[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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CN 104310641 A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。

发明内容