专利名称：一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污水处理方法及其设备，特别是涉及一种反硝化除磷污水处理方法及其设备。
背景技术：
生物除磷脱氮(Biological Nutrient Removal-BNR)方法具有同步去除污水中N、P等有机污染物的优点而得到深入的研究和广泛的应用。目前的生物除磷脱氮技术主要根据厌氧、缺氧、好氧等池子的大小、排列、数量增减以及混合液循环和回流方式的变化发展而来的。例如由A2/O工艺改进而来的UCT、VIP、JHB等工艺，均获得了很好的同步脱氮除磷的效果。另外，也有通过控制曝气供氧量在构筑物内形成厌氧和缺氧环境而实现同步脱氮除磷的效果，例如氧化沟和SBR工艺。在实际污水处理工艺中得到应用的处理技术主要有Bardenpho法、A/O法、MUCT法、Phoredox法等，这些工艺主要是为了解决污水处理中的下列问题进行的要实现污水中氨氮的硝化，对自养硝化菌而言必须保证有较长时间的泥龄而要实现除磷，对于聚磷菌(PAOs)而言则必须要有较短时间的泥龄。这些实际运行的工艺实现了在污水脱氮和除磷过程中除磷菌和硝化细菌不同的污泥龄的矛盾。然而这些处理方法存在着投资与运行成本高，工艺复杂等缺点。随着污水生物除磷脱氮技术的发展，传统研究工艺构筑物的方法已经转到对脱氮除磷微生物特性的研究，并取得了重大的突破，特别是反硝化聚磷菌(DPBs-Denitrifying P-bacteria)的发现，这类聚磷菌独特之处就在于它不仅能够以氧气作为电子受体聚磷，而且在缺氧条件下能够以硝酸盐代替溶解氧作为电子受体进行聚磷，同时将硝酸盐还原成N2或氮化物，而结合生物反硝化除磷脱(DenitnfyingPAOs-DNPAO)原理的单泥生化处理系统以结构简洁、投资省、运行费用低、易于实现在线自动控制等优势，正得到广泛的研究。然而，该工艺存在着反硝化除磷和脱氮效果不稳定的问题同时如何处理剩余污泥也成为有待解决的关键技术问题。目前，国内外现有的反硝化除磷的常用技术有(1)在SBR反应器内调节厌氧---缺氧---好氧(A---AN---O)的运行方式在一个反应器内实现强化反硝化除磷的目的。(2)在反应器反硝化除磷阶段投加碳源，如甲醇，以提高反硝化阶段的C/N，实现强化反硝化除磷的目的。(3)将水处理构筑物的初沉池污泥或二沉池污泥进行厌氧硝化实现强化反硝化除磷。然而这些反硝化除磷的技术存在运行效果不稳定，一次性投资成本过高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无污泥排放、污水处理效果好、操作简单的一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理方法及其设备。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理方法，其特征在于它包括如下步骤1)、生活污水注入序批式活性污泥反应器中，序批式活性污泥反应器按照瞬时进水-厌氧搅拌-好氧曝气-静置沉淀四个步骤进行生活污水的处理；2)、序批式活性污泥反应器中的活性污泥与生活污水混合液经过处理后通过离心将混合液上清液与悬浮固体分离，上清液外排，悬浮固体进入Mg盐溶胞反应器；3)、进入Mg盐溶胞反应器中的悬浮固体投加含Mg(OH)2的碱液进行碱热溶胞，使微生物的细胞发生胞溶，控制碱热溶胞温度条件为T＝40℃-80℃，气压为1-2atm，反应时间为0.5h-3h；其中悬浮固体与含Mg(OH)2的碱液的重量比为悬浮固体/含Mg(OH)2的碱液＝90-99.9/0.1-10；4)、经碱热溶胞处理后的污泥混合液回流至序批式活性污泥反应器中，循环步骤1)-步骤4)，一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理设备停止工作时将序批式活性污泥反应器中的磷酸铵镁回收。
所述的含Mg(OH)2的碱液中Mg(OH)2的重量含量为95％-100％，NaOH或KOH的重量含量为0％-5％。
一种实现上述方法的一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理设备，它包括污水箱1、搅拌装置4、SBR反应器5、离心机10，第一水管3的输入端与污水箱1的下部相连通，第一水管3的输出端位于SBR反应器5内，第一水管3上设有第一截止阀2；SBR反应器5内设有搅拌装置4；第二水管7的输入端与SBR反应器5的下部相连通，第二水管7上设有第二截止阀6，第二水管7的输出端与离心机10的输入端相联，离心机10的上清液输出端与上清液外排管11相连通，离心机10的悬浮固体输出端与第四水管12相连通；其特征在于第四水管12的输出端与Mg盐溶胞反应器14的输入端口相连通，Mg盐溶胞反应器14内为空腔，Mg盐溶胞反应器14上端为开口，Mg盐溶胞反应器14的输出端口与第五水管16的输入端相连通，第五水管16的输出端与污泥回流泵17的输入端口相连通，污泥回流泵17的输出端口与第六水管19的输入端相连通，第六水管19的输出端位于SBR反应器5内。
所述的第五水管16上设有第四截止阀15，第六水管19上设有第五截止阀18。
与现有的反硝化除磷工艺相比，本发明具有以下有益效果(1)由于序批式活性污泥反应器中的活性污泥与生活污水混合液经过处理后通过离心将混合液上清液与悬浮固体分离，上清液外排(即净化水)，而悬浮固体进入Mg盐溶胞反应器，经碱热溶胞处理后的污泥混合液回流至SBR反应器中，循环步骤1)-步骤4)，由于序批式活性污泥反应器(SBR)处理的生活污水中有含氮有机物的存在，可以生成磷酸铵镁(MgNH4PO4)，一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理设备停止工作时将磷酸铵镁(MgNH4PO4)回收可用于制备鸟粪石；因此整个工艺系统在运行周期内可以实现无污泥排放。(2)本工艺系统强化了反硝化的效果，对生活污水中的总磷TP去除率可以达到95％以上，污水处理效果好。(3)整个工艺设备主要由普通的SBR、离心机、碱热溶胞反应器等组成运行维护方便，操作简单易行。同时处理后污泥富含磷酸铵镁(MgNH4PO4)可以制备鸟粪石肥料。
图1是本发明一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理设备中1-污水箱，2-第一截止阀，3-第一水管，4-搅拌装置(电机与搅拌叶轮)，5-SBR反应器(序批式活性污泥反应器)，6-第二截止阀，7-第二水管，8-第三截止阀，9-第三水管(出水管)，10-离心机，11-上清液外排管，12-第四水管，13-外加含Mg(OH)2的碱液，14-Mg盐溶胞反应器，15-第四截止阀，16-第五水管，17-污泥回流泵，18-第五截止阀，19-第六水管。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理方法，它包括如下步骤1)、生活污水注入序批式活性污泥反应器(SBR)中，序批式活性污泥反应器有效容积20L，投加活性污泥10L，一个反应周期内处理生活污水10L；序批式活性污泥反应器按照瞬时进水-厌氧搅拌-好氧曝气-静置沉淀四个步骤进行生活污水的处理，厌氧搅拌3小时，好氧曝气2小时，静置沉淀1小时；2)、序批式活性污泥反应器中的活性污泥与生活污水混合液经过处理后通过离心将混合液上清液与悬浮固体分离，上清液外排(即净化水)，悬浮固体进入Mg盐溶胞反应器；3)、进入Mg盐溶胞反应器中的悬浮固体(即离心滤渣)投加含Mg(OH)2的碱液进行碱热溶胞，使微生物的细胞发生胞溶，控制碱热溶胞温度条件为T＝40℃℃，气压为1atm(1个大气压)，反应时间为0.5hh；其中悬浮固体与含Mg(OH)2的碱液的重量比为悬浮固体/含Mg(OH)2的碱液＝90/10；4)、经碱热溶胞处理后的污泥混合液回流至序批式活性污泥反应器中，循环步骤1)-步骤4)，实现强化反硝化除磷作用和污泥减量的作用；由于生活污水中有含氮有机物的存在，进行碱热溶胞后的活性污泥固体可以在序批式活性污泥反应器中生成磷酸铵镁(MgNH4PO4)，一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理设备停止工作时将序批式活性污泥反应器中的磷酸铵镁(MgNH4PO4)回收可用于制备鸟粪石。
所述的含Mg(OH)2的碱液中Mg(OH)2的重量含量为95％，NaOH或KOH的重量含量为5％。
实施例2一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理方法，它包括如下步骤1)、生活污水注入序批式活性污泥反应器(SBR)中，序批式活性污泥反应器有效容积20L，投加活性污泥10L，一个反应周期内处理生活污水10L；序批式活性污泥反应器按照瞬时进水-厌氧搅拌(3小时)-好氧曝气(2小时)-静置沉淀(1小时)四个步骤进行生活污水的处理；2)、序批式活性污泥反应器中的活性污泥与生活污水混合液经过处理后通过离心将混合液上清液与悬浮固体分离，上清液外排(即净化水)，悬浮固体进入Mg盐溶胞反应器；3)、进入Mg盐溶胞反应器中的悬浮固体(即离心滤渣)投加含Mg(OH)2的碱液进行碱热溶胞，使微生物的细胞发生胞溶，控制碱热溶胞温度条件为T＝60℃，气压为1.5atm(1.5个大气压)，反应时间为2h；其中悬浮固体与含Mg(OH)2的碱液的重量比为悬浮固体/含Mg(OH)2的碱液＝96.0/4.0；4)、经碱热溶胞处理后的污泥混合液回流至序批式活性污泥反应器中，循环步骤1)-步骤4)，实现强化反硝化除磷作用和污泥减量的作用；由于生活污水中有含氮有机物的存在，进行碱热溶胞后的活性污泥固体可以在序批式活性污泥反应器中生成磷酸铵镁(MgNH4PO4)，一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理设备停止工作时将序批式活性污泥反应器中的磷酸铵镁(MgNH4PO4)回收可用于制备鸟粪石。
所述的含Mg(OH)2的碱液中Mg(OH)2的重量含量为97％，NaOH或KOH的重量含量为3％。
实施例3一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理方法，它包括如下步骤1)、生活污水注入序批式活性污泥反应器(SBR)中，序批式活性污泥反应器有效容积20L，投加活性污泥10L，一个反应周期内处理生活污水10L；序批式活性污泥反应器按照瞬时进水-厌氧搅拌(3小时)-好氧曝气(2小时)-静置沉淀(1小时)四个步骤进行生活污水的处理；2)、序批式活性污泥反应器中的活性污泥与生活污水混合液经过处理后通过离心将混合液上清液与悬浮固体分离，上清液外排(即净化水)，悬浮固体进入Mg盐溶胞反应器；3)、进入Mg盐溶胞反应器中的悬浮固体(即离心滤渣)投加含Mg(OH)2的碱液进行碱热溶胞，使微生物的细胞发生胞溶，控制碱热溶胞温度条件为T＝80℃，气压为2atm(2个大气压)，反应时间为3h；其中悬浮固体与含Mg(OH)2的碱液的重量比为悬浮固体/含Mg(OH)2的碱液＝99.9/0.1；4)、经碱热溶胞处理后的污泥混合液回流至序批式活性污泥反应器中，循环步骤1)-步骤4)，实现强化反硝化除磷作用和污泥减量的作用；由于生活污水中有含氮有机物的存在，进行碱热溶胞后的活性污泥固体可以在序批式活性污泥反应器中生成磷酸铵镁(MgNH4PO4)，一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理设备停止工作时将序批式活性污泥反应器中的磷酸铵镁(MgNH4PO4)回收可用于制备鸟粪石。
所述的含Mg(OH)2的碱液中Mg(OH)2的重量含量为100％，NaOH或KOH的重量含量为0％。
如图1所示，一种实现实施例1-3方法的一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理设备，它包括污水箱1、搅拌装置4、SBR反应器5、离心机10，第一水管3的输入端与污水箱1的下部相连通，第一水管3的输出端位于SBR反应器5内，第一水管3上设有第一截止阀2；SBR反应器5内设有搅拌装置4，SBR反应器5上设有第三水管9，第三水管9上设有第三截止阀8；第二水管7的输入端与SBR反应器5的下部相连通，第二水管7上设有第二截止阀6，第二水管7的输出端与离心机10的输入端相联，离心机10的上清液输出端与上清液外排管11相连通，离心机10的悬浮固体输出端与第四水管12相连通；第四水管12的输出端与Mg盐溶胞反应器14的输入端口相连通，Mg盐溶胞反应器14内为空腔，Mg盐溶胞反应器14上端为开口，外加含Mg(OH)2的碱液13从Mg盐溶胞反应器14上端开口投入，Mg盐溶胞反应器14的输出端口与第五水管16的输入端相连通，第五水管16上设有第四截止阀15，第五水管16的输出端与污泥回流泵17的输入端口相连通，污泥回流泵17的输出端口与第六水管19的输入端相连通，第六水管19上设有第五截止阀18，第六水管19的输出端位于SBR反应器5内。
权利要求
1.一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理方法，其特征在于它包括如下步骤1)、生活污水注入序批式活性污泥反应器中，序批式活性污泥反应器按照瞬时进水-厌氧搅拌-好氧曝气-静置沉淀四个步骤进行生活污水的处理；2)、序批式活性污泥反应器中的活性污泥与生活污水混合液经过处理后通过离心将混合液上清液与悬浮固体分离，上清液外排，悬浮固体进入Mg盐溶胞反应器；3)、进入Mg盐溶胞反应器中的悬浮固体投加含Mg(OH)2的碱液进行碱热溶胞，使微生物的细胞发生胞溶，控制碱热溶胞温度条件为T＝40℃-80℃，气压为1-2atm，反应时间为0.5h-3h；其中悬浮固体与含Mg(OH)2的碱液的重量比为悬浮固体/含Mg(OH)2的碱液＝90-99.9/0.1-10；4)、经碱热溶胞处理后的污泥混合液回流至序批式活性污泥反应器中，循环步骤1)-步骤4)，一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理设备停止工作时将序批式活性污泥反应器中的磷酸铵镁回收。
2.根据权利要求1所述的一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理方法，其特征在于所述的含Mg(OH)2的碱液中Mg(OH)2的重量含量为95％-100％，NaOH或KOH的重量含量为0％-5％。
3.一种实现权利要求1方法的一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理设备，它包括污水箱(1)、搅拌装置(4)、SBR反应器(5)、离心机(10)，第一水管(3)的输入端与污水箱(1)的下部相连通，第一水管(3)的输出端位于SBR反应器(5)内，第一水管(3)上设有第一截止阀(2)；SBR反应器(5)内设有搅拌装置(4)；第二水管(7)的输入端与SBR反应器(5)的下部相连通，第二水管(7)上设有第二截止阀(6)，第二水管(7)的输出端与离心机(10)的输入端相联，离心机(10)的上清液输出端与上清液外排管(11)相连通，离心机(10)的悬浮固体输出端与第四水管(12)相连通；其特征在于第四水管(12)的输出端与Mg盐溶胞反应器(14)的输入端口相连通，Mg盐溶胞反应器(14)内为空腔，Mg盐溶胞反应器(14)上端为开口，Mg盐溶胞反应器(14)的输出端口与第五水管(16)的输入端相连通，第五水管(16)的输出端与污泥回流泵(17)的输入端口相连通，污泥回流泵(17)的输出端口与第六水管(19)的输入端相连通，第六水管(19)的输出端位于SBR反应器(5)内。
4.根据权利要求4所述的一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理设备，其特征在于所述的第五水管(16)上设有第四截止阀(15)，第六水管(19)上设有第五截止阀(18)。
全文摘要
本发明涉及一种污水处理方法及其设备。一体化溶胞强化反硝化除磷污水处理方法，其特征在于它包括如下步骤1)生活污水注入序批式活性污泥反应器中；2)序批式活性污泥反应器中的活性污泥与生活污水混合液经过处理后通过离心将混合液上清液与悬浮固体分离，上清液外排，悬浮固体进入Mg盐溶胞反应器；3)进入Mg盐溶胞反应器中的悬浮固体投加含Mg(OH)
文档编号C02F3/30GK1974442SQ200610124988
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月9日 优先权日2006年11月9日
发明者夏世斌, 张召基 申请人:武汉理工大学