CN101279795A

CN101279795A - 基于缺氧-厌氧-氧化沟的化学除磷方法与装置

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Publication number: CN101279795A
Application number: CNA2008101042576A
Authority: CN
Inventors: 王淑莹; 侯红勋; 彭永臻; 殷芳芳
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2008-10-08

Abstract

基于缺氧－厌氧－氧化沟的化学除磷方法与装置属于污水处理除磷领域。装置包括生物除磷部分和化学除磷部分，其中缺氧－厌氧－氧化沟反应器装置包括水箱(1)、缺氧池(5)、厌氧池(6)、曝气池(7)和二沉池(3)组成，化学除磷部分包括设有进水管(21)；回流管(26)，剩余管(27)的化学除磷反应器(19)；其特征在于：厌氧池(6)连接化学除磷反应器(19)，化学除磷反应器(19)的回流管(26)经生物除磷连接氧化沟曝气池(7)。本发明增强了缺氧－厌氧－氧化沟法除磷效率，提高了除磷稳定性且不增加较多成本。

Description

基于缺氧-厌氧-氧化沟的化学除磷方法与装置

技术领域

本发明属于污水处理生物处磷和化学除磷结合的新方法，涉及的是城市生活污水生物除磷基础上的协同化学除磷的方法。

背景技术

生物除磷法具有节约能源、运行费用低，不造成二次污染等优点，目前许多国家已使用此技术。近年来，中国、法国、丹麦、加拿大、美国和南非等国的研究，已使人们对此技术的理解大有进展。一般的生物处理活性污泥中，磷占污泥干重的1.5％～2.0％。在厌氧-好氧交替运行的条件下，某些微生物种群能够以比普通活性污泥高3～7倍的水平摄取积累或释放出磷。生物除磷主要通过聚磷菌在厌氧和好氧交替运行的环境中运行，聚磷菌在厌氧状态下吸收有机碳源，主要是挥发性有机酸，来合成聚β-羟基烷酸并将其储存于体内，消耗的能量主要来自于分解体内的聚磷酸盐，同时将正磷酸盐释放出微生物体外。在随后的好氧阶段，聚磷菌利用储蓄的聚β-羟基烷酸作为碳源和能源生长繁殖，吸收水中的正磷酸盐，以聚磷酸盐的形式存储恢复体内的聚磷酸盐水平。生物除磷就是将好氧阶段的富含磷的污泥作为剩余污泥排出，达到生物除磷的目的。在污水生物除磷过程中，活性污泥在好氧、厌氧交替条件下时，在活性污泥中可产生聚磷菌。聚磷菌在好氧条件下可超出其生理需要而从污水中过量摄取磷，形成多聚磷酸盐作为贮藏物质。聚磷菌的这种过量摄磷能力不仅与在厌氧条件下磷的释放量有关，而且与被处理污水中的有机基质的类型有关。其处理系统所排放的剩余污泥中的含磷量一般为6％左右。一般说，细菌增殖过程中，在好氧环境下所摄取的磷比在厌氧环境下所释放的磷多，污水生物除磷正是利用了微生物的这一过程，多余的污泥作为剩余污泥排走。

生物除磷需要以下几个条件：(1)存在聚磷菌；(2)有厌氧和好氧区；(3)存在易生物降解物质和相当高浓度的磷，其中易生物降解物质往往是影响生物除磷效果的限制因素。

在多数污水处理厂的实际运行中往往由于进水碳源不足或者进水中磷含量过高以及生物脱氮与除磷的矛盾等原因造成生物除磷不稳定。为了弥补生物除磷不稳定的不足，在美国、欧洲许多实际污水处理工程中在生物除磷的主体工艺之后增设化学除磷池，形成生物化学组合除磷系统。

目前我国城市污水处理厂多采用的缺氧-厌氧-氧化沟法。该工艺比传统的氧化沟法的除磷能力大大增强，但是由于氧化沟的污泥龄较长的特点使得该工艺的除磷能力难以进一步提高，若进水总磷含量较高则出水的总磷往往成为限制该工艺出水达标的瓶颈。

传统化学除磷有前置除磷和后置除磷方法。前置除磷是在初沉池投加化学药剂，将磷除去。但是这种办法化学药剂消耗量较大，还会导致进水中的大量有机物沉淀，带来大量的有机污泥，而这些污泥会给后续处理带来很大问题，另外，除去大量的有机物不利于生物脱氮和生物除磷。而后置化学除磷往往采用二沉池出水投加化学药剂除磷，这种办法因出水中磷的浓度较低而造成化学除磷效率低、成本高等问题。还有一种方法是向二沉池中投加化学药剂除磷，这种末端的化学除磷系统药剂费用高、污泥量大。

与传统化学除磷相比，该工艺首先利用生物除磷的办法富集城市污水中的低浓度磷，然后再用化学除磷方法实施高浓度磷的处理，这样显著降低了污水处理的运行费。

发明内容

为解决缺氧-厌氧-氧化沟法生物除磷不很稳定的问题且不增加较多成本，本发明的提供了一种生物—化学除磷的新方法，在缺氧-厌氧-氧化沟生物除磷系统中间最容易实现化学除磷的地方通过化学除磷方法把磷部分去除，减轻生物除磷负担。

本发明提供了一种基于缺氧-厌氧-氧化沟生物除磷的化学除磷装置，其装置包括生物除磷部分和化学除磷部分，其中生物除磷部分包括水箱1、缺氧池5、厌氧池6、曝气池7和二沉池3，化学除磷部分包括设有进水管21；回流管26，剩余管27的化学除磷反应器19；其特征在于：厌氧池6连接化学除磷反应器19，化学除磷反应器19的回流管26连接曝气池7。

应用所述的装置进行基于缺氧-厌氧-氧化沟生物除磷的化学除磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

厌氧池6处理后的活性污泥按照进水流量的10％～15％从厌氧池6引出活性污泥进入化学除磷反应器19；该化学除磷反应器19进行化学除磷后静置沉淀；所述沉淀后的化学污泥通过剩余管27排出；化学除磷反应器19中剩余的污水经回流管26回流入曝气池7。

发明的有益效果

本发明技术可应用于有生物除磷要求的氧化沟法城市污水处理厂及原有传统氧化沟法污水处理厂的升级改造，提高生物除磷效率，提高污水处理厂出水标准。

本发明还可以应用于已在生物除磷前端或后端增设有化学除磷的污水处理厂，改变传统化学除磷的位置，在生物除磷中间化学除磷效果最好的地方将磷部分去除，这样能使化学除磷成本大大降低，且产生化学污泥量少，化学污泥磷含量高，有利于化学污泥磷的回收利用。

附图说明

图1本发明的基于缺氧-厌氧-氧化沟生物除磷的化学除磷装置

图中：1-水箱、2-氧化沟主体、3-二沉池、4-进水泵、5-缺氧区、6-厌氧区、7-曝气池、8-进水口、9-回流污泥口、10-搅拌器、11-回流污泥泵、12-鼓风机、13-空气流量计、14-空气管、15-曝气头、16-氧化沟溢流堰、17-活动插板、18-剩余污泥泵、19-化学除磷SBR反应器、20-取样口、21-进水管、22-加药水箱、23-加碱水箱、24-加酸水箱、25-pH在线检测仪、26-回流管、27-剩余管

图2实施例1中增加化学除磷前后氧化沟进出水TP和TP去除率

图3实施例2中增加化学除磷后氧化沟进出水TP和TP去除率

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

基于缺氧-厌氧-氧化沟工艺生物除磷的化学除磷控制方法采用的装置

缺氧-厌氧-氧化沟工艺生物除磷控制方法采用的装置为一种缺氧-厌氧-氧化沟装置，如附图1所示，主要由水箱1、氧化沟主体2、二沉池3顺序串联而成；氧化沟主体2沿水流方向依次为缺氧区5、厌氧区6和氧化沟曝气池7，水箱1和氧化沟主体的缺氧区5通过进水泵4和进水口8连接，氧化沟主体2的氧化沟曝气池7通过溢流堰16流入二沉池3，缺氧区5通过一台回流污泥泵11与二沉池3连接，氧化沟曝气池7通过其内设置的沟壁使水流形成多次改变方向的水流氧化沟，氧化沟曝气池7内部在水流转向的位置处设有搅拌器10，氧化沟曝气池7内部还设有多个曝气头15，各曝气头15通过空气管14与氧化沟曝气池7外部的空气流量计13和鼓风机12相连接，，生物除磷氧化沟中的活性污泥通过溢流堰16流入二沉池3，二沉池3为中心进水周边出水辐流式沉淀池，二沉池3底部设有2个排泥口，其中一个回流污泥口连接回流污泥泵11，另一剩余污泥口连接排除剩余污泥的剩余污泥泵18，回流污泥经回流污泥口9流入氧化沟缺氧池。厌氧区5和缺氧区6之间设有活动的插板17，该插板17置于缺氧区5和厌氧区6之间不同的位置，可以调整缺氧区5和厌氧区6的容积比例。

在缺氧-厌氧-氧化沟生物除磷系统中生物除磷厌氧池6中引出活性污泥由进水管21进入化学除磷反应器19。进水完成后搅拌后静置沉淀。沉淀后的污泥经回流管26回流入氧化沟曝气池7，进行生物除磷系统，从取样口20取水测量液相磷的含量，然后通过加药水箱22向化学除磷SBR反应器19中投加铝盐，同时搅拌。根据pH在线检测仪25读数通过加碱水箱23或加酸水箱24投加酸或者碱调节，将pH值调节在6.5～7.0，搅拌后静置沉淀。沉淀后的化学污泥通过剩余管27排出化学除磷反应器19，剩余的污水经回流管26经生物除磷回流入氧化沟曝气池7，进入生物除磷处理系统。

其步骤为：

1)原水和70～100％原水流量的回流污泥在缺氧池5混合，回流污泥中的反硝化菌在缺氧状态下吸收易降解有机碳源进行反硝化反应，在缺氧池5平均停留时间为60～80分钟，缺氧池5中排出的泥水进入厌氧池6后，因回流污泥中的NO₃ ^-已经在缺氧池中被反硝化，保证了厌氧池6处于严格厌氧状态，这样聚磷菌利用剩余的碳源进行释放磷，在厌氧池6中平均停留时间为30～50分钟；厌氧池6中排出的泥水进入氧化沟曝气池7，在氧化沟中曝气系统提供氧气。在好氧状态下，异养菌氧化COD，硝化菌将NH₄ ⁺氧化为NO₂ ^-和NO₃ ^-，聚磷菌吸收磷，在曝气池8中平均水力停留时间14-20小时，氧化沟中污泥浓度控制在3000～4500mg/L；曝气池7中排出的泥水经溢流管溢流进入二沉池3进行泥水分离，浓缩后的污泥经回流污泥泵11送回上述缺氧池5，上清液经二沉池3溢流排出系统；剩余污泥通过剩余污泥泵18排出系统，通过排出剩余污泥来控制污泥龄，污泥龄控制在10～15d。

2)厌氧池6处理后的活性污泥按照原水流量10～15％的流量从生物除磷厌氧池6引出进入化学除磷反应器19；该化学除磷反应器19进行化学除磷后静置沉淀；所述沉淀后的化学污泥通过剩余管27排出化学除磷反应器19；化学除磷反应器19中剩余的污水经回流管26回流入氧化沟曝气池7。

3)向上述化学除磷反应器19中的上清液通过加药箱12投加铝盐，搅拌器20同时搅拌。根据pH在线检测仪25读数调节pH值。通过加碱水箱23或加酸水箱(24)投加酸或者碱将pH值调节在6.5～7.0。搅拌反应后静置沉淀；

5)上述沉淀后的化学污泥通过剩余管27排出化学除磷反应器19；

6)化学除磷反应器19中剩余的污水经回流管26经生物除磷回流入氧化沟曝气池7，进入生物除磷处理系统。

实施例一

以北京某污水处理厂曝气沉砂池出水为原水，进水COD、氨氮、总氮和总磷值(COD＝251.2～489.4mg/L，NH₄ ⁺-N＝35.5～51.2mg/L，TN＝49.4～65.4mg/L，TP＝5.4～8.7mg/L)。缺氧区和厌氧区和氧化沟的水力停留时间(HRT)分别为0.5h，1.5h和18h，回流比为100％，氧化沟曝气池内的平均流速约为1cm/s，循环一次需时5～7分钟。首先运用氧化沟模型处理城市生活污水，待系统稳定后，得到生物除磷的情况，然后在氧化沟工艺的基础上，辅助采用化学除磷措施。化学除磷系统原理为从厌氧段引出部分活性污泥，静置沉淀后，活性污泥全部回流入氧化沟，因此化学除磷工艺对微生物没有影响，不会减少聚磷菌，也不会对聚磷菌产生较大影响。化学污泥也直接排出系统，投加了药剂后，对上清液的pH值会产生一定影响，但是化学除磷仅仅处理氧化沟系统10％进水流量的污水，所以不会对系统造成很大影响。化学除磷系统每天两个周期，每个周期处理水量为30L，将释磷后的污泥回流后实际处理水量为15L，释磷后的污泥沉降性能良好，一半容积的泥水回流入氧化沟中保证了活性污泥全部回流入氧化沟中进行生物处理，避免了化学处理过程对生物处理系统活性污泥的影响。化学除磷后排出沉淀化学污泥1L。由于厌氧区磷的释放使得该区的磷含量较高，在20～39mg/L，远远高于二沉池出水0.1～2.7mg/L，也高于原水的4.5～10.2mg/L，因为厌氧富磷污水处理后要回流入氧化沟进行生物处理，所以在厌氧区引出的富磷污水无需达到很高的去除率。本试验中控制在70％的去除率，金属盐与水中磷酸盐的投配摩尔率为1∶1。考虑到铁盐和钙盐对污水的pH值会产生较大影响，可能会对后面的生物脱氮产生较大的影响，所以在实验中选择了铝盐。实验中首先对厌氧区污水进行检测，根据TP的含量投加Al₂(SO₄)·18H₂O，按照1∶1的摩尔比进行投加。辅助化学除磷后，氧化沟出水效果较好且比较稳定。出水TP能够在1mg/L以下，TP去除率大于80％。采用辅助化学除磷后，处理效果变好的原因有：旁侧除磷系统使引出的这部分污水厌氧停留时间延长，释磷更加充分，这部分活性污泥经沉淀后回流入氧化沟中具有更强的吸磷能力。化学除磷使在较少的金属盐投加前提下，处理少量污水削减的较多的总磷。进水TP均值为5.9mg/L，旁侧除磷系统上清液中TP平均为26mg/L，化学除磷去除率控制在70％，则上清液TP削减18.2mg/L，这样只需处理原水10％流量的污水，就削减了进水30.8％的TP负荷。去除前后除磷效果如附图2所示。

实施例二

仅改变化学除磷的水量和化学投药的摩尔比，即处理15％原水流量的污水，这样，削减了更多的磷负荷，进一步降低了生物除磷负担。在进水平均TP为5.4mg/L，出水TP为0.49mg/L，平均TP去除率高达91％，氧化沟进出水TP和TP去除率如附图3所示。

Claims

1.一种基于缺氧-厌氧-氧化沟生物除磷的化学除磷装置，其装置包括生物除磷部分和化学除磷部分，其中生物除磷部分包括水箱(1)、缺氧池(5)、厌氧池(6)、曝气池(7)和二沉池(3)，化学除磷部分包括设有进水管(21)；回流管(26)，剩余管(27)的化学除磷反应器(19)；其特征在于：厌氧池(6)连接化学除磷反应器(19)，化学除磷反应器(19)的回流管(26)连接曝气池(7)。

2.应用权利要求1所述的装置进行基于缺氧-厌氧-氧化沟生物除磷的化学除磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

厌氧池(6)处理后的活性污泥按照进水流量的10％～15％从厌氧池(6)引出活性污泥进入化学除磷反应器(19)；该化学除磷反应器(19)进行化学除磷后静置沉淀；所述沉淀后的化学污泥通过剩余管(27)排出；化学除磷反应器(19)中剩余的污水经回流管(26)回流入曝气池(7)。