公布日：2022.09.13
申請(qǐng)日：2022.06.28
分類號(hào)：C02F11/04(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的方法及裝置，方法過(guò)程包括：預(yù)處理階段：在污水處理階段得到的剩余污泥中添加堿溶液、絡(luò)合劑預(yù)攪拌混合；厭氧發(fā)酵階段；氮/磷分離回收階段；發(fā)酵液回用階段。裝置包括預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、氮/磷分離回收系統(tǒng)、發(fā)酵液回流系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)包括：提高了厭氧污泥產(chǎn)酸的效果，且產(chǎn)出的VFA中主要成分是易于水處理微生物利用的乙酸，強(qiáng)化污泥細(xì)胞內(nèi)的氮、磷釋放；兼顧了對(duì)碳源、磷源、氮源的回收，碳源進(jìn)行回流可用于強(qiáng)化污水脫氮除磷效果；裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，反應(yīng)條件不苛刻，采用的反應(yīng)原料容易獲取。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的方法，其特征在于：過(guò)程包括：(1)預(yù)處理階段：在污水處理階段得到的剩余污泥中添加堿溶液、絡(luò)合劑預(yù)攪拌混合；(2)厭氧發(fā)酵階段；(3)氮/磷分離回收階段；(4)發(fā)酵液回用階段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的方法，其特征在于：所述預(yù)處理階段中使用的堿溶液是氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液濃度是2mol/L，將剩余污泥調(diào)節(jié)至pH為10；絡(luò)合劑是檸檬酸鈉，絡(luò)合劑與污泥TSS之比為0.05g絡(luò)合劑：1gTSS-0.2g絡(luò)合劑：1gTSS；所述預(yù)處理階段先加入堿溶液，攪拌調(diào)節(jié)pH，然后添加絡(luò)合劑25-35℃以100r/min速度攪拌150min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的方法，其特征在于：所述厭氧發(fā)酵階段在步驟(1)所得污泥中先添加堿溶液調(diào)節(jié)pH，再厭氧攪拌發(fā)酵消化；所述堿溶液是氫氧化鈉溶液，在步驟(1)所得污泥中添加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH為10，然后在35℃、攪拌速度為100r/min的條件下，厭氧攪拌發(fā)酵消化5天。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的方法，其特征在于：所述厭氧發(fā)酵階段處理后的污泥經(jīng)過(guò)離心處理后，上清液進(jìn)入所述氮/磷分離回收階段處理；所述離心操作是4000r/min的條件下離心10min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的方法，其特征在于：所述氮/磷分離回收階段處理如下：當(dāng)同時(shí)回收氮和磷時(shí)，采用鳥(niǎo)糞石法，生成鳥(niǎo)糞石；當(dāng)僅回收磷時(shí)，投加含鈣元素的晶種生成羥基磷灰石結(jié)晶。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的方法，其特征在于：所述鳥(niǎo)糞石法過(guò)程包括：加入堿溶液調(diào)節(jié)體系pH為9-9.5，按摩爾比n(Mg)：n(P)＝2計(jì)，加入氯化鎂溶液，速率為150-180rmp攪拌反應(yīng)30min；僅回收磷時(shí)，按Ca2+：PO43-摩爾比為3.33計(jì)，投入含鈣元素的晶種，含鈣元素的晶種選自含鈣元素的牛骨粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的方法，其特征在于：所述發(fā)酵液回用階段的過(guò)程包括：將氮/磷分離回收階段處理后的污泥固液分離，沉淀物壓濾后烘干得到污泥氮/磷回收物，上清液回流至污水處理階段。
8.一種用于權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的方法的裝置，其特征在于：包括預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、氮/磷分離回收系統(tǒng)、發(fā)酵液回流系統(tǒng)；所述預(yù)處理系統(tǒng)包括設(shè)有第一攪拌裝置、第一pH計(jì)的預(yù)處理裝置，所述預(yù)處理裝置還連接有第一堿液罐、絡(luò)合劑罐；所述厭氧發(fā)酵系統(tǒng)包括厭氧發(fā)酵裝置，所述厭氧發(fā)酵裝置通過(guò)第一泵連接所述預(yù)處理裝置，所述厭氧發(fā)酵裝置上設(shè)有厭氧發(fā)酵腔體、第二攪拌裝置、第二pH計(jì)、排氣軟管、液封裝置、加熱裝置、恒溫控制器、水浴保溫層；所述氮/磷分離回收系統(tǒng)包括氮/磷回收反應(yīng)裝置，所述氮/磷回收反應(yīng)裝置通過(guò)第二泵連接在所述厭氧發(fā)酵裝置上，所述氮/磷回收反應(yīng)裝置上設(shè)有第三pH計(jì)、TP檢測(cè)裝置、TN檢測(cè)裝置，所述氮/磷回收反應(yīng)裝置還連接有第二藥劑罐；所述發(fā)酵液回流系統(tǒng)包括發(fā)酵液靜置裝置、壓濾機(jī)、第四泵；所述發(fā)酵液靜置裝置通過(guò)第三泵連接所述氮/磷回收反應(yīng)裝置；所述第四泵的進(jìn)口連接在發(fā)酵液靜置裝置上，且第四泵出口連接在污水處理階段上；所述壓濾機(jī)上設(shè)有兩條進(jìn)口支路，一條進(jìn)口支路連接在氮/磷回收反應(yīng)裝置上，另一條進(jìn)口支路連接在所述發(fā)酵液靜置裝置上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的方法的裝置，其特征在于：所述第二泵和氮/磷回收反應(yīng)裝置之間設(shè)有離心機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的方法的裝置，其特征在于：所述第二攪拌裝置、第二pH計(jì)、排氣軟管、液封裝置連接在所述厭氧發(fā)酵腔體上，水浴保溫層設(shè)置在厭氧發(fā)酵腔體外圍，所述加熱裝置、恒溫控制器連接在水浴保溫層上；所述厭氧發(fā)酵腔體側(cè)壁還連接有出水口、取樣口，出水口、取樣口穿過(guò)水浴保溫層延伸到厭氧發(fā)酵裝置外；所述氮/磷回收反應(yīng)裝置通過(guò)第二泵連接所述厭氧發(fā)酵裝置的出水口上，所述壓濾機(jī)出口連接有烘干裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的裝置及方法。
為了達(dá)到上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供一種強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的方法，過(guò)程包括：
(1)預(yù)處理階段：在污水處理階段得到的剩余污泥中添加堿溶液、絡(luò)合劑預(yù)攪拌混合；
(2)厭氧發(fā)酵階段；
(3)氮/磷分離回收階段；
(4)發(fā)酵液回用階段。
進(jìn)一步地，所述預(yù)處理階段中使用的堿溶液是氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液濃度是2mol/L，將剩余污泥調(diào)節(jié)至pH為10；
絡(luò)合劑是檸檬酸鈉，綠色無(wú)毒，絡(luò)合劑與污泥TSS之比為0.05g絡(luò)合劑：1gTSS-0.2g絡(luò)合劑：1gTSS。
進(jìn)一步地，絡(luò)合劑為工業(yè)級(jí)檸檬酸鈉(Na3C6H5O7•2H2O)。
進(jìn)一步地，所述預(yù)處理階段先加入堿溶液，攪拌調(diào)節(jié)pH，然后添加絡(luò)合劑25-35℃以100r/min速度攪拌150min，破壞污泥胞外聚合物(EPS)。
進(jìn)一步地，所述厭氧發(fā)酵階段在步驟(1)所得污泥中先添加堿溶液調(diào)節(jié)pH，再厭氧攪拌發(fā)酵消化；
所述堿溶液是氫氧化鈉溶液，在步驟(1)所得污泥中添加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH為10，然后在35℃、攪拌速度為100r/min的條件下，厭氧攪拌發(fā)酵消化5天。
進(jìn)一步地，所述厭氧發(fā)酵階段處理后的污泥經(jīng)過(guò)離心處理后，上清液進(jìn)入所述氮/磷分離回收階段處理；所述離心操作是4000r/min的條件下離心10min，離心過(guò)程中破碎細(xì)胞的磷脂雙分子層中的磷也會(huì)進(jìn)入上清液中。
進(jìn)一步地，所述氮/磷分離回收階段處理如下：
當(dāng)同時(shí)回收氮和磷時(shí)，采用鳥(niǎo)糞石法，生成鳥(niǎo)糞石；當(dāng)僅回收磷時(shí)，投加含鈣元素的晶種生成羥基磷灰石結(jié)晶。
進(jìn)一步地，所述鳥(niǎo)糞石法過(guò)程包括：加入堿溶液調(diào)節(jié)體系pH為9-9.5，按摩爾比n(Mg)：n(P)＝2計(jì)，加入氯化鎂溶液，速率為150-180rmp攪拌反應(yīng)30min；
僅回收磷時(shí)，按Ca2+：PO43-摩爾比為3.33計(jì)，投入含鈣元素的晶種，含鈣元素的晶種選自含鈣元素的牛骨粉。
進(jìn)一步地，所述發(fā)酵液回用階段的過(guò)程包括：將氮/磷分離回收階段處理后的污泥固液分離，沉淀物壓濾后烘干得到污泥氮/磷回收物；上清液回流至污水處理階段，使活性污泥處理同步脫氮除磷系統(tǒng)工作，為污水處理脫氮除磷的缺氧段提供碳源，無(wú)需為污水處理額外投加碳源，不增加氮、磷處理負(fù)荷，使污水處理脫氮除磷工藝出水水質(zhì)能優(yōu)于一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明還提供一種用于強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵和發(fā)酵液回流強(qiáng)化污水脫氮除磷的方法的裝置，包括預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、氮/磷分離回收系統(tǒng)、發(fā)酵液回流系統(tǒng)；
所述預(yù)處理系統(tǒng)包括設(shè)有第一攪拌裝置、第一pH計(jì)的預(yù)處理裝置，所述預(yù)處理裝置還連接有第一堿液罐、絡(luò)合劑罐；
所述厭氧發(fā)酵系統(tǒng)包括厭氧發(fā)酵裝置，所述厭氧發(fā)酵裝置通過(guò)第一泵連接所述預(yù)處理裝置，所述厭氧發(fā)酵裝置上設(shè)有厭氧發(fā)酵腔體、第二攪拌裝置、第二pH計(jì)、排氣軟管、液封裝置、加熱裝置、恒溫控制器、水浴保溫層；
所述氮/磷分離回收系統(tǒng)包括氮/磷回收反應(yīng)裝置，所述氮/磷回收反應(yīng)裝置通過(guò)第二泵連接所述厭氧發(fā)酵裝置，所述氮/磷回收反應(yīng)裝置上設(shè)有第三pH計(jì)、TP檢測(cè)裝置、TN檢測(cè)裝置，所述氮/磷回收反應(yīng)裝置還連接有第二藥劑罐；
所述發(fā)酵液回流系統(tǒng)包括發(fā)酵液靜置裝置、壓濾機(jī)、第四泵；所述發(fā)酵液靜置裝置通過(guò)第三泵連接所述氮/磷回收反應(yīng)裝置；所述第四泵的進(jìn)口連接在發(fā)酵液靜置裝置上，且第四泵出口連接在污水處理階段上；所述壓濾機(jī)上設(shè)有兩條進(jìn)口支路，一條進(jìn)口支路連接在氮/磷回收反應(yīng)裝置上，另一條進(jìn)口支路連接在所述發(fā)酵液靜置裝置上。
進(jìn)一步地，所述第二泵和氮/磷回收反應(yīng)裝置之間設(shè)有離心機(jī)。
進(jìn)一步地，所述第二攪拌裝置、第二pH計(jì)、排氣軟管、液封裝置連接在所述厭氧發(fā)酵腔體上，水浴保溫層設(shè)置在厭氧發(fā)酵腔體外圍，所述加熱裝置、恒溫控制器連接在水浴保溫層上；所述厭氧發(fā)酵腔體側(cè)壁還連接有出水口、取樣口，出水口、取樣口穿過(guò)水浴保溫層延伸到厭氧發(fā)酵裝置外；
所述氮/磷回收反應(yīng)裝置通過(guò)第二泵連接所述厭氧發(fā)酵裝置的出水口上，
所述壓濾機(jī)出口連接有烘干裝置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：
(1)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸(VFA)是一種高效的污泥處置方式，預(yù)處理段的堿有利于污泥破壁溶胞，檸檬酸鈉/檸檬酸有利于破壞污泥EPS，提高污泥微生物胞內(nèi)有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的溶出量，提高溶出物的可生化性，二者具有協(xié)同效應(yīng)，從而使得污泥中具有更高濃度可供厭氧發(fā)酵的可生化底物，因此利用NaOH耦合檸檬酸鈉/檸檬酸進(jìn)行預(yù)處理可以強(qiáng)化污泥厭氧發(fā)酵，進(jìn)一步提高單位污泥的VFA產(chǎn)量；
(2)僅在預(yù)處理初始時(shí)和厭氧發(fā)酵初始時(shí)調(diào)節(jié)pH，減少了NaOH的使用量；
(3)污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)為35℃的低溫厭氧發(fā)酵，發(fā)酵5d，發(fā)酵液(消化液)中的VFA濃度可達(dá)到13000mg•COD•L-1；污泥厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的消化液VFA中乙酸占比在70.64％—90.82％，乙酸為易于污水生物利用的碳源；
(4)將含有VFA的污泥發(fā)酵液回流至污水處理階段的主體生物脫氮除磷工藝，能夠?yàn)槊摰孜⑸锾峁┨荚�，解決C/N比偏低的問(wèn)題，強(qiáng)化微生物脫氮除磷效能，是一項(xiàng)具有較好應(yīng)用前景的技術(shù)。
(5)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，不僅可以通過(guò)污泥資源化、穩(wěn)定化提供污水處理階段中生物脫氮除磷所必需的碳源，強(qiáng)化生化段脫氮除磷效果，減少污水處理中的碳排放，同時(shí)，還能夠從污泥中回收含氮、磷的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
（發(fā)明人：周午陽(yáng);杜至力;任鵬飛;羅凡;李振興;董浩韜）
