申请日2020.07.17
公开（公告）日2021.03.19
IPC分类号C02F3/30; C02F11/121; C02F11/18; C02F7/00; C02F101/10
摘要
本发明公开了一种对污水中磷的去除和回收方法，包括：待处理污泥进入高负荷厌氧‑好氧膜生物反应器(AP/O‑MBR)进行释磷、除磷和固液分离过程，获得一级反应出水和一级反应出泥；所述一级反应出泥进入多段平板膜污泥浓缩池进行污泥浓缩，获得二级反应出水和二级反应出泥；所述二级反应出泥进入加热溶出池内进行加热和搅拌，并通过固液分离装置获得富磷上清液和去磷污泥。本发明在不添加化学药剂的情况下出水总磷浓度可以降低至0.1mg/L以下；同时避免了化学污泥问题，磷的形态更容易回收；且污泥浓缩后再加热一方面提高了污泥浓度，提升了单位体积污泥磷含量，获得更高浓度的富磷上清液；另一方面大幅度减少了污泥体积和加热溶出的加热能耗。
权利要求书
1.一种对污水中磷的去除和回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、待处理污泥进入高负荷厌氧-好氧膜生物反应器(AP/O-MBR)进行释磷、除磷和固液分离过程，获得一级反应出水和一级反应出泥；
S2、所述一级反应出泥进入多段平板膜污泥浓缩池进行污泥浓缩，获得二级反应出水和二级反应出泥；
S3、所述二级反应出泥进入加热溶出池内进行加热和搅拌，并通过固液分离装置获得富磷上清液和去磷污泥。
2.根据权利要求1所述的对污水中磷的去除和回收方法，其特征在于，高负荷厌氧-好氧膜生物反应器(AP/O-MBR)包括第一厌氧池和好氧池，所述第一厌氧池内设有第一搅拌器，所述好氧池内设有固液分离膜组件和第一曝气组件；
待处理污泥首先进入所述第一厌氧池内进行释磷过程，继而进入所述好氧池进行吸磷除磷、有机物去除过程，最后进入固液分离膜组件进行固液分离，获得所述一级反应出水和所述一级反应出泥。
3.根据权利要求2所述的对污水中磷的去除和回收方法，其特征在于，高负荷厌氧-好氧膜生物反应器(AP/O-MBR)内的待处理污水的停留时间小于等于6h；
以所述好氧池有效容积计算，氨氮容积负荷大于等于0.3kgN/(m3·d)，以所述好氧池加所述一级厌氧池的总容积计算，COD容积负荷大于等于3.5kgCOD/(m3·d)；
待处理污泥在高负荷厌氧-好氧膜生物反应器(AP/O-MBR)内的泥龄为20～30d，使混合液悬浮固体浓度(MLSS)维持在10g/L以上。
4.根据权利要求2所述的对污水中磷的去除和回收方法，其特征在于，所述固液分离膜组件为平板膜组件，且曝气强度小于等于1.25m3/(m2·min)，使待处理污泥的溶解氧浓度维持在0.5～1.5mg/L。
5.根据权利要求1所述的对污水中磷的去除和回收方法，其特征在于，所述多段平板膜污泥浓缩池由至少3段的次级平板膜浓缩组件串联组成，每段所述次级平板膜浓缩组件都包括有平板式污泥浓缩膜组件和第二曝气管，二级反应出泥的混合液悬浮固体浓度(MLSS)大于等于40g/L；
各段所述次级平板膜浓缩组件采用密集排布方式，相邻所述次级平板膜浓缩组件间隔0.5～1.5cm。
6.根据权利要求5所述的对污水中磷的去除和回收方法，其特征在于，所述第二曝气管包括有穿孔管和微孔管；第一段所述次级平板膜浓缩组件和第二段所述次级平板膜浓缩组件所述穿孔管进行曝气，且第一段所述次级平板膜浓缩组件的曝气强度为1.0～1.2m3/
(m2·min)，第二段所述次级平板膜浓缩组件的曝气强度为1.3～1.5m3/(m2·min)；
第三段所述次级平板膜浓缩组件和第(3+n)段所述次级平板膜浓缩组件同时采用所述穿孔管和所述微孔管进行曝气。
7.根据权利要求5所述的对污水中磷的去除和回收方法，其特征在于，各段所述次级平板膜浓缩组件需定期排空，排空周期为15-30天。
8.根据权利要求1所述的对污水中磷的去除和回收方法，其特征在于，所述加热溶出池包括有第二搅拌器和加热装置；
所述加热装置维持所述二级反应出泥的温度为40-80℃。
9.根据权利要求1或8所述的对污水中磷的去除和回收方法，其特征在于，所述加热溶出池后还设有第二厌氧池。
10.根据权利要求1所述的对污水中磷的去除和回收方法，其特征在于，还包括有磷回收装置，所述富磷上清液进入所述磷回收装置内进行磷的回收。
说明书
一种对污水中磷的去除和回收方法
技术领域
本发明涉及污水MBR处理处理领域，尤其涉及一种对污水中磷的去除和回收方法。
背景技术
一般认为磷在自然环境中是单向流动的不可再生资源，但是随着社会和经济的快速发展，磷资源不断消耗，磷资源短缺问题在我国乃至全世界范围内日益突出。对于环境水体来说，城市生活污水中的磷是污染物，但同时又是人类社会发展的短缺资源。污水处理过程通常将污水中的磷转移至污泥中，如果能将污泥中的磷进行回收，可以一定程度上实现磷的资源循环利用。
MBR是一种高效的污水处理技术，将生物处理和膜分离结合，由于污泥龄长、膜拦截效果好，因此MBR污泥浓度通常高于AAO等污水处理工艺，相应地具有有机物、氨氮和颗粒物去除效果好，抗冲击性能好，占地面积小等优点。中国工程建设协会的《膜生物反应器城镇污水处理工艺设计规程》(T/CECS152-2017)提出MBR的适宜设计参数为污泥负荷范围0.03-0.1kgBOD5/(kgMLSS·d)。中空纤维膜MLSS浓度以6-15g/L计，则容积负荷为0.18-1.5kgBOD5/(m3·d)；平板膜MLSS浓度以10-20g/L计，则容积负荷为0.3-2kgBOD5/(m3·d)。上海市工程建设规范《平板膜生物反应器法污水处理工程技术规范》(DG/TJ08-2190-2015)提出平板膜MBR的COD容积负荷宜为1.0-3.0kgBOD5/(m3·d)(以全池有效容积计)，氨氮容积负荷宜为0.11-0.20kgTKN/(m3·d)(以好氧池有效容积计)。BOD5污泥负荷宜为0.05-0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)，MLSS浓度以推荐值12g/L计，则容积负荷为0.6-1.8kgBOD5/(m3·d)。在传统运行模式下，进水中的磷需通过排泥去除，而MBR为提高污泥浓度一般采用较长污泥龄，因此排泥量较少，除磷效果较差，通常需在生物池中添加化学药剂进行化学除磷，这造成了剩余污泥含有化学药剂、污泥性质变化，给磷的回收带来了阻碍。
发明内容
本发明针对现有技术中MBR生物除磷效果较差，而化学除磷又会导致剩余污泥含有化学药剂、磷回收困难的问题，本发明提出了利用高负荷AP/O-MBR从污水中去除并回收磷的方法，通过控制设计和运行参数使进水中的绝大部分磷转移进入剩余污泥中，出水总磷浓度可以降低至0.1mg/L以下；含有大量磷的污泥在浓缩和加热后溶出于富磷上清液，有利于后续磷回收。
具体的，包括如下步骤：S1、待处理污泥进入高负荷厌氧-好氧膜生物反应器(AP/O-MBR)进行释磷、除磷和固液分离过程，获得一级反应出水和一级反应出泥；S2、所述一级反应出泥进入多段平板膜污泥浓缩池进行污泥浓缩，获得二级反应出水和二级反应出泥；S3、所述二级反应出泥进入加热溶出池内进行加热和搅拌，并通过固液分离装置获得富磷上清液和去磷污泥。
较佳地，高负荷厌氧-好氧膜生物反应器(AP/O-MBR)包括第一厌氧池和好氧池，所述第一厌氧池内设有第一搅拌器，所述好氧池内设有固液分离膜组件和第一曝气组件；待处理污泥首先进入所述第一厌氧池内进行释磷过程，继而进入所述好氧池进行吸磷除磷、有机物去除过程，最后进入固液分离膜组件进行固液分离，获得所述一级反应出水和所述一级反应出泥。
较佳地，高负荷厌氧-好氧膜生物反应器(AP/O-MBR)内的待处理污水的停留时间小于等于6h；以所述好氧池有效容积计算，氨氮容积负荷大于等于0.3kgN/(m3·d)，以所述好氧池加所述一级厌氧池的总容积计算，COD容积负荷大于等于3.5kgCOD/(m3·d)。待处理污泥在高负荷厌氧-好氧膜生物反应器(AP/O-MBR)内的泥龄为20～30d，使混合液悬浮固体浓度(MLSS)维持在10g/L以上。
较佳地，所述固液分离膜组件为平板膜组件，且曝气强度小于等于1.25m3/(m2·min)，使待处理污泥的溶解氧浓度维持在0.5～1.5mg/L。
较佳地，所述多段平板膜污泥浓缩池由至少3段的次级平板膜浓缩组件串联组成，每段所述次级平板膜浓缩组件都包括有平板式污泥浓缩膜组件和第二曝气管，二级反应出泥的混合液悬浮固体浓度(MLSS)大于等于40g/L；各段所述次级平板膜浓缩组件采用密集排布方式，相邻所述次级平板膜浓缩组件间隔0.5～1.5cm。
较佳地，所述第二曝气管包括有穿孔管和微孔管；第一段所述次级平板膜浓缩组件和第二段所述次级平板膜浓缩组件所述穿孔管进行曝气，且第一段所述次级平板膜浓缩组件的曝气强度为1.0～1.2m3/(m2·min)，第二段所述次级平板膜浓缩组件的曝气强度为1.3～1.5m3/(m2·min)；第三段所述次级平板膜浓缩组件和第(3+n)段所述次级平板膜浓缩组件同时采用所述穿孔管和所述微孔管进行曝气。
较佳地，各段所述次级平板膜浓缩组件需定期排空，排空周期为15-30天。
较佳地，所述加热溶出池包括有第二搅拌器和加热装置；所述加热装置维持所述二级反应出泥的温度为40-80℃。
较佳地，所述加热溶出池后还设有第二厌氧池。
较佳地，还包括有磷回收装置，所述富磷上清液进入所述磷回收装置内进行磷的回收。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1、本发明提供的对污水中磷的去除和回收方法，通过缩短高负荷厌氧-好氧膜生物反应器(AP/O-MBR)的内水力的停留时间，从而使氨氮和COD容积负荷增加，分别达到0.3kgN/(m3·d)以上(以好氧池有效容积计)和3.5kgCOD/(m3·d)以上(以全池有效容积计)，一方面，高负荷氨氮可以抑制反硝化作用，减少与聚磷菌争夺碳源；另一方面，通过提高COD负荷使污泥产率增加，同时调节排放的污泥固体量，使反应器内污泥浓度维持在较高水平，这样使得剩余污泥浓度升高，从而随剩余污泥排放的磷总量增加，随出水排放的磷浓度减少。同时控制好氧区曝气强度和调节回流比，使厌氧区溶解氧浓度维持在合理浓度，产生适宜的释磷和吸磷环境，强化了磷从水中转移至污泥中的过程。整个系统在不添加化学药剂的情况下出水总磷浓度最低可达到0.1mg/L以下，远低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A总磷浓度0.5mg/L的限值，提升了出水水质。
2、本发明提供的对污水中磷的去除和回收方法，由于高负荷厌氧-好氧膜生物反应器(AP/O-MBR)中排放的所述一级反应出泥不含有化学药剂，且使用不添加药剂的多段平板膜污泥浓缩工艺，使得整个系统没有化学药剂浓缩形成的化学污泥问题，磷的形态更容易回收。
3、本发明提供的对污水中磷的去除和回收方法，通过污泥浓缩一方面提高了污泥浓度，提升了单位体积内污泥的磷含量，有利于后续磷回收；另一方面减少了污泥体积和后续加热能耗，通过加热水解可以获得磷浓度200-500mg/L或更高的富磷上清液。
4、本发明提供的对污水中磷的去除和回收方法，通过对第三段所述次级平板膜浓缩组件和第(3+n)段所述次级平板膜浓缩组件同时采用所述穿孔管和所述微孔管进行曝气，避免污泥浓度高而降低供氧传质效率。
5、本发明提供的对污水中磷的去除和回收方法，通过所述加热装置维持所述二级反应出泥的温度为40-80℃，可以增加污泥细胞通透性、降低胞外聚合物附着性，因此可以使污泥中的磷大量释放至上清液中。
6、本发明提供的对污水中磷的去除和回收方法，通过在所述加热溶出池后设有第二厌氧池，可进一步进行释鳞作用，使得上清液中获得更高浓度的磷，从而获得更高的磷回收效率和有机物产沼能力。
（发明人：王巧英;蒋玲燕;韩小蒙;郭繁锦;黄蓉;尤章超;王志伟;姚杰;藏莉莉）
