一種汙水處理及磷回收的反應裝置及利用其回收磷的方法
2023-05-11 18:30:16 1
一種汙水處理及磷回收的反應裝置及利用其回收磷的方法
【專利摘要】本發明公開了一種汙水處理及磷回收的反應裝置，包括通過管道依次連接的缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池、厭氧膜生物反應池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉澱池和好氧膜生物反應池。本發明還公開了一種利用汙水處理及磷回收的反應裝置回收磷方法。本發明在汙水處理的同時實現磷的高效回收，前置二級BAF(生物濾池）裝置實現汙水磷回收前的預淨化作用，提高磷回收的純度；二級MBR(膜生物反應池/器)有利於實現高磷水的回收，且內循環磷回收系統投資小於其他除磷方法。
【專利說明】一種汙水處理及磷回收的反應裝置及利用其回收磷的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汙水處理，特別是涉及一種汙水處理及磷回收的反應裝置及利用其回收磷的方法。
【背景技術】
[0002]汙水中的磷和氮一樣是導致水體富營養化的主要因素，在現代汙水處理技術中，磷作為主要汙染物去除指標越來越引起人們的重視，近年來國家環保部門不斷提高汙水排放標準，磷的排放濃度由國家城鎮汙水排放一級B標準的1.0mg/L,提高到一級A標準的
0.5mg/L。排放標準的日趨嚴格意味著除磷量的增加，以一座日處理量10萬噸的汙水處理廠為例，按照進水平均總磷濃度5mg/L計算，出水要達到一級A的標準，需要每天去除總磷450kg，年去除總磷165噸。
[0003]磷是動植物體內必不可 少的營養物質，在自然界中磷是一類不可再生資源，隨著工農業的發展，全球磷的礦藏資源將不斷減少。從可持續發展的角度出發，汙水中的磷無疑是一種重要的資源，若能把汙水中的磷進行有效回收及利用將是解決含磷汙水的最佳途徑。
[0004]目前除磷技術分為生物除磷和化學除磷，生物除磷是以形成高含磷生物剩餘汙泥從水中分離來達到除磷的目的，化學除磷是通過在汙水中投加化學藥劑形成化學高含磷汙泥從水中分離來達到除磷的目的。這二種除磷方法雖然達到了汙水除磷的目的，但形成的含磷汙泥中汙染物成分複雜，無法進行磷的回收利用，一般都脫水後進行汙泥處置。
【發明內容】
[0005]為了克服現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種汙水處理及磷回收的反應裝置及使用方法。本發明在汙水處理的同時實現磷的高效回收，前置二級BAF(生物濾池)裝置實現汙水磷回收前的預淨化作用，提高磷回收的純度；二級MBR(膜生物反應池/器)有利於實現高磷水的回收，且內循環磷回收系統投資小於其他除磷方法。
[0006]為解決上述問題，本發明所採用的技術方案如下:
[0007]一種汙水處理及磷回收的反應裝置，包括通過管道依次連接的缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池、厭氧膜生物反應池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉澱池和好氧膜生物反應池；所述缺氧生物濾池內部填充有粒狀生物濾料；所述好氧曝氣生物濾池內部填充有粒狀生物濾料，底部設有曝氣裝置；所述厭氧膜生物反應池中設有攪拌器、懸浮填料和膜組件；所述磷鹽絮凝池中設有水下攪拌器和除磷藥劑；所述磷鹽沉澱池底部為錐形結構；所述好氧膜生物反應池中設有曝氣裝置、懸浮填料和膜組件；所述好氧膜生物反應池底部設有汙泥回流泵，所述汙泥回流泵上連接有回收管道和將汙泥直排出的排汙管道，所述回收管道和排汙管道上均設有閥門，所述回收管道連接在厭氧膜生物反應池底部。
[0008]優選的，所述好氧曝氣生物濾池頂部設有供好氧曝氣生物濾池內硝化液回流至缺氧生物濾池底部的管道。[0009]優選的，所述缺氧生物濾池和好氧曝氣生物濾池底部均設有反衝洗進水管，頂部均設有反衝洗排水管，所述反衝洗進水管、反衝洗排水管上均設有閥門。
[0010]優選的，所述缺氧生物濾池、厭氧膜生物反應池內設氧化還原電位在線檢測儀，所述好氧曝氣生物濾池、好氧膜生物反應池內設溶解氧在線檢測儀。
[0011]一種汙水處理及磷回收的反應裝置的使用方法，其特徵在於，包括:
[0012]I)脫氮:廢水依次經過缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內氣水比2-5:1，硝化液回流比為100-300%，進水負荷為l-3kgC0D/m3.d ；
[0013]2)除磷及磷的回收:將步驟I)處理後的廢水依次經過厭氧膜生物反應池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉澱池和好氧膜生物反應池進行循環除磷處理後完成汙水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應池在攪拌條件下，保持氧化還原電位小於O ;所述好氧膜生物反應池內溶解氧大於1.5mg/L，汙泥回流比30-100%，懸浮生物填料填充比0-40%，內循環磷回收回流比30-70% ;所述磷鹽絮凝池投加20-40mg/L除磷藥劑,攪拌條件下反應10_40min ;磷鹽沉澱池內磷鹽沉澱時間2.0-3.0h,回收分離得到磷酸鹽沉澱物。
[0014]相比現有技術，本發明的有益效果在於:
[0015]1、與傳統汙水處理工藝相比較本發明在汙水處理的同時實現磷的高效回收；傳統的汙水生物除磷或者化學除磷技術僅能實現磷與汙水的分離，汙水達標排放，磷以剩餘活性汙泥或化學汙泥的 形式進入汙水廠汙泥處理系統，汙泥不進行磷的回收利用。本發明通過採用二級BAF (生物濾池)+ 二級MBR(膜生物反應池/器)+內循環磷回收系統的處理工藝實現在汙水處理的同時達到磷的回收利用；
[0016]2、前置二級BAF(生物濾池)裝置實現汙水磷回收前的預淨化作用，提高磷回收的純度；本發明採用前置缺氧-好氧二級BAF(生物濾池)裝置，其目的是降低總磷之外的其他汙染物濃度，城市汙水中含有大量的各類汙染物，主要為有機汙染物、氮、磷和無機懸浮物等，缺氧-好氧二級BAF(生物濾池)裝置的特點是對有機物、總氮和懸浮物的去除效果好，對總磷的去除效果很差，通過前置二級BAF(生物濾池)的設置可以實現對汙水的預淨化，除總磷外其他汙染物的濃度已經大幅度下降，有利於提高後續磷回收的純度。
[0017]3、二級MBR(膜生物反應池/器)有利於實現高磷水的回收；厭氧-好氧工藝中的厭氧池由於微生物的釋磷作用其總磷濃度較高，通過在厭氧池設置MBR(膜生物反應池/器)膜組件可以分離回收高磷水，而且膜組件具有優良的截流作用，高磷水中SS (水中懸浮物)幾乎為0，COD (化學需氧量)和總氮的濃度很低，有利於實現後續磷高效回收。好氧MBR(膜生物反應池/器)池中膜組件保障最終的出水效果，使出水滿足高標準排放或回用的目的；
[0018]4、本發明採用厭氧池膜分離後高磷水溶液進入後續內回流磷回收系統，通過加藥化學反應形成磷酸鹽沉澱和水的分離，磷酸鹽沉澱物可以直接回收利用，脫磷水回流至好氧MBR(膜生物反應池/器)池中。設置內循環磷回收系統與其他除磷方法相比較優點是循環液磷濃度高除磷效果好，同時回流量小於汙水處理量，內循環磷回收系統投資小於其他除磷方法；
[0019]5.本發明中投加懸浮生物填料，增加系統的生物量，提高二級MBR(膜生物反應池/器)對汙水中汙染物質的去除效果。【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明中汙水處理及磷回收的反應裝置結構示意圖；
[0021]其中，I為缺氧生物濾池，2為好氧曝氣生物濾池，3為厭氧膜生物反應池，4為磷鹽絮凝池，5為磷鹽沉澱池，6為好氧膜生物反應池。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0023]如圖1所示，為本發明中汙水處理及磷回收的反應裝置包括通過管道依次連接的缺氧生物濾池1、好氧曝氣生物濾池2、厭氧膜生物反應池3、磷鹽絮凝池4、磷鹽沉澱池5和好氧膜生物反應池6 ;所述缺氧生物濾池I內部填充有粒狀生物濾料；所述好氧曝氣生物濾池2內部填充有粒狀生物濾料，底部設有曝氣裝置；所述厭氧膜生物反應池3中設有攪拌器、懸浮填料和膜組件；所述磷鹽絮凝池4中設有水下攪拌器和除磷藥劑；所述磷鹽沉澱池5底部為錐形結構；所述好氧膜生物反應池6中設有曝氣裝置、懸浮填料和膜組件；所述好氧膜生物反應池6底部設有汙泥回流泵，所述汙泥回流泵上連接有回收管道和將汙泥直排出的排汙管道，所述回收管道和排汙管道上均設有閥門，所述回收管道連接在厭氧膜生物反應池3底部。所述生物濾料、懸浮填料、膜組件、除磷藥劑均為常規材料；所述生物濾料可以選擇為陶粒、顆粒活性炭、煤渣、石英砂中一種或幾種；所述懸浮填料為球型、圓柱型、多稜型、空心型或海綿型懸浮於水中的生物填料；所述膜組件為板式或簾式中空纖維膜；所述除磷藥劑為硫酸鋁、聚合氯化鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、聚合鋁鐵、氫氧化鈣的一種或幾種。
[0024]優選方案中，所述好氧曝氣生物濾池2頂部設有供好氧曝氣生物濾池2內硝化液回流至缺氧生物濾池I底部的管道。所述缺氧生物濾池I和好氧曝氣生物濾池2底部均設有反衝洗進水管，頂部均設有反衝洗排水管，所述反衝洗進水管、反衝洗排水管上均設有閥門。所述缺氧生物濾池1、厭氧膜生物反應池3內設氧化還原電位在線檢測儀，所述好氧曝氣生物濾池2、好氧膜生物反應池6內設溶解氧在線檢測儀。可根據好氧過程的DO(溶解氧)檢測與厭氧、缺氧過程的ORP(氧化還原電位)檢測結果來調整曝氣量、攪拌強度和回流量，來實現脫氮除磷的在線控制過程。所有閥門均採用電動閥門，通過計算機控制按照設定程序自動進行閥門的開啟和切換，既提高了控制的準確性又減少了人工的操作強度；攪拌器通過ORP (氧化還原電位)在線檢測儀和計算機系統控制攪拌強度。
[0025]實施例1
[0026]取城市汙水利用本發明中裝置進行汙水處理及磷回收:
[0027]I)脫氮:廢水依次經過缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內氣水比2:1，硝化液回流比為100%，進水負荷為lkgCOD/m3.d ；
[0028]2)除磷:將步驟I)處理後的廢水依次經過厭氧膜生物反應池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉澱池和好氧膜生物反應池進行循環除磷處理後完成汙水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應池在攪拌條件下，保持氧化還原電位為-50mv ;所述好氧膜生物反應池內溶解氧為1.7mg/L,汙泥回流比30%,懸浮生物填料填充比0%,內循環磷回收回流比30% ;所述磷鹽絮凝池投加20mg/L硫酸招,攪拌條件下反應10min ;磷鹽沉澱池內磷鹽沉澱時間2.0h,回收分離得到磷酸鹽沉澱物。
[0029]實施例2[0030]取城市汙水利用本發明中裝置進行汙水處理及磷回收:
[0031]I)脫氮:廢水依次經過缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內氣水比3:1，硝化液回流比為150%，進水負荷為1.5kgC0D/m3.d ；
[0032]2)除磷:將步驟I)處理後的廢水依次經過厭氧膜生物反應池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉澱池和好氧膜生物反應池進行循環除磷處理後完成汙水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應池在攪拌條件下，氧化還原電位為-50mv ;所述好氧膜生物反應池內溶解氧為1.7mg/L，汙泥回流比50%，懸浮生物填料填充比20%，內循環磷回收回流比35% ;所述磷鹽絮凝池投加25mg/L硫酸鐵,攪拌條件下反應20min ;磷鹽沉澱池內磷鹽沉澱時間2.0h,回收分離得到磷酸鹽沉澱物。
[0033]實施例3
[0034]取城市汙水利用本發明中裝置進行汙水處理及磷回收:
[0035]I)脫氮:廢水依次經過缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內氣水比4:1，硝化液回流比為200%，進水負荷為2kgC0D/m3.d ；
[0036]2)除磷:將步驟I)處理後的廢水依次經過厭氧膜生物反應池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉澱池和好氧膜生物反應池進行循環除磷處理後完成汙水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應池在攪拌條件下，氧化還原電位為-1OOmv ;所述好氧膜生物反應池內溶解氧為1.8mg/L，汙泥回流比 80%，懸浮生物填料填充比30%，內循環磷回收回流比50% ;所述磷鹽絮凝池投加35mg/L硫酸亞鐵,攪拌條件下反應40min ;磷鹽沉澱池內磷鹽沉澱時間3.0h,回收分離得到磷酸鹽沉澱物。
[0037]實施例4
[0038]取城市汙水利用本發明中裝置進行汙水處理及磷回收:
[0039]I)脫氮:廢水依次經過缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內氣水比5:1，硝化液回流比為300%，進水負荷為3kgC0D/m3.d ；
[0040]2)除磷:將步驟I)處理後的廢水依次經過厭氧膜生物反應池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉澱池和好氧膜生物反應池進行循環除磷處理後完成汙水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應池在攪拌條件下，氧化還原電位為-1OOmv ;所述好氧膜生物反應池內溶解氧為1.8mg/L，汙泥回流比100%，懸浮生物填料填充比40%，內循環磷回收回流比70% ;所述磷鹽絮凝池投加40mg/L氫氧化鈣,攪拌條件下反應40min ;磷鹽沉澱池內磷鹽沉澱時間3.0h,回收分離得到磷酸鹽沉澱物。
[0041]對實施例1-4中處理後的出水進行檢測，結果如下表:
【權利要求】
1.一種汙水處理及磷回收的反應裝置，其特徵在於，包括通過管道依次連接的缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池、厭氧膜生物反應池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉澱池和好氧膜生物反應池；所述缺氧生物濾池內部填充有粒狀生物濾料；所述好氧曝氣生物濾池內部填充有粒狀生物濾料，底部設有曝氣裝置；所述厭氧膜生物反應池中設有攪拌器、懸浮填料和膜組件；所述磷鹽絮凝池中設有水下攪拌器和除磷藥劑；所述磷鹽沉澱池底部為錐形結構；所述好氧膜生物反應池中設有曝氣裝置、懸浮填料和膜組件；所述好氧膜生物反應池底部設有汙泥回流泵，所述汙泥回流泵上連接有回收管道和將汙泥直排出的排汙管道，所述回收管道和排汙管道上均設有閥門，所述回收管道連接在厭氧膜生物反應池底部。
2.如權利要求1所述的汙水處理及磷回收的反應裝置，其特徵在於，所述好氧曝氣生物濾池頂部設有供好氧曝氣生物濾池內硝化液回流至缺氧生物濾池底部的管道。
3.如權利要求1或2所述的汙水處理及磷回收的反應裝置，其特徵在於，所述缺氧生物濾池和好氧曝氣生物濾池底部均設有反衝洗進水管，頂部均設有反衝洗排水管，所述反衝洗進水管、反衝洗排水管上均設有閥門。
4.如權利要求1或2所述的汙水處理及磷回收的反應裝置，其特徵在於，所述缺氧生物濾池、厭氧膜生物反應池內設氧化還原電位在線檢測儀，所述好氧曝氣生物濾池、好氧膜生物反應池內設溶解氧在線檢測儀。
5.利用權利要求1中所述汙水處理及磷回收的反應裝置回收磷的方法，其特徵在於，包括: 1)脫氮:廢水依次經過缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池進行脫氮處理；好氧曝氣生物濾池內氣水比2-5:1，硝化液回流比為100-300%，進水負荷為l-3kgCOD/m3*d ； 2)除磷及磷回收:將步驟I)處理後的廢水依次經過厭氧膜生物反應池、磷鹽絮凝池、磷鹽沉澱池和好氧膜生物反應池進行循環除磷處理後完成汙水處理及磷回收；其中，厭氧膜生物反應池在攪拌條件下，保持氧化還原電位小於O ;所述好氧膜生物反應池內溶解氧大於1.5mg/L,汙泥回流比30-100%，懸浮生物填料填充比0_40%，內循環磷回收回流比30-70% ;所述磷鹽絮凝池投加20-40 mg/L除磷藥劑,攪拌條件下反應10_40min ;磷鹽沉澱池內磷鹽沉澱時間2.0-3.0h,回收分離得到磷酸鹽沉澱物。
【文檔編號】C02F9/14GK103979750SQ201410251108
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月6日 優先權日:2014年6月6日
【發明者】謝義忠, 李欣, 馮綺瀾, 高偉業 申請人:瀚藍環境股份有限公司, 哈爾濱工業大學