专利名称：一种强化脱氮除磷和磷回收的序批式生活污水处理方法
技术领域：
本发明属于环境污水处理领域，尤其涉及脱氮除磷的同时回收磷的生活污水处理方法。
背景技术：
目前，传统的城镇污水生物除磷脱氮工艺(如A2/0工艺)是相对较简单和成熟的工艺，但也存在一些问题，如硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、泥龄以及碳源需求上存在着矛盾和竞争，使氮、磷难以在同一系统中同时高效去除。有学者提出了双污泥反硝化除磷工艺可以解决传统工艺中存在的上述矛盾。然而，双污泥反硝化除磷工艺面临着实际应用时进水中氮和磷的比例很难恰好满足缺氧摄磷的要求。另一方面，污水中的磷是一种宝贵的资源，属于典型的沉积型循环物质，除了鸟粪及对海鱼的捕捞，磷没有再次回到陆地的有效途径。磷矿已成为不能满足国民经济发展需要的20种矿产之一。
发明内容
发明目的针对上述现有存在的问题和不足，本发明在双污泥反硝化除磷工艺中引入诱导结晶技术，并采用间歇性序批式的运行方式形成新型的强化除磷脱氮并兼有磷回收功能的工艺。技术方案为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案一种强化脱氮除磷和磷回收的序批式生活污水处理方法，包括以下步骤
A)将进水导入厌氧/缺氧/曝气反应器中，与静置在此反应器中的反硝化聚磷污泥混合搅拌，污泥消耗污水中碳源进行厌氧释磷反应2. (Γ4. Oh后，停止搅拌后静置沉淀 1. 5 2. 5h ；
B)将步骤A)得到的上清液的10%-50%导入诱导结晶柱反应器，与静置在此反应器中的晶种曝气混合，同时投加一定浓度的钙盐，进行诱导结晶反应，进行3. (Γ5. Oh后，停止曝气，静置沉淀0. 5^1. Oh后，将上清液导入硝化反应器；
C)将步骤A)得到的沉淀上清液的50%-90%导入硝化反应器，与静置在此反应器中的硝化污泥曝气混合，污泥将污水中得氨氮转化成硝氮，进行反应6、h后，停止曝气和搅拌，静置沉淀1. 5 2. 5h ；
D)将步骤C)得到的沉淀上清液导入厌氧/缺氧/曝气反应器，与静置在此
反应器中的反硝化聚磷污泥混合搅拌，污泥消耗硝酸盐同时聚磷，进行3. (Γ5. 0 h 后，停止搅拌，启动曝气设备进行曝气0.5 h以进一步聚磷，然后停止曝气，静置沉淀 1. 5 2. 5h ；
E)将步骤D)得到的沉淀上清液导出。作为优选，步骤A)中所述的进水为城镇生活污水，总磷浓度大于等于4 mg/L,PH值应为疒9，化学需氧量应为150、50 mg/L，5日生物需氧量与化学需要量比值应大于 0. 3。作为优选，步骤B)中所述的钙盐为氯化钙，投加的方式为连续投加，结晶柱中投加的钙与结晶柱中的磷摩尔浓度之比[Ca2+]/[PO43-]为0.5:广3:1。作为优选，步骤B)中所述的晶种是方解石、石英砂或者羟基磷灰石，粒径为100目 300目。作为优选，步骤B)的诱导结晶过程采取二级串联的形式，所述二级串联设有诱导结晶柱I和诱导结晶柱II，诱导结晶柱I中按步骤B)诱导结晶和静置沉淀完成后，再将上清液导入诱导结晶柱II重复步骤B)中的诱导结晶过程，得到更高品质钙磷结晶体。作为优选，步骤B)的诱导结晶过程采取二级并联的形式，所述二级并联设有诱导结晶柱I和诱导结晶柱II，所述诱导结晶柱I和诱导结晶柱II分别将步骤A)得到的沉淀上清液的5%-25%导入诱导结晶柱反应器，进行诱导结晶，从而节省反应周期。作为优选，当步骤C)的运行时间比步骤B)长池以上时，步骤C)与步骤B)同时进行，从而节省反应周期。作为优选，各步骤中均采用时间控制器实现对搅拌设备、曝气设备和阀门的启闭进行控制，从而实现全流程的自动化操作。有益效果与现有技术相比，本发明具有以下优点1、适用于大部分的城镇生活污水，氮磷去除率较普通的污水脱氮除磷工艺有明显提高，出水总磷<0. 5mg/L，无需深度处理可直接达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准；2、可回收污水中的磷资源， 实现磷资源回收再利用。
图1为本发明的工艺流程图2为本发明所述厌氧/缺氧/曝气反应器结构示意图； 图3为本发明所述硝化池反应器结构示意图； 图4为本发明所述诱导结晶柱反应器结构示意图； 图5为本发明所述各反应器与设备连接示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图广5所示，厌氧/缺氧/曝气反应器53设有电动搅拌器4将泥水均勻混合，底部设有微孔曝气器四，四通过气管与鼓风机观相连；该反应器设有不同高度的出水口 13、 14、15、16、24、56，出水口处分别设有阀门 17、18、19、20、25、57，出水口 13、14、15、16 连接的四根出水管汇成一根总管21，总管21上设泵22并与诱导结晶反应器55的进水口 23相连， 通过开启关闭的阀门17、18、19、20选择不同比例的上清液，例如要选用较小比例的上清液时，可开通阀门17关闭阀门18、19、20，出水口 M与硝化反应器讨的进水口 33通过水管 27相连，水管27上设有泵沈，出水口 56为系统一周期反应结束后的排水口 ；进水口 10上连有进水总管8，分为两支，支管6与硝化反应器M的出水口 35相连，管中设有泵3和阀门 39，另一支管5与高位污水水池52相连，管上设有泵2和阀门1 ；在该反应器近底部设有排泥口 11，通过阀门12控制排放剩余污泥；
所述的硝化反应器M底部设有微孔曝气器36，36通过气管与鼓风机37相连；并设有进水口 33，33与总管31相连，31分为两支管27和30，支管30中设有泵7与诱导结晶反应器出水口 43相连；近底部设有排泥口 34，泥管中设有阀门38，以排放剩余污泥；
所述的诱导结晶柱反应器阳下部为反应区44，上部设有沉淀区45，沉淀区45的直径大于反应区44的直径；反应区底部设有微孔曝气器42，42通过气管与鼓风机41相连；近底部设有进水口 23、进药口 48、出水口 43、补充/取出晶种口 40 ；进水口 21与厌氧/缺氧/ 曝气反应器53出水口总管21相连，出水口 43与水管30连接，30上设有阀门32 ；在补充/ 取出晶种40 口与微孔曝气器42之间设有筛网46，以防止晶种堵塞曝气装置，进药口 48通过计量泵50与药剂箱51相连，药剂箱51中放置有一定浓度的氯化钙溶液； 步骤A通过如下动作实现开启阀门1、阀门9，泵2，将进水导入厌氧/缺氧/曝气反应器53中；关闭阀门1、阀门9和泵2，启动搅拌器4，进行2. (Γ4. Oh后，关闭搅拌器4，沉淀静置1.5 2. 5h；
步骤B通过如下动作实现开启阀门17、18、19、20之一，开启泵22，将将步骤A)的沉淀上清液的109Γ50%导入诱导结晶柱反应器，关闭阀门；开启诱导结晶反应器55的鼓风机 41进行曝气；在曝气进行3. (Γ5. Oh内，开启阀门49、泵50，连续投加投加一定浓度的钙盐； 接着关闭阀门49、泵50、鼓风机41，静置约0. 5^1. Oh ；开启阀门32和泵7，将上清液导入硝化反应器M ；
步骤C通过如下动作实现开启阀门25、泵沈，将步骤A的剩余上清液导入硝化反应器 54 ；关闭阀门25、泵沈，启动鼓风机37，进行6. (Γ8. Oh硝化反应；接着关闭鼓风机37，静置沉淀1. 5 2. 5h ；
步骤D通过如下动作实现开启阀门39、9和泵3，将上清液导入厌氧/缺氧/曝气反应器53 ；关闭阀门39、9和泵3，启动搅拌器4，进行3. (Γ5. Oh后，关闭搅拌器4 ；接着开启鼓风机28反应0. 5 h l. 5 h，关闭鼓风机沘，静置沉淀1. 5 2. 5h ；
步骤E通过如下动作实现开启阀门57，待上清液排尽后关闭阀门57。定期开启阀门12、38以排放一定量的反硝化剩余污泥、硝化剩余污泥。定期开启阀门47以取出载有钙磷结晶体的晶种或补充晶种。以下通过具体实施例进一步说明本发明 实施例1
使用本工艺处理模拟生活污水，处理水量为6. 5 L，进水水质为化学需氧量195. 8 !!^ 厂1，总磷7.96 mg·!/1，总氮为32. 9 mg.L—1。厌氧、硝化、缺氧和曝气的反应时间分别为 2.0 h、6.0 h、4.0 h和1.0 h，1.3L的厌氧上清液进入诱导结晶反应器进行反应。结晶反应器中，以粒径为0.15mm的方解石作为晶种，钙浓度按照[Ca2+]/[P043_]为1 1投加，出水总磷为0. 20 mg·!/1，出水总氮为5. 6 mg·!/1。实施例2
使用本工艺处理模拟生活污水，处理水量为5 L，进水水质为化学需氧量349. 8 !^ 广，总磷川^ mg·!/1，总氮为53. 3 mg·!/1。厌氧、硝化、缺氧和曝气的反应时间分别为2.0 h、7.0 h、5.0 h和1.0 h，1.0 L的厌氧上清液进入诱导结晶反应器进行反应。结晶反应器中，以粒径为0. 15mm的方解石作为晶种，钙浓度按照[Ca2+]/[P043_]为1. 67 1投加， 出水总磷为0. 35 mg·!/1，出水总氮为9. 8 mg·!/1。实施例3
使用本工艺处理模拟生活污水，处理水量为6. 5 L，进水水质为化学需氧量271. 9 !^ 广，总磷口^ mg·!/1，总氮为47. 2 mg·!/1。厌氧、硝化、缺氧和曝气的反应时间分别为 2. 0 h、6. 0 h、5. 0 h和1. 5 h，2. 6 L的厌氧上清液进入诱导结晶反应器进行反应。结晶反应器中，以粒径为0. 15mm的方解石作为晶种，钙浓度按照[Ca2+]/[P043_]为1 :1投加，出水总磷为0. 12 mg·!/1，出水总氮为7. 5 mg·!/1。实施例4
使用本工艺处理模拟生活污水，处理水量为6. 5 L，进水水质为化学需氧量250. 4 mg·!/1，总磷5.2 mg·!/1，总氮为M.6 mg·!/1。厌氧、硝化、缺氧和曝气的反应时间分别为 2.0 h、6.0h、3.0 h和2.0 h，1.3 L的厌氧上清液进入诱导结晶反应器进行反应。结晶反应器中，以粒径为0. 15mm的方解石作为晶种，钙浓度按照[Ca2+]/[Ρ04Π为0. 5 :1投加，出水总磷为0. 08 mg·!/1，出水总氮为4. 7 mg·!/1。实施例5
使用本工艺处理模拟生活污水，处理水量为5 L，进水水质为化学需氧量观8. 6 mg-r1,总磷14. 2 mg·!/1，总氮为32. Smg·!/1。厌氧、硝化、缺氧和曝气的反应时间分别为 2. Oh,6. 0 h、4. 0 h和2. 0 h，2. 6 L的厌氧上清液进入诱导结晶反应器进行反应。结晶反应器中，以粒径为0. 15mm的方解石作为晶种，钙浓度按照[Ca2+]/[P043_]为1. 67 1投加，出水总磷为0. 37 mg·!/1，出水总氮为5. 9mg·!^。
权利要求
1.一种强化脱氮除磷和磷回收的序批式生活污水处理方法，其特征在于包括以下步骤A)将进水导入厌氧/缺氧/曝气反应器中，与静置在此反应器中的反硝化聚磷污泥混合搅拌，污泥消耗污水中碳源进行厌氧释磷反应2. (Γ4. Oh后，停止搅拌后静置沉淀 1. 5 2. 5h ；B)将步骤A)得到的上清液的10%-50%导入诱导结晶柱反应器，与静置在此反应器中的晶种曝气混合，同时投加一定浓度的钙盐，进行诱导结晶反应，进行3. (Γ5. 0 h后，停止曝气，静置沉淀0. 5^1. Oh后，将上清液导入硝化反应器；C)将步骤A)得到的沉淀上清液的50%-90%导入硝化反应器，与静置在此反应器中的硝化污泥曝气混合，污泥将污水中得氨氮转化成硝氮，进行反应6. (Γ8. Oh后，停止曝气和搅拌，静置沉淀1.5 2. 5h ；D)将步骤C)得到的沉淀上清液导入厌氧/缺氧/曝气反应器，与静置在此反应器中的反硝化聚磷污泥混合搅拌，污泥消耗硝酸盐同时聚磷，进行3. (Γ5. 0 h后，停止搅拌，启动曝气设备进行曝气0. 5 h以进一步聚磷，然后停止曝气，静置沉淀1. 5^2. 5h ；E)将步骤D)得到的沉淀上清液导出。
2.根据权利要求1所述强化脱氮除磷和磷回收的序批式生活污水处理方法，其特征在于步骤A)中所述的进水为城镇生活污水，总磷浓度大于等于4 mg/L，pH值应为7 9，化学需氧量应为150、50 mg/L, 5日生物需氧量与化学需要量比值应大于0. 3。
3.根据权利要求1所述强化脱氮除磷和磷回收的序批式生活污水处理方法，其特征在于步骤B)中所述的钙盐为氯化钙，投加的方式为连续投加，结晶柱中投加的钙与结晶柱中的磷摩尔浓度之比[Ca2+] / [Ρ04Π为0. 5 广3 1。
4.根据权利要求1所述强化脱氮除磷和磷回收的序批式生活污水处理方法，其特征在于步骤B)中所述的晶种是方解石、石英砂或者羟基磷灰石，粒径为10(Γ300目。
5.根据权利要求1所述强化脱氮除磷和磷回收的序批式生活污水处理方法，其特征在于步骤B)的诱导结晶过程采取二级串联的形式，所述二级串联设有诱导结晶柱I和诱导结晶柱II，诱导结晶柱I中按步骤B)完成诱导结晶和静置沉淀后，再将上清液导入诱导结晶柱II重复步骤B)中的诱导结晶过程，得到更高品质钙磷结晶体。
6.根据权利要求1所述所述强化脱氮除磷和磷回收的序批式生活污水处理方法，其特征在于步骤B)的诱导结晶过程采取二级并联的形式，所述二级并联设有诱导结晶柱I 和诱导结晶柱II，所述诱导结晶柱I和诱导结晶柱II分别将步骤Α)得到的沉淀上清液的 5%-25%导入诱导结晶柱反应器，进行诱导结晶。
7.根据权利要求1所述所述强化脱氮除磷和磷回收的序批式生活污水处理方法，其特征在于当步骤C)的运行时间比步骤B)长池以上时，步骤C)与步骤B)同时进行。
8.根据权利要求1所述所述强化脱氮除磷和磷回收的序批式生活污水处理方法，其特征在于各步骤中均采用时间控制器实现对搅拌设备、曝气设备和阀门的启闭进行控制。
全文摘要
本发明公开了一种强化脱氮除磷和磷回收的序批式生活污水处理方法，通过在双污泥反硝化除磷工艺中引入诱导结晶技术并采用间歇性序批式的运行方式，增强对污水脱氮除磷效果的同时实现污水中磷资源的回收，使得出水总磷<0.5mg/L，无需深度处理可直接达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。
文档编号C02F9/14GK102491602SQ20111043180
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者史静, 吕锡武 申请人:东南大学