专利名称：一种从污水生物处理过程中进行化学磷回收的方法
技术领域：
本发明涉及污水生物处理优化及化学磷回收技术，特别涉及一种从污水 生物处理过程中进行化学磷回收的方法。
背景技术：
(1 )磷回收的必要性与可能性
磷是一种十分有限、不可再生的自然矿产资源，同时也是工农业生产的 重要原料。就全球而言，现有技术已探明并有能力开采的磷矿仅够维持人类
不足100年的使用期限；而中国目前磷矿贮量还不足以使用70年。更有数 字显示，美国的富磷矿(P2O5^30%)供给将在未来30年内耗尽；中国的富 磷矿将很快在15年内消失。磷是万物生长营养之源，没有磷便意味着人类 乃至整个生物圈将逐渐消失。因此，磷是一种比水和石油更加珍贵的自然资 源！磷在人类生产、生活使用之后大部分进入污/废水，不加妥善处理可能 会导致地表水体富营养化现象。在实践中，为控制水体富营养化现象，污水 处理不仅要求脱氮，而且也必须除磷。从磷的可持续利用和水体富营养化控 制双重目的出发，以回收为目的磷去除应该是污水除磷技术的最佳选择。 (2)磷回收对生物除磷强化作用的理论依据
污水生物处理厂中最佳磷回收点应是厌氧池上清液或厌氧消化液。在采 用BNR工艺的污水处理厂中，从厌氧池分流出部分富磷上清液进行化学沉 淀、回收磷，可以有效提高后续生物除磷效果。将化学除磷宏量效果好、生 物除磷微量效果佳的特点结合在一起，不仅可以回收磷，而且能够强化生物 除磷过程。由于在厌氧池外侧流方式回收磷的作用使进入后续缺氧/好氧池 的磷负荷降低，当进水有机物浓度(COD/BOD)不变时，生物除磷中的COD/P
比得以相对提高。理论计算和数学模拟表明，在生物除磷过程中，采用生物
除磷方法所需的COD/P比值大约为22 g COD/g P。如果生物方法^皮用以在 厌氧池中"浓缩，，磷并以化学方式予以侧流回收，则生物除磷所需最小COD/P 比值可降至2—10 g COD/g P。 (3)磷回收的方法
化学磷回收方法通常有三种磷酸铝(A1P04)、磷酸钙[Ca3(P04)2]和 磷酸胺镁(MgNH4P(V6H20，即MAP:鸟粪石)。当4丐/镁离子摩尔比大于 1.6 ( Ca2+/Mg2+>1.6 )时，磷酸钩便和鸟粪石共同沉淀析出；而当 Ca2+/Mg2+<0.25时，鸟粪石才作为主要沉淀物析出，同时结晶中不可避免地 含有部分磷酸钙。从回收磷并再利用角度而言，该类磷回收产物能够直接充 当緩释磷肥或用作磷肥工业生产原料。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种从污水生物处理过程中进行化 学磷回收的方法，该方法可以尽可能地降低被回收磷的成本，同时强化污水 BNR工艺中生物除磷之效果。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的
本发明公开了 一种从污水中进行化学磷回收的新方法，其主要处理步骤 如下
a. 从厌氧池中引出上清液，经水量调节池进入磷回收化学反应池，达 到预设容积后，执行步骤b;
b. 在搅拌过程中向化学反应池中投加NaOH,调节pH值至8.5以上， 静置至固液分离后执行步骤c;
c. 收集化学反应池底泥，经脱水、烘干，得到回收到的磷。 上述方案中，步骤a中，所述根据试验结果，从厌氧池中引出的上清液
的流量可取为进水流量的15~30%;预设容积可为磷回收化学反应池总容积 的95 % 。
上述方案中，在所述步骤a之前，还可进一步包括步骤
al.判断预进行磷回收的污水处理厂采用的是否为BNR工艺，如果是， 则继续执行步骤bl;
bl.取厌氧上清液分析Ca2+、 Mg2+、 NH4+、 ？043-含量，当Ca2+/P043-的摩尔比大于5/3或Mg^/PO -的摩尔比大于1时，则执行所述步骤a;其 中，所述？043-以P计。
上述方案中，所述步骤al中，所指述BNR工艺是包含厌氧、缺氧、好 氧处理构筑物的任意采用生物方法处理污水的工艺。
上述方案中，所述步骤bl中，判断Ca"PCX^的摩尔比是否大于5/3或 ^^27 043-的摩尔比是否大于1，如果是，则执行步骤a;否则，采用投加钙、 镁化合物回收磷的方法。
上述方案中，所述步骤b中，可调节pH值至8.5以上，使磷酸4丐[Ca3(P04)2] 或磷酸胺镁(MgNH4P04.6H20，即MAP:鸟粪石)自然结晶、沉淀。
上述方案中，所述步骤c中，所述回收得到的操作所回收的磷可直接用 作緩释肥的化合态磷或用作磷肥工业生产原料。
由上述方案可以看出；污水处理厂所采用的处理工艺是包括厌氧、缺氧、 好氧阶段的BNR工艺；其所接受的污水主要是以地下水为饮用水源地区的 生活污水，即Ca"PO,摩尔比大于5/3或Mg^/P04S-摩尔比大于1;符合以 上要求的污水处理厂均可采用本法进行化学磷回收。
因此，本发明方法能够在污水处理厂接受地下水为饮用水水源地区的生 活污水时，根据污水中所含钓、镁离子的量，选择最为合适、经济的方法从 污水中回收磷，并直接或间接地使磷资源有效循环利用。
本发明所提供的污水生物处理过程中进行化学磷回收的方法，能够以较 低的成本实现磷的回收再利用，并且能够强化生物除磷的作用，降低污水处 理厂出水中磷的含量，从而在提高出水水质的同时实现磷回收。
图1为UCT工艺( 一种BNR工艺)流程图2为本发明方法第一种回收方式处理流程示意具体实施例方式
下面结合附图及具体实施对本发明再作进一步详细说明。 图2为本发明方法第一个姨佳实施例处理流程示意图。在本实施例中， 首先测定污水处理厂中厌氧池上清液中钙/磷比和镁/磷比，判断其比例是否 足够大，足以无需投加4丐、镁盐，只通过调节pH值即可以磷酸胺镁或磷酸 钙的形式回收磷；当条件满足时，从厌氧池中引进水流量15~30%的上清液 进入调节池，随后注入化学反应池；当化学反应池中水位达到设置水位时， 停止进水，在搅拌过程中向化学反应池中曝气，吹脱C02气体，降低水中碳 酸盐浓度，待pH值上升至8.5以上，静沉1小时后，将上清液回流至后续 工艺，底泥为化学磷回收产物；随后化学反应池进入进水状态，进行下一周 期的工作。
如图2所示，其具体处理步骤为
步骤201:测定污水处理厂中厌氧池上清液中钙/磷比和镁/磷比。在进 行该步骤之前首先需要确定该污水处理厂所采用的工艺为兼有好氧池和厌 氧池的BNR工艺。
在本发明方法中，在对污水处理厂中厌氧池上清液中钙/磷比和镁/磷比 进行测定时，每个月至少做3组平行样，连续测定一年后计算年平均值，以 充分确认污水处理厂的水质是否适于采用本发明进行处理。
步骤202:将污水处理厂中厌氧池上清液中4丐/磷比和4美/磷比的测定值 与理论值对比，判断钙/磷比(摩尔比)是否大于5/3或镁/磷比(摩尔比) 是否大于l。如果是，则执行步骤204;否则，执行步骤203。
其中，测定值取年平均值和月平均值与理论值分别进行对比，若90%以
上数据符合要求，则判定为是。
其中，步骤201和202非必要步骤，若能确定所处理的厌氧池上清液符 合上述要求，则不必执行步骤201和202,可直接从步骤204开始处理。
步骤203:通过投加钩盐或镁盐回收磷。由于实现方法不同，不属于本 发明解决的问题，因此这里不做详述。
步骤204:从厌氧池中耳又流量为进水流量15~30%的上清液引入调节池。
设置调节池是为保证在化学反应池进入工作状态时，仍能保证连续地以 一定流量从厌氧池中引出上清液。
上清液流量与进水流量之比为侧流比，在本发明中不限定该测流比，在 本实施例中设为15~30%，具体实施时根据污水处理厂总磷、COD负荷进行 取值。若污水处理厂进水COD浓度较高，总磷(TP)较低，即COD/TP较 高时，则取较低的侧流比；反之则应取较高的侧流比。
步骤205:判断化学反应池中水位是否达到预设水位。如果是，则执行 步骤206;否则，执行步骤211。
在进行工程应用时，首先预设化学反应池进行磷回收时的水位。该水位 若太低，回收周期太短，不利于操作，且沉淀分离效果不好；该水位若太高， 则所需后续回流调节池较大，所需投资相对较高。由于反应池内水力特征、 水位高低不属于本发明设计的问题，因此这里不做详述。
步骤206:化学反应池停止进水，进入工作状态。
步骤207:在搅拌过程中向化学反应池中曝气，吹脱C02气体。
通常厌氧池上清液的pH值在7.5左右，通过曝气吹脱C02气体调节其 中pH值，当化学反应池中钙、镁和磷的比例符合要求时，将pH值调节至 8.5以上，即可自反产生磷酸4丐或磷酸胺镁沉淀。
在本发明中不限定pH值的调节范围，试验过程中发现当pH值调节至 8.5时便能在短期内产生沉淀，且曝气时间较短，相对比较经济；当pH值 更高时，虽然产生沉淀的速度更快，但所需曝气时间较长。
步骤208:判断pH值是否大于8.5。如果是，则执行步骤209;否则， 返回步骤207。
步骤209:静沉1小时。
静沉1小时，能够使固液充分分离，分离后的上清液中几乎没有磷酸盐； 沉淀所得底泥中含有大量磷酸盐，为化学磷回收产物。
本发明不限定沉淀时间，在日回收量为0.15 m3/d实验室污水处理系统 的操作中，静沉1小时即可实现固液充分分离。实际静沉时间受回收量、构 筑物形状等影响有所不同。
步骤210:将上清液回流至后续工艺，底泥作为化学磷回收产物。
其中，将上清液回流至后续工艺时，首先将上清液引入回流调节池，继 而引入生物处理工艺的后续反应器中。
步骤211:化学反应池进入进水状态。
在化学反应池为进水状态时，对化学反应池的水位进行实时监控，当监 控到化学反应池水位达到化学磷回收设置水位时，进入下 一 个循环周期。
其中，步骤201至步骤204均为回收前的判断和准备工作，并不参与周 期性磷回收；步骤205至步骤211为本实施例进行化学磷回收的处理；其中， 步骤207至步骤208为本实施例调节pH值的方法，为化学方法；其中步骤 205至步骤206和步骤209至步骤211为本实施例化学反应前后的判断内容 和物理处理方法。
由图2所述的实施例可见，应用本实施例可以通过曝气，吹脱C02调节 厌氧池上清液pH值，实现磷回收。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1、一秆从污水生物处理过程中进行化学磷回收的方法，其特征在于，处理步骤如下a．从厌氧池中引出上清液，经水量调节池进入磷回收化学反应池，达到预设容积后，执行步骤b；b．在搅拌过程中向化学反应池中曝气，吹脱CO2气体，降低水中碳酸盐浓度，待pH值上升至8.5以上，静置至固液分离后执行步骤c；c．收集化学反应池底泥，经脱水、烘干，得到回收到的磷。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中，所述从 厌氧池中引出的上清液的流量为进水流量的15~30%;预设容积为磷回收化 学反应池总容积的95% 。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a之前，还进 一步包括步骤al.判断预进行磷回收的污水处理厂采用的是否是生物营养去除BNR 工艺，如果是，则继续执行步骤bl;bl.取厌氧上清液分析Ca2+、 Mg2+、 NH4+、 ？043-含量，当Ca2+/P043-的摩尔比大于5/3或Mg^/PC^-的摩尔比大于1时，则执行所述步骤a;其 中，所述？043-以P计。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤al中，所述 BNR工艺是包含厌氧、缺氧、好氧处理构筑物的任意采用生物方法处理污 水的工艺。
5、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤bl中，判断 Ca"P(V-的摩尔比是否大于5/3或Mgh/POZ的摩尔比是否大于l,如果是， 则执行步骤a;否则，采用投加钙、镁化合物回收磷的方法。
6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b中，调节pH 值至8.5以上，使磷酸4丐或磷酸胺镁自然结晶、沉淀。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，所述回 收得到的磷为能够直接用作緩释肥或能被磷肥工业用作原料的化合态磷。
全文摘要
本发明公开了一种从污水生物处理过程中进行化学磷回收的方法，其主要处理步骤为a.从生物营养物去除(BNR)工艺厌氧池中引出上清液，经水量调节池进入磷回收化学反应池，达到预设容积后，执行步骤b；b.在搅拌过程中向化学反应池中曝气，吹脱CO<sub>2</sub>气体，降低水中碳酸盐浓度，待pH值上升至8.5以上，静置至固液分离后执行步骤c；c.收集化学反应池底泥，经脱水、烘干，得到回收到的磷。采用本发明能降低被回收磷的成本，同时强化污水BNR工艺中生物除磷效果。
文档编号C01B25/02GK101362593SQ200710143258
公开日2009年2月11日 申请日期2007年8月9日 优先权日2007年8月9日
发明者仇付国, 吉 戴, 曹亚莉, 郝晓地 申请人:北京建筑工程学院