[发明专利]基于复合填料培养硫杆菌除磷及磷资源回收的装置及方法

说明书

本发明公开了基于复合填料培养硫杆菌除磷及磷资源回收的装置及方法。该装置包括依次通过管道连接的农村污水桶、第一进水泵、复合填料柱、出水桶、第二进水泵、复合滤料柱；曝气风机通过曝气软管连接第一气孔和第二气孔；复合填料层由单质硫颗粒和铝矾土熟料颗粒混合组成，在复合滤料柱中通入氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans)挂膜培养液进行生物挂膜；铝土矿滤料层由多个铝矿石生料滤料组成；方解石滤料层由多个方解石滤料组成。

技术领域

本发明涉及污水深度处理技术领域，具体涉及一种基于复合填料培养硫杆菌除磷及磷资源回收装置与方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，在工业、农业领域消耗了大量磷资源，这些被消耗的磷资源最终会以各种形态进入水体，导致水体不断累积磷元素，进而导致水体富营养化速度加快，水体生态平衡遭受破坏。

目前污水处理厂采用的总磷去除和回收技术方法主要有化学沉淀法、生物法、吸附法以及生物和化学辅助除磷相结合方法等。吸附法是通过离子交换吸附、固体表面沉淀等过程达到除磷酸盐的效果，其缺点是只能适用于低磷处理，不适用于处理含有高浓度磷的废水。化学沉淀法是通过调整pH来控制可溶性金属盐与磷酸盐进行反应生成一种难溶性的金属磷盐，从而起到除磷的效果，但这种方法存在运营成本高、加药量大、产生的化学污泥量大、回收难、出水pH值高等缺点。生物除磷是聚磷菌在适当的生化条件下，过度吸收污水中的磷，通过排放富磷污泥来达到除磷目的。生物除磷效率高，成本低，但受水体中碳磷比的影响，一般认为当BOD₅/TP≥17时，生物除磷的效果较好。为达到更好的除磷效果，往往采用生物除磷与化学辅助除磷相结合的工艺，即在二沉池的进水管前端投加PAC或硫酸铁等除磷药剂，该处理工艺会增大污泥的产量。

鉴于传统污水除磷工艺的不足，近年来升起多种污水除磷工艺，其中硫自养同步脱氮除磷是其中一个热点。中国发明专利申请CN109293164A公开一种污水深度脱氮除磷的方法中，即采用了硫自养反硝化工艺，其具体原理为以填料中的单质硫为电子供体，以硝酸盐为电子受体将硝氮还原为氮气，从而在反硝化过程中起到同步除磷脱氮的效果，同时为了降低硫自养过程中产生的H⁺浓度过高而影响到反硝化体系pH平衡，用白云石滤料进行中和。中国发明专利申请CN112340845A在硫自养反硝化脱氮工艺中采用以鸡蛋壳或者贝壳类体与单质硫的混合物为填料，达到反硝化除磷目的。以上两个专利文件中，发明人为实现深度脱氮除磷，均联合生物除磷和硫自养脱氮技术。

中国发明专利申请CN111732188A公开了一种利用反硝化滤床进行同步脱氮除磷方法及处理工艺，其原理是在厌氧条件下，脱氮硫杆菌在生化过程产生H⁺促进菱铁矿滤料中的Fe²⁺溶出，Fe²⁺及其氧化生成的Fe³⁺进一步与污水中的可溶性磷酸盐生成不溶的磷酸盐沉淀。中国发明专利CN102603064A公开了一种含氮磷污水同步脱氮除磷方法，其原理是硫化亚铁颗粒作为一种填料，既能提供S⁰用于培养脱氮硫杆菌，又能在微酸条件下溶解产生Fe²⁺用于沉淀水中的磷，从而达到深度除磷效果。以上两个专利文件中，发明人为实现深度脱氮除磷，采用厌氧条件下硫自养脱氮技术，以含铁矿石中和硫自养菌将硝酸盐还原为氮气时产生的酸，溶解产生Fe²⁺用于沉淀水中的磷，实现同步脱氮除磷。厌氧条件下硫自养同步脱氮除磷工艺，以天然铁矿石和单质硫做原料，具有天然矿石滤料成本低的优势。但厌氧条件下滤料容易堵塞，滤料失效快，同时硫铁耦合工艺无法避免污水管道的腐蚀以及处理后的出水发黄现象。

发明内容

本发明针对现有化学沉淀法、吸附法、生物法、生物耦合化学沉淀方法中存在效果差、出水有色、“返色”等问题，提供了一种除磷率高、出水清澈无色度，不产生二次污染，同时去除污水中的磷和实现磷资源回收的基于复合填料培养硫杆菌除磷及磷资源回收的装置与方法。