基於缺氧-厭氧-氧化溝的化學除磷裝置的製作方法

2023-10-11 18:55:29

專利名稱：基於缺氧-厭氧-氧化溝的化學除磷裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於汙水處理生物處磷和化學除磷結合的新方法，涉及的是 城市生活汙水生物除磷基礎上的協同化學除磷的方法。
背景技術：
生物除磷法具有節約能源、運行費用低，不造成二次汙染等優點，目前 許多國家已使用此技術。近年來，中國、法國、丹麥、加拿大、美國和南非 等國的研究，已使人們對此技術的理解大有進展。 一般的生物處理活性汙泥
中，磷佔汙泥乾重的1.5% 2.0%。在厭氧-好氧交替運行的條件下，某些微生 物種群能夠以比普通活性汙泥高3 7倍的水平攝取積累或釋放出磷。生物除 磷主要通過聚磷菌在厭氧和好氧交替運行的環境中運行，聚磷菌在厭氧狀態 下吸收有機碳源，主要是揮發性有機酸，來合成聚卩-羥基烷酸並將其儲存於 體內，消耗的能量主要來自於分解體內的聚磷酸鹽，同時將正磷酸鹽釋放出 微生物體外。在隨後的好氧階段，聚磷菌利用儲蓄的聚P-羥基烷酸作為碳源 和能源生長繁殖，吸收水中的正磷酸鹽，以聚磷酸鹽的形式存儲恢復體內的 聚磷酸鹽水平。生物除磷就是將好氧階段的富含磷的汙泥作為剩餘汙泥排出， 達到生物除磷的目的。在汙水生物除磷過程中，活性汙泥在好氧、厭氧交替 條件下時，在活性汙泥中可產生聚磷菌。聚磷菌在好氧條件下可超出其生理 需要而從汙水中過量攝取磷，形成多聚磷酸鹽作為貯藏物質。聚磷菌的這種 過量攝磷能力不僅與在厭氧條件下磷的釋放量有關，而且與被處理汙水中的 有機基質的類型有關。其處理系統所排放的剩餘汙泥中的含磷量一般為6%左 右。 一般說，細菌增殖過程中，在好氧環境下所攝取的磷比在厭氧環境下所 釋放的磷多，汙水生物除磷正是利用了微生物的這一過程，多餘的汙泥作為 剩餘汙泥排走。
生物除磷需要以下幾個條件(1)存在聚磷菌；(2)有厭氧和好氧區；(3) 存在易生物降解物質和相當高濃度的磷，其中易生物降解物質往往是影響生 物除磷效果的限制因素。
在多數汙水處理廠的實際運行中往往由於進水碳源不足或者進水中磷含 量過高以及生物脫氮與除磷的矛盾等原因造成生物除磷不穩定。為了彌補生物除磷不穩定的不足，在美國、歐洲許多實際汙水處理工程中在生物除磷的 主體工藝之後增設化學除磷池，形成生物化學組合除磷系統。
目前我國城市汙水處理廠多採用的缺氧-厭氧-氧化溝法。該工藝比傳統的 氧化溝法的除磷能力大大增強，但是由於氧化溝的汙泥齡較長的特點使得該 工藝的除磷能力難以進一步提高，若進水總磷含量較高則出水的總磷往往成 為限制該工藝出水達標的瓶頸。
傳統化學除磷有前置除磷和後置除磷方法。前置除磷是在初沉池投加化 學藥劑，將磷除去。但是這種辦法化學藥劑消耗量較大，還會導致進水中的 大量有機物沉澱，帶來大量的有機汙泥，而這些汙泥會給後續處理帶來很大 問題，另外，除去大量的有機物不利於生物脫氮和生物除磷。而後置化學除 磷往往釆用二沉池出水投加化學藥劑除磷，這種辦法因出水中磷的濃度較低 而造成化學除磷效率低、成本高等問題。還有一種方法是向二沉池中投加化 學藥劑除磷，這種末端的化學除磷系統藥劑費用高、汙泥量大。
與傳統化學除磷相比，該工藝首先利用生物除磷的辦法富集城市汙水中 的低濃度磷，然後再用化學除磷方法實施高濃度磷的處理，這樣顯著降低了 汙水處理的運行費。

實用新型內容
為解決缺氧-厭氧-氧化溝法生物除磷不很穩定的問題且不增加較多成本， 本實用新型的提供了一種生物一化學除磷的新方法，在缺氧-厭氧-氧化溝生 物除磷系統中間最容易實現化學除磷的地方通過化學除磷方法把磷部分去 除，減輕生物除磷負擔。
本實用新型提供了一種基於缺氧-厭氧-氧化溝生物除磷的化學除磷裝 置，其裝置包括生物除磷部分和化學除磷部分，其中生物除磷部分包括水箱1、
缺氧池5、厭氧池6、曝氣池7和二沉池3，化學除磷部分包括設有進水管21; 回流管26，剩餘管27的化學除磷反應器19;其特徵在於厭氧池6連接化 學除磷反應器19，化學除磷反應器19的回流管26連接曝氣池7。
應用所述的裝置進行基於缺氧-厭氧-氧化溝生物除磷的化學除磷的方法， 其特徵在於，包括以下步驟
厭氧池6處理後的活性汙泥按照進水流量的10% 15%從厭氧池6引出 活性汙泥進入化學除磷反應器19;該化學除磷反應器19進行化學除磷後靜置 沉澱；所述沉澱後的化學汙泥通過剩餘管27排出；化學除磷反應器19中剩 餘的汙水經回流管26回流入曝氣池7。實用新型的有益效果
本實用新型技術可應用於有生物除磷要求的氧化溝法城市汙水處理廠及 原有傳統氧化溝法汙水處理廠的升級改造，提高生物除磷效率，提高汙水處 理廠出水標準。
本實用新型還可以應用於己在生物除磷前端或後端增設有化學除磷的汙 水處理廠，改變傳統化學除磷的位置，在生物除磷中間化學除磷效果最好的 地方將磷部分去除，這樣能使化學除磷成本大大降低，且產生化學汙泥量少， 化學汙泥磷含量高，有利於化學汙泥磷的回收利用。


圖1本實用新型的基於缺氧-厭氧-氧化溝生物除磷的化學除磷裝置
圖中l一水箱、2—氧化溝主體、3—二沉池、4一進水泵、5—缺氧區、 6—厭氧區、7—曝氣池、8—進水口、 9—回流汙泥口、 IO—攪拌器、ll一回 流汙泥泵、12—鼓風機、13—空氣流量計、14一空氣管、15—曝氣頭、16— 氧化溝溢流堰、17—活動插板、18—剩餘汙泥泵、19一化學除磷SBR反應器、 20—取樣口、 21—進水管、22—加藥水箱、23—加鹼水箱、24—加酸水箱、 25--pH在線檢測儀、26—回流管、27—剩餘管
圖2實施例1中增加化學除磷前後氧化溝進出水TP和TP去除率 圖3實施例2中增加化學除磷後氧化溝進出水TP和TP去除率
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型進行詳細說明 基於缺氧-厭氧-氧化溝工藝生物除磷的化學除磷控制方法採用的裝置 缺氧-厭氧-氧化溝工藝生物除磷控制方法採用的裝置為一種缺氧-厭氧-氧 化溝裝置，如附圖1所示，主要由水箱l、氧化溝主體2、 二沉池3順序串聯 而成；氧化溝主體2沿水流方向依次為缺氧區5、厭氧區6和氧化溝曝氣池7， 水箱1和氧化溝主體的缺氧區5通過進水泵4和進水口 8連接，氧化溝主體2 的氧化溝曝氣池7通過溢流堰16流入二沉池3,缺氧區5通過一臺回流汙泥 泵11與二沉池3連接，氧化溝曝氣池7通過其內設置的溝壁使水流形成多次 改變方向的水流氧化溝，氧化溝曝氣池7內部在水流轉向的位置處設有攪拌
5器10，氧化溝曝氣池7內部還設有多個曝氣頭15，各曝氣頭15通過空氣管 14與氧化溝曝氣池7外部的空氣流量計13和鼓風機12相連接，，生物除磷 氧化溝中的活性汙泥通過溢流堰16流入二沉池3， 二沉池3為中心進水周邊 出水輻流式沉澱池，二沉池3底部設有2個排泥口，其中一個回流汙泥口連 接回流汙泥泵ll，另一剩餘汙泥口連接排除剩餘汙泥的剩餘汙泥泵18，回流 汙泥經回流汙泥口 9流入氧化溝缺氧池。厭氧區5和缺氧區6之間設有活動 的插板17，該插板17置於缺氧區5和厭氧區6之間不同的位置，可以調整缺 氧區5和厭氧區6的容積比例。
在缺氧-厭氧-氧化溝生物除磷系統中生物除磷厭氧池6中引出活性汙泥 由進水管21進入化學除磷反應器19。進水完成後攪拌後靜置沉澱。沉澱後的 汙泥經回流管26回流入氧化溝曝氣池7，進行生物除磷系統，從取樣口20取 水測量液相磷的含量，然後通過加藥水箱22向化學除磷SBR反應器19中投 加鋁鹽，同時攪拌。根據pH在線檢測儀25讀數通過加鹼水箱23或加酸水箱 24投加酸或者鹼調節，將pH值調節在6.5-7.0，攪拌後靜置沉澱。沉澱後的 化學汙泥通過剩餘管27排出化學除磷反應器19，剩餘的汙水經回流管26經 生物除磷回流入氧化溝曝氣池7，進入生物除磷處理系統。
其步驟為
1) 原水和70 100%原水流量的回流汙泥在缺氧池5混合，回流汙泥中的 反硝化菌在缺氧狀態下吸收易降解有機碳源進行反硝化反應,在缺氧池5平 均停留時間為60 80分鐘，缺氧池5中排出的泥水進入厭氧池6後，因回流 汙泥中的NCV已經在缺氧池中被反硝化，保證了厭氧池6處於嚴格厭氧狀態， 這樣聚磷菌利用剩餘的碳源進行釋放磷，在厭氧池6中平均停留時間為30 50分鐘；厭氧池6中排出的泥水進入氧化溝曝氣池7，在氧化溝中曝氣系統 提供氧氣。在好氧狀態下，異養菌氧化COD，硝化菌將NH/氧化為N(V和 NCV，聚磷菌吸收磷，在曝氣池8中平均水力停留時間14-20小時，氧化溝中 汙泥濃度控制在3000 4500mg/L;曝氣池7中排出的泥水經溢流管溢流進入 二沉池3進行泥水分離，濃縮後的汙泥經回流汙泥泵11送回上述缺氧池5， 上清液經二沉池3溢流排出系統；剩餘汙泥通過剩餘汙泥泵18排出系統，通 過排出剩餘汙泥來控制汙泥齡，汙泥齡控制在10~15d。
2) 厭氧池6處理後的活性汙泥按照原水流量10~15%的流量從生物除磷 厭氧池6引出進入化學除磷反應器19;該化學除磷反應器19進行化學除磷後靜置沉澱；所述沉澱後的化學汙泥通過剩餘管27排出化學除磷反應器19;化
學除磷反應器19中剩餘的汙水經回流管26回流入氧化溝曝氣池7。
3)向上述化學除磷反應器19中的上清液通過加藥箱12投加鋁鹽，攪拌 器20同時攪拌。根據pH在線檢測儀25讀數調節pH值。通過加鹼水箱23 或加酸水箱(24)投加酸或者鹼將pH值調節在6.5-7.0。攪拌反應後靜置沉 澱；
5) 上述沉澱後的化學汙泥通過剩餘管27排出化學除磷反應器19;
6) 化學除磷反應器19中剩餘的汙水經回流管26經生物除磷回流入氧化 溝曝氣池7，進入生物除磷處理系統。
實施例一
以北京某汙水處理廠曝氣沉砂池出水為原水，進水COD、氨氮、總氮和 總磷值(COD=251.2~489.4mg/L， NH4+-N=35.5~51.2mg/L， TN= 49.4~65.4mg/L， TP = 5.4~8.7 mg/L)。缺氧區和厭氧區和氧化溝的水力停留時 間(HRT)分別為0.5h， 1.5h和18h，回流比為100%，氧化溝曝氣池內的平均 流速約為lcm/s，循環一次需時5 7分鐘。首先運用氧化溝模型處理城市生 活汙水，待系統穩定後，得到生物除磷的情況，然後在氧化溝工藝的基礎上， 輔助採用化學除磷措施。化學除磷系統原理為從厭氧段引出部分活性汙泥， 靜置沉澱後，活性汙泥全部回流入氧化溝，因此化學除磷工藝對微生物沒有 影響，不會減少聚磷菌，也不會對聚磷菌產生較大影響。化學汙泥也直接排 出系統，投加了藥劑後，對上清液的pH值會產生一定影響，但是化學除磷僅 僅處理氧化溝系統10%進水流量的汙水，所以不會對系統造成很大影響。化 學除磷系統每天兩個周期，每個周期處理水量為30L，將釋磷後的汙泥回流後 實際處理水量為15L，釋磷後的汙泥沉降性能良好， 一半容積的泥水回流入氧 化溝中保證了活性汙泥全部回流入氧化溝中進行生物處理，避免了化學處理 過程對生物處理系統活性汙泥的影響。化學除磷後排出沉澱化學汙泥1L。由 於厭氧區磷的釋放使得該區的磷含量較高，在20 39mg/L，遠遠高於二沉池 出水0.1 2.7mg/L，也高於原水的4.5~10.2mg/L，因為厭氧富磷汙水處理後要 回流入氧化溝進行生物處理，所以在厭氧區引出的富磷汙水無需達到很高的 去除率。本試驗中控制在70%的去除率，金屬鹽與水中磷酸鹽的投配摩爾率 為h 1。考慮到鐵鹽和鈣鹽對汙水的pH值會產生較大影響，可能會對後面 的生物脫氮產生較大的影響，所以在實驗中選擇了鋁鹽。實驗中首先對厭氧區汙水進行檢測，根據TP的含量投加A12(S04》18H20，按照l:l的摩爾比進 行投加。輔助化學除磷後，氧化溝出水效果較好且比較穩定。出水TP能夠在 lmg/L以下，TP去除率大於80。/。。採用輔助化學除磷後，處理效果變好的原 因有旁側除磷系統使引出的這部分汙水厭氧停留時間延長，釋磷更加充分， 這部分活性汙泥經沉澱後回流入氧化溝中具有更強的吸磷能力。化學除磷使 在較少的金屬鹽投加前提下，處理少量汙水削減的較多的總磷。進水TP均值 為5.9mg/L，旁側除磷系統上清液中TP平均為26mg/L，化學除磷去除率控制 在70。/。,則上清液TP削減18.2mg/L，這樣只需處理原水10%流量的汙水，就 削減了進水30.8%的TP負荷。去除前後除磷效果如附圖2所示。
實施例二
僅改變化學除磷的水量和化學投藥的摩爾比，即處理15%原水流量的汙 水，這樣，削減了更多的磷負荷，進一步降低了生物除磷負擔。在進水平均 TP為5.4mg/L，出水TP為0.49mg/L，平均TP去除率高達91%，氧化溝進出 水TP和TP去除率如附圖3所示。
權利要求1. 一種基於缺氧-厭氧-氧化溝生物除磷的化學除磷裝置，其裝置包括生物除磷部分和化學除磷部分，其中生物除磷部分包括水箱(1)、缺氧池(5)、厭氧池(6)、曝氣池(7)和二沉池(3)，化學除磷部分包括設有進水管(21)；回流管(26)，剩餘管(27)的化學除磷反應器(19)；其特徵在於厭氧池(6)連接化學除磷反應器(19)，化學除磷反應器(19)的回流管(26)連接曝氣池(7)。
專利摘要基於缺氧-厭氧-氧化溝的化學除磷裝置屬於汙水處理除磷領域。該裝置包括生物除磷部分和化學除磷部分，其中缺氧-厭氧-氧化溝反應器裝置包括水箱(1)、缺氧池(5)、厭氧池(6)、曝氣池(7)和二沉池(3)組成，化學除磷部分包括設有進水管(21)；回流管(26)，剩餘管(27)的化學除磷反應器(19)；其特徵在於厭氧池(6)連接化學除磷反應器(19)，化學除磷反應器(19)的回流管(26)經生物除磷連接氧化溝曝氣池(7)。本實用新型增強了缺氧-厭氧-氧化溝法除磷效率，提高了除磷穩定性且不增加較多成本。
文檔編號C02F9/14GK201261748SQ20082008001
公開日2009年6月24日 申請日期2008年4月18日 優先權日2008年4月18日
發明者侯紅勳, 彭永臻, 殷芳芳, 王淑瑩 申請人:北京工業大學