在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置及方法，在膨胀颗粒污泥床反应器中的污泥斗区域形成原位产酸发酵区，利用厌氧发酵菌对以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥以及污泥消化液中残留有机物进行厌氧发酵，转化生成有机酸，使有机酸以及碳酸根继续为反硝化细菌以及厌氧氨氧化细菌提供有机碳源以及无机碳源，提高脱氮效率，在产酸发酵区进行原位碳回收以及磷的纯化。本发明专利技术有效地解决在氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀工艺中由于有机和无机杂质所导致的磷回收效率低下的问题。本发明专利技术有效地利用了现有的条件，不需要额外药剂添加；同时也能够取得较好的纯化效果，提高了磷回收效率，并且促进了工艺整体的脱氮效率，对于从污水处理厂中实现磷的资源化利用具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置及方法
本专利技术涉及一种污水脱氮的装置和方法，特别是涉及一种在污水脱氮工艺中同步回收污水中的磷的装置和方法，还涉及一种碳回收装置合法以及提升污泥消化液中磷的回收纯度的方法，实现多元选择的自然资源回收，应用于污水脱氮治理以及废弃物资源化的

技术介绍
磷是一种重要的自然资源，是所有生命生长所必须的营养元素。由于磷矿资源日益减少且难以再生，因此从废物中回收磷是十分必要的。污水中磷的总量丰富，据统计，我国城市污水中含磷量普遍在5～10mg/L左右。因此，从城市污水中回收磷成为解决磷资源匮乏的重要路径之一。城市污水经过生化处理之后，其中90％以上的磷将会进入到污泥之中。厌氧消化是实现污泥稳定化、减量化、资源化的经济的有效的手段，在此过程中，污泥中的磷从污泥固相重新释放到污泥消化液之中。污泥消化液中所含有大量的氨氮、无机磷以及部分的有机物，因此并不能够直接排入自然水体之中，仍然需要进一步进行处理，以满足国家排放要求。而其中较高的磷浓度以及有机物为废弃物资源回收提供了可能。在两段式短程硝化厌氧氨氧化的大工艺背景下，通过利用厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石工艺，可同步实现污泥消化废水的自养脱氮和磷的高效回收，磷则在该过程中通过以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥的形式实现回收。公开号为CN111333178A的专利文献公开了一种碱性污泥发酵强化硝酸盐废水自养脱氮同步磷回收的装置与方法，包括碱性污泥发酵耦合短程反硝反应器和自养脱氮同步磷回收反应器，装置结构复杂，磷回收过程中不能有效提高磷的纯度，难以满足杂质去除的要求。公开号为CN110156157A的专利文献公开了一种用于污水中碳源和磷回收以及自养脱氮的工艺方法，由“高负荷碳捕捉”装置(HL-SBR)、“磷回收”(PR-SBR)装置和“厌氧氨氧化”自养脱氮装置(AMX-SBR)组成，采用多级分段处理系统，厌氧反应在微曝气模式下运行，能量消耗较多，污染物治理效率和综合能耗比不够理想。公开号为CN104310641A的专利文献公开了一种低磷水深度除磷的方法，虽然能富集磷，但该方法采用流化床与固定床串联形式，各自水力停留时间长达5.46h和4.58h，所需设备或构筑物体积过大，设备紧凑程度差，不利于高密度建造除磷设施的布置和建设。然而，现阶段这种处理工艺仍然存在着两个问题。其一，磷回收产物中含有较多杂质，包括有机杂质和无机杂质，其中有机杂质主要组分是微生物及其代谢产物，无机杂质主要成分是碳酸钙。杂质的存在影响了回收磷产物的纯度，降低了磷回收效率，且在整个处理工艺中也是不可避免的。其二，厌氧氨氧化技术的理论脱氮效率为89％，较多的硝态氮残留仍然是不得不去解决的问题。因此，如何针对该工艺实现提高污泥消化液中磷回收物的纯度以及提高氮去除效率至关重要。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置及方法，能利用原位碳回收技术同步提高污泥消化液中磷的回收纯度以及氮的去除效率，本专利技术利用巧妙的布水方式，在厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器内形成原位发酵区域，通过利用厌氧发酵菌对以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥以及污泥消化液中残留有机物进行厌氧发酵，在这一过程中，大分子有机物转化成小分子有机酸，并同时降低环境pH。这不仅可以有效地解决磷回收产物中有机杂质的问题，同时无机碳酸盐杂质也在低pH的环境中得到去除。产生的小分子有机酸以及碳酸根则可以继续为反硝化细菌以及厌氧氨氧化细菌提供有机碳源以及无机碳源，继而提高总氮的去除效率，并实现碳源的原位回收利用。该方法为从污泥消化液中实现高效磷回收及氮去除提供新的方法和思路。本专利技术节约能源，实现有效的资源回收综合效益，大大提高工艺稳定性和城市污水处理效率，并显著降低城市污水治理成本。为了实现上述专利技术创造目的，本专利技术采用如下技术方案：一种在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，在膨胀颗粒污泥床反应器中的污泥斗区域形成原位产酸发酵区，所述膨胀颗粒污泥床反应器采用厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器，利用厌氧发酵菌对以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥以及污泥消化液中残留有机物进行厌氧发酵，将大分子有机物转化成小分子有机酸，在酸性环境下碳酸盐发生解离，使有机酸以及碳酸根重新释放，并为反硝化细菌以及厌氧氨氧化细菌提供有机碳源以及无机碳源，在产酸发酵区进行原位碳回收以及磷的纯化；在厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器侧面中下部或下部设有一系列进水口，一系列进水口包括进水口组和部分回流进水口，所述进水口组的位置不低于污泥斗的上沿位置，部分回流进水口设置于污泥斗的中部侧面或下部，通过进水口组调节产酸发酵区域占所述反应器整体污泥区的比例，控制出水回流经进水口组进入反应器内，并使部分回流液经部分回流进水口进入产酸发酵区域，发酵污泥经发酵污泥接种口进入产酸发酵区域；利用pH值检测仪测定产酸发酵区域内的pH值，设置排泥口用于回收经产酸发酵过后纯化的羟基磷灰石沉淀产物。作为本专利技术优选的技术方案，所述进水口组由多个设置于不同高度位置处的单一进水口组成，通过选择不同的单一进水口的进水来调节产酸发酵区域占厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器中的整体污泥区的比例。作为本专利技术优选的技术方案，设置进水口组的位置，使得反应器以导流板为分隔面将反应器分为上下两部分污泥容积比为(7-8):(2-3)。作为本专利技术优选的技术方案，采用分段进水的方式，即设置两组进水口：使进水口组和部分回流进水口分别设置于反应器侧面和污泥斗的底部，短程硝化出水、原污泥消化液以及主体回流液进入反应器侧面的进水口组，而小部分回流液则进入污泥斗底部的部分回流进水口；在不低于污泥斗的上沿位置处设置导流板，将反应器内部分隔成两部分反应主体，导流板防止侧面进水对底部产酸发酵区域造成冲击，并防止底部污泥进入到导流板上方的反应器区域，用以维持并稳定反应器底部的水流死区的污泥环境，使在导流板下方的反应器的下部反应区形成产酸发酵区。本专利技术通过设置导流板，从而在EGSB反应器中形成两部分反应主体，为原位发酵产酸提供形成条件。优选所述装置中的进水口组和导流板用于调节产酸发酵区域占整体污泥区的比例，其可以根据污泥量的多少来进行比例的调节。作为本专利技术优选的技术方案，通过发酵污泥接种口接种厌氧发酵污泥，产酸发酵区域在发酵细菌的作用下，降解附着在羟基磷灰石表面的由于缺乏生长底物死亡的厌氧氨氧化以及由原污泥消化液所带来的有机物，并将其转化为小分子的脂肪酸。作为本专利技术优选的技术方案，通过设置部分出水回流至污泥斗的底部的部分回流进水口，来控制原位产酸发酵区域的发酵程度以及pH，从而有效地控制碳源的回收和利用以及纯化磷回收产物。作为本专利技术优选的技术方案，在反应器上部设有出水口、回流出水口和三相分离器，经过三相分离器分离的出水通过出水口排出，另外还通过所述回流出水口分别向进水口组和部分回流进水口输送出水。作为本专利技术优选的技术方案，在反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：在膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中的污泥斗(6)区域形成原位产酸发酵区，所述膨胀颗粒污泥床反应器采用厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器，利用厌氧发酵菌对以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥以及污泥消化液中残留有机物进行厌氧发酵，将大分子有机物转化成小分子有机酸，在酸性环境下碳酸盐发生解离，使有机酸以及碳酸根重新释放，并为反硝化细菌以及厌氧氨氧化细菌提供有机碳源以及无机碳源，在产酸发酵区进行原位碳回收以及磷的纯化；/n在厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器侧面中下部或下部设有一系列进水口，一系列进水口包括进水口组(1)和部分回流进水口(8)，所述进水口组(1)的位置不低于污泥斗(6)的上沿位置，部分回流进水口(8)设置于污泥斗(6)的中部侧面或下部，通过进水口组(1)调节产酸发酵区域占所述反应器整体污泥区的比例，控制出水回流经进水口组(1)进入反应器内，并使部分回流液经部分回流进水口(8)进入产酸发酵区域，发酵污泥经发酵污泥接种口(9)进入产酸发酵区域；利用pH值检测仪(12)测定产酸发酵区域内的pH值，设置排泥口(7)用于回收经产酸发酵过后纯化的羟基磷灰石沉淀产物。/n...

【技术特征摘要】
1.一种在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：在膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中的污泥斗(6)区域形成原位产酸发酵区，所述膨胀颗粒污泥床反应器采用厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器，利用厌氧发酵菌对以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥以及污泥消化液中残留有机物进行厌氧发酵，将大分子有机物转化成小分子有机酸，在酸性环境下碳酸盐发生解离，使有机酸以及碳酸根重新释放，并为反硝化细菌以及厌氧氨氧化细菌提供有机碳源以及无机碳源，在产酸发酵区进行原位碳回收以及磷的纯化；
在厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器侧面中下部或下部设有一系列进水口，一系列进水口包括进水口组(1)和部分回流进水口(8)，所述进水口组(1)的位置不低于污泥斗(6)的上沿位置，部分回流进水口(8)设置于污泥斗(6)的中部侧面或下部，通过进水口组(1)调节产酸发酵区域占所述反应器整体污泥区的比例，控制出水回流经进水口组(1)进入反应器内，并使部分回流液经部分回流进水口(8)进入产酸发酵区域，发酵污泥经发酵污泥接种口(9)进入产酸发酵区域；利用pH值检测仪(12)测定产酸发酵区域内的pH值，设置排泥口(7)用于回收经产酸发酵过后纯化的羟基磷灰石沉淀产物。


2.根据权利要求1所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：所述进水口组(1)由多个设置于不同高度位置处的单一进水口组成，通过选择不同的单一进水口的进水来调节产酸发酵区域占厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器中的整体污泥区的比例。


3.根据权利要求1所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：采用分段进水的方式，即设置两组进水口：使进水口组(1)和部分回流进水口(8)分别设置于反应器侧面和污泥斗(6)的底部，短程硝化出水、原污泥消化液以及主体回流液进入反应器侧面的进水口组(1)，而小部分回流液则进入污泥斗(6)底部的部分回流进水口(8)；在不低于污泥斗(6)的上沿位置处设置导流板(11)，将反应器内部分隔成两部分反应主体，导流板(11)防止侧面进水对底部产酸发酵区域造成冲击，并防止底部污泥进入到导流板(11)上方的反应器区域，用以维持并稳定反应器底部的水流死区的污泥环境，使在导流板(11)下方的反应器的下部反应区形成产酸发酵区。


4.根据权利要求1所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：通过发酵污泥接种口(9)接种厌氧发酵污泥，产酸发酵区域在发酵细菌的作用下，降解附着在羟基磷灰石表面的由于缺乏生长底物死亡的厌氧氨氧化以及由原污泥消化液所带来的有机物，并将其转化为小分子的脂肪酸。


5.根据权利要求1所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：通...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建勇，梁磊，李艳梅，许洲，蔡文雄，
申请(专利权)人：上海大学，上海友联竹园第一污水处理投资发展有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31