[发明专利]使用深度污泥处理回收在废水处理装置中的磷的方法和设备

说明书

本发明涉及用于回收在待处理的流出物中存在的磷的方法和设备，包括以下步骤：从待处理的流出物中生物脱磷的步骤，分离来自步骤i的经处理的水和污泥的步骤，来自步骤ii的污泥的至少一部分的厌氧水解步骤，来自步骤iii的流出物的液体/固体分离步骤，来自步骤iv的污泥的至少一部分的深度处理步骤，来自步骤v的流出物的至少一部分再循环到步骤iii的步骤，和从来自步骤iv的流出物中回收存在的磷的步骤。

本发明涉及回收在待处理的流出物中存在的磷的方法，还涉及能够实施所述方法的设备。

目前正在寻求对矿物资源的任何方式的保护，该过程正在迅速加快，并且当人群对其环境质量敏感时，在净化装置的废水处理过程中回收磷尤为重要。

磷是一种可耗尽的资源，目前还没有它的替代品的解决方案。它对人类生命至关重要，我们的身体含有约800克的磷，是人体内存在的次于钙的第二丰富的矿物质。磷存在于在每个细胞中并且其在人体新陈代谢、我们的神经系统以及骨骼健康方面发挥着重要作用。其对植物也很重要，因为磷可以帮助植物将营养转化为生长素。

从地下提取的大约90％的矿石被用作肥料中不可缺少的成分。到2050年世界人口预计将达到90亿，必须确保为粮食作物提供足够的含磷肥料。

事实上，虽然农业需要磷，但净化装置操作者必须将磷除去，以避免淡水系统的富营养化。此外，在水道中过量营养物的存在导致过度丰富的植物生长，特别是藻类生长。结果，细菌几乎消耗了水中存在的所有氧气，从而使鱼类和水生动物窒息。

去除过程包括以下问题：磷酸盐是含磷的盐，与镁和氨水结合形成磷酸铵镁结晶。磷酸铵镁结晶是一种阻塞管道、泵和其他设备的物质，因此破坏生产并使维护成本非常高。

多年来，已经开发并实施了废水处理技术，目的是将已经净化的废水排放到自然环境中，也就是说降低了污染，特别是颗粒、碳基、含氮和含磷污染。

目前，净化装置通过两种可以互补的方式进行磷处理：

-在物理化学方面，通过添加金属盐，例如氯化铁；这引起磷的沉淀，然后通过分离器从水处理系统中提取磷，磷被保留在由分离产生的污泥中；可以以各种方式回收磷，但最普遍的方式是磷的矿物形式的沉淀/结晶方法，磷的矿物形式例如磷酸铵镁结晶或磷灰石；

-在生物学方面，通过生物脱磷过程的建立在污泥中过度积累磷，其原理在于将最初存在于未处理的水中的磷掺入细胞生物质中，然后与剩余污泥一起排出。

通过连续的厌氧处理步骤和好氧处理步骤，和在这两个步骤之间的污泥再循环进行生物除磷。

实际上，一些细菌(聚磷菌或PAO)的优点是当磷经受交替的厌氧和好氧条件时，磷以多磷酸盐颗粒的形式浓缩。PAO在厌氧条件下释放磷酸盐，当它们进入好氧条件时，它们积累磷酸盐的量大于在厌氧条件下释放的量。

因此，通过以流出的污泥的形式提取这些细菌，降低流出物中的磷酸盐浓度。

当需要从废水的污泥中回收磷时，特别是当PAO细菌处于厌氧条件下(例如在通过厌氧消化的污泥处理期间)以及当它们释放之前过量积累的磷时，必须要有具有足够高的磷浓度的流出物。

因此，当生物脱磷后得到的剩余污泥处于厌氧条件下时，由此产生的流出物中含有可溶性磷，然后，根据所需的矿物形式，通过加入镁、钾或钙等离子沉淀矿物形式的磷来进行回收。

一种能够回收磷的常规系统，例如在图2中所示，能够通过一系列厌氧和好氧区(随着污泥再循环)的存在来回收磷，使得能够通过PAO过度积累磷，并通过厌氧消化，从厌氧消化中释放出高浓度的磷。尽管该处理系统能够回收浓缩物中含有的磷的约90％，但这仅占引入净化装置的总磷的10％至15％。这是因为大部分磷仍然留在脱水污泥中。

用于回收磷的常规方法是通过沉淀/结晶在净化装置处的分离液(centrates)或厌氧分解产生的沼渣(digestates)来进行的，并具有以下缺点：