一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法

摘要

本发明涉及一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法，包括利用分格式水解池来水解进水中颗粒性及大分子难降解有机物，利用上流式厌氧/好氧交替式生物滤池来生长聚磷菌含量较高的生物膜，用以吸收、蓄积废水中的磷，同时吸收、氧化废水中的简单有机物及氨氮。利用过渡池收集上流式厌氧/好氧交替式生物滤池厌氧阶段出水、并暂时存放部分上流式厌氧/好氧交替式生物滤池好氧阶段出水，在磷回收池内将上流式厌氧/好氧交替式生物滤池所形成的富磷液中溶解性磷转化为固体磷进行回收。本发明流程简单，并能解决普通生物除磷/磷回收工艺中，磷回收液中磷浓度低、杂质含量高，磷回收效率低的问题。

权利要求

1.一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法，包括：

（1）废水进入分格式水解池（1）在兼氧条件下水解，出水进入上流式厌氧/好氧交替式生物滤池（2），生物滤池（2）首先进入厌氧阶段进行生物释磷，此时出水进入过渡池（7），过渡池（7）内废水在生物滤池（2）进入好氧阶段后重新进入生物滤池（2）进行生物吸磷/蓄磷；（2）当厌氧释磷液中溶解性磷浓度超过50mg/L时，系统进行磷回收操作：将生物滤池（2）在厌氧阶段产生的厌氧释磷液排入磷回收池（8），并在磷回收池（8）内投加磷回收剂形成含磷固体；50～80%含磷固体进行回收，20～50%含磷固体留在磷回收池（8）内作为晶种供下一轮磷回收过程使用，磷回收池（8）的上清液回流到水解池（1）中与进水一起进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的分格式水解池（1）内装有弹性填料。

3.根据权利要求1所述的一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中在生物蓄磷阶段结束后进入到磷回收运行操作时，须在分格式水解池（1）出水口处通过管路投加简单有机物，所述简单有机物为>100mg/L的乙酸钠，补充生物滤池进水中的易降解COD。

4.根据权利要求1所述的一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的上流式厌氧/好氧交替式生物滤池（2）内装有颗粒性填料，颗粒性填料为粒径在2～4mm间的石英砂或颗粒性活性炭。

5.根据权利要求1所述的一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的上流式厌氧/好氧交替式生物滤池（2）反冲洗周期是普通生物滤池的2-40倍。

6.根据权利要求1所述的一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的生物吸磷/蓄磷具体过程为废水中的磷被转化为聚磷颗粒贮存在填料表面与间隙所生长固定的生物膜内，而含磷生物膜在废水重复经历厌氧/好氧循环后不断增殖后并不外排，在池内积累，形成生物蓄磷。

7.根据权利要求6所述的一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法，其特征在于：所述生物膜由普通异养菌以及硝化菌构成。

8.根据权利要求7所述的一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法，其特征在于：所述普通异养菌为聚磷菌或反硝化菌。

9.根据权利要求1所述的一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法，其特征在于：所述步骤（2）中的磷回收剂为镁盐溶液与铵盐溶液。

说明书

一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法

技术领域

[0001] 本发明属于富集及回收废水中磷的领域，特别涉及一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法。

背景技术

[0002] 磷资源与人类生命安全息息相关，在工业、生活中需求广泛。由于磷在自然界中的单向循环以及世界性的磷资源消费与日俱增，磷资源短缺将成为人类生存与经济活动的限制因素。我国一方面临磷资源匮乏的困境，另一方面，每年通过污水将大量的磷排放到水体，不仅造成磷资源白白流失，而且带来水体严重的富营养化现象，国民经济损失巨大。因此，开发从废水中除磷同时又能便捷地回收磷的新工艺尤为重要。发达国家已逐步开展废水磷回收的研究，欧盟制定的水框架指令对城市污水处理厂除磷作出了明确规定；西欧磷工业协会则提出要回收回用25％的磷；而美国、日本等国家已经开展了生产规模地废水磷回收工作。我国对污水除磷虽重视程度不断增加，但极少考虑磷的循环利用。因此，研制开发高效节能的废水除磷、磷回收技术是当前环境保护的热点问题。

[0003] 针对来源广泛、废水量大的城市污水，当前已有废水磷回收技术仍然集中于对脱氮、除磷活性污泥工艺(BNR)或普通活性污泥所排放的剩余污泥(厌氧消化液或干化废液)内的磷进行回收，如Phostrip工艺。该类工艺不仅需要复杂的活性污泥系统、污泥厌氧消2+
化系统做基础，而且用于进行磷回收的污泥厌氧上清液中有机物、SS、无机离子(如Ca 、
2- 2-
CO3 、S 等)等杂质含量高，对该类含磷废液进行磷回收具有效率低、回收产物杂质含量高的特点。因此，可以通过简单、经济的技术手段来提高(用以进行磷回收)废液中磷浓度、并且同时降低回收液中杂质含量。但是当前国、内外已有的生物膜工艺仅仅以脱氮、除磷为目的，缺乏以生物蓄磷/回收磷为目标的处理工艺以及相应的系统。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法，该方法流程简单，并能解决普通生物除磷/磷回收工艺中，磷回收液中磷浓度低、杂质含量高，磷回收效率低的问题。

[0005] 本发明的一种处理含磷废水的生物蓄磷与回收磷的方法，包括： [0006] (1)废水进入分格式水解池(1)在兼氧条件下水解，出水进入上流式厌氧/好氧交替式生物滤池(2)，生物滤池(2)首先进入厌氧阶段进行生物释磷，此时出水进入过渡池(7)，过渡池(7)内废水在生物滤池(2)进入好氧阶段后重新进入生物滤池(2)进行生物吸磷/蓄磷；

[0007] (2)当厌氧释磷液中溶解性磷浓度超过50mg/L时，系统进行磷回收操作：将生物滤池(2) 在厌氧阶段产生的厌氧释磷液排入磷回收池(8)，并在磷回收池(8)内投加磷回收剂形成含磷固体；50～80％含磷固体进行回收，20～50％含磷固体留在磷回收池(8)内作为晶种供下一轮磷回收过程使用，磷回收池(8)的上清液回流到水解池(1)中与进水一起进行处理。

[0008] 所述步骤(1)中的分格式水解池(1)内装有弹性填料。

[0009] 所述步骤(1)中在生物蓄磷阶段结束后进入到磷回收运行操作时，须在分格式水解池(1)出水口处通过管路投加简单有机物，所述简单有机物为＞100mg/L(100～1350mg/L)的乙酸钠，补充生物滤池进水中的易降解COD。

[0010] 所述步骤(1)中的上流式厌氧/好氧交替式生物滤池内装有颗粒性填料，颗粒性填料为粒径在2～4mm间的石英砂或颗粒性活性炭。

[0011] 所述步骤(1)中的上流式厌氧/好氧交替式生物滤池反冲洗周期是普通生物滤池的2-40倍。

[0012] 所述步骤(1)中的生物吸磷/蓄磷具体过程为废水中的磷被转化为聚磷颗粒贮存在填料表面与间隙所生长固定的生物膜内，而含磷生物膜在废水重复经历厌氧/好氧循环后不断增殖后并不外排，在池内积累，形成生物蓄磷。

[0013] 所述生物膜由普通异养菌、聚磷菌、硝化菌以及反硝化菌构成。 [0014] 所述步骤(2)中的磷回收剂为镁盐溶液与铵盐溶液(通过管路单独投加)。 [0015] 当废水为高碳高磷废水时，在所述上流式厌氧/好氧交替式生物滤池基础上再增加一上流式厌氧/好氧交替式生物滤池。

[0016] 所述生物滤池与生物滤池结构、尺寸均相同，附属管路功能相同，两只生物滤池交替进行生物蓄磷、生物释磷，反冲洗交替进行。

[0017] 本发明利用分格式水解池来水解进水中颗粒性及大分子难降解有机物，利用上流式厌氧/好氧交替式生物滤池来生长聚磷菌含量较高的生物膜，用以吸收、蓄积废水中的磷，同时吸收、氧化废水中的简单有机物及氨氮。利用过渡池收集上流式厌氧/好氧交替式生物滤池厌氧阶段出水、并暂时存放部分上流式厌氧/好氧交替式生物滤池好氧阶段出水，在磷回收池内将上流式厌氧/好氧交替式生物滤池所形成的富磷液中溶解性磷转化为固体磷进行回收。

[0018] 有益效果

[0019] 1.本发明与传统活性污泥生物除磷/磷回收系统相比，流程简单(省却污泥回流系统以及污泥厌氧消化处理系统)，占地小，负荷高。

[0020] 2.本发明通过上游兼氧水解过程降低生物滤池进水中颗粒性、难降解有机物含量，增加生物滤池进水中易降解有机物(rbCOD)含量；

[0021] 3.本发明连续的进水方式，保证了上流式厌氧/好氧交替式生物滤池内基质的连续、均匀供 给；利于在生物滤池内形成高生物量、聚磷菌高度富集的生物膜，利于后续的磷回收过程；

[0022] 4.本发明采用高度富集的附着生长微生物固定、蓄积废水中的磷，并利用生物滤池排放的含磷废液回收磷。因此，所获得的磷回收液中溶解性磷含量高，有机物等杂质含量低，可提高后续磷回收过程中磷回收的效率与回收产品的纯度；

[0023] 5.本发明可用于实验室研究、生活污水及部分小型工业、农业废水处理工程。 附图说明

[0024] 图1为处理普通含磷废水的生物蓄磷与回收磷单元组成及流程图。 具体实施方式

[0025] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

[0026] 实施例1

[0027] 本实施方案工艺主要由分格式水解池1，上流式厌氧/好氧交替式生物滤池2，过渡水池7以及磷回收池8，以及连接各处理单元的不同功能的管路组成。 [0028] 如图1所示，本工艺中，废水首先通过管路11进入分格式水解池1，分格式水解池1内安装有弹性填料9，可供长世代时间的兼性微生物生长。分格式水解池1内的微生物主要由兼氧性细菌组成，能够在兼氧条件下将废水中的颗粒性有机物、线性长链大分子有机物以及有机型氮部分水解为简单的低分子有机物、氨氮，提高废水中易降解有机物(rbCOD)以及氨氮含量。

[0029] 分格式水解池1出水通过管路12进入上流式厌氧/好氧交替式生物滤池2，生物滤池2内装有颗粒性填料3(粒径在2～4mm间的石英砂或颗粒性活性炭)，生物滤池2内填料表面生长有微生物组成的生物膜，生物膜主要由普通异养菌、聚磷菌、硝化菌、反硝化菌等菌群构成。分格式水解池1出水通过管路12进入生物滤池2后，生物滤池2首先进入厌氧阶段，填料3表面生长的生物膜内聚磷菌首先分解体内聚磷颗粒释放出溶解性磷与能量，聚磷菌利用这部分能量吸收废水中部分易降解有机物rbCOD，并在聚磷菌体内形成能量贮存物质糖原以及聚羟烷酸PHA，此时生物滤池2出水通过管路14进入过渡池7。生物滤池2厌氧阶段结束后，含氧空气通过管路24进入到生物滤池2，此时填料3表面生长的生物膜在有分子性氧条件下进行好氧代谢。过渡池7内所收集的生物滤池2在厌氧阶段排放的含有高浓度溶解性磷的废水通过管路16重新输送到生物滤池2中。填料3表面生物膜内的聚磷菌在有氧环境中能够(过量)吸收超过自身需要数倍的磷，并将这部分磷转化为聚磷颗粒贮存在聚磷菌体内， 形成生物蓄磷，而废水中残留的有机物、氨氮被填料3表面附着生长的生物膜内其它菌群吸收、转化，当生物滤池2出水中磷、氮以及有机物含量达到废水排放标准规定浓度时，生物滤池2的出水通过管路14以及管路17最终排放到环境中，此时过渡池7中贮存水量不断减少，直至生物滤池2的好氧运行阶段结束，并重新开始进入下一轮厌氧/好氧循环，此刻管路24的空气供应也随之停止。生物滤池2的反冲洗周期是普通生物滤池的数倍(根据处理废水水质与水量，可以是2～40倍)，该操作保证了生物滤池2内生物量以及生物中含磷量是普通生物滤池的数倍。在生物滤池2厌氧释磷液中溶解性磷浓度超过50mg/L时，可将生物滤池2在厌氧阶段的产生的含磷液通过管路19排入到磷回收池8中，并通过管路20向磷回收池8内加入磷回收剂，同时用碱调节磷回收池8中的pH。为提高磷回收时生物滤池2的厌氧释磷量，可可在生物滤池2进水时，通过管路27向分格式水解池1出水口处投加简单有机物(如100～1350mg/L的乙酸钠)以补充厌氧释磷过程所需碳源。

[0030] 进行磷回收操作时，首先需要用碱液(NaOH溶液)调节磷回收池8中液相pH为9左右，镁盐溶液、铵盐溶液的投加量可按照生物滤池2厌氧出水中实际磷浓度计算，以确保在磷回收池8内形成的回收液中镁盐(氯化镁)、铵盐(氯化铵)与溶解性磷的初始摩尔2+ + 3-
比在Mg ∶NH4 ∶PO4 为1.2∶1.5∶1～1.5∶2∶1。投加好镁盐、铵盐后开启磷回收池8中搅拌装置10。其间不断补充碱液，控制磷回收池内磷回收液中pH为8～9.5。磷回收池8内搅拌装置10开启30min后停止60～90min，以便磷回收池8内形成的含磷固体(主要组成为MAP结晶)充分沉淀。沉淀后的大部分含磷固体(湿固体，50～80％)通过管路21外排回收，而部分含磷固体(20～50％)继续留在磷回收池8内作为晶种供下一轮磷回收过程使用。磷回收池8中在含磷固体排放后，其上清液中残留一定浓度的含有镁、铵根离子以及溶解性磷酸根离子，在排放含磷固体前，需要将50～66vol％的上清液通过管路22回流到分格式水解池1中处理。

[0031] 而生物滤池2在滤池出水含有大量SS情况下(出水SS超过30mgSS/L时)，需要进行反冲洗操作，以控制生物滤池2内生物量以及微生物活性，从而使生物膜内聚磷菌获3- 2+
取足够的溶解氧以及rbCOD、PO4 ，Mg 等离子。采用过渡水池7中收集的废水通过管路25对生物滤池2进行反冲洗，反冲洗过程中生物滤池2上部排出的携带生物膜的反冲洗废液通过管路18进入到分格式水解池1，生物膜内部分颗粒性有机物会在分格式水解池1内的兼性细菌作用下水解为溶解性有机物增加分格式水解池1内rbCOD含量。 [0032] 而分格式水解池1底部剩余的难以分解的固体物质可通过管路23作为系统剩余生物量，并与过渡池7底部设置的排泥口26排放的少量含有生物膜污泥一起外排处理或处置。实验结果见表1-3。

[0033] 表1.处理含磷生活废水的生物蓄磷与回收磷系统主要组成及运行参数 [0034]

[0035] 表2.废水进水水质及系统处理出水水质

[0036]*

[0037] 说明：表示易降解COD＊

[0038] 表3生物蓄磷效果以及磷回收池内的磷回收效率

[0039]*

[0040] 说明：生物蓄磷效果以厌氧释磷液磷浓度为指示参数；磷回收效率以磷回收池内磷回收反应前后上清液中的磷去除效率为指示参数 。