/好氧循環(huán)后不斷增殖后并不外排，在池內(nèi)積累，形成生物蓄磷。所述生物膜由普通異養(yǎng)菌、聚磷菌、硝化菌以及反硝化菌構(gòu)成。所述步驟O)中的磷回收劑為鎂鹽溶液與銨鹽溶液(通過管路單獨投加)。當廢水為高碳高磷廢水時，在所述上流式厭氧/好氧交替式生物濾池基礎(chǔ)上再增加一上流式厭氧/好氧交替式生物濾池。所述生物濾池與生物濾池結(jié)構(gòu)、尺寸均相同，附屬管路功能相同，兩只生物濾池交替進行生物蓄磷、生物釋磷，反沖洗交替進行。本發(fā)明利用分格式水解池來水解進水中顆粒性及大分子難降解有機物，利用上流式厭氧/好氧交替式生物濾池來生長聚磷菌含量較高的生物膜，用以吸收、蓄積廢水中的磷，同時吸收、氧化廢水中的簡單有機物及氨氮。利用過渡池收集上流式厭氧/好氧交替式生物濾池厭氧階段出水、并暫時存放部分上流式厭氧/好氧交替式生物濾池好氧階段出水，在磷回收池內(nèi)將上流式厭氧/好氧交替式生物濾池所形成的富磷液中溶解性磷轉(zhuǎn)化為固體磷進行回收。有益效果1.本發(fā)明與傳統(tǒng)活性污泥生物除磷/磷回收系統(tǒng)相比，流程簡單(省卻污泥回流系統(tǒng)以及污泥厭氧消化處理系統(tǒng))，占地小，負荷高。2.本發(fā)明通過上游兼氧水解過程降低生物濾池進水中顆粒性、難降解有機物含量，增加生物濾池進水中易降解有機物(rbCOD)含量；3.本發(fā)明連續(xù)的進水方式，保證了上流式厭氧/好氧交替式生物濾池內(nèi)基質(zhì)的連續(xù)、均勻供給；利于在生物濾池內(nèi)形成高生物量、聚磷菌高度富集的生物膜，利于后續(xù)的磷回收過程；4.本發(fā)明采用高度富集的附著生長微生物固定、蓄積廢水中的磷，并利用生物濾池排放的含磷廢液回收磷。因此，所獲得的磷回收液中溶解性磷含量高，有機物等雜質(zhì)含量低，可提高后續(xù)磷回收過程中磷回收的效率與回收產(chǎn)品的純度；5.本發(fā)明可用于實驗室研究、生活污水及部分小型工業(yè)、農(nóng)業(yè)廢水處理工程。


圖1為處理普通含磷廢水的生物蓄磷與回收磷單元組成及流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例1本實施方案工藝主要由分格式水解池1，上流式厭氧/好氧交替式生物濾池2，過渡水池7以及磷回收池8，以及連接各處理單元的不同功能的管路組成。如圖1所示，本工藝中，廢水首先通過管路11進入分格式水解池1，分格式水解池 1內(nèi)安裝有彈性填料9，可供長世代時間的兼性微生物生長。分格式水解池1內(nèi)的微生物主要由兼氧性細菌組成，能夠在兼氧條件下將廢水中的顆粒性有機物、線性長鏈大分子有機物以及有機型氮部分水解為簡單的低分子有機物、氨氮，提高廢水中易降解有機物(rbCOD) 以及氨氮含量。分格式水解池1出水通過管路12進入上流式厭氧/好氧交替式生物濾池2，生物濾池2內(nèi)裝有顆粒性填料3 (粒徑在2 4mm間的石英砂或顆粒性活性炭)，生物濾池2內(nèi)填料表面生長有微生物組成的生物膜，生物膜主要由普通異養(yǎng)菌、聚磷菌、硝化菌、反硝化菌等菌群構(gòu)成。分格式水解池1出水通過管路12進入生物濾池2后，生物濾池2首先進入?yún)捬蹼A段，填料3表面生長的生物膜內(nèi)聚磷菌首先分解體內(nèi)聚磷顆粒釋放出溶解性磷與能量，聚磷菌利用這部分能量吸收廢水中部分易降解有機物rbCOD，并在聚磷菌體內(nèi)形成能量貯存物質(zhì)糖原以及聚羥烷酸PHA，此時生物濾池2出水通過管路14進入過渡池7。生物濾池2厭氧階段結(jié)束后，含氧空氣通過管路M進入到生物濾池2，此時填料3表面生長的生物膜在有分子性氧條件下進行好氧代謝。過渡池7內(nèi)所收集的生物濾池2在厭氧階段排放的含有高濃度溶解性磷的廢水通過管路16重新輸送到生物濾池2中。填料3表面生物膜內(nèi)的聚磷菌在有氧環(huán)境中能夠(過量)吸收超過自身需要數(shù)倍的磷，并將這部分磷轉(zhuǎn)化為聚磷顆粒貯存在聚磷菌體內(nèi)，形成生物蓄磷，而廢水中殘留的有機物、氨氮被填料3表面附著生長的生物膜內(nèi)其它菌群吸收、轉(zhuǎn)化，當生物濾池2出水中磷、氮以及有機物含量達到廢水排放標準規(guī)定濃度時，生物濾池2的出水通過管路14以及管路17最終排放到環(huán)境中，此時過渡池7中貯存水量不斷減少，直至生物濾池2的好氧運行階段結(jié)束，并重新開始進入下一輪厭氧/好氧循環(huán)，此刻管路M的空氣供應(yīng)也隨之停止。生物濾池2的反沖洗周期是普通生物濾池的數(shù)倍(根據(jù)處理廢水水質(zhì)與水量，可以是2 40倍)，該操作保證了生物濾池 2內(nèi)生物量以及生物中含磷量是普通生物濾池的數(shù)倍。在生物濾池2厭氧釋磷液中溶解性磷濃度超過50mg/L時，可將生物濾池2在厭氧階段的產(chǎn)生的含磷液通過管路19排入到磷回收池8中，并通過管路20向磷回收池8內(nèi)加入磷回收劑，同時用堿調(diào)節(jié)磷回收池8中的 PH0為提高磷回收時生物濾池2的厭氧釋磷量，可可在生物濾池2進水時，通過管路27向分格式水解池1出水口處投加簡單有機物(如100 1350mg/L的乙酸鈉)以補充厭氧釋磷過程所需碳源。進行磷回收操作時，首先需要用堿液(NaOH溶液)調(diào)節(jié)磷回收池8中液相pH為9 左右，鎂鹽溶液、銨鹽溶液的投加量可按照生物濾池2厭氧出水中實際磷濃度計算，以確保在磷回收池8內(nèi)形成的回收液中鎂鹽(氯化鎂)、銨鹽(氯化銨)與溶解性磷的初始摩爾比在Mg2+ NH4+ PO43-為1.2 1.5 1 1.5 2 1。投加好鎂鹽、銨鹽后開啟磷回收池8中攪拌裝置10。其間不斷補充堿液，控制磷回收池內(nèi)磷回收液中pH為8 9. 5。磷回收池8內(nèi)攪拌裝置10開啟30min后停止60 90min，以便磷回收池8內(nèi)形成的含磷固體(主要組成為MAP結(jié)晶)充分沉淀。沉淀后的大部分含磷固體(濕固體，50 80%)通過管路21外排回收，而部分含磷固體QO 50%)繼續(xù)留在磷回收池8內(nèi)作為晶種供下一輪磷回收過程使用。磷回收池8中在含磷固體排放后，其上清液中殘留一定濃度的含有鎂、銨根離子以及溶解性磷酸根離子，在排放含磷固體前，需要將50 66ν01%的上清液通過管路22回流到分格式水解池1中處理。而生物濾池2在濾池出水含有大量SS情況下(出水SS超過30mgSS/L時)，需要進行反沖洗操作，以控制生物濾池2內(nèi)生物量以及微生物活性，從而使生物膜內(nèi)聚磷菌獲取足夠的溶解氧以及rbC0D、P0廣，Mg2+等離子。采用過渡水池7中收集的廢水通過管路25 對生物濾池2進行反沖洗，反沖洗過程中生物濾池2上部排出的攜帶生物膜的反沖洗廢液通過管路18進入到分格式水解池1，生物膜內(nèi)部分顆粒性有機物會在分格式水解池1內(nèi)的兼性細菌作用下水解為溶解性有機物增加分格式水解池1內(nèi)rbCOD含量。而分格式水解池1底部剩余的難以分解的固體物質(zhì)可通過管路23作為系統(tǒng)剩余生物量，并與過渡池7底部設(shè)置的排泥口沈排放的少量含有生物膜污泥一起外排處理或處置。實驗結(jié)果見表1-3。表1.處理含磷生活廢水的生物蓄磷與回收磷系統(tǒng)主要組成及運行參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種處理含磷廢水的生物蓄磷與回收磷的方法，包括(1)廢水進入分格式水解池(1)在兼氧條件下水解，出水進入上流式厭氧/好氧交替式生物濾池O)，生物濾池( 首先進入?yún)捬蹼A段進行生物釋磷，此時出水進入過渡池(7)， 過渡池(7)內(nèi)廢水在生物濾池( 進入好氧階段后重新進入生物濾池( 進行生物吸磷/蓄磷；(2)當厭氧釋磷液中溶解性磷濃度超過50mg/L時，系統(tǒng)進行磷回收操作將生物濾池 (2)在厭氧階段產(chǎn)生的厭氧釋磷液排入磷回收池(8)，并在磷回收池(8)內(nèi)投加磷回收劑形成含磷固體；50 80%含磷固體進行回收，20 50%含磷固體留在磷回收池(8)內(nèi)作為晶種供下一輪磷回收過程使用，磷回收池(8)的上清液回流到水解池(1)中與進水一起進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理含磷廢水的生物蓄磷與回收磷的方法，其特征在于所述步驟(1)中的分格式水解池(1)內(nèi)裝有彈性填料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理含磷廢水的生物蓄磷與回收磷的方法，其特征在于所述步驟(1)中在生物蓄磷階段結(jié)束后進入到磷回收運行操作時，須在分格式水解池 (1)出水口處通過管路投加簡單有機物，所述簡單有機物為> 100mg/L的乙酸鈉，補充生物濾池進水中的易降解COD。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理含磷廢水的生物蓄磷與回收磷的方法，其特征在于所述步驟(1)中的上流式厭氧/好氧交替式生物濾池( 內(nèi)裝有顆粒性填料，顆粒性填料為粒徑在2 4mm間的石英砂或顆粒性活性炭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理含磷廢水的生物蓄磷與回收磷的方法，其特征在于所述步驟(1)中的上流式厭氧/好氧交替式生物濾池( 反沖洗周期是普通生物濾池的2-40倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理含磷廢水的生物蓄磷與回收磷的方法，其特征在于所述步驟(1)中的生物吸磷/蓄磷具體過程為廢水中的磷被轉(zhuǎn)化為聚磷顆粒貯存在填料表面與間隙所生長固定的生物膜內(nèi)，而含磷生物膜在廢水重復(fù)經(jīng)歷厭氧/好氧循環(huán)后不斷增殖后并不外排，在池內(nèi)積累，形成生物蓄磷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種處理含磷廢水的生物蓄磷與回收磷的方法，其特征在于所述生物膜由普通異養(yǎng)菌、聚磷菌、硝化菌以及反硝化菌構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理含磷廢水的生物蓄磷與回收磷的方法，其特征在于所述步驟O)中的磷回收劑為鎂鹽溶液與銨鹽溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理含磷廢水的生物蓄磷與回收磷的方法，包括利用分格式水解池來水解進水中顆粒性及大分子難降解有機物，利用上流式厭氧/好氧交替式生物濾池來生長聚磷菌含量較高的生物膜，用以吸收、蓄積廢水中的磷，同時吸收、氧化廢水中的簡單有機物及氨氮。利用過渡池收集上流式厭氧/好氧交替式生物濾池厭氧階段出水、并暫時存放部分上流式厭氧/好氧交替式生物濾池好氧階段出水，在磷回收池內(nèi)將上流式厭氧/好氧交替式生物濾池所形成的富磷液中溶解性磷轉(zhuǎn)化為固體磷進行回收。本發(fā)明流程簡單，并能解決普通生物除磷/磷回收工藝中，磷回收液中磷濃度低、雜質(zhì)含量高，磷回收效率低的問題。
文檔編號C02F3/34GK102503035SQ201110351409
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者孫健, 王世基, 王鳳蕊, 田晴 申請人:東華大學