1、 1 1技术背景技术背景 3 3 反硝化除磷机理及诱导结晶磷回收技术简介反硝化除磷机理及诱导结晶磷回收技术简介 2 2 传统除磷脱氮存在的矛盾传统除磷脱氮存在的矛盾 4 4 双泥系统诱导结晶除脱氮工艺原理及技术优势双泥系统诱导结晶除脱氮工艺原理及技术优势 5 5 相关研究工作及成果相关研究工作及成果 研究结论与展望研究结论与展望 1 1技术背景技术背景 n背景主要湖泊总氮、总磷严重超主要湖泊总氮、总磷严重超标，富营养化问题突出，标，富营养化问题突出，“三湖三湖”（太湖、巢湖、滇池（太湖、巢湖、滇池）水质均为劣）水质均为劣类，蓝藻暴类，蓝藻暴发现象频繁发生发现象频繁发生Algal bloom a
2、t Lake Taihu, China， May 2007Algal bloom at Lake Dianchi, China， June 2007Algal bloom at Chaohu lake, China， June 2007n太湖由生活污水带来的氮磷负荷太湖由生活污水带来的氮磷负荷比重分别为比重分别为35.35和和59.65；（盛学良盛学良,舒金华舒金华,彭补拙等彭补拙等.江苏省太湖流域江苏省太湖流域总氮、总磷排放标准研究总氮、总磷排放标准研究J.地理科学地理科学,2002,22(4):449-452. ）n滇池由生活污水排入的氮磷负荷滇池由生活污水排入的氮磷负荷占水体总氮磷负荷的
3、占水体总氮磷负荷的53.6%和和42.3%；（郭怀成（郭怀成,孙延枫孙延枫.滇池水体富营养化滇池水体富营养化特征分析及控制对策特征分析及控制对策J.地理科学进展地理科学进展,2002,21(5):500-506）n南京玄武湖由生活污水排入湖泊南京玄武湖由生活污水排入湖泊的氮磷负荷占湖泊总负荷的的氮磷负荷占湖泊总负荷的72.2%和和75.7% 。（金相灿等（金相灿等,中国湖泊环境中国湖泊环境.中中国海洋出版社国海洋出版社,1995.）七大水系水质类别太湖湖体水质类别类类33劣劣类类67生活污水氮、磷污染贡献率 城镇污水处理厂污染物排放标准 l对城市二级污水处理厂出水中对城市二级污水处理厂出水中N
4、、P含量做了严格限含量做了严格限定，首次提出了定，首次提出了TN控制要求，控制要求，TP以以2006年年1月月1日为日为界限分别要求。现有城镇污水处理工艺难以满足处理界限分别要求。现有城镇污水处理工艺难以满足处理要求，技术改造迫在眉睫。要求，技术改造迫在眉睫。项目项目一级标准一级标准二级标准二级标准三级标准三级标准A标准标准B标准标准 处理工艺处理工艺深度处理深度处理二级强化二级强化处理处理常规二级处常规二级处理理一级强化处一级强化处理理 受纳水受纳水体功能体功能资源化利资源化利用基本要用基本要求、景观求、景观用水用水 地表水地表水类、海水类、海水类、湖类、湖、库等、库等 地面水地面水、类、海
5、水类、海水、类水类水域域 非重点流域非重点流域、非水源保、非水源保护区建制镇护区建制镇水体水体城镇污水处理厂污染物排放标准城镇污水处理厂污染物排放标准基本污染物允许排放浓度基本污染物允许排放浓度 磷具有单向流动的特点，一旦进入水体没有再次回到陆地的有效途磷具有单向流动的特点，一旦进入水体没有再次回到陆地的有效途径，据估计全世界磷矿储量只能维持径，据估计全世界磷矿储量只能维持100 年左右年左右.污水中磷的排放量污水中磷的排放量可观，我国目前仅城镇地区每年污水中排放磷量约为可观，我国目前仅城镇地区每年污水中排放磷量约为20.7万万t ，相当，相当于每年磷矿量的于每年磷矿量的37.5% 左右。左右
6、。污水磷回收必要性及可行性城市污水中虽然含磷量不高城市污水中虽然含磷量不高,但污水处理厂的污水量大但污水处理厂的污水量大,而且因采用生而且因采用生物除磷工艺物除磷工艺,厂中某些处理单元中有富磷液流产生。养殖废水及一些厂中某些处理单元中有富磷液流产生。养殖废水及一些工业废水中也富含磷工业废水中也富含磷. 2 2 传统除磷脱氮存在的矛盾传统除磷脱氮存在的矛盾 缺氧缺氧 好氧好氧 厌氧厌氧 出水出水存在问题：存在问题：1.1.碳源竞争，低碳源污水难以同时满足除磷脱氮要求碳源竞争，低碳源污水难以同时满足除磷脱氮要求2.2.污泥龄矛盾污泥龄矛盾3.3.多种菌处于一个污泥体系多种菌处于一个污泥体系, ,难
7、以保持各自优势难以保持各自优势释磷NO3NN2碳源碳源剩余污泥（磷） NH4+-NNO3N聚磷针对A2O工艺的不足,出现许多改进工艺,在一定程度上改善了工艺处理效果,但并没有从本质上解决矛盾,反硝化除磷现象的发现给除磷脱氮工艺带来曙光 3 3 反硝化除磷机理及诱导结晶磷回收技术简介反硝化除磷机理及诱导结晶磷回收技术简介反硝化除磷机理反硝化除磷机理PAO厌氧释磷PAO好氧超量吸磷多聚磷多聚磷水解水解PO43-ATPPHB有机物厌氧水解有机物厌氧水解VFA主动运输合成多合成多聚磷聚磷PHB水解TCA循环循环外源基质外源基质ATPNADH+O2PO43-H2OPO43-核酸核酸PAO: :完全好氧聚
8、磷菌氧为电子受体氧为电子受体DBP厌氧释磷DBP缺氧超量吸磷多聚磷多聚磷水解水解PO43-ATPPHB有机物厌氧水解有机物厌氧水解VFA主动运输合成多合成多聚磷聚磷PHB水解TCA循环循环外源基质外源基质ATPNADH+NO3-PO43-H2OPO43-核酸核酸DPB: :反硝化聚磷菌N2硝酸盐为电子硝酸盐为电子受体受体诱导结晶磷回收技术诱导结晶磷回收技术MgNH4Po4(鸟粪石)0.10.2mm0.61.5mm磷回收产品,类磷矿石Ca2(OH)Po4(羟基磷酸钙)0.10.2mm0.61.5mm磷回收产品,类磷矿石 4 4 双泥系统诱导结晶除脱氮工艺原理及技术优势双泥系统诱导结晶除脱氮工艺原
9、理及技术优势双污泥生物系统诱导结晶反应器富磷上清液强化除磷脱氮效果污水中磷资源的有效回收技术理念技术理念厌氧池厌氧池结晶反应器结晶反应器进水进水出水出水缺氧池缺氧池硝化池硝化池曝气吹脱池曝气吹脱池聚磷菌与硝化菌处于两个相互独立的污泥系统，解决传统工艺存在的两者污泥龄的矛盾反硝化聚磷菌以硝酸盐为电子受体聚磷，实现同步除磷、脱氮，一碳双用，解决碳源不足问题，同时可强化厌氧释磷效果，提高磷回收效率辅助除磷，强化辅助除磷，强化除磷脱氮效果除磷脱氮效果实现磷资源回收实现磷资源回收 5 5 相关研究工作及成果相关研究工作及成果模拟生模拟生活污水活污水小试小试实际生实际生活污水活污水中试中试在实验室进行，影
10、响因素、机理、模型等基础性研究在无锡太湖新城污水处理厂进行现场实验，对实验室得出的主要参数进行调整，评价工艺运行效果江苏省建设厅环太湖流域污水处理厂提标改造新江苏省建设厅环太湖流域污水处理厂提标改造新技术研究子课题技术研究子课题研究方案研究方案实验室实验装置设计流量:25L/h结晶反应器结晶反应器结晶反应器结晶反应器中试实验装置主要研究成果适当提高污泥浓度可以较为有效地强化厌氧释磷效果.释磷效果VFA浓度的影响增加碳源浓度是一种比较有效的强化厌氧释磷效果的方式C源种类的影响实际生活污水为碳源的反应器内4小时释磷量是以等 COD的醋酸钠为碳源的反应器内释磷量的0.5倍左右。为实验室数据到工程应用
11、提供参考3.4 反硝化聚磷效果反硝化聚磷效果初始PH的影响PH反硝化聚磷影响较 显著，本试验结果表明缺氧池进水的最佳PH为7。污泥浓度的影响污泥浓度的增加，反硝化聚磷速率也随之增加，反污泥浓度的增加，反硝化聚磷速率也随之增加，反应结束，剩余应结束，剩余SPSP浓度随污泥浓度的增加而降低浓度随污泥浓度的增加而降低厌氧释磷量的影响只要电子受体充足，厌氧释磷量越高，聚磷量越高，对应出水SP也越低。TN去除率也有说提高诱导结晶反应过程研究诱导结晶反应过程研究诱导结晶反应器的设计QQ 钙盐 本实验以石英砂为晶种，厌氧上清液体进入结晶反应器前曝气吹脱二氧化碳提高PH,反应器内也采用曝气方式使晶种处于流化状
12、态，并减缓PH下降.回收方式为羟基磷酸钙(HAP).结晶试验结果当进水SP浓度为30mg/L时，本试验条件下诱导结晶出水在15.8 mg/L16.2mg/L,去除率为46.1%47.3%,以钙盐形式从厌氧释磷池上清液中回收磷可取得较好效果.。3.5 工艺连续运行效果工艺连续运行效果水质指标指标数值药品COD(mg/l)180210醋酸钠TN(mg/l)4452碳酸氢氨、尿素SP(mg/l)46磷酸二氢钾NH4+N(mg/l)25碳酸氢氨实验配水水质实验配水水质C/N 3.464.77mgCOD/mgN参数数值参数数值缺氧池、厌氧池污泥浓度78068304mg/L终沉池污泥回流比60%硝化池污泥
13、浓度48936011mg/L厌氧上清液进入结晶反应器比率10%厌氧池停留时间4h流速30m/L缺氧池停留时间4hCa2+/PO43-3:1硝化池停留时间8h内循环率300%吹脱池停留时间30min超越流污泥回流比 30%COD去除效果COD出水稳定在2832mg/L，COD平均去除率为84.27%TN去除效果进水TN平均为48.25mg/l，出水平均在8.22mg/l左右，去除率为82.92左右。 有机氮在厌氧池中部分氨化为NH4+N，硝化池的氨氮去除率接近100，相对于单泥系统，其抗氨氮波动能力也很强C/N比对脱氮除磷是一个关键因素。本试验C/N控制在3.464.77mgCOD/mgN内，实
14、验结果表明，在该C/N比下脱氮效果好且稳定。SP去除效果在厌氧阶段，聚磷菌释磷较稳定，聚磷菌在HRT4h情况下，平均可以释放32.1mg/L.进水平均浓度5.1mg/L，出水平均浓度0.34mg/L，磷平均去除率93.26%原水 平均SP=5.1mg/L厌氧上清液平均SP=32.1mg/L结晶回收 6.07%缺氧聚磷 85.61%好氧聚磷 8.32%出水 0.34mg/L磷回收率水质指标进水浓度（mg/l）出水浓度（mg/l）去除率（） 平均COD197.3931.0284.28平均TN48.258.2282.92平均SP5.100.3493.26表表4 48 8 连续流双污泥工艺去除效果连续
15、流双污泥工艺去除效果污染物去除效果小结原水水质原水水质无锡市太湖新城污水处理厂中试装置及水质（2m3/d)指标指标COD COD (mg/L) (mg/L)TP TP (mg/L)(mg/L)氨氮氨氮(mg/L)(mg/L)TNTN (mg/L) (mg/L)数值数值73.2-18173.2-1811.03-2.871.03-2.8713.9-30.913.9-30.914.9-44.314.9-44.3工艺运行参数工艺运行参数参数数值参数数值缺氧池、厌氧池泥浓度16842952mg/L终沉池污泥回流比33 % 40%硝化池污泥浓度167632721mg/L厌氧上清液进入结晶反应器比率20%厌
16、氧池停留时间3h结晶反应器停留时间10min缺氧池停留时间5hCa2+/PO43-4:1硝化池停留时间6h后曝气池停留时间2h超越流污泥回流比 33 % 40%工艺运行效果工艺运行效果COD去除效果去除效果出水COD 12.1-39 mg/L, 平均21.6 mg/L,去除率80%以上，其中反硝化聚磷污泥系统COD去除量占COD总去除量比率平均为65%选取数据(2008年7月20日2008年9月30日)TP去除效果去除效果出水TP 0.05-0.41 mg/L,平均0.19 mg/L, 去除率为81.7%-95.9%,平均89.9%.上清液TP浓度为6.87-13.04mg/L,平均9.12m
17、g/L.由于原水COD较低且该厂污水中工业废水比例较大，难降解成分较多，导致磷释放有限，但最终处理效果仍较好，因原水磷浓度较低TN、氨氮去除效果、氨氮去除效果启动初期由于DPB尚未得到培养驯化，TN去除率较低，经12天驯化后TN去除率逐步稳定在较高水平，最后出水TN在10mg/L以下，去除率稳定在70%以上，最高可达到82%。出水氨氮在0.12-8.91 mg/L，去除率72%-98%，平均为90.7%。厌氧池氨氮浓度的降低主要由于回流的稀释作用结晶单元去除率及磷回收率结晶单元去除率及磷回收率因厌氧上清液TP浓度较低,平均低于10mg/L,导致结晶单元去除率较低,平均只有11.5%.由磷回收率
18、计最算公式看出,如提高进水结晶单元比例,回收率可随之提高,但本试验结晶柱尺寸已定,为保证结晶柱足够停留时间,最多只能进入20%,最终磷回收率平均只有12.2%.结晶单元磷去除率（结晶柱进水TP结晶柱出水TP）结晶柱进水TP100%结晶单元磷去除率（结晶柱进水TP结晶柱出水TP）R%原水100%注:R%为厌氧上清液进入结晶单元比例 研究结论与展望研究结论与展望1、双污泥系统，解决了硝化与除磷的泥龄矛盾；2、高效高品质回收磷资源；3、最大程度地（接近100%）将污水中快速降解BOD用于反硝化，既充分利用了污水的碳源，又节省了曝气部分的能源消耗；4、逆流封闭式反硝化，从根本上解决了回流液反硝化效率低的弊病；5、高效低耗（节能减排）型自主创新技术双污泥系统-诱导结晶磷回收工艺特点诱导结晶反应器参数的进一步优化诱导结晶反应器参数的进一步优化应用于其它废水处理上的研究应用于其它废水处理上的研究扩大实验规模扩大实验规模,建设示范工程建设示范工程数学模型及工艺模拟数学模型及工艺模拟DBP微生物特性的深入研究研究展望城市污水处理厂改造应用于其它废水深度处理应用于其它废水深度处理藻类等生物质发酵液达标处理养殖废水厌氧上清液达标处理应用前景谢谢！
