CN105502869A - 一种污泥减量同时回收磷的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥减量同时回收磷的工艺，包括生物反应器池体和上浮分离器池体，生物反应器池体与上浮分离器池体通过连接管连接，连接管一端自上而下伸入到生物反应器池体的内部底部，另一端自上浮分离器池体的底部伸入到上浮分离器池体内部一侧，在生物反应器池体内部的连接管管口处设有管道混合器；所述生物反应器池体的底部左侧设有反应器底部冲洗管。本发明在生物反应器池体内形成了二次循环，上部的生物污泥重新进入反应器继续参与反应，防止了浮渣的形成；上浮分离器池体克服了一般深井曝气工艺从上部出水造成后续沉淀池内污泥不易分离的问题；该工艺将生物污泥减量与化学除磷耦合在一起，简化了工艺，除磷效率可达90％以上。

Description

一种污泥减量同时回收磷的工艺

技术领域

本发明涉及生物污泥减量化处理技术领域，具体是一种污泥减量同时回收磷的工艺。

背景技术

随着我国城镇化水平不断提高和工业的快速发展，污水处理和污泥处理形势十分严峻，污泥中含有的恶臭物质、病原体、持久性有机物、重金属等从污水转移到陆地，导致环境污染进一步扩散，据有关资料统计目前污泥真正达到稳定化处理，实现安全处置的比例不超过20％，故此污泥处置越来越受到重视，对污泥真正实现稳定而安全的处置迫在眉睫。

另外，污水中的磷和氮一样是导致水体富营养化的主要因素，在现代污水处理技术中，磷作为主要污染物去除指标越来越引起人们的重视，近年来国家环保部门不断提高污水排放标准，磷的排放浓度由国家城镇污水排放一级B标准的1.0mg/L，提高到一级A标准的0.5mg/L。排放标准的日趋严格意味着除磷量的增加，以一座日处理量10万吨的污水处理厂为例，按照进水平均总磷浓度5mg/L计算，出水要达到一级A的标准，需要每天去除总磷450kg，年去除总磷165吨。

磷是动植物体内必不可少的营养物质，在自然界中磷是一类不可再生资源，随着工农业的发展，全球磷的矿藏资源将不断减少，从可持续发展的角度出发，污水中的磷无疑是一种重要的资源，若能把污水中的磷进行有效回收及利用将是解决含磷污水的最佳途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污泥减量同时回收磷的工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种污泥减量同时回收磷的工艺，包括生物反应器池体和上浮分离器池体，生物反应器池体与上浮分离器池体通过连接管连接，连接管一端自上而下伸入到生物反应器池体的内部底部，另一端自上浮分离器池体的底部伸入到上浮分离器池体内部一侧，在生物反应器池体内部的连接管管口处设有管道混合器；所述生物反应器池体的底部左侧设有反应器底部冲洗管，反应器底部冲洗管自生物反应器池体的外部伸入到生物反应器池体内侧底部，反应器底部冲洗管的底部端头处设有冲洗管喷头；在生物反应器池体的内部上侧设有射流曝气器，射流曝气器上安装有自生物反应器池体的外部伸入的射流曝气器进气管和射流曝气器进液管；在生物反应器池体的顶部设有排渣装置，在生物反应器池体上还设有进泥管、空气提升进气管和加药管，空气提升进气管与设置于生物反应器池体内部的空气提升曝气装置连通，所述加药管的出口伸入到生物反应器池体内部的连接管管口的内部；所述上浮分离器池体上还设有排浮渣管和上浮分离器出水管，排浮渣管位于上浮分离器池体的上部，上浮分离器出水管位于上浮分离器池体的下部。

作为本发明进一步的方案：所述排渣装置包括排渣斗和设于排渣斗下侧的排渣下降管。

作为本发明再进一步的方案：所述生物反应器池体的内部还设有池体隔板，进泥管、射流曝气器进气管、射流曝气器进液管、排渣下降管、反应器底部冲洗管和射流曝气器位于池体隔板的一侧，空气提升进气管、加药管、连接管和管道混合器位于池体隔板的另一侧。

作为本发明进一步的方案：所述上浮分离器池体的内部设有隔板，连接管位于隔板一侧，上浮分离器出水管和排浮渣管位于隔板另一侧。

与现有技术相比，本发明在生物反应器池体内形成了二次循环，上部的生物污泥重新进入反应器继续参与反应，防止了浮渣的形成，同时，上浮分离器池体克服了一般深井曝气工艺从上部出水造成后续沉淀池内污泥不易分离的问题，另外，该工艺将生物污泥减量与化学除磷耦合在一起，充分利用竖井底部混合液高受压状态下溶气作用，使不溶性磷酸盐在浮上分离器内得到很好地分离，强化了化学除磷效果，简化了工艺，除磷效率可达90％以上。

附图说明

图1为污泥减量同时回收磷的工艺的设备结构示意图。

图中：1-进泥管、2-连接管、3-上浮分离器出水管、4-加药管、5-空气提升进气管、6-射流曝气器进气管、7-排浮渣管、8-射流曝气器、9-空气提升曝气装置、10-管道混合器、11-生物反应器池体、12-池体隔板、13-排渣装置、14-上浮分离器池体、15-反应器底部冲洗管、16-冲洗管喷头、17-射流曝气器进液管。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1，一种污泥减量同时回收磷的工艺，包括生物反应器池体11和上浮分离器池体14，生物反应器池体11与上浮分离器池体14通过连接管2连接，连接管2一端自上而下伸入到生物反应器池体11的内部底部，另一端自上浮分离器池体14的底部伸入到上浮分离器池体14内部一侧，在生物反应器池体11内部的连接管2管口处设有管道混合器10；所述生物反应器池体11的底部左侧设有反应器底部冲洗管15，反应器底部冲洗管15自生物反应器池体11的外部伸入到生物反应器池体11内侧底部，反应器底部冲洗管15的底部端头处设有冲洗管喷头16；在生物反应器池体11的内部上侧设有射流曝气器8，射流曝气器8上安装有自生物反应器池体11的外部伸入的射流曝气器进气管6和射流曝气器进液管17；在生物反应器池体的顶部设有排渣装置13，排渣装置13包括排渣斗和设于排渣斗下侧的排渣下降管；在生物反应器池体11上还设有进泥管1、空气提升进气管5和加药管4，空气提升进气管5与设置于生物反应器池体11内部的空气提升曝气装置9连通，所述加药管4的出口伸入到生物反应器池体11内部的连接管2管口的内部；所述上浮分离器池体14上还设有排浮渣管7和上浮分离器出水管3，排浮渣管7位于上浮分离器池体14的上部，上浮分离器出水管3位于上浮分离器池体14的下部。所述生物反应器池体11的内部还设有池体隔板12，进泥管1、射流曝气器进气管6、射流曝气器进液管17、排渣下降管、反应器底部冲洗管15和射流曝气器8位于池体隔板12的一侧，空气提升进气管5、加药管4、连接管2和管道混合器10位于池体隔板12的另一侧。所述上浮分离器池体14的内部设有隔板，连接管2位于隔板一侧，上浮分离器出水管3和排浮渣管7位于隔板另一侧。

带有二次循环的竖向循环变压力好氧生物反应器：

生物反应器的混合液循环系统包括两个，一个为井体主循环区，包括上升区与下降区；另一个为二次循环，为上部浮渣回流内循环系统。上部浮渣回流内循环系统的浮渣收集斗排渣管伸到主循环区的下降区。在井底设置冲洗管及喷头，定期进行冲洗以防止底部污泥的沉积。上升区上部设置空气提升曝气装置，在下降区上部设置射流曝气器为反应器充氧。

城镇污水厂或工业废水处理厂采用生物处理工艺处理污水，会产生大量剩余活性污泥。污水厂二沉池排出的剩余活性污泥混合液(或经过浓缩后)的污泥浓度一般在8000～30000mg/L。剩余活性污泥混合液通过一种竖向混合变压力好氧生物反应器处理，在好氧菌的作用下可消解40％左右的挥发性固体物质，达到污泥减量的目的。竖向混合变压力好氧反应器一般做成地下竖井式，竖井横断面为圆形，竖井深度一般为50～150m，竖井中间设置隔板将井分成两部分或在井中心设置内井筒将竖井分成内、外两部分，在前者的一侧、后者的外环区设置空气提升装置，使混合液在该区形成上升流动，而在前者的另一侧、后者的内井筒内混合液为下降流动，这样在整个井筒内混合液形成竖向的循环流动，称为主循环。混合液中的活性污泥随混合液在竖井中循环流动，活性污泥经历了由液面流向井底又由井底流向液面的循环过程，在井中不同的位置所受到的水压不同，因此，在运行过程中活性污泥细菌处于压力不断变化的环境中，可以强化细菌细胞膜的通透性，提高物质的传质效率。

下降区内设置射流曝气器为反应器内的生物提供氧气，避免了微孔曝气头被堵塞的问题，保证了工艺的稳定运行。射流曝气器进液管接自加压泵，加压泵从生物反应器上部汲取液体。

一般的竖井式好氧生物反应器上部面积较大会形成浮渣层，对工艺运行造成不利影响，因此本工艺方法设置了二次循环系统(上部浮渣回流内循环系统)，由浮渣收集渣斗及管道组成。利用流体力学的原理将上部上浮的污泥与少量水一起流入浮渣斗，防止浮渣的形成和积累。将竖向循环混合变压力好氧生物反应器上部设置成锥台形，在顶部设置浮渣收集斗，浮渣收集斗为倒锥台形，渣斗顶部略低于生物反应器水面约5mm，下部与排渣下降管道相连，排渣下降管伸入生物反应器的下降区内，在混合液中气泡的气提和向上的冲击作用下，浮渣斗外部的混合液向上流动流入浮渣收集斗中然后通过排渣管流入生物反应器的下降区，这样形成了二次循环，上部的生物污泥重新进入反应器继续参与反应，防止了浮渣的形成。

上浮分离器：

采用气泡浮选的原理，充分利用竖井生物反应器水深大而形成的静水压力。将生物反应器出水管的进口设置在竖向循环混合变压力好氧生物反应器的上升区(或外筒)下部略高于底部约0.5～2m处，由于生物反应器水深达50～150m，因此，竖井底部静水压头很大，使大量空气溶解在混合液中，当混合液经出水管向上流入上浮分离器时，由于出水管出口处压力大大降低，溶解在混合液中的空气析出形成大量微小气泡，这些微小气泡粘附在生物污泥固体颗粒上，生物污泥在微小气泡的浮力作用下迅速上浮到液面形成浮渣而被分离去除，被澄清的水则流入污水厂的污水处理流程中进行处理。

克服了一般深井曝气工艺从上部出水造成后续沉淀池内污泥不易分离的问题。

与污泥减量耦合的除磷系统：

主要有生物反应器与上浮分离器的连接管(也就是生物反应器的出水管，连接至上浮分离器)和投加除磷剂的加药管组成，连接管进口设置在反应器底部，加药管出口安装在连接管内并略高于出水管的进口，在出水管上略高于加药管出口处安装管道混合器。

由于剩余活性污泥细胞物质在生物反应器中降解后释放出大量磷，混合液上清液中磷的浓度可达到100mg/L，该部分上清液若流回到污水处理流程中会增加污水处理工艺的磷负荷，影响污水处理工艺的除磷效果并使出水磷超标，因此，在竖向循环混合变压力好氧生物反应器出水管内投加除磷剂(铝盐、铁盐或石灰水)，反应生成不溶的磷酸盐。投加除磷药剂的方法是在生物反应器内设置投加除磷剂的加药管，将配制好的除磷剂溶液利用加药泵通过加药管投加到生物反应器的出水管内，加药管出口安装在出水管内并略高于出水管的进口，在出水管上略高于加药管出口处安装管道混合器，用于所加药剂与水的混合反应，在出水管内的流动过程中，水中磷酸根离子与投加的金属离子发生反应生成不溶的磷酸盐，在上浮分离器中与生物污泥一起被微小气泡上浮到液面形成浮渣被去除。浮渣为富含磷的污泥，可作为肥料回收利用。

该工艺将生物污泥减量与化学除磷耦合在一起，充分利用竖井底部混合液高受压状态下溶气作用，使不溶性磷酸盐在浮上分离器内得到很好地分离，强化了化学除磷效果，简化了工艺，除磷效率可达90％以上。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种污泥减量同时回收磷的工艺，其特征在于，包括生物反应器池体和上浮分离器池体，生物反应器池体与上浮分离器池体通过连接管连接，连接管一端自上而下伸入到生物反应器池体的内部底部，另一端自上浮分离器池体的底部伸入到上浮分离器池体内部一侧，在生物反应器池体内部的连接管管口处设有管道混合器；所述生物反应器池体的底部左侧设有反应器底部冲洗管，反应器底部冲洗管自生物反应器池体的外部伸入到生物反应器池体内侧底部，反应器底部冲洗管的底部端头处设有冲洗管喷头；在生物反应器池体的内部上侧设有射流曝气器，射流曝气器上安装有自生物反应器池体的外部伸入的射流曝气器进气管和射流曝气器进液管；在生物反应器池体的顶部设有排渣装置，在生物反应器池体上还设有进泥管、空气提升进气管和加药管，空气提升进气管与设置于生物反应器池体内部的空气提升曝气装置连通，所述加药管的出口伸入到生物反应器池体内部的连接管管口的内部；所述上浮分离器池体上还设有排浮渣管和上浮分离器出水管，排浮渣管位于上浮分离器池体的上部，上浮分离器出水管位于上浮分离器池体的下部。

2.根据权利要求1所述的污泥减量同时回收磷的工艺，其特征在于，所述排渣装置包括排渣斗和设于排渣斗下侧的排渣下降管。

3.根据权利要求2所述的污泥减量同时回收磷的工艺，其特征在于，所述生物反应器池体的内部还设有池体隔板，进泥管、射流曝气器进气管、射流曝气器进液管、排渣下降管、反应器底部冲洗管和射流曝气器位于池体隔板的一侧，空气提升进气管、加药管、连接管和管道混合器位于池体隔板的另一侧。

4.根据权利要求1所述的污泥减量同时回收磷的工艺，其特征在于，所述上浮分离器池体的内部设有隔板，连接管位于隔板一侧，上浮分离器出水管和排浮渣管位于隔板另一侧。