专利名称：使用脱水污泥去除回流液中磷的装置及其工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于富含营养物污/废水处理技术领域，特别涉及利用脱水污泥去除污 水处理厂回流液中磷的装置及其处理工艺。
二背景技术：
磷是引起水体富营养化的主要因素，随着人类的进步，对环境的要求越来越 高，对污水处理厂出水中磷的要求越来越高。不管污水处理厂是否考虑了除磷脱 氮问题，污水处理厂中总要产生污泥，污泥经脱水、浓缩和消化、过滤过程中会 产生富含磷的液体，这部分液体称为回流液。在污水处理工艺中这部分液体返回 污水处理生物段进行再处理，回流液返回污水处理厂会使污水氮磷负荷增加，导 致处理效果下降，出水氮、磷超标。有资料报道这部分回流液中的磷浓度可以达 到100mg/L，如果污水处理厂设计时未考虑脱氮除磷功能，回流液的返回影响更 大。以往的报道中曾在回流液中添加石灰沉淀磷，但是该方法存在泥量太大脱水 困难、成本高等问题。
国内外不少学者曾采用天然或人造吸附材料去除水体中磷，例如炉渣、活 性氧化铝、沙石、飞灰等，但是这些填料都不同程度上存在除嗜效率低、易饱 和、不方便获得、耐冲击负荷能力差等缺点。
给水污泥是城市饮用水厂中采用铝盐去除原水中天然有机物，浊度、胶体物 质、色度等产生的副产物，因此自来水污泥中Al或Fe的含量比较高。我国每天 都要产生成千上万吨给水污泥，大部分污泥都经过简单的脱水就直接填埋，很少 用作二次回用，使其变废为宝。国外曾报道过铝污泥高效吸附磷的行为和特性。 但将脱水给水污泥用于处理污水处理厂回流液中磷的去除却未见报道。因此开发 具有广泛适用性的脱水给水污泥除磷工艺对保证污水处理厂正常运行具有重要意义。
三、 发明内容本发明针对污水处理厂回流液富含磷等营养物质处理成本高、处理效率低的 缺点，提出一种利用自来水厂脱水污泥去除回流液中磷的工艺及其装置。该除磷 工艺及其装置具有成本低、效率高，操作筒单的特点。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为一种使用脱水污泥去除回流液 中磷的装置，该装置由至少两组脱磷单元并联组成，每组脱磷单元包括至少四个 相互串联的填充床，所述的填充床床体内填充有脱水污泥、碎石和砾石，所迷的 填充床在床体上部设有一个进水口，在床体下部设有一个出水口，所述的填充床 床体上设有布水系统，相邻两个填充床通过抽吸泵连通，所述的抽吸泵对应设有 一个电磁阀，所述的电磁阀由PLC可编程序控制器控制。所述的填充床内填充有 脱水污泥、砾石、碎石，填充厚度为55-65cm，所述污泥层的粒径级由上至下 递减，污泥颗粒范围为0.5mm ~ 5mm。
一种使用上述装置去除回流液中磷的工艺的处理步骤为待处理回流液经过 至少两组相互并联的脱磷单元处理，每组脱磷单元由至少四个填充有脱水污泥的 填充床串联组成，回流液先进入第 一组脱磷单元的第 一个填克床运行40 ~ 60min 后，然后闲置2-3h，经第一填充床处理过的水进入同组的第二填充床运行40~ 60min,然后闲置2-3h，处理过的水进入同组的第三填充床，依此类推，处理过 的水依次进入同组的相邻的下一个填充床，同一组中当一个填充床处于运行状态 时，同组的其余填充床就处于空床状态，在第一组脱磷单元运行lh后相邻的下 一组脱磷单元开始启动，待处理回流液进入下一组脱磷单元，按照同样的运行方 式运行。
本发明的有益效果为
1. 采用脱水污泥为回流液除磷材料，即适用于浓度在0.5~50mg/L的低浓度 磷的去除，又适用于浓度在50-400mg/L的高浓度磷的去除。
2. 回流液除磷工艺采用间歇运行方式，能够恢复脱水给水污泥饱和后吸附再 生的问题，操作方法简单，且维持除磷装置高效长时间运行，不用更换。
3. 经该系统处理后的回流液进入曝气池，可有效控制混合液中C、 N、 P的比 例，使其符合100: 5: 1的比例，保证微生物生长的需求，从而实现二沉池出水 稳定的目的。
4. 脱水污泥为自来水厂的副产物，原料获取方便、易得、价格低，且适用安 全，无毒副作用，符合工程上的需要。
5. 脱水给水污泥用于回流液的处理，不仅强化了污水处理工艺，而且解决了 自来水厂污泥处理处置难的问题，使其变废为宝，重复使用。
6. 基于给水污泥的除磷工艺，能够取代目前的側流化学除磷工艺。
四
图1为一组脱磷单元构成图，图中有不同粒度的自来水脱水污泥(9),砾 石碎石垫层(14)，回流液进水(l),第一填充床(IO)，第二填充床
(11 )，第三填充床(12)，第四填充床(13)，进水泵(2)电磁阀(15), 第一抽吸泵(3)电磁阀(16),第二抽吸泵(4)电磁阀(17),第三抽吸泵
(5)电磁阀(18)，第四抽吸泵(6)电磁阀(19) , PLC可编程序控制器
(7),出水系统(8)。
图2为本发明并联的两组脱磷单元除磷工艺示意图。图中有平行布置的两组 填充床，第一填充床(10)，第二填充床(11),第三填充床(12)，第四填充 床(13)，第五填充床(20)，第六填充床(21),第七填充床(22),第八填 充床(23),出水系统(8)。
五具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示， 一种j吏用脱水污泥去除回流液中裤的工艺，处理步骤 为待处理回流液经过至少两组脱磷单元处理，多组脱磷单元并联布置，每组脱 磷单元由至少四个填充有脱水污泥的填充床串联组成，回流液先进入第一组脱磷 单元的第一个填充床运行40 ~ 60miti后，然后闲置2 ~ 3h，经第一填充床处理过 的水进入同组的第二填充床运行40 60min，然后闲置2-3h，处理过的水进入 同组第三填充床，依此类推，处理过的水依次进入同组的相邻的下一个填充床， 同一组中当一个填充床处于运行状态时，同组的其余填充床就处于空床状态，在 第一组脱辱f单元运^" 1 h后相邻的下一组脱磷单元开始启动回流液进入下一组脱 磷单元，按照同样的运行方式运行，后一组脱磷单元的运行整体滞后前一组脱磷单元1 h 。每个填充床的运行时间可以是40min、 52min或者60min，闲置时间可 以是2h、 2.5h或者3h。脱磷单元可以是两组并联的，也可以是三组、四组或者 更多组并联的，每组脱磷单元中可以设有四组填充床也可是五组、六组或者更多 组填充床。后一组脱磷单元整体运行滞后前一组1h。从而保证系统具有车i高的 水力停留时间和处理较大水量的回流液，实现空间上的连续性。
实施例2
图i、 2为本发明并联的两组脱磷单元除磷工艺示意图，两组填充床运行方式
都按照间歇方式运行，即第一组脱磷单元中的第一填充床10由回流液进水1进 水，第二填充床li、第三填充床12、第四填充床13处于空床状态，第一填充床 10运行40min后电磁阀15关闭，进水泵2停止，闲置2h后，电磁阀16开启， 第一抽吸泵3启动将填充床10中出水在5min时间内全部抽吸到第二填充床11 后，第二填充床11运行40min，闲置2h后，电磁阀16关闭，电磁阀17开启第 二抽吸泵4启动将第二填充床11中出水全部抽至第三填充床12后停止，第三填 充床11运行40min，闲置2h后，电磁阀17关闭，电磁阀18开启第三抽吸泵5 启动将第三填充床12中出水抽吸至第四填充床13，第四填充床11运行40min， 闲置2h,电磁阀18关闭，电磁阀19开启，处理过的回流液i4^出水系统8。依 此类推，四个填充床周期交替运行，而第二组脱磷单元的填充床整体运行滞后第 一组脱磷单元的填充床lh，即第五填充床20在第一填充床10运行1 h后开始运 行，其余过程同第一组脱磷单元，处理过的水与第一组脱磷单元处理过的水一起 进入下一工序。该系统所有控制均与PLC可编程序控制器7连接，可根据回流液 进水中磷的浓度适当调整运行与空床时间，从而达到控制系统出水中磷浓度的目 的，并保证污水进入生物处理中有机物和氮、磷比例协调，从而达到污水处理厂 正常运行，
实施例3
取某污水处理厂回流液，其总磷平均浓度为78.6mg/L,以实施例2的方式处 理后出水总磷平均浓度为0.53mg/L,出水直接接入生物反应池中。实施例4
取某污水处理厂回流液，其总磷平均浓度为i02.5mg/L,经适当调整间歇运 行的反应周期，运行时间为60min,间歇时间为2.5h，可控制处理后出水总磷平 均浓/复为1.2img/L，出xMi入生物反应池中。
实施例5
取某污水处理厂回流液，其总磷平均浓度为50mg/L,以实施例2的方式处理 后出水总磷平均浓度为0.65mg/L,出水直接接入生物反应池中。
实施例6
取某污水处理厂回流液，其总磷平均浓度为34mg/L,以实施例2的方式处理 后出水总磷平均浓度为0.3mg/L，出水直接接入生物反应池中。
实施例7
取某污水处理厂回流液，其总磷平均浓度为240mg/L,以实施例2的方式处 理后出水总磷平均浓度为4.87mg/L,出水直接接入生物反应池中。
实施例8
取某污水处理厂回流液，其总磷平均浓度为400mg/L,以实施例2的方式处 理后出水总磷平均浓度为9.85mg/L，出水直接接入生物反应池中。
实施例9
如图2所示， 一种实现所述使用脱水污泥去除回流液中磷的工艺的装置，由 至少两组脱磷单元并联组成，每组脱磷单元包括至少四个相互串联的填充床，所 述的填充床床体内填充有脱水污泥9、碎石和砾石垫层14,所述的填充床在床体 上部设有一个进水口，在床体下部设有一个出水口，所迷的填充床床体上设有布 水系统，相邻两个填充床通过抽吸泵连通，所述的抽吸泵相应设有一个电磁阀， 所述的电磁阀由PLC可编程序控制器控制，多组脱磷单元相互并联。所述的填充 床床体内填充有脱水污泥、砾石、碎石，填充厚度为55~65cm，所述污泥层的粒径级由上至下递减，污泥颗粒范围为0.5mm~5mm。填充床内的脱水污泥、砾 石、碎石的填充厚度可以是55em、 6iem或者65cm间的任意数值。污泥颗粒范 围可以是0.5mm、 2.3mm或者5mm间的任意数值。
实施例10
一种实现所述使用脱水污泥去除回流液中磷的工艺的装置，由两组脱磷单元 组成，每组脱磷单元包括四个相互串联的填充床，所述的填充床床体内填充有脱 水污泥、碎石和跨、石，所迷的填充床在床体上部i殳有一个进水口 ，在床体下部i殳 有一个出水口，所述的填充床床体上设有布水系统，相邻两个填充床通过抽吸泵 连通，所述的抽吸泵相应设有一个电磁阀，所述的电磁阀由PLC可编程序控制器 控制，两组脱磷单元相互并联。所述的填充床内填充有脱水污泥、砾石、碎石， 填充厚度为65cm，所述污泥层的粒径级由上至下递减，污泥颗粒范围为5mm。
实施例11
一种实现所述使用脱水污泥去除回流液中磷的工艺的装置，由三组脱磷单元 组成，每组脱磷单元包括五个相互串联的填充床，所述的填充床床体内填充有脱 水污泥、碎石和砾石，所述的填充床在床体上部设有一个进水口 ，在床体下部设 有一个出水口 ，所述的填充床床体上设有布水系统，相邻两个填充床通过抽吸泵 连通，所述的抽吸泵相应设有一个电磁阀，所述的电磁阀由PLC可编程序控制器 控制，两组脱磷单元相互并联。所述的填充床内填充有脱水污泥、砾石、碎石， 填充厚度为55cm,所迷污泥层的粒径级由上至下递减，污泥颗粒范围为 0.5mm。
权利要求
1.一种使用脱水污泥去除回流液中磷的装置，其特征在于该装置由至少两组脱磷单元组成，每组脱磷单元包括至少四个相互串联的填充床，所述的填充床床体内填充有脱水污泥、碎石和砾石，所述的填充床在床体上部设有一个进水口，在床体下部设有一个出水口，所述的填充床床体上设有布水系统，相邻两个填充床通过抽吸泵连通，所述的抽吸泵对应设有一个电磁阀，所述的电磁阀由PLC可编程序控制器控制。
2. 根据权利要求1所述的实现使用脱水污泥去除回流液中磷的工艺的装 置，其特征在于所述的填充岸、内填充有脱水污泥、砾石、碎石，填充厚度为55 -65cm，所述污泥层的粒径级由上至下递减，污泥颗粒范围为 0.5mm ~ 5mm。
3. —种使用如权利要求1所述的装置去除回流液中磷的工艺，其特征在于 处理步骤为待处理回流液经过至少两组相互并联的脱磷单元，每组脱 磷单元由至少四个脱水污泥制成的填充床串联组成，回流液先进入第一 组脱蜂单元的第一个填充床运行40 60min后，然后闲置2-3h，经第一 填充床处理过的水进入同组的第二填充床运行40-60min，然后闲置2~ 3h，处理过的水进入同组第三填充床，依此类推，处理过的水依次进入 同组的相邻的下一个填充床，同一组中当一个填充床处于运行状态时， 同组的其余填充床就处于空床状态，在第一组脱磷单元运行lh后相邻的 下一组脱磷单元开始启动，待处理回流液进入下一组脱磷单元，按照同 样的运行方式运行。
4. 如权利要求3所述的去除回流液中磷的工艺，其特征在于所述的脱磷单 元为两组。
5. 如权利要求3所迷的去除回流液中磷的工艺，其特征在于每组脱磷单元 中设有四组填充岸-。
全文摘要
本发明公开了一种使用脱水污泥去除回流液中磷的装置及其工艺，工艺处理步骤为待处理回流液经过至少两组相互并联的脱磷单元处理，每组脱磷单元由若干填充床串联组成，回流液先进入第一组脱磷单元的第一个填充床运行40～60min后，然后闲置2～3h，经第一填充床处理过的水进入同组的第二填充床运行40～60min，然后闲置2～3h，处理过的水进入同组的第三填充床，依此类推，处理过的水依次进入同组的相邻的下一个填充床，同一组中当一个填充床处于运行状态时，同组的其余填充床就处于空床状态，在第一组脱磷单元运行1h后相邻的下一组脱磷单元开始启动，待处理回流液进入下一组脱磷单元，按照同样的运行方式运行。该发明除磷效率高，原料易获得。
文档编号C02F1/58GK101318719SQ20081012429
公开日2008年12月10日 申请日期2008年6月24日 优先权日2008年6月24日
发明者傅剑锋, 武立秋 申请人:东南大学