[发明专利]一种污水强化除磷方法

说明书

技术领域

本发明属于污水深度处理工艺技术领域，具体涉及一种利用微生物作用和化学反应处理污水的方法，特别涉及一种通过厌氧和好氧生物处理以及化学结晶方法除磷，并实现磷资源回收和剩余污泥减量的污水处理方法。

背景技术

随着城市污水处理量的增长和处理效率的提高，作为污水处理的副产物剩余污泥的数量也与日俱增。传统的污泥减量和处理方式在技术和环境安全方面均存在一定的局限。对于目前国内外采用的各种污泥减量化技术，一个难以解决的问题是：当污泥减量效果好、剩余污泥产量减少时，进入污泥中的磷含量也随之减少，由此导致污水的磷去除效果明显降低。而随着水体富营养化趋势的加剧，氮、磷等营养物质的去除已经成为城市污水处理的最重要任务之一，污水中磷的回收和再循环利用成为污水处理的研究重点。污水的磷回收技术，就是采用一定的技术方法将污水中的磷以能被再利用(磷酸盐工业或肥料工业中)的形式进行分离与回收，而不单是将磷转移至剩余污泥中。

可实现除磷的污水生物处理技术较多，其中常用的有A²/O、SBR和氧化沟等工艺。然而，这些污水生物除磷工艺仍存在以下问题：(1)除磷过程对污泥龄的要求严格，实现高效除磷时泥龄应在8d以下；(2)污水处理工艺过程中需定期排放剩余污泥，这些剩余污泥经浓缩和厌氧消化处理后，细胞内的磷得到释放，若剩余污泥没有得到合理处置，可对附近受纳水体造成二次污染；(3)污水中的磷持续转移至剩余污泥中，难以实现再次利用，造成磷资源的巨大浪费；(4)由于回流污泥中含有大量的磷，导致污水生物处理过程整体的除磷效率不高，出水中磷的浓度难以达标。

目前，污水生物处理过程中的强化除磷技术主要有生物强化除磷法、化学沉淀除磷法和结晶法等。生物强化除磷法利用聚磷菌在厌氧条件下水解胞内聚磷颗粒释放磷(提供能量)，在好氧条件下利用PHB产生能量同时从污水中过量摄入磷(合成多聚磷酸盐储存于细胞内)的特性，通过不断排放富磷污泥而使磷从污水中脱除。该方法运行费用低，但稳定性差，出水磷浓度难以达到相应的标准。同时，生物强化除磷技术难以彻底固定污水中的磷酸盐(仅使磷从水相转移至泥相)。为实现污水中磷资源的回收利用，磷酸盐的化学沉淀成为不可或缺的环节。上世纪50年代，化学沉淀除磷技术在瑞士首次得到应用，同时也是当前实际工程中最主要的污水除磷技术之一。在处理过程中，Fe²⁺/Fe³⁺、Al³⁺或Ca²⁺等金属离子一方面可与水中的磷酸根反应生成不溶性磷酸盐沉淀，另一方面通过絮凝作用使磷得以有效去除。然而，传统化学沉淀在去除污水生物处理系统中的磷酸盐时可生成大量化学污泥，其中夹杂较多的有机物质和活性污泥。这些化学污泥的脱水、运输和处置费用十分昂贵，回收其中的磷酸盐也十分困难。

近十几年来，随着污水磷去除向磷回收的方向发展，磷酸盐结晶法作为磷化学沉淀的一种改进技术，在回收污水中的磷资源方面得到广泛的研究，其主要结晶产物有鸟粪石(MAP)和羟基磷灰石(HAP)两种，反应过程如式1和式2。

Mg²⁺+NH₄⁺+PO₄^3-+6H₂O→MgNH₄PO₄·6H₂O     (1)

5Ca²⁺+3PO₄^3-+OH^-→Ca₅(PO₄)₃OH     (2)