一种AO工艺中高效除磷的方法与流程

本发明涉及一种ao工艺中高效除磷的方法，属于水处理领域。

背景技术：

化学除磷是指通过向污水中投加无机金属盐与污水中溶解性的盐类(如磷酸盐)反应生成不溶性的沉淀物质，在絮凝剂的作用下聚集成颗粒较大的絮凝体，经过固液分离后达到除磷的目的。其中，絮凝剂的加入是为了使不溶性的小粒径磷酸盐固体颗粒聚集为易沉降的大颗粒物，改善沉淀效果。

用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐和氢氧化钙。高价金属离子药剂投加到污水中后，会与溶解在污水中的磷盐离子结合生成难溶化合物，含fe³⁺、fe²⁺和al³⁺盐类因价格低廉，被普遍地用于磷沉析操作，这些药剂主要以溶液和悬浮液的状态存在。此外，氢氧化钙也用作沉析药剂，反应生成不溶于水的磷酸钙。

1、铝盐除磷方程式：

al2(so4)3+6h2o→2al(oh)3+3so4^2-+6co2

al2(so4)3+2po4^3-→2alpo4+3so4^2-

控制ph为6.0-6.5的条件下，理论每1mol的磷需要加铝1.5-3.0mol。全程ph不宜过高，以减少al(oh)3沉淀。

2、铁盐除磷方程式：

fe2(so4)3+3hco^3-→fe(oh)3+2so4^2-+3co2

fe³⁺+po4^3-→fepo4↓(ph＝5～5.5)

每1mol磷需要加铁fe³⁺1.5-3mol，最佳ph为5.0。对磷含量为5mg/l左右的二级处理水，通过投加100－200mg/l的氯化铁(fecl3.6h2o)就可以得到90％以上的磷去除率。金属氢氧化物会形成大块的絮凝体，有利于沉析产物的絮凝，同时还会吸附胶状物、细微悬浮颗粒。需要注意的是有机物在以化学除磷为目的化学沉析反应中的沉析去除是次要的，但在分离时有机性胶体以及悬浮物的凝结在絮凝体中则是决定性的过程。

沉析效果是受ph值影响，金属磷酸盐的溶解性同样也受ph的影响。铁盐最佳ph值范围为5.0～5.5；铝盐为6.0～7.0，因为在以上ph值范围内fepo4或alpo4的溶解性最小。另外使用金属盐药剂还有其他的好处，比如会降低污泥的污泥指数，有利于沼气脱硫等。由于金属盐的投加会使污水处理厂出水中的cl^-或so4^2-离子含量增加。如果沉析药剂溶液中含有酸的话，则需特别加以注意。

投加金属盐药剂后相应会降低污水的碱度，这也许会对净化产生不利影响。当在同步沉析工艺中使用硫酸铁时，必须考虑对硝化反应的影响。另外，如果污水处理厂污泥用于农业，则使用金属盐除磷时必须考虑铝或者铁负荷对农业的影响。

3、石灰除磷方程式：

5ca²⁺+4oh-+3hpo4^2-→ca5oh(po4)3+3h2o

为使磷的去除率达到90％以上，ph值控制10.5-11.0以上。ca/p的重量比为2.2：1以上。沉析过程中，对于不溶解的磷酸钙的形成起主要作用的不是ca²⁺，而是oh^-离子，因为随着ph值的提高，磷酸钙的溶解性降低，采用ca(oh)2除磷要求的ph值为8.5以上。

但ph值在8.5到10.5的范围内，除了会产生磷酸钙以外，还会产生碳酸钙，这也许会导致在池壁或渠、管壁上结垢。与钙进行磷酸盐沉析的反应除了受到ph值的影响，另外还受到碳酸氢根浓度(碱度)的影响。在一定的ph值惰况下，钙的投加量是与碱度成正比的。对于软或中硬的污水，采用钙沉析时，为了达到所要求的ph值所需要的钙量是很少的，具有强缓冲能力的污水则要求较大的钙投加量。

4、化学除磷工艺

化学除磷工艺可按化学药剂的投加地点来分类，实际中常采用的有：

前置除磷、同步除磷和后置除磷。

1)前置除磷工艺的特点是化学药剂投加在沉砂池中、初沉池的进水渠(管)中、或者文丘里渠(利用涡流)中。一般需要设置产生涡流的装置或者供给能量以满足混合的需要。产生的沉淀物(大块状的絮凝体)在初沉池中通过沉淀被分离。

如果生物段采用的是生物滤池，则不允许使用铁盐药剂，以防止对填料产生危害(产生黄锈)。前置除磷工艺由于仅在现有工艺前端增加化学除磷措施，比较适合现有污水处理厂的改建，通过这一工艺步骤不仅可以除磷，而且可以减少生物处理设施的负荷。

常用的化学药剂主要是石灰和金属盐药剂。前置除磷后控制剩余磷酸盐的含量为1.5-2.5mg/l，完全能满足后续生物处理对磷的需要。

2)同步除磷是目前使用最广泛的化学除磷工艺，在国外约占所有化学除磷工艺的50％。其工艺是将化学药剂投加在曝气池出水或二沉池进水(ao反应后)中。目前已确定对于活性污泥法工艺和生物转盘工艺可采用同步化学除磷方法，但对于生物滤池工艺能否将药剂投加在二次沉淀池进水中尚值得探讨。

3)后置除磷是将沉析、絮凝以及被絮凝物质的分离在一个与生物处理相分离的设施中进行，因此也叫二段法工艺。一般将化学药剂投加到二沉池后的一个混合池中，并在其后设置絮凝池和沉淀池(或气浮池)。

对于要求不严的受纳水体，在后置除磷工艺中可采用石灰乳液药剂，但必须对出水ph值加以控制，如可采用co2进行中和。采用气浮池可以比沉淀池更好地去除悬浮物和总磷，但因为需要恒定供应空气因而运行费用较高。

但是现阶段采用前置除磷方式时废水中磷的浓度是进水水质磷的浓度。

后置除磷方式是在生物处理相分离后再设置除磷工艺的除磷方式，经过生物处理后的废水中的含磷量小于等于进水量。

同步除磷工艺是将化学药剂投加在经过生物处理后曝气池出水或二沉池进水中，其废水中的含磷量小于等于进水量，而且同步除磷直接将化学药剂投加到活性污泥混合液当中，不仅影响除磷剂与磷酸根反应而且会对活性污泥活性产生影响。

无论是前置除磷、同步除磷和后置除磷都是在废水中磷含量较低的时候投加的除磷剂，这样大大减少了除磷剂的反应效率，增加除磷剂使用，在现实运行当中除磷剂的投加系数会达到2-4，这大大增加了污水处理站药剂使用费用。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种ao工艺中高效除磷的方法，与传统化学除磷相比，除磷剂的反应效率高，药剂使用量少，除磷效果好。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一一种ao工艺中高效除磷的方法，包括厌氧池和好氧池，其特征在于：好氧池内的充分吸磷的活性污泥回流到厌氧池，污水进入厌氧池后，充分吸磷的活性污泥内的磷在厌氧条件下充分释放到污水中，厌氧池内的高磷废水部分或全部先进入混凝反应罐与除磷剂进行化学反应，其余直接进入好氧池，混凝反应罐内的混合液进入混凝沉淀罐沉淀，沉淀后的上清液再进入好氧池，在好氧池内的活性污泥的作用下，进一步除磷，最后排放进入下一工序，厌氧池内充分释放磷的活性污泥再回到好氧池继续吸磷。

上述方案中，所述厌氧池的末端通过静水区挡板围设有从上到下延伸的静水区，该静水区的进水口位于厌氧池的中下部，所述静水区内的上部设置有穿孔收水管，该穿孔收水管的上侧分布有让水流入穿孔手水管的收水孔，所述过水孔的位置高于收水孔的位置，所述穿孔收水管穿出厌氧池与位于混凝反应罐上部的第一污水管相连，所述第一污水管上设置有用于调节进入穿孔收水管内的污水量的电磁阀，所述第一污水管上还设置有加药支管，所述混凝反应罐内设置有搅拌装置，所述厌氧池内的污水部分或全部通过穿孔收水管进入混凝反应罐，所述混凝反应罐的下部设置有第二污水管与混凝沉淀罐相连，所述混凝沉淀罐的上部设置有第三污水管与好氧池相连。

上述方案中：所述厌氧池和好氧池之间通过竖向隔板隔设开，所述静水区挡板包括自上而下竖向延伸的第一挡板和侧挡板，所述第一挡板的宽度小于厌氧池的宽度，所述第一挡板的下端伸到厌氧池的中下部，该第一挡板与竖向隔板之间有间隙，该第一挡板的一侧固定在厌氧池的侧壁上，另一侧与竖向隔板之间通过侧挡板相连，所述第一挡板、侧挡板、竖向隔板以及厌氧池的侧板围成静水区，所述过水孔设置在竖向隔板上，且位于静水区外。

上述方案中：所述第一挡板的下部向靠近竖向隔板的方向倾斜形成第二斜板，所述静水区的进水口下方设置有第一斜板，该第一斜板的一端固定在竖向隔板上，另一端向下倾斜并延伸至第一挡板的竖向段的下方，所述第一挡板的下部向靠近竖向隔板的方向倾斜形成第二斜板，该第二斜板与第一斜板之间有间隙，所述厌氧池的水通过第一斜板和第二斜板之间的间隙进入静水区。第一斜板和第二斜板的设置，有利于污泥的沉淀。

上述方案中：所述混凝沉淀罐内设置有竖向延伸的导流筒，所述第二污水管与导流筒上部的进水口相连，所述导流筒的下部出水口上设置有喇叭口，所述导流筒的下部出水口延伸到混凝沉淀罐的底部泥斗的上方。这样避免进水扰动底部污泥。

上述方案中：所述混凝沉淀罐的底部泥斗上设置有排泥管。混凝沉淀罐内的污泥通过该排泥管排出。

上述方案中：所述混凝沉淀罐的上部设置有一圈收水堰，该收水堰在混凝沉淀罐的上部围成环形排水区，所述混凝沉淀罐的上清液翻过收水堰后进入环形排水区，所述第三污水管与环形排水区联通。

有益效果：本发明相比传统的除磷的系统特点是在ao厌氧反应后先进行化学除磷，此时，污水中磷含量高(好氧池充分吸收磷的污泥回流到厌氧池，在厌氧池中释放磷到污水中)，这样添加的除磷剂除磷效率高，添加量可以大大减少，运行费用低。化学除磷后的污水再进入好氧池，在活性污泥下进行好氧反应，在活性污泥作用下，污水中少量磷被吸收，达到深度脱磷的效果。本发明发明具有投资省、药剂利用率高、运行费用低、操作简便、效果稳定等特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2为图1的a-a剖视图。

图3为图1的b-b剖视图。

图4为图1的c-c剖视图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

实施例1，如图1-4所示，ao工艺中高效除磷的装置由厌氧池1、好氧池2、过水孔3、竖向隔板4、静水区a、穿孔收水管5、收水孔5a、第一挡板6、侧挡板7、第一斜板8、第二斜板9、混凝反应罐10、第一污水管11、电磁阀12、加药支管13、搅拌装置14、第二污水管15、混凝沉淀罐16、第三污水管17、导流筒18、底部泥斗19、排泥管20和收水堰21组成。

厌氧池1和好氧池2可以分开设置，为了便于布置，在本实施例中，厌氧池1和好氧池2通过竖向隔板4隔设。厌氧池1和好氧池2之间通过过水孔3联通，过水孔3设置在竖向隔板4上。

好氧池2上设置有污泥回流管(图中未画出污泥回流管)与厌氧池1相连，厌氧池1的末端通过静水区挡板围设有从上到下延伸的静水区a，具体的静水区挡板包括自上而下竖向延伸的第一挡板6和侧挡板7，第一挡板6的宽度小于厌氧池1的宽度，第一挡板6的下端伸到厌氧池1的中下部，该第一挡板7与竖向隔板4之间有间隙，该第一挡板6的一侧固定在厌氧池1的侧壁上，另一侧与竖向隔板4之间通过侧挡板7相连，第一挡板6、侧挡板7、竖向隔板4以及厌氧池1的侧板围成静水区a，该静水区a的进水口位于厌氧池1的中下部，过水孔3设置在竖向隔板4上，且位于静水区a外。为了便于污泥的沉淀，第一挡板6的下部向靠近竖向隔板4的方向倾斜形成第二斜板9，静水区a的进水口下方设置有第一斜板8，该第一斜板8的一端固定在竖向隔板4上，另一端向下倾斜并延伸至第一挡板6的竖向段的下方，第二斜板9与第一斜板8之间有间隙，厌氧池1的水通过第一斜板8和第二斜板9之间的间隙进入静水区a。

静水区a内的上部设置有穿孔收水管5，该穿孔收水管5的上侧分布有收水孔5a，过水孔3的位置略高于收水孔5a的位置，穿孔收水管5穿出厌氧池1与位于混凝反应罐10上部的第一污水管11相连，第一污水管11上设置有用于调节进入穿孔收水管5内的污水量的电磁阀12，第一污水管11上还设置有加药支管13，混凝反应罐10内设置有搅拌装置14，厌氧池1内的污水部分或全部通过穿孔收水管5进入混凝反应罐10，可根据电磁阀12调节进入穿孔收水管5的水量，同时，如果进入穿孔收水管5的水量少，则其余水从过水孔3直接进入好氧池2，混凝反应罐10的下部设置有第二污水管15与混凝沉淀罐16相连，混凝沉淀罐16的上部设置有第三污水管17与好氧池2相连。优选的混凝沉淀罐16内设置有竖向延伸的导流筒18，第二污水管15与导流筒18上部的进水口相连，导流筒18的下部出水口上设置有喇叭口，导流筒18的下部出水口延伸到混凝沉淀罐16的底部泥斗19的上方。混凝沉淀罐16的底部泥斗19上设置有排泥管20。混凝沉淀罐16的上部设置有一圈收水堰21，该收水堰21在混凝沉淀罐16的上部围成环形排水区，混凝沉淀罐16的上清液翻过收水堰21后进入环形排水区，第三污水管17与环形排水区联通。

好氧池内的充分吸磷的活性污泥回流到厌氧池，污水进入厌氧池后，充分吸磷的活性污泥内的磷在厌氧条件下充分释放到污水中，厌氧池内的高磷废水部分或全部先进入混凝反应罐与除磷剂进行化学反应，其余直接进入好氧池，混凝反应罐内的混合液进入混凝沉淀罐沉淀，沉淀后的上清液再进入好氧池，在好氧池内的活性污泥的作用下，进一步除磷，最后排放进入下一工序，厌氧池内充分释放磷的活性污泥再回到好氧池继续吸磷。

具体说：好氧池2内充分吸收磷的活性污泥全部回流到厌氧池1，利用厌氧池1内进水的碳源将细胞内部的磷充分释放到污水中，此时厌氧池1内废水中含磷量是整个污水处理系统中最高的时候，此时，投加化学除磷剂，在去除相同量磷时投加除磷剂最少且除磷剂与废水中磷反应利用率最高。

在厌氧池1末端设置静水区a，厌氧池1内的混合液在静水区a实现泥水分离，分离后的上清液通过收水孔5a进入到穿孔收水管5，并通过第一污水管11进入到混凝反应罐10，同时活性污泥中少量的老化活性污泥及杂质随上清液进入到混凝沉淀罐16去除，这样可避免厌氧池1内的活性污泥进入到后续的除磷反应装置，也可去除系统内的混在活性污泥里面的杂质，可保持活性污泥的活性。而同时也在厌氧池1末端设置了过水孔3，使厌氧池1的混合液同时也进入到好氧池2进行后续的好氧生物反应，进入水量的多少可通过第一污水管11上的电磁阀12开度来调节。进入到第一污水管11的上清液与从加药支管13进入的除磷剂混合并进入到混凝反应罐10，在混凝搅拌机14作用下充分的混凝反应，此时废水中游离的磷酸根离子与除磷剂充分反应生成沉淀物质，混凝反应完全后通过第二污水管15和导流筒18进入到混凝沉淀罐16进行泥水分离，含有大量磷酸根沉淀物质进入到底部泥斗19中，定期通过排泥管20排到后置的污泥处置系统，经过混凝沉淀罐16泥水分离后的上清液通过收水堰21及第三污水管17排入到好氧池2进行后续的好氧生物反应，此时从混凝沉淀罐16分离后的上清液绝大部分磷已经被混凝反应并生成沉淀去除，其含磷量已经很少，好氧池2内的活性污泥在好氧条件下会进行过量充分的吸磷，最终使游离在废水中磷酸根离子极少，从而瞒足后续废水tp达标排放的要求，达到深度除磷的效果。

本发明不局限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。