一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理方法及其設備的製作方法
2023-05-14 00:02:31
專利名稱：一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理方法及其設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種汙水處理方法及其設備，特別是涉及一種反硝化除磷汙水處理方法及其設備。
背景技術：
生物除磷脫氮(Biological Nutrient Removal-BNR)方法具有同步去除汙水中N、P等有機汙染物的優點而得到深入的研究和廣泛的應用。目前的生物除磷脫氮技術主要根據厭氧、缺氧、好氧等池子的大小、排列、數量增減以及混合液循環和回流方式的變化發展而來的。例如由A2/O工藝改進而來的UCT、VIP、JHB等工藝，均獲得了很好的同步脫氮除磷的效果。另外，也有通過控制曝氣供氧量在構築物內形成厭氧和缺氧環境而實現同步脫氮除磷的效果，例如氧化溝和SBR工藝。在實際汙水處理工藝中得到應用的處理技術主要有Bardenpho法、A/O法、MUCT法、Phoredox法等，這些工藝主要是為了解決汙水處理中的下列問題進行的要實現汙水中氨氮的硝化，對自養硝化菌而言必須保證有較長時間的泥齡而要實現除磷，對於聚磷菌(PAOs)而言則必須要有較短時間的泥齡。這些實際運行的工藝實現了在汙水脫氮和除磷過程中除磷菌和硝化細菌不同的汙泥齡的矛盾。然而這些處理方法存在著投資與運行成本高，工藝複雜等缺點。隨著汙水生物除磷脫氮技術的發展，傳統研究工藝構築物的方法已經轉到對脫氮除磷微生物特性的研究，並取得了重大的突破，特別是反硝化聚磷菌(DPBs-Denitrifying P-bacteria)的發現，這類聚磷菌獨特之處就在於它不僅能夠以氧氣作為電子受體聚磷，而且在缺氧條件下能夠以硝酸鹽代替溶解氧作為電子受體進行聚磷，同時將硝酸鹽還原成N2或氮化物，而結合生物反硝化除磷脫(DenitnfyingPAOs-DNPAO)原理的單泥生化處理系統以結構簡潔、投資省、運行費用低、易於實現在線自動控制等優勢，正得到廣泛的研究。然而，該工藝存在著反硝化除磷和脫氮效果不穩定的問題同時如何處理剩餘汙泥也成為有待解決的關鍵技術問題。目前，國內外現有的反硝化除磷的常用技術有(1)在SBR反應器內調節厭氧---缺氧---好氧(A---AN---O)的運行方式在一個反應器內實現強化反硝化除磷的目的。(2)在反應器反硝化除磷階段投加碳源，如甲醇，以提高反硝化階段的C/N，實現強化反硝化除磷的目的。(3)將水處理構築物的初沉池汙泥或二沉池汙泥進行厭氧硝化實現強化反硝化除磷。然而這些反硝化除磷的技術存在運行效果不穩定，一次性投資成本過高的問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種無汙泥排放、汙水處理效果好、操作簡單的一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理方法及其設備。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理方法，其特徵在於它包括如下步驟1)、生活汙水注入序批式活性汙泥反應器中，序批式活性汙泥反應器按照瞬時進水-厭氧攪拌-好氧曝氣-靜置沉澱四個步驟進行生活汙水的處理；2)、序批式活性汙泥反應器中的活性汙泥與生活汙水混合液經過處理後通過離心將混合液上清液與懸浮固體分離，上清液外排，懸浮固體進入Mg鹽溶胞反應器；3)、進入Mg鹽溶胞反應器中的懸浮固體投加含Mg(OH)2的鹼液進行鹼熱溶胞，使微生物的細胞發生胞溶，控制鹼熱溶胞溫度條件為T＝40℃-80℃，氣壓為1-2atm，反應時間為0.5h-3h；其中懸浮固體與含Mg(OH)2的鹼液的重量比為懸浮固體/含Mg(OH)2的鹼液＝90-99.9/0.1-10；4)、經鹼熱溶胞處理後的汙泥混合液回流至序批式活性汙泥反應器中，循環步驟1)-步驟4)，一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理設備停止工作時將序批式活性汙泥反應器中的磷酸銨鎂回收。
所述的含Mg(OH)2的鹼液中Mg(OH)2的重量含量為95％-100％，NaOH或KOH的重量含量為0％-5％。
一種實現上述方法的一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理設備，它包括汙水箱1、攪拌裝置4、SBR反應器5、離心機10，第一水管3的輸入端與汙水箱1的下部相連通，第一水管3的輸出端位於SBR反應器5內，第一水管3上設有第一截止閥2；SBR反應器5內設有攪拌裝置4；第二水管7的輸入端與SBR反應器5的下部相連通，第二水管7上設有第二截止閥6，第二水管7的輸出端與離心機10的輸入端相聯，離心機10的上清液輸出端與上清液外排管11相連通，離心機10的懸浮固體輸出端與第四水管12相連通；其特徵在於第四水管12的輸出端與Mg鹽溶胞反應器14的輸入埠相連通，Mg鹽溶胞反應器14內為空腔，Mg鹽溶胞反應器14上端為開口，Mg鹽溶胞反應器14的輸出埠與第五水管16的輸入端相連通，第五水管16的輸出端與汙泥回流泵17的輸入埠相連通，汙泥回流泵17的輸出埠與第六水管19的輸入端相連通，第六水管19的輸出端位於SBR反應器5內。
所述的第五水管16上設有第四截止閥15，第六水管19上設有第五截止閥18。
與現有的反硝化除磷工藝相比，本發明具有以下有益效果(1)由於序批式活性汙泥反應器中的活性汙泥與生活汙水混合液經過處理後通過離心將混合液上清液與懸浮固體分離，上清液外排(即淨化水)，而懸浮固體進入Mg鹽溶胞反應器，經鹼熱溶胞處理後的汙泥混合液回流至SBR反應器中，循環步驟1)-步驟4)，由於序批式活性汙泥反應器(SBR)處理的生活汙水中有含氮有機物的存在，可以生成磷酸銨鎂(MgNH4PO4)，一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理設備停止工作時將磷酸銨鎂(MgNH4PO4)回收可用於製備鳥糞石；因此整個工藝系統在運行周期內可以實現無汙泥排放。(2)本工藝系統強化了反硝化的效果，對生活汙水中的總磷TP去除率可以達到95％以上，汙水處理效果好。(3)整個工藝設備主要由普通的SBR、離心機、鹼熱溶胞反應器等組成運行維護方便，操作簡單易行。同時處理後汙泥富含磷酸銨鎂(MgNH4PO4)可以製備鳥糞石肥料。
圖1是本發明一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理設備中1-汙水箱，2-第一截止閥，3-第一水管，4-攪拌裝置(電機與攪拌葉輪)，5-SBR反應器(序批式活性汙泥反應器)，6-第二截止閥，7-第二水管，8-第三截止閥，9-第三水管(出水管)，10-離心機，11-上清液外排管，12-第四水管，13-外加含Mg(OH)2的鹼液，14-Mg鹽溶胞反應器，15-第四截止閥，16-第五水管，17-汙泥回流泵，18-第五截止閥，19-第六水管。
具體實施例方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。
實施例1一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理方法，它包括如下步驟1)、生活汙水注入序批式活性汙泥反應器(SBR)中，序批式活性汙泥反應器有效容積20L，投加活性汙泥10L，一個反應周期內處理生活汙水10L；序批式活性汙泥反應器按照瞬時進水-厭氧攪拌-好氧曝氣-靜置沉澱四個步驟進行生活汙水的處理，厭氧攪拌3小時，好氧曝氣2小時，靜置沉澱1小時；2)、序批式活性汙泥反應器中的活性汙泥與生活汙水混合液經過處理後通過離心將混合液上清液與懸浮固體分離，上清液外排(即淨化水)，懸浮固體進入Mg鹽溶胞反應器；3)、進入Mg鹽溶胞反應器中的懸浮固體(即離心濾渣)投加含Mg(OH)2的鹼液進行鹼熱溶胞，使微生物的細胞發生胞溶，控制鹼熱溶胞溫度條件為T＝40℃℃，氣壓為1atm(1個大氣壓)，反應時間為0.5hh；其中懸浮固體與含Mg(OH)2的鹼液的重量比為懸浮固體/含Mg(OH)2的鹼液＝90/10；4)、經鹼熱溶胞處理後的汙泥混合液回流至序批式活性汙泥反應器中，循環步驟1)-步驟4)，實現強化反硝化除磷作用和汙泥減量的作用；由於生活汙水中有含氮有機物的存在，進行鹼熱溶胞後的活性汙泥固體可以在序批式活性汙泥反應器中生成磷酸銨鎂(MgNH4PO4)，一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理設備停止工作時將序批式活性汙泥反應器中的磷酸銨鎂(MgNH4PO4)回收可用於製備鳥糞石。
所述的含Mg(OH)2的鹼液中Mg(OH)2的重量含量為95％，NaOH或KOH的重量含量為5％。
實施例2一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理方法，它包括如下步驟1)、生活汙水注入序批式活性汙泥反應器(SBR)中，序批式活性汙泥反應器有效容積20L，投加活性汙泥10L，一個反應周期內處理生活汙水10L；序批式活性汙泥反應器按照瞬時進水-厭氧攪拌(3小時)-好氧曝氣(2小時)-靜置沉澱(1小時)四個步驟進行生活汙水的處理；2)、序批式活性汙泥反應器中的活性汙泥與生活汙水混合液經過處理後通過離心將混合液上清液與懸浮固體分離，上清液外排(即淨化水)，懸浮固體進入Mg鹽溶胞反應器；3)、進入Mg鹽溶胞反應器中的懸浮固體(即離心濾渣)投加含Mg(OH)2的鹼液進行鹼熱溶胞，使微生物的細胞發生胞溶，控制鹼熱溶胞溫度條件為T＝60℃，氣壓為1.5atm(1.5個大氣壓)，反應時間為2h；其中懸浮固體與含Mg(OH)2的鹼液的重量比為懸浮固體/含Mg(OH)2的鹼液＝96.0/4.0；4)、經鹼熱溶胞處理後的汙泥混合液回流至序批式活性汙泥反應器中，循環步驟1)-步驟4)，實現強化反硝化除磷作用和汙泥減量的作用；由於生活汙水中有含氮有機物的存在，進行鹼熱溶胞後的活性汙泥固體可以在序批式活性汙泥反應器中生成磷酸銨鎂(MgNH4PO4)，一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理設備停止工作時將序批式活性汙泥反應器中的磷酸銨鎂(MgNH4PO4)回收可用於製備鳥糞石。
所述的含Mg(OH)2的鹼液中Mg(OH)2的重量含量為97％，NaOH或KOH的重量含量為3％。
實施例3一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理方法，它包括如下步驟1)、生活汙水注入序批式活性汙泥反應器(SBR)中，序批式活性汙泥反應器有效容積20L，投加活性汙泥10L，一個反應周期內處理生活汙水10L；序批式活性汙泥反應器按照瞬時進水-厭氧攪拌(3小時)-好氧曝氣(2小時)-靜置沉澱(1小時)四個步驟進行生活汙水的處理；2)、序批式活性汙泥反應器中的活性汙泥與生活汙水混合液經過處理後通過離心將混合液上清液與懸浮固體分離，上清液外排(即淨化水)，懸浮固體進入Mg鹽溶胞反應器；3)、進入Mg鹽溶胞反應器中的懸浮固體(即離心濾渣)投加含Mg(OH)2的鹼液進行鹼熱溶胞，使微生物的細胞發生胞溶，控制鹼熱溶胞溫度條件為T＝80℃，氣壓為2atm(2個大氣壓)，反應時間為3h；其中懸浮固體與含Mg(OH)2的鹼液的重量比為懸浮固體/含Mg(OH)2的鹼液＝99.9/0.1；4)、經鹼熱溶胞處理後的汙泥混合液回流至序批式活性汙泥反應器中，循環步驟1)-步驟4)，實現強化反硝化除磷作用和汙泥減量的作用；由於生活汙水中有含氮有機物的存在，進行鹼熱溶胞後的活性汙泥固體可以在序批式活性汙泥反應器中生成磷酸銨鎂(MgNH4PO4)，一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理設備停止工作時將序批式活性汙泥反應器中的磷酸銨鎂(MgNH4PO4)回收可用於製備鳥糞石。
所述的含Mg(OH)2的鹼液中Mg(OH)2的重量含量為100％，NaOH或KOH的重量含量為0％。
如圖1所示，一種實現實施例1-3方法的一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理設備，它包括汙水箱1、攪拌裝置4、SBR反應器5、離心機10，第一水管3的輸入端與汙水箱1的下部相連通，第一水管3的輸出端位於SBR反應器5內，第一水管3上設有第一截止閥2；SBR反應器5內設有攪拌裝置4，SBR反應器5上設有第三水管9，第三水管9上設有第三截止閥8；第二水管7的輸入端與SBR反應器5的下部相連通，第二水管7上設有第二截止閥6，第二水管7的輸出端與離心機10的輸入端相聯，離心機10的上清液輸出端與上清液外排管11相連通，離心機10的懸浮固體輸出端與第四水管12相連通；第四水管12的輸出端與Mg鹽溶胞反應器14的輸入埠相連通，Mg鹽溶胞反應器14內為空腔，Mg鹽溶胞反應器14上端為開口，外加含Mg(OH)2的鹼液13從Mg鹽溶胞反應器14上端開口投入，Mg鹽溶胞反應器14的輸出埠與第五水管16的輸入端相連通，第五水管16上設有第四截止閥15，第五水管16的輸出端與汙泥回流泵17的輸入埠相連通，汙泥回流泵17的輸出埠與第六水管19的輸入端相連通，第六水管19上設有第五截止閥18，第六水管19的輸出端位於SBR反應器5內。
權利要求
1.一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理方法，其特徵在於它包括如下步驟1)、生活汙水注入序批式活性汙泥反應器中，序批式活性汙泥反應器按照瞬時進水-厭氧攪拌-好氧曝氣-靜置沉澱四個步驟進行生活汙水的處理；2)、序批式活性汙泥反應器中的活性汙泥與生活汙水混合液經過處理後通過離心將混合液上清液與懸浮固體分離，上清液外排，懸浮固體進入Mg鹽溶胞反應器；3)、進入Mg鹽溶胞反應器中的懸浮固體投加含Mg(OH)2的鹼液進行鹼熱溶胞，使微生物的細胞發生胞溶，控制鹼熱溶胞溫度條件為T＝40℃-80℃，氣壓為1-2atm，反應時間為0.5h-3h；其中懸浮固體與含Mg(OH)2的鹼液的重量比為懸浮固體/含Mg(OH)2的鹼液＝90-99.9/0.1-10；4)、經鹼熱溶胞處理後的汙泥混合液回流至序批式活性汙泥反應器中，循環步驟1)-步驟4)，一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理設備停止工作時將序批式活性汙泥反應器中的磷酸銨鎂回收。
2.根據權利要求1所述的一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理方法，其特徵在於所述的含Mg(OH)2的鹼液中Mg(OH)2的重量含量為95％-100％，NaOH或KOH的重量含量為0％-5％。
3.一種實現權利要求1方法的一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理設備，它包括汙水箱(1)、攪拌裝置(4)、SBR反應器(5)、離心機(10)，第一水管(3)的輸入端與汙水箱(1)的下部相連通，第一水管(3)的輸出端位於SBR反應器(5)內，第一水管(3)上設有第一截止閥(2)；SBR反應器(5)內設有攪拌裝置(4)；第二水管(7)的輸入端與SBR反應器(5)的下部相連通，第二水管(7)上設有第二截止閥(6)，第二水管(7)的輸出端與離心機(10)的輸入端相聯，離心機(10)的上清液輸出端與上清液外排管(11)相連通，離心機(10)的懸浮固體輸出端與第四水管(12)相連通；其特徵在於第四水管(12)的輸出端與Mg鹽溶胞反應器(14)的輸入埠相連通，Mg鹽溶胞反應器(14)內為空腔，Mg鹽溶胞反應器(14)上端為開口，Mg鹽溶胞反應器(14)的輸出埠與第五水管(16)的輸入端相連通，第五水管(16)的輸出端與汙泥回流泵(17)的輸入埠相連通，汙泥回流泵(17)的輸出埠與第六水管(19)的輸入端相連通，第六水管(19)的輸出端位於SBR反應器(5)內。
4.根據權利要求4所述的一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理設備，其特徵在於所述的第五水管(16)上設有第四截止閥(15)，第六水管(19)上設有第五截止閥(18)。
全文摘要
本發明涉及一種汙水處理方法及其設備。一體化溶胞強化反硝化除磷汙水處理方法，其特徵在於它包括如下步驟1)生活汙水注入序批式活性汙泥反應器中；2)序批式活性汙泥反應器中的活性汙泥與生活汙水混合液經過處理後通過離心將混合液上清液與懸浮固體分離，上清液外排，懸浮固體進入Mg鹽溶胞反應器；3)進入Mg鹽溶胞反應器中的懸浮固體投加含Mg(OH)
文檔編號C02F3/30GK1974442SQ200610124988
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月9日 優先權日2006年11月9日
發明者夏世斌, 張召基 申請人:武漢理工大學