一种反硝化除磷同步回收磷的装置和方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种反硝化除磷同步回收磷的装置和方法，属于污水生物处理技术与资源回收领域。
【背景技术】
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[0002]氮和磷是引起河流、湖泊、海洋等水体富营养化的主要营养物质，对饮用水和生态有着潜在的威胁。随着水体富营养化问题的日益加剧，生物脱氮除磷工艺被广泛研宄和应用。反硝化除磷技术因其具有同步脱氮除磷、降低碳源和能源的需求、污泥产量低等优势而成为目前研宄的热点。该技术的原理是将反硝化和除磷两个过程合二为一，反硝化除磷菌(DPAO)通过N03_还原作用产生能量，并用于细胞增值、糖原再生、PO43_的吸收和多聚磷酸盐(Ploy-P)的合成过程，达到同步脱氮除磷的目的。
[0003]全球性能源危机与资源匮乏现象迫使人们不得不寻求可持续发展之路。为了实现这样的目标，探求可持续发展的目光甚至投向了污水处理厂。磷作为农业肥料的重要组成部分，是一种不可再生资源。许多报告指出全球磷资源将在能够见到的未来被用尽，更加强调了磷回收的重要性。目前，有关污水处理厂主要通过化学沉淀或结晶的方式从污水或污泥发酵液中回收磷。而从生活污水中回收磷的主要挑战是较低的磷含量(一般< 10mg/L)。最新研宄发现，可利用聚磷菌在厌氧环境下释放磷和在好氧环境下吸磷的特性，通过在一定体积水体中重复释磷的方式，可获得高浓度的磷酸盐溶液。若能基于上述手段的稳定控制，则有望实现污水处理长同步脱氮除磷及磷的回收，最终实现污水处理厂的可持续发展。
【发明内容】
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[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种反硝化除磷同步回收磷的装置和方法，实现将磷的回收应用于城市污水的反硝化除磷系统中，不仅可以达到同步脱氮除磷、降低碳源和能源的需求及污泥产量，而且可以回收磷资源。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种反硝化除磷同步回收磷的装置，包括:城市污水原水箱(I)、硝化反应器硝化反应器(2)、磷回收水箱(3)、反硝化除磷与磷回收反应器(4)、加药箱(5);其特征在于，所述城市污水原水箱(I)设有溢流管I (1.1)和放空管I (1.2);所述硝化反应器(2)设有搅拌装置I (2.2)、曝气头I (2.3)、空气压缩机
I(2.4)、DO/pH在线测定仪I (2.5);所述磷回收水箱(3)设有溢流管II (3.1)和放空管
II(3.2);所述反硝化除磷与磷回收反应器(4)设有搅拌装置II (4.4)、曝气头II (4.5)、空气压缩机II (4.6)、D0/pH在线测定仪II (4.3)、排水阀I (4.2)、排水阀II (4.8);所述加药箱(5)为密闭箱体。
[0006]所述城市污水原水箱(I)通过进水泵(2.1)与硝化反应器(2)相连接；硝化反应器(2)通过排水泵(2.6)与反硝化除磷与磷回收反应器(4)相连接；反硝化除磷与磷回收反应器(4)的处理水通过排水阀II (4.8)排出；反硝化除磷与磷回收反应器(4)通过排水阀I (4.2)与磷回收水箱(3)相连接；磷回收水箱(3)的循环水通过循环泵(4.1)进入反硝化除磷与磷回收反应器(4)中；加药箱(5)通过加药泵(4.7)与反硝化除磷与磷回收反应器⑷相连接。
[0007]本发明还提供了一种反硝化除磷同步回收磷的方法，其具体启动与调控步骤如下:
[0008]I)启动系统:将城市污水处理厂剩余污泥投加至硝化反应器(2)中，使硝化反应器(2)内污泥浓度MLSS = 2500-4000mg/L ;将城市污水处理厂剩余污泥或具有反硝化除磷活性的污泥投加至反硝化除磷与磷回收反应器(4)中，使反硝化除磷与磷回收反应器(4)内污泥浓度 MLSS = 2500-4000mg/L ；
[0009]2)运行时调节操作如下:
[0010]2.1)城市污水原水箱(I)中的污水通过进水泵(2.1)进入硝化反应器(2)中，进水体积为硝化反应器(2)有效体积的20?60% ;然后，硝化反应器(2)缺氧搅拌I?2h，好氧曝气2?4h，D0浓度2?3mg/L，沉淀排水45min，排水比20?60%，排水进入反硝化除磷与磷回收反应器(4)中；
[0011]2.2)反硝化除磷与磷回收反应器(4)进水结束后，缺氧搅拌3?4h，好氧曝气I?2h，DO浓度2?3mg/L，沉淀排水30min，排水比20?60%，作为处理水排出系统；
[0012]2.3)反硝化除磷与磷回收反应器(4)排水结束后，磷回收水箱(3)中的磷液通过循环水泵(4.1)进入反硝化除磷与磷回收反应器(4)中，进水体积为反硝化除磷与磷回收反应器(4)有效体积的20?60%，同时投加体积为排水体积5?10%的碳源；然后，反硝化除磷与磷回收反应器(4)厌氧搅拌I?2h，沉淀排水45min，排水比20?60%，排水进入磷回收水箱(3)中，与加入碳源等体积的循环水溢出系统，作为磷液被回收利用。
[0013]综上，本发明提供的一种反硝化除磷同步回收磷的装置和方法，与现有传统生物脱氮工艺相比具有以下优势:
[0014]I)处理污水的同时，回收磷资源，实现资源的再利用；
[0015]2)通过磷转移而非排泥的方式实现磷的去除，可以实现长的污泥龄，使得系统污泥排放量低，进而降低污泥处置的费用；
[0016]3)硝化反应器采取前置反硝化的方式，不仅可以利用原水中的有机物，降低后续系统中氮的负荷，而且避免了有机物对硝化作用的影响，可达到深度脱氮且降低了污水处理的能耗。
【附图说明】
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[0017]图1是本发明反硝化除磷同步回收磷的工艺的结构示意图。
[0018]图中I为城市污水原水箱、2为硝化反应器硝化反应器、3为磷回收水箱、4为反硝化除磷与磷回收反应器、5为加药箱；1.1为溢流管I，1.2为放空管I，2.1为进水泵，2.2为搅拌装置I，2.3为曝气头1、2.4为空气压缩机1、2.5为DO/pH在线测定仪I，2.6为排水泵，3.1为溢流管II，3.2为放空管II，4.1为循环泵，4.2为排水阀I，4.3为DO/pH在线测定仪II，4.4为搅拌装置II，4.5为曝气头II，4.6为空气压缩机II，4.8为排水阀II。
【具体实施方式】
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[0019]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明:如图1所示，一种反硝化除磷同步回收磷的装置:设有城市污水原水箱(I)、硝化反应器硝化反应器(2)、磷回收水箱
(3)、反硝化除磷与磷回收反应器(4)、加药箱(5);其特征在于，城市污水原水箱(I)通过进水泵(2.1)与硝化反应器硝化反应器(2)相连接；硝化反应器硝化反应器(2)通过排水泵(2.6)与反硝化除磷与磷回收反应器(4)相连接；反硝化除磷与磷回收反应器(4)的处理水通过排水阀II (4.8)排出；反硝化除磷与磷回收反应器(4)通过排水阀(4.2)与磷回收水箱(3)相连接；磷回收水箱(3)的循环水通过循环泵(4.1)进入反硝化除磷与磷回收反应器(4)中；加药箱(5)通过加药泵(4.7)与反硝化除磷与磷回收反应器(4)相连接。
[0020]城市污水在此工艺中的处理流程为:城市污水先进入硝化反应器硝化反应器的缺氧段，微生物