CN101423314A

CN101423314A - 一种城市污水高效脱氮除磷及磷资源回收组合工艺

Info

Publication number: CN101423314A
Application number: CNA2008101802818A
Authority: CN
Inventors: 郑少奎; 杨志峰; 王长伟
Original assignee: Beijing Normal University
Current assignee: Beijing Normal University
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2009-05-06

Abstract

本发明的主要目的在于克服现有“A²/O脱氮除磷+化学沉淀法”处理城市污水时存在的不足，提供一种有机物、氮、磷去除率极高、出水水质好、易于实现城市污水磷资源回收利用的“A/O(缺氧－好氧)生物脱氮+离子交换”组合工艺。它采用A/O生物脱氮工艺作为前处理，在充分去除有机污染物和总氮的同时减少城市污水中磷的损耗，避免将城市污水的磷资源被过多转移至无法利用的剩余污泥中；而深度处理则利用离子交换技术，采用阴离子交换树脂将A/O出水中磷富集至再生液中，充分满足城市污水磷资源回收利用的需要，并获得理想的出水磷浓度和优质再生水。

Description

一种城市污水高效脱氮除磷及磷资源回收组合工艺

技术领域

本发明属于环境工程和废水处理工程领域，尤其涉及一种城市污水深度脱氮除磷处理以及磷资源回收组合工艺。

背景技术

近年来，随着我国经济发展和工业化程度的不断提高，环境污染问题日益突出，尤其是城市污水氮、磷等植物生长限制性元素过量排放，导致水体富营养化问题日趋严重。普遍认为总氮浓度>0.2mg/L、总磷浓度>0.02mg/L时，水体就开始富营养化过程，因此降低城市污水厂出水氮磷的浓度成为废水处理的首要目标。另一方面，磷属于不可再生、难以替代的自然资源，其已探明的世界储量仅够人类再用100年，磷资源紧缺是我们即将面对的事实，而城市污水中含有较高浓度的磷酸盐(10mg/L左右)，因此开发高效、经济的城市污水脱氮除磷与磷资源回收技术已成为目前国内外环保研究领域中的热点课题之一。

城市污水处理厂主要采用A²/O(或A₁-A₂-O)生物脱氮除磷工艺作为前处理去除城市污水中绝大部分氮磷污染物。到目前为止，国内外已有100多项废水的生物脱氮除磷工艺专利，这些工艺大多是A²/O工艺的变形或强化，它利用好氧、缺氧和厌氧微生物将废水中的氮和磷逐步转化后达到同时脱氮除磷的目的，具有适应范围广、成本较低的优点。例如申请号为200610119327.6，名称为厌氧/缺氧并联式脱氮除磷工艺，公开号为CN101195506A的发明专利，它将A²/O工艺中的厌氧区与缺氧区采用并联布置，进水按所需比例分别进入厌氧区和缺氧区，而厌氧区和缺氧区出水均直接进入好氧区，这样使得厌氧区和缺氧区的水力停留时间均得到延长，提高了脱氮除磷效率。又如申请号为200710118950.4，名称为A²/O+A/O工艺污水生物脱氮除磷工艺及其装置，公开号为CN101113060A的发明专利，它将A²/O工艺升级为厌氧一缺氧1一好氧1一缺氧2一好氧2(A²/O+A/O)工艺，并针对不同的进水水质和水量，通过开启缺氧2区的曝气和搅拌来优化(A²/O+A/O)工艺的营养物去除性能，可有效提高出水水质，出水总磷浓度可降至1mg/L左右。与A/O(缺氧(或厌氧)/好氧)工艺相比，A²/O工艺具有同时脱氮除磷的优点，但是在A²/O工艺实际运行过程中脱氮过程与脱磷过程之间存在碳源竞争和泥龄冲突两大问题，使氮磷去除效率受到限制，往往低于单一脱氮或单一脱磷的A/O工艺。除此之外，A²/O工艺主要将废水中的磷转化到生物污泥中，不利于磷资源的回收利用。

目前城市污水厂A²/O生物脱氮除磷工艺出水磷含量仍然较高(达1-2mg/L)，往往需要采用化学沉淀法作为城市污水深度除磷处理技术，所得到的沉淀物磷含量和生物可利用程度均较低，无法实现资源化，同时出水磷浓度难以稳定达到0.1mg/L的一级A国家排放标准。除化学沉淀法外，其它城市污水生物处理出水深度处理技术如吸附技术等均属于非成熟技术，也不利于磷资源的回收利用。如申请号为KR20030053121，名称为Process for removing phosphorous and nitrogen using biological method and physicalmethod using phosphorous adsorption capacity ofloess media，公开号为KR20050014475(A)的专利，其利用粘土作为生物吸附质来去除经生物处理后出水中的磷，去除效果好，吸附材料廉价、易得。再如申请号为KR19920023852，名称为Nitrogen and phosphorous eliminating method from waste water，公开号为KR950008039(B1)的专利，其利用鸟粪石沉淀法，去除二级处理出水的氨态氮和磷酸根，处理效果较好，出水氮磷浓度较低。然而，沉淀法不适于处理低浓度的氮磷废水，并且出水氮磷浓度依旧比较高。

除上述所说的“A²/O生物脱氮除磷+化学沉淀”组合工艺外，化学沉淀法、人工湿地和吸附法也被用于某些废水的脱氮除磷处理，但它们并非目前城市污水处理的主流工艺，出水氮磷浓度较高。如申请号为200610031702.1，名称为从污水中同时回收氮磷的方法，公开号为CN1850591A的发明专利，它在富含氨氮和磷酸根的污水中依次投加Na₂HPO₄·11H₂O或NH₄Cl和MgSO₄·7H₂O使水中氮磷沉淀为MgNH₄PO₄后回收氮磷资源。该发明易于回收废水中的氮磷资源。又如申请号为200310111813.X，名称为城市污水复合人工湿地脱氮除磷方法，公开号为CN1528680A的发明专利，以及申请号为KR20040051850，名称为Wastewater treatment plant with artificial wetland and upflow multilayer bioreactor capable of removing nitrogenand phosphorous from wastewater with high efficiency，公开号为KR100460462(B1)的发明专利，其都利用复合流人工湿地去除城市废水中的氮和磷。再如申请号为KR20030072822，名称为Method for fabricatingzeolite being capable of simultaneously adsorbing nitrogen and phosphorous，公开号为KR20030091064(A)的发明专利，其利用人工沸石的吸附作用同时去除废水中的氮和磷。

由此可见，当前采用“A²/O生物脱氮除磷+化学沉淀法”处理城市污水时，不仅不能稳定地获得极低的出水磷浓度，而且难以将城市污水中丰富的磷资源予以回收利用。与A²/O工艺相比，城市污水经A/O(缺氧/好氧)生物脱氮工艺处理后往往能获得极高的有机物和氮去除率，大幅度降低出水中的大部分污染物含量，同时尽可能保留城市污水中的磷资源，为后续为磷资源回收创造条件，而离子交换作为一种经典的离子去除技术，能够有效地将磷浓度降至任一理想水平，能够有效去除城市污水中的磷(主要为正磷酸盐)，但这种技术目前在城市污水脱磷中的应用极为少见。充分发挥这种两种技术各自的优势，将这两种技术结合起来，利用A/O生物脱氮技术尽可能高效地去除有机物和总氮，利用离子交换尽可能充分回收城市污水中丰富的磷资源以及将城市污水中磷含量稳定地降至0.1mg/L以下水平，对于城市污水深度净化与回用、城市污水磷资源回收利用、防止我国与世界广泛的富营养化等问题，都具有极其重要的意义。

发明内容

本发明针对当前城市污水“A²/O脱氮除磷+化学沉淀”组合工艺出水磷浓度较高，不利于河湖富营养化控制，并且不利城市污水中丰富的磷资源的回收利用的现状，提供了一种城市污水脱氮除磷及磷资源回收的“A/O生物脱氮+离子交换”组合工艺。通过对城市污水生物脱氮处理单元和离子交换单元的设计与控制，使该组合工艺能够获得较现有组合工艺更高的COD、总磷和总氮去除效率，并且易于实现城市污水磷资源的回收利用。

本专利发明的特征在于，城市污水前处理采用A/O(缺氧-好氧)生物脱氮工艺，在充分去除有机污染物和总氮的同时减少城市污水中磷的损耗，避免将城市污水的磷资源被过多转移至无法利用的剩余污泥中；城市污水深度处理利用强碱性阴离子交换树脂，将A/O出水中磷充分富集至再生液中，满足磷资源回收利用的需要，并将A/O生物脱氮出水中的磷降至理想的浓度，获得优质出水。

本发明的主要目的在于克服现有“A²/O脱氮除磷+化学沉淀法”处理城市污水时存在的不足，提供一种有机物、氮、磷去除率极高、出水水质好、易于实现城市污水磷资源回收利用的城市污水处理组合工艺。与现有技术相比本专利技术具有以下优点：

(1)效率高：本发明采用生物脱氮处理与离子交换处理相结合的工艺，充分发挥两种技术各自的优势，能够保持氮和磷的去除率都高达99％以上，出水氮磷浓度均达到极低值。

(2)易于实现城市污水磷资源的最大回收。

(3)构筑物少，工序简单，易于操作。

附图说明

附图1为本发明废水脱氮除磷及磷回收同步处理工艺处理废水的工艺图。

其中1为缺氧池 2为好氧池 3为沙滤池或超滤膜系统 4为离子交换装置5为集水池 6为除磷反应池

具体实施方式

以下详细说明本发明的工作原理和实施方式：

本发明所述的城市污水脱氮除磷及磷资源回收组合工艺，充分利用A/O(缺氧—好氧)生物脱氮工艺的特点，在去除COD、氮的同时，最大限度地保留城市污水中的磷资源，并通过经典的离子去除技术--离子交换将A/O出水磷浓度降至任意理想程度，同时将城市污水中磷资源通过再生液富集回收。其运行的过程如图1所示，经过沉淀或过滤的废水首先进入缺氧池1，然后再进入好氧池2，在A/O生物处理的过程中，要根据废水水质控制水力停留时间，以提高COD、氮的去除率；经过生物处理后的废水再经过沙滤池或超滤膜系统3，除去废水中的悬浮物，然后进入阴离子交换柱4，阴离子交换柱出水进入集水池5；穿透的离子交换树脂采用6％的NaCl溶液再生，再生废液进入除磷反应池6，再生废液经除磷后即可再次利用，回收磷酸盐作为肥料使用，实现了磷资源回收。

实施例1

某污水处理厂，处理水以生活污水为主，氮磷含量比较高，进水水量为100万吨/日，进水水质如表2所示。该污水处理厂采用“A/O生物脱氮+离子交换”组合工艺，工艺流程为：初沉池出水→A/O反应装置→沙滤池→离子交换柱→集水池，系统各项出水指标如表1所示。

表1 某污水处理厂废水经倒置A²/O工艺和本发明工艺处理前后的指标值

	COD_Cr(mg/L)	BOD₅(mg/L)	TN(mg/L)	TP(mg/L)	SS(mg/L)
	COD_Cr(mg/L)	BOD₅(mg/L)	TN(mg/L)	TP(mg/L)	SS(mg/L)	进水水质	319	129	38	6.5	108
本发明工艺出水	33	9	1.2	0.1	1.1	进水水质	319	129	38	6.5	108

Claims

1、一种城市污水脱氮除磷及磷资源回收的“A/O生物脱氮+离子交换”组合工艺，其特征在于：采用A/O生物脱氮工艺作为前处理，去除城市污水中的有机污染物和总氮；采用离子交换作为深度处理，利用阴离子交换树脂将城市污水中的磷充分富集至再生液中，实现磷资源回收利用。