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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201610898952.9(22)申请日2016.10.14(71)申请人广州大学地址510006广东省广州市番禺区大学城外环西路230号(72)发明人张朝升 曹建平 荣宏伟 赵丽敏 (74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人裘晖 崔红丽(51)Int.Cl.C02F3/28(2006.01)C02F3/34(2006.01)C02F101/10(2006.01)(54)发明名称一种含磷污水厌氧生物除磷及磷回收的方法(57)摘要本发明公开一种含磷污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，属于污水处理技术领域。本发明通过对接种物的驯化培养，通过控制系统有机负荷及磷负荷，富集磷酸盐还原菌，利用磷酸盐还原菌还原磷酸盐为磷化氢，实现同一厌氧反应器中有机物及磷的同步去除，简化了处理工艺，避免了传统除磷工艺需要创造厌氧和好氧条件而造成工艺复杂及能耗增加。本发明拓展了污水生物除磷的新途径，同时通过碱液吸收发酵气中的磷化氢，实现了磷化氢的转化，且回收了磷，具有较好的应用价值。权利要求书2页说明书4页CN106365309A2017.02.01CN106365309A1.一种含磷有机污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，其特征在于：通过对接种物进行驯化培养，富集磷酸盐还原菌，在同一厌氧反应器内实现有机物的降解及磷酸盐还原为磷化氢，并通过对发酵气中的磷化氢进行碱液吸收，使其转化为磷酸盐，实现对磷的回收利用。2.根据权利要求1所述的含磷有机污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：(1)接种物的驯化培养将取自城市污水处理厂二沉池的好氧活性污泥作为接种物，将污泥接种至厌氧反应器，反应器内采用聚氨酯海绵填料作为生物膜载体，采取逐步提高进水有机负荷及磷负荷的方式培养驯化，富集磷酸盐还原菌，提高磷去除率及磷化氢产率；反应器以缺氧状态开始运行，逐步转为厌氧状态，控制反应体系pH值、ORP值及水力停留时间；(2)污水中磷还原为磷化氢除磷厌氧条件下，在磷酸盐还原菌的作用下污水中磷酸盐经由磷酸盐→亚磷酸盐→次磷酸盐→单质磷→磷化氢的还原途径，最终被还原生成磷化氢；(3)磷化氢的脱附采用机械搅拌及发酵气回流曝气，及时将污泥中结合态磷化氢脱附，使得磷化氢的产生、吸附及脱附达到平衡，不至于累积在污泥中；(4)磷化氢的吸收转化将发酵气通过NaOH溶液，吸收其中的磷化氢，将其转化为磷酸盐，实现磷化氢的吸收转化及回收利用。3.根据权利要求2所述的含磷有机污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的pH值为6.8～7.5，ORP为-300mv以下。4.根据权利要求2所述的含磷有机污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的污泥的浓度为15～20g/L。5.根据权利要求2所述的含磷有机污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的水力停留时间为12～36h。6.根据权利要求2所述的含磷有机污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的生物膜载体为聚氨酯海绵，填充比为45～65％。7.根据权利要求2所述的含磷有机污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的有机负荷及磷负荷为分别为0.2kgCOD/(m3·d)～0.6kgCOD/(m3·d)和1gPO43-p/(m3·d)～3gPO43-p/(m3·d)。8.根据权利要求2所述的含磷有机污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的进水为食品工业污水、生物制药污水或人工配置的培养液。9.根据权利要求2所述的含磷有机污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的培养驯化的时间为4～8个月；所述的缺氧状态的DO控制在0.5～1.0mg/L。10.根据权利要求2所述的含磷有机污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的搅拌的强度为60～100r/min；权 利 要 求 书1/2页2CN106365309A2所述的曝气的强度为1.8～2.2m3/(m2·h)；所述的发酵气中磷化氢浓度为3.5～8.1μg/L。权 利 要 求 书2/2页3CN106365309A3一种含磷污水厌氧生物除磷及磷回收的方法技术领域[0001]本发明属于污水处理技术领域，涉及一种磷含量较高的有机污水除磷方法，特别涉及一种含磷有机污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，尤其涉及一种厌氧生物除磷，使磷酸盐还原为磷化氢而去除，同时与碱液吸收联合使用回收磷的方法。背景技术[0002]在造纸、生化制药、发酵和食品等工业生产中，会产生大量磷含量较高的有机污水，传统的基于聚磷菌的厌氧释磷及好氧吸磷等污水生物除磷技术，仅仅是对磷进行了物相的转换，将磷由液相中转移到固相(污泥)中去，污泥中磷还需后续进一步处理。若污泥后续处理不得当，最终会导致磷又重新回到水体。导致在全球范围内，尤其是在发展中国家，水体环境中磷含量超标，导致大面积水体富营养化，这是当前突出的环境问题。同时地球上的磷矿产资源为一种不可自然再上的有限资源，随着人类的开发利用日益减少甚至于匮乏。为解决水体磷含量超标及磷矿产资源日益匮乏的矛盾，急需开发能有效、经济去除水体中的磷，同时又能对磷进行回收利用的新水处理方法。[0003]Devai等人在1988年首次在污水处理厂检测到磷化氢的存在，且通过物料平衡发现，污水处理厂磷循环中磷的损失达30％～40％，并证实其中的25％～50％是通过磷的气态还原产物磷化氢进入大气的。随后众多的研究者在湖泊、垃圾填埋场、沼泽地、养殖场及污水处理厂等不同环境中均检测出了磷化氢的存在，磷化氢作为一种广泛存在于自然环境中的痕量气体最终被确认。随着相关研究的深入，磷化氢为厌氧条件下磷酸盐生物还原所得这一事实目前已得到证实。基于这一事实，在同一反应器内实现污水中有机物和磷的同步去除，并且实现磷的回收，对于简化传统污水处理工艺，实现磷的去除及回收，具有重大意义。发明内容[0004]为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种含磷有机污水厌氧生物除磷及磷回收的方法。本发明通过对接种物进行驯化培养，富集磷酸盐还原菌，在同一厌氧反应器内实现有机物的降解及磷酸盐还原为磷化氢，简化了处理环节，并通过对发酵气中的磷化氢进行碱液吸收，使其转化为磷酸盐，实现对磷的回收利用。[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现：[0006]一种含磷有机污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，通过对接种物进行驯化培养，富集磷酸盐还原菌，在同一厌氧反应器内实现有机物的降解及磷酸盐还原为磷化氢，并通过对发酵气中的磷化氢进行碱液吸收，使其转化为磷酸盐，实现对磷的回收利用；具体包括如下步骤：[0007](1)接种物的驯化培养[0008]将取自城市污水处理厂二沉池的好氧活性污泥作为接种物，将污泥接种至厌氧反应器，反应器内采用聚氨酯海绵填料作为生物膜载体，采取逐步提高进水有机负荷及磷负说 明 书1/4页4CN106365309A4荷的方式培养驯化，富集磷酸盐还原菌，提高磷去除率及磷化氢产率；反应器以缺氧状态开始运行，逐步转为厌氧状态，控制反应体系pH值、ORP值及水力停留时间；[0009](2)污水中磷还原为磷化氢除磷[0010]厌氧条件下，在磷酸盐还原菌的作用下污水中磷酸盐经由磷酸盐→亚磷酸盐→次磷酸盐→单质磷→磷化氢的还原途径，最终被还原生成磷化氢；[0011](3)磷化氢的脱附[0012]采用机械搅拌及发酵气回流曝气，可及时将污泥中结合态磷化氢脱附，使得磷化氢的产生、吸附及脱附达到平衡，不至于累积在污泥中；[0013](4)磷化氢的吸收转化[0014]将发酵气通过NaOH溶液，可吸收其中的磷化氢，将其转化为磷酸盐，实现磷化氢的吸收转化及回收利用。[0015]步骤(1)中，[0016]所述的pH值为6.8～7.5，ORP为-300mv以下。[0017]所述的污泥的浓度为15～20g/L。[0018]所述的水力停留时间为12～36h；优选为24h。[0019]所述的生物膜载体为聚氨酯海绵，填充比为45～65％；优选为55％。[0020]所述的有机负荷及磷负荷为分别为0.2kgCOD/(m3·d)～0.6kgCOD/(m3·d)和1gPO43-p/(m3·d)～3gPO43-p/(m3·d)。[0021]所述的厌氧反应器为厌氧序批式膜生物反应器(ASBBR)。[0022]所述的进水为食品工业污水、生物制药污水等含磷有机物污水或人工配置的培养液。[0023]所述的培养驯化的时间为4～8个月；优选为6个月。[0024]所述的缺氧状态的DO控制在0.5～1.0mg/L。[0025]步骤(3)中，[0026]所述的搅拌的强度为60～100r/min；优选为80r/min。[0027]所述的曝气的强度为1.8～2.2m3/(m2·h)；优选为2.0m3/(m2·h)。[0028]所述的发酵气中磷化氢浓度为3.5～8.1μg/L。[0029]步骤(4)中，[0030]所述的NaOH溶液为1.0mol/L的NaOH溶液。[0031]本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：[0032]本发明通过对接种物的驯化培养，通过控制系统有机负荷及磷负荷，富集磷酸盐还原菌，利用磷酸盐还原菌还原磷酸盐为磷化氢，实现同一厌氧反应器中有机物及磷的同步去除，简化了处理工艺，避免了传统除磷工艺需要创造厌氧和好氧条件而造成工艺复杂及能耗增加。本发明拓展了污水生物除磷的新途径，同时通过碱液吸收发酵气中的磷化氢，实现了磷化氢的转化，且回收了磷，具有较好的应用价值。具体实施方式[0033]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。[0034]实施例1说 明 书2/4页5CN106365309A5[0035]一种含磷污水厌氧生物除磷及磷回收的方法，包括以下步骤：[0036](a)接种物的驯化培养[0037]将取自城市污水处理厂二沉池的好氧活性污泥作为接种物，以15～20g/L的污泥浓度接种至厌氧序批式膜生物反应器(ASBBR)，反应器内采用聚氨酯海绵填料作为生物膜载体，填料填充比为55％。进水为采用葡萄糖、磷酸二氢钾及氯化铵等人工配置的培养液，采取逐步提高进水有机负荷及磷负荷的方式培养驯化6个月，富集磷酸盐还原菌，提高磷去除率及磷化氢产率。进水有机物浓度从1500mg/L逐步提高到4500mg/L左右，有机负荷逐步从0.2kgCOD/(m3·d)，提高到0.6kgCOD/(m3·d)；进水磷浓度从15mg/L逐步提高到45mg/L左右，磷负荷逐步从1gPO43-p/(m3·d)提高到3gPO43-p/(m3·d)。反应器以缺氧状态开始运行，控制DO(溶解氧(dissolved oxygen))为0.5～1.0mg/L，15天后逐步转为厌氧状态，控制ORP为-300mv以下，反应体系pH值维持为6.8～7.5之间，水力停留时间为24h。[0038](b)污水中磷还原为磷化氢除磷[0039]水中含磷有机物在复合菌群作用及厌氧释磷效应下，最终以磷酸盐形式进入水中。厌氧条件下，在磷酸盐还原菌的作用下污水中磷酸盐经由磷酸盐→亚磷酸盐→次磷酸盐→单质磷→磷化氢的还原途径，最终被还原生成磷化氢。系统启动后，出水平均COD及TP降至126mg/L、26.42mg/L，对COD及TP的平均去除率分别达到97.2％及41.3％。[0040](c)磷化氢的脱附[0041]磷酸盐还原产生的磷化氢易于与污泥中的过渡金属离子生成反配位键，导致反应器内填料上的污泥对其有强烈的吸附作用，从而形成结合态磷化氢(MBP)。已有的研究表明，产生的磷化氢85％以上以污泥结合态的形式存在。采用机械搅拌及发酵气回流曝气，可及时将污泥中结合态磷化氢脱附，使得磷化氢的产生、吸附及脱附达到平衡，不至于累积在污泥中，减少因磷化氢浓度过高对厌氧微生物造成的毒害作用。搅拌强度采用80r/min，发酵气回流曝气量为2.0m