专利名称：双污泥诱导结晶污水除磷脱氮方法
技术领域：
本发明是环境工程中的污水处理工程技术，尤其是应用于生活污水及城市污 水除磷脱氮的经济实用的先进工艺，属于环境保护的技术领域。
背景技术：
在我国，水资源短缺及水污染问题日趋严重，主要湖泊总氮、总磷严重超标 "三湖"(太湖、巢湖、滇池)富营养化问题突出，赤潮现象频繁发生，因此控 制水体中二级处理出水中磷的含量已经受到高度重视，目前大多数城市污水处理 厂出水难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002 —级A标准， 今后将有相当一部分污水处理厂面临提标改造的任务，而碳源不足、聚磷菌与硝 化菌之间存在污泥龄矛盾等问题，是限制现有城市污水处理厂氮、磷去除效果的 主要因素，迫切需要新型污水除磷脱氮技术从根本上解决传统除磷脱氮技术存在 的矛盾，实现氮、磷的稳定达标排放。
另一方面，磷是人类生命与生产活动中不可缺少的宝贵资源且具有单向流动 的特点， 一旦进入水体没有再次回到陆地的有效途径，据估计全世界磷矿储量只 能维持100年左右，近几年我国磷酸盐工业已经面临高品位磷矿石紧缺状况，污 水中磷的排放量可观，我国目前仅城镇地区每年污水中排放磷量约为20.7万t ， 相当于每年磷矿量的37.5%左右。从污水中回收磷不仅能带来环境效益，更有潜 在的经济效益。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种双污泥诱导结晶污水除磷脱氮方法，突 破传统污水除磷脱氮工艺存在的固有矛盾，尤其是针对低碳源城市污水引进反硝 化除磷技术，最大限度地提高污水中碳源利用效率，并与结晶除磷单元相结合， 进一步强化除磷脱氮效果，并可实现磷资源的有效率回收。技术方案本发明的双污泥系统诱导结晶污水除磷脱氮方法基于两个独立的 污泥系统，即由硝化池、沉淀池组成的硝化菌污泥系统与由厌氧池、沉淀池、缺 氧池、后曝气池和终沉池组成的反硝化聚磷污泥系统；反硝化聚磷污菌泥在厌氧 释磷池完成厌氧释磷后，在沉淀池进行泥水分离，污泥进入缺氧池，仅上清液进 入后继处理单元；被排入缺氧池的污泥进行反硝化除磷脱氮，经后曝气池进入终 沉池，通过沉淀泥水分离后聚磷污泥再进入厌氧释磷池释磷，如此循环；
除磷脱氮方式为双泥系统与诱导结晶相配合，在双泥系统中，经厌氧释磷后， 沉淀池出来的第一部分富磷上清液直接进入硝化池，第二部分富磷上清液则进入 诱导结晶反应器，结晶回收部分磷后，再与第一部分富磷上清液一起进入生物除 磷系统的后继单元，继续完成除磷脱氮；进入硝化池的上清液完成硝化反应后， 混合液进入沉淀池完成泥水分离，分离出的污泥再返回硝化池，上清液进入缺氧 池进行反硝化除磷脱氮；这样，反硝化聚磷污泥与硝化污泥两污泥系统各自独立， 不发生交换或混合，只是上清液沿程流动；
所述的诱导结晶反应器采用诱导结晶磷回收方法，诱导结晶反应器为流态化 运行方式，沉淀剂与已经提高pH的进水即第二部分富磷上清液一起进入诱导结晶 反应器，并向诱导结晶反应器添加晶种，通过曝气的方式使晶种处于膨胀状态， 从而与进水充分接触，使难溶磷酸盐结晶在晶种表面上，反应后，将覆盖有磷酸 盐的晶种与水沉淀分离，从诱导结晶反应器中取出，烘干后，便成为优质的磷回 收产品。
本发明将双污泥系统与诱导结晶相结合。两污泥系统相互独立，仅发生上清 液交换，从后曝气池后的最终沉淀池向厌氧池的污泥回流量及从厌氧池后的沉淀 池向缺氧池的污泥越流量控制为进水流量的30%~50%。诱导结晶单元为系统增加 了磷的化学出口，其与后置曝气池一起协调硝酸盐电子受体与聚磷量之间的关系， 保证出水质量，同时磷结晶于晶种上形成类磷矿石磷回收产品，磷的回收率可通 过富磷上清液进入结晶单元的比率(可以是部分或全部)来调节，即便在工艺启 动初期，富磷上清液磷浓度相对较低的情况下，通过增加结晶单元进水比率，仍 能获得较高回收率。
有益效果.*本发明具有下述特点 (1)反硝化聚磷菌和硝化菌处于两个独立的污泥系统，可分别控制泥龄，解决了
聚磷菌与硝化菌的不同泥龄之争,有利于反硝化脱氮除磷与硝化的各自优化。双污泥系统可实现"一碳双用"，聚磷污泥在厌氧池利用进水有机物进行厌氧 释磷，并将有机物转变成PHB储存，进入缺氧池后再分解储存的PHB聚磷 的同时，进行反硝化脱氮， 一方面可以使碳源最大限度的用于厌氧释磷，提 高厌氧上清液含磷量；同时因有机物最大限度地用于反硝化除磷脱氮，还能 显著节省好氧曝气能量；
(2) 诱导结晶与双污泥系统有机结合。双泥系统可实现"一碳双用"，即 反硝化聚磷过程不需另外消耗碳源，碳源利用效率高，同时也可以使碳源最 大限度的用于厌氧释磷量，提高厌氧上清液浓度，有利于结晶单元的磷回收; 结晶单元减轻了生物单元的除磷负担，也使得生物单元各运行参数的控制更 加灵活；
(3) 诱导结晶的化学除磷方式，使回收产品较易与水分离，且纯度较高，具有较 高市场潜在价值。
图1为本发明工艺示意工艺流程图。
其中有厌氧池li沉淀池2、诱导结晶反应器3、硝化池4、沉淀池5缺氧 池6、后曝气池7、终沉池8。生物部分成反硝化聚磷污泥和硝化污泥两个独立的 污泥系统。第一部分富磷上清液Ch、第二部分富磷上清液Q2。
具体实施例方式
图1为本发明工艺示意工艺流程,各反应池结构及设计参数可参照^0等除磷 脱氮工艺中类似的反应单元设计方法，各反应单元可根据实际情况设计成一体化。 实际工程中，污泥回流应设回流池，因这些构筑物的单元设计与现有污水处理工 艺类似单元的设计方法基本相同，所以这里不做详细说明，本发明的要点是各反 应单元的组合方式即工艺流程。 '
如图1所示，原水进入厌氧池1，由沉淀池8回流的富磷污泥利用原水中有机 物作为碳源进行厌氧释磷，将大部分有机物转化为体内的PHB (多聚物)储存。 厌氧池出来的混合液经沉淀池2进行泥水分离，污泥一部分越流到缺氧池6，上清 液一部分进入结晶反应器3结晶除磷，再进入硝化池4，另一部分直接进入硝化池 4，污水经过硝化池后将大部分TN转化为硝态氮，同时去除厌氧池出水的剩余有机物。硝化池出水上清液进入缺氧反应器，由沉淀池2越流进入的释磷污泥以体 内储存的PHB为碳源，以硝酸盐为电子受体进行反硝化聚磷，聚磷的同时将硝态 氮转化为氮气最终脱除。缺氧池出水进入后置曝气池，该池的作用除吹脱氮气便 于后面污泥沉淀外，还可在好氧条件下吸收缺氧池出水残余的磷，降解剩余PHB， 保证出水水质。
富磷液由进水管进入结晶反应器3，在进入结晶单元前，应有必要的预处理， 降低进水浊度，如采用斜管沉淀池沉淀处理；可只通过曝气的方式将PH提高到8 左右，以达到结晶反应需要的条件。沉淀剂由进药管进入，推荐沉淀剂为钙盐， 如氯化钙。反应器内部设有布水管和布药管。诱导结晶反应器3采用诱导结晶磷 回收方法，诱导结晶反应器3为流态化运行方式，沉淀剂与已经提高PH的进水即 第二部分富磷上清液Q2—起进入诱导结晶反应器3，并向诱导结晶反应器3添加 晶种，通过曝气的方式使晶种处于膨胀状态，从而与进水充分接触，使难溶磷酸 盐结晶在晶种表面上，反应后，将覆盖有磷酸盐的晶种与水沉淀分离，从诱导结 晶反应器3中取出，烘干后，便成为优质的磷回收产品。所述的进入诱导结晶反 应器3的第二部分富磷上清液Q2占沉淀池2出来的富磷上清液的比例可以是部分 也可以是全部，当Q2为全部的场合Q,的比例是零。所述的诱导结晶反应器3可设 在硝化池4之后。
结晶反应器底端设曝气装置，通过曝气实现反应器内晶种的流态化，同时也 可以不断吹脱水中二氧化碳维持反应器较高PH，晶种可选用石英砂、硅砂等，粒 径在0.2mm lmm。在主反应器区污水中的磷主要以难溶磷酸盐形式结晶在晶种 上得以去除，在过渡区由于反应器直径增大，使大部分晶种沉淀回到主反应区， 同时在本反应区内还将利用由主反应区进入的细小晶核进行再次诱导结晶，进一 步除磷，在沉淀区将沉淀分离过渡区进入的细小晶粒，使出水澄清。
图1中结晶反应器设在厌氧沉淀池之后，本发明中该反应器也可设在硝化池 之后，两种方式均属于本发明内容。
权利要求
1. 一种双污泥系统诱导结晶污水除磷脱氮方法，其特征在于该方法基于两个独立的污泥系统，即由硝化池(4)、沉淀池(5)组成的硝化菌污泥系统与由厌氧池(1)、沉淀池(2)、缺氧池(6)、后曝气池(7)和终沉池(8)组成的反硝化聚磷污泥系统；反硝化聚磷污菌泥在厌氧释磷池(1)完成厌氧释磷后，在沉淀池(2)进行泥水分离，污泥进入缺氧池(6)，仅上清液进入后继处理单元；被排入缺氧池(6)的污泥进行反硝化除磷脱氮，经后曝气池(7)进入终沉池(8)，通过沉淀泥水分离后聚磷污泥再进入厌氧释磷池(1)释磷，如此循环；除磷脱氮方式为双泥系统与诱导结晶相配合，在双泥系统中，经厌氧释磷后，沉淀池(2)出来的第一部分富磷上清液(Q1)直接进入硝化池(4)，第二部分富磷上清液(Q2)则进入诱导结晶反应器(3)，结晶回收部分磷后，再与第一部分富磷上清液(Q1)一起进入生物除磷系统的后继单元，继续完成除磷脱氮，进入硝化池(4)的上清液完成硝化反应后，混合液进入沉淀池(5)完成泥水分离，分离出的污泥再返回硝化池(4)，上清液进入缺氧池(6)进行反硝化除磷脱氮；这样，反硝化聚磷污泥与硝化污泥两污泥系统各自独立，不发生交换或混合，只是上清液沿程流动。
2. 根据权利要求1所述的双污泥系统诱导结晶污水除磷脱氮方法，其特征在 于所述的诱导结晶反应器(3)采用诱导结晶磷回收方法，诱导结晶反应器(3) 为流态化运行方式，沉淀剂与已经提高pH的进水即第二部分富磷上清液(Q2) — 起进入诱导结晶反应器(3)，并向诱导结晶反应器(3)添加晶种，通过曝气的方 式使晶种处于膨胀状态，从而与进水充分接触，使难溶磷酸盐结晶在晶种表面上， 反应后，将覆盖有磷酸盐的晶种与水沉淀分离，从诱导结晶反应器(3)中取出，烘干后，便成为优质的磷回收产品。
3. 根据权利要求2所述的双污泥系统诱导结晶污水除磷脱氮方法，其特征在于所述的进入诱导结晶反应器(3)的第二部分富磷上清液(Q2)占沉淀池(2) 出来的富磷上清液的比例可以是部分也可以是全部，当Q2为全部的场合(Q》的 比例是零。
4. 根据权利要求2所述的双污泥系统诱导结晶污水除磷脱氮方法，其特征在 于所述的诱导结晶反应器(3)可设在硝化池(4)之后。
全文摘要
双污泥系统诱导结晶污水除磷脱氮方法是环境工程中的污水处理工程技术，尤其是应用于生活污水及城市污水除磷脱氮的经济实用的先进工艺，该方法基于两个独立的污泥系统，即由硝化池(4)、沉淀池(5)组成的硝化菌污泥系统与由厌氧池(1)、沉淀池(2)、缺氧池(6)、后曝气池(7)和终沉池(8)组成的反硝化聚磷污泥系统；反硝化聚磷污菌泥在厌氧释磷池(1)完成厌氧释磷后，在沉淀池(2)进行泥水分离，污泥进入缺氧池(6)，仅上清液进入后继处理单元；被排入缺氧池(6)的污泥进行反硝化除磷脱氮，经后曝气池(7)进入终沉池(8)，通过沉淀泥水分离后聚磷污泥再进入厌氧释磷池(1)释磷，如此循环。
文档编号C02F3/30GK101417836SQ20081015579
公开日2009年4月29日 申请日期2008年10月15日 优先权日2008年10月15日
发明者吕锡武, 磊 吴, 微 徐, 朱光灿, 李先宁 申请人:东南大学