短程硝化串联反硝化除磷同步回收磷的装置和方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种短程硝化串联反硝化除磷同步回收磷的装置和方法，属于污水生物处理技术与资源回收领域。
【背景技术】
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[0002]随着水体富营养化问题的日益加剧，生物脱氮除磷工艺被广泛研宄和应用。当前，我国正处于经济高速发展时期，随着经济的增长和人们生活水平的提高，用水量不断增大。传统的污水处理工艺在不加外碳源的条件下，很难保障低碳氮比城市污水总氮的去除。因此，如何在降低造价的同时，提高污染物的去除率成为低碳氮比城市污水处理面临的主要挑战。反硝化除磷技术因其具有同步脱氮除磷、降低碳源和能源的需求、污泥产量低等优势而成为目前研宄的热点。而如果实现以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷技术的稳定运行，则可进一步节省曝气量，降低污水处理的能耗。
[0003]全球性能源危机与资源匮乏现象迫使人们不得不寻求可持续发展之路。为了实现这样的目标，探求可持续发展的目光甚至投向了污水处理厂。磷作为农业肥料的重要组成部分，是一种不可再生资源。许多报告指出全球磷资源将在能够见到的未来被用尽，更加强调了磷回收的重要性。目前，有关污水处理厂主要通过化学沉淀或结晶的方式从污水或污泥发酵液中回收磷。而从生活污水中回收磷的主要挑战是较低的磷含量(一般< 10mg/L)。最新研宄发现，可利用聚磷菌在厌氧环境下释放磷和在好氧环境下吸磷的特性，通过在一定体积水体中厌氧释磷的方式，可获得高浓度的磷酸盐溶液。若能基于上述手段的稳定控制，则有望实现污水处理长同步脱氮除磷及磷的回收，最终实现污水处理厂的可持续发展。
【发明内容】
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[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种短程硝化串联反硝化除磷同步回收磷的装置和方法，实现将短程硝化与磷的回收同时应用于城市污水的反硝化除磷系统中，不仅可以达到同步脱氮除磷、降低碳源和能源的需求及污泥产量，而且可以回收磷资源。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种短程硝化串联反硝化除磷同步回收磷的装置，包括:城市污水原水箱(I)、短程硝化反应器(2)、磷回收水箱(3)、反硝化除磷与磷回收反应器(4)、加药箱(5);其特征在于，所述城市污水原水箱(I)设有溢流管I (1.1)和放空管I (1.2);所述短程硝化反应器(2)设有DO/pH在线测定仪I (2.2)、搅拌装置I (2.3)、曝气头I (2.4)、空气压缩机I (2.5)、排泥放空管I (2.7);所述磷回收水箱(3)设有溢流管II (3.1)和放空管II (3.2);所述反硝化除磷与磷回收反应器(4)设有搅拌装置II (4.1)、曝气头II (4.2)、空气压缩机II (4.3)、DO/pH在线测定仪II (4.4)、排水阀I (4.6)、排水阀II (4.7)、排泥放空管II (4.8);所述加药箱(5)为密闭箱体。
[0006]所述城市污水原水箱(I)通过进水泵(2.1)与短程硝化反应器(2)相连接；短程硝化反应器(2)通过排水泵(2.6)与反硝化除磷与磷回收反应器(4)相连接；反硝化除磷与磷回收反应器(4)的处理水通过排水阀I (4.6)排出；反硝化除磷与磷回收反应器(4)通过排水阀II (4.7)与磷回收水箱(3)相连接；加药箱(5)通过加药泵(4.5)与反硝化除磷与磷回收反应器(4)相连接。
[0007]本发明还提供了一种短程硝化串联反硝化除磷同步回收磷的方法，其具体启动与调控步骤如下:
[0008]I)启动系统:将城市污水处理厂剩余污泥或具有短程硝化活性的污泥投加至短程硝化反应器(2)中，使短程硝化反应器(2)内污泥浓度MLSS = 2500-4000mg/L ;将城市污水处理厂剩余污泥或具有反硝化除磷活性的污泥投加至反硝化除磷与磷回收反应器(4)中，使反硝化除磷与磷回收反应器(4)内污泥浓度MLSS = 2500-4000mg/L ；
[0009]2)运行时调节操作如下:
[0010]2.1)城市污水原水箱⑴中的污水通过进水泵(2.1)进入短程硝化反应器(2)中，进水体积为短程硝化反应器(2)有效体积的20?60%;然后，短程硝化反应器(2)缺氧搅拌I?2h，好氧曝气2?4h，DO浓度0.5?2mg/L，沉淀排水45min，排水比20?60%，排水进入反硝化除磷与磷回收反应器(4)中；
[0011]2.2)反硝化除磷与磷回收反应器(4)进水结束后，缺氧搅拌3?4h，好氧曝气I?2h，DO浓度2?3mg/L，沉淀排水30min，排水比20?60%，作为处理水排出系统；
[0012]2.3)反硝化除磷与磷回收反应器(4)排水结束后，加药箱(5)中体积为反硝化除磷与磷回收反应器(4)排水体积5?10%的碳源通过加药泵(4.5)进入反硝化除磷与磷回收反应器(4);然后，反硝化除磷与磷回收反应器(4)厌氧搅拌I?2h，沉淀排水45min，排水体积与加药体积相同，排水进入磷回收水箱(3)中，作为磷液被回收利用。
[0013]综上，本发明提供的短程硝化串联反硝化除磷同步回收磷的装置和方法，与现有传统生物脱氮工艺相比具有以下优势:
[0014]I)处理污水的同时，回收磷资源，实现资源的再利用；
[0015]2)短程硝化可以节省碳源和曝气量，降低污水处理的能耗；
[0016]3)通过磷转移而非排泥的方式实现磷的去除，可以实现长的污泥龄，使得系统污泥排放量低，进而降低污泥处置的费用；
[0017]4)短程硝化反应器采用前置反硝化的方式，不仅可以利用原水中的有机物，降低后续系统中氮的负荷，而且避免了有机物对硝化作用的影响，并使亚硝酸盐氧化细菌的底物减少，有利于短程的稳定维持，可达到深度脱氮且降低了污水处理的能耗。
【附图说明】
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[0018]图1是本发明短程硝化串联反硝化除磷同步回收磷的装置的结构示意图。
[0019]图中I为城市污水原水箱、2为短程硝化反应器、3为磷回收水箱、4为反硝化除磷与磷回收反应器、5为加药箱；1.1为溢流管I，1.2为放空管I，2.1为进水泵，2.2为DO/pH在线测定仪I，2.3为搅拌装置I，2.4为曝气头I，2.5为空气压缩机I，2.6为排水泵，2.7为排泥放空管I，3.1为溢流管II，3.2为放空管II，4.1为搅拌装置II，4.2为曝气头II，4.3为空气压缩机II，4.4为DO/pH在线测定仪II，4.5为加药泵，4.6为排水阀I，4.7为排水阀II，4.8为排泥放空管II。
【具体实施方式】
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[0020]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明:如图1所示，短程硝化串联反硝化除磷同步回收磷的装置:设有城市污水原水箱(I)、短程硝化反应器(2)、磷回收水箱(3)、反硝化除磷与磷回收反应器(4)、加药箱(5);其特征在于，城市污水原水箱(I)通过进水泵(2.1)与短程硝化反应器(2)相连接；短程硝化反应器(2)通过排水泵(2.6)与反硝化除磷与磷回收反应器(4)相连接；反硝化除磷与磷回收反应器(4)的处理水通过排水阀I (4.6)排出；反硝化除磷与磷回收反应器(4)通过排水阀II (4.7)与磷回收水箱(3)相连接；加药箱(5)通过加药泵(4.5)与反硝化除磷与磷回收反应