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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号201610822857.0(22)申请日2016.09.13(71)申请人河海大学地址211100江苏省南京市江宁区佛城西路8号(72)发明人暴瑞玲 薛联青 高成 严晓菊 (74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人李玉平(51)Int.Cl.C02F3/30(2006.01)C02F101/10(2006.01)(54)发明名称一种基于好氧颗粒污泥的污水磷的去除与回收方法(57)摘要本发明公开了一种基于好氧颗粒污泥的污水磷的去除与回收方法，在厌氧反应区颗粒污泥中形成磷酸铵镁沉淀，并在二沉池后加设颗粒污泥选择区选择沉淀速率较大的颗粒排出系统回收磷酸铵镁。富集聚磷菌的好氧颗粒污泥回流至厌氧区进行磷的释放，在颗粒内部形成磷酸铵镁沉淀。随后，颗粒污泥混合液经过好氧区，颗粒污泥通过聚磷菌过量吸收污水中的磷。经二沉池泥水分离后，颗粒进入颗粒污泥选择区，使沉速较大的含磷酸铵镁的颗粒污泥被选择排出系统而回收磷。本发明方法，简化了磷回收系统；实现应用好氧颗粒污泥技术进行磷的回收；系统简单、节能，对污水除磷工艺的改造具有实际应用和推广价值。权利要求书1页说明书3页附图2页CN106219754A2016.12.14CN106219754A1.一种基于好氧颗粒污泥的污水磷的去除与回收方法，其特征在于：采用连续式厌氧—好氧—沉淀—污泥选择排放与回流方式四个阶段运行；在厌氧区，好氧颗粒污泥在进水挥发性脂肪酸的诱导下产生磷的释放，通过调整厌氧区水力停留时间，使厌氧区混合液中磷的浓度为50~110mg/L，颗粒内部pH高于混合液0.2~0.8，距颗粒表面距离越大pH值越高，当颗粒内部磷酸铵镁溶度积大于其条件溶度积时，形成结晶沉淀于颗粒内部；（2）厌氧反应区反应结束，混合液进入好氧区，颗粒污泥中聚磷菌在好氧条件下过量吸收混合液中磷；（3）好氧吸磷结束，混合液进入沉淀池进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀分离下来的颗粒进入颗粒污泥选择区；（4）在颗粒污泥选择区，由于颗粒污泥中含有较多的磷酸盐沉淀时，其沉速相对较大，而颗粒中磷酸盐沉淀较少其沉速相对较小，因此，根据其沉速差别，在颗粒污泥选择区选择不同的颗粒污泥进行选择，沉速较小的颗粒回流至厌氧区，沉速较大的含有较多磷酸盐沉淀的颗粒排除系统回收磷酸铵镁沉淀。2.如权利要求1所述的基于好氧颗粒污泥的污水磷的去除与回收方法，其特征在于：控制厌氧区水力停留时间1~3小时，好氧区水力停留时间为2~6小时，颗粒污泥选择区水力停留时间为0.2~1小时；厌氧区与好氧区容积比例为1：2~1：6。3.一种用于权利要求1所述的基于好氧颗粒污泥的污水磷的去除与回收方法的系统，其特征在于：所述系统包括厌氧区、好氧区、沉淀池和进水混合区，进水混合区与厌氧区邻接，厌氧区与好氧区邻接，好氧区连接沉淀池，沉淀池连接颗粒污泥选择器，颗粒污泥选择器通过颗粒污泥回流系统与进水混合区连接；其中，厌氧区中设有搅拌器，好氧区设有曝气系统，曝气系统与鼓风机连接，颗粒污泥选择器处设有颗粒污泥排放口。权 利 要 求 书1/1页2CN106219754A2一种基于好氧颗粒污泥的污水磷的去除与回收方法技术领域[0001]本发明涉及一种基于好氧颗粒污泥的污水磷的去除与回收方法，属于废水生物处理技术领域。背景技术[0002]磷矿资源作为一种不可再生资源且面临枯竭的问题，国内外对磷矿资源的估算为30～350年的可开采利用量，因此磷矿资源的合理开采、循环利用在国内外已越来越受到重视。磷是生命物质的重要组成元素，生态系统中不可缺少的营养元素，而随污水排放的磷一方面造成磷资源的巨大浪费，另一方面磷的过量排放引发的水体富营养化已是目前亟待解决的环境问题。人们日常生活排放到水体的磷占磷的总排放量为34％，工业排放为7％。所以，污水处理厂中磷的回收对于磷资源的循环利用以及水体环境保护具有重要意义。而采用絮状污泥的污水处理厂除磷及磷的回收工艺存在操作复杂、费用高、占地大、污泥产量大等问题。好氧颗粒污泥为一种密实的微生物自絮凝集合体，作为一种新型污水处理方法具有传统絮状污泥不具有的有点如：微生物浓度高、反应器占地小、沉降性能好，同时颗粒内由于基质和溶解氧的传输限制形成层状结构可为不同微生物提供相应的生态位而实现颗粒的不同功能。伴随微生物的代谢反应，在颗粒内部形成不同的微观环境，如颗粒内部不同深度pH值得变化等，可诱导磷在颗粒内部的结晶沉淀或富集。由此，本发明公开了一种基于厌氧好氧除磷工艺与好氧颗粒污泥技术的污水磷的去除与回收方法。发明内容[0003]发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于好氧颗粒污泥的污水磷的去除与回收方法，结合了传统污水处理厂厌氧好氧除磷工艺与好氧颗粒污泥技术，提高污水磷回收效率，同时简化了传统磷回收工艺操纵的复杂性、降低污水磷回收的工艺的能耗、减少污泥产量，并减少工艺的占地面积。[0004]技术方案：一种基于好氧颗粒污泥的污水磷的去除与回收方法，好氧颗粒污泥在系统中依次经过进水与颗粒污泥混合——厌氧释磷及磷酸铵镁沉淀形成——颗粒污泥好氧过量吸磷——泥水沉淀分离——颗粒污泥选择区——颗粒回流及排放六个阶段运行；[0005](1)所述方法中厌氧区，好氧颗粒污泥在进水挥发性脂肪酸的诱导下产生磷的释放，通过调整厌氧区水力停留时间1～3小时，使厌氧区混合液中磷的浓度为50～110mg/L，颗粒内部pH高于混合液0.2～0.8，距颗粒表面距离越大pH值越高，当颗粒内部磷酸铵镁溶度积大于其条件溶度积时，形成结晶沉淀于颗粒内部；[0006](2)厌氧反应区反应结束，混合液进入好氧区，颗粒污泥中聚磷菌在好氧条件下过量吸收混合液中磷；[0007](3)好氧吸磷结束，混合液进入沉淀池进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀分离下来的颗粒进入颗粒污泥选择区；[0008](4)在颗粒污泥选择区，由于颗粒污泥中含有较多的磷酸盐沉淀时，其沉速相对较说 明 书1/3页3CN106219754A3大(2.5～3.4m/min)，而颗粒中磷酸盐较少的颗粒其沉速相对较小(1.5～2.4m/min)，因此，根据其沉速差别，在颗粒污泥选择区选择不同的颗粒污泥进行选择，沉速较小的颗粒回流至厌氧区，沉速较大的含有较多磷酸盐沉淀的颗粒排除系统回收磷酸铵镁沉淀。[0009]所述系统包括厌氧区、好氧区、沉淀池和进水混合区，进水混合区与厌氧区邻接，厌氧区与好氧区邻接，好氧区连接沉淀池，沉淀池连接颗粒污泥选择器，颗粒污泥选择器通过颗粒污泥回流系统与进水混合区连接；其中，厌氧区中设有搅拌器，好氧区设有曝气系统，曝气系统与鼓风机连接，颗粒污泥选择器处设有颗粒污泥排放口。[0010]本发明在传统厌氧好氧除磷工艺基础上，应用颗粒污泥技术并增加了颗粒污泥选择区，实现污水中磷的去除与回收，简化了传统磷回收工艺的复杂性、减少了工艺的占地面积；在颗粒污泥选择区中选择性地排放颗粒中含磷酸盐较多的颗粒污泥进行林的回收；颗粒污泥含磷量可达9％～15％；与传统絮状污泥磷回收工艺减少污泥消化及磷酸盐沉淀设备，节约药剂费40％及运行费用25％，实现工艺的节能高效运行。附图说明[0011]图1为本发明实施例的基于好氧颗粒污泥的污水磷的去除与回收系统，图中：01.厌氧区；02.好氧区；03.沉淀池；04.颗粒污泥选择器；05.颗粒污泥回流系统；06.进水混合区；07.搅拌器；08.曝气系统；09.鼓风机；10.颗粒污泥排放；[0012]图2为含磷颗粒污泥SEM照片及元素分析；[0013]图3为含磷颗粒污泥SEM照片及元素分析。具体实施方式[0014]下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，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，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。[0015]实施例1：基于好氧颗粒污泥的污水磷的去除与回收系统，如图1所示，主要包括厌氧—好氧—沉淀—颗粒污泥选择四部分，采用连续运行；进水混合区06与厌氧区01邻接，厌氧区01与好氧区02邻接，好氧区02连接沉淀池03，沉淀池03连接颗粒污泥选择器04，颗粒污泥选择器04通过颗粒污泥回流系统05与进水混合区06连接；其中，厌氧区01中设有搅拌器07，好氧区01设有曝气系统08，曝气系统08与鼓风机09连接，颗粒污泥选择器04处设有颗粒污泥排放10口。[0016]如附图1，厌氧区01保持厌氧状态，设置搅拌装置——搅拌器07，使颗粒处于悬浮状态并与进水均匀混合；好氧区02设置曝气系08统进行搅拌和保证颗粒污泥除磷对混合溶解氧浓度需要；沉淀池03分离混合液中的颗粒污泥及部分絮状污泥；分离后的颗粒与絮状污泥进入颗粒污泥选择区04，根据沉速的不同进行选择，沉速较大的颗粒通过排放系统排放进行磷的回收，沉速较小的颗粒和部分絮状回流至厌氧区01进行下一周期的反应。本实施例具体操作过程如下：反应器接种成熟的具有较好除磷能力的颗粒污泥与除磷絮状污泥，按TSS为1：1接种至反应器，MLSS为3500mg/L；进水C：N：P为100：10：4，控制厌氧区水力停留时间1～3小时，好氧区水力停留时间为2～6小时，颗粒污泥选择区水力停留时间为0.2～1小时；厌氧区与好氧区容积比例为1：2～1：6。说 明 书2/3页4CN106219754A4[0017]启动反应器，厌氧区控制严格厌氧状态，由于磷的释放，随运行时间的延长，厌氧区01混合液中磷浓度逐渐接近于氨氮浓度的2倍，由于磷的释放与挥发性有机酸被聚磷菌吸收，溶液pH值逐渐由7.2升高至7.6；控制好氧区02混合液溶解氧浓度为2～3mg/L。系统运行1个月后，反应器中出现较多白色颗粒污泥，颗粒密度由接种颗粒的1.035g/mL升高至1.079mg/L，颗粒沉速由接种颗粒污泥的1.5m/min增加至3.4m/min；通过消解法测定颗粒中平均磷含量由3％升高至6～1％；出水磷浓度低于0.5mg/L。进入颗粒污泥选择区04的颗粒，通过沉速不同选择沉速最大的颗粒污泥排出3～5％的颗粒污泥，其余颗粒及部分絮状污泥回流至厌氧区。系统稳定运行2个月，颗粒平均粒径为2.2mm，如图2所示，颗粒内以球菌和杆菌为主，存在部分丝状菌作为颗粒骨架；颗粒内部有较多的物质传输的通道；颗粒内部较为密实，排出的颗粒中有较高的磷和镁含量，局部磷含量高至15.8％，通过颗粒污泥可回收污水中90％以上的磷，其中。由于不需要污泥消化及化学沉淀设施，节约40％的药剂使用量，减少污泥产量，节约25％的运行费用。[0018]实施例2：本实例中采用的方法如实施例1，其中进水中营养比例C：N：P为100：20：4,控制厌氧区01水力停留时间1～3小时，好氧区02水力停留时间为3～6小时，颗粒污泥选择区04水力停留时间为0.2～1小时；控制厌氧区01及好氧区02pH为7.5～7.8。此时，系统排除颗粒污泥中含有较高的磷与钙的浓度，如图3所示，颗粒内部更为致密，球菌和短杆菌为主，污泥磷含量为16.25％，钙含量为25.28％。[0019]实施例3：本实例中采用的方法如实施例1，颗粒污泥和絮状污泥按TSS为2：1接种至反应器，MLSS为3500mg/L；其中进水中营养比例C：N：P为100：10：4，控制厌氧区01水力停留时间1～3小时，好氧区02水力停留时间为3～6小时，颗粒污泥选择区04水力停留时间为0.2～1小时。[0020]实施例4：本实例中采用的方法如实施例1，颗粒污泥和絮状污泥按TSS为2：1接种至反应器，MLSS为5000mg/L；进水C：N：P为100：20：8,控制厌氧区01水力停留时间1～2小时，好氧区01水力停留时间为2～6小时，颗粒污泥选择区04水力停留时间为0.2～1小时。说 明 书3/3页5CN106219754A5图1图2说 明 书 附 图1/2页6CN106219754A6图3说 明 书 附 图2/2页7CN106219754A7