[发明专利]水解酸化－催化铁/厌氧－好氧生物除磷耦合工艺

说明书

技术领域

本发明涉及水污染控制工程领域，具体涉及一种生物与物化方法耦合的除磷工艺，特别是涉及一种水解酸化－催化铁/厌氧－好氧生物除磷耦合工艺。

背景技术

随着社会发展和人们生活水平提高，水体的富营养化问题越来越受到关注，污水处理厂排放标准中总磷指标愈加严格，磷与氮已成为目前城市污水处理厂升级改造的主要任务和技术难点。

城市污水处理厂除磷，大多采用生物除磷方法，优势是：勿需投加化学药剂，成本低；生物法可降低废水中的多种污染指标，包括总磷指标。因此，生物除磷方法适应于传统城市污水厂的改造。但传统的生物处理工艺，除磷能力有限，不能满足目前我国污水处理的排放标准。要达到新的排放标准，必须培养功能细菌――除磷菌，形成生物除磷工艺。生物除磷工艺尽管有上述优势，但该方法局限性也较为突出：（1）除磷工艺必须设置厌氧段和好氧段，以适应聚磷菌生理要求，保持除磷菌优势，聚磷菌在厌氧段需要吸收大量的低分子量有机酸。而具有除磷任务的污水处理厂往往也有脱氮任务，且生物脱氮方法几乎是唯一的选择，生物脱氮在其反硝化段需消耗大量的易生物降解有机物（包括低分子量有机酸），故存在着生物除磷与脱氮竞争碳源的矛盾，这一矛盾在处理南方城市污水时尤为突出。（2）生物除磷与脱氮还存在着另一矛盾：不同的泥龄要求。对于生物除磷来说，泥龄越短，效率越高；与之相反，对于生物脱氮而言，在其硝化段要求污泥有足够长的泥龄，否则没有硝化效果。尽管这一矛盾，可以通过投加生物填料等方法缓和，但由此增加了投资和运行成本。（3）生物除磷稳定性差。生物除磷原理是：聚磷菌在好氧环境中过量吸收废水中的磷酸根形成胞内聚磷，从而从水中去除。在厌氧环境中，聚磷菌还会释放磷酸根，故生物除磷不够稳定，若后继的污泥处理与处置方法不妥，将枉费生物除磷工艺效果。

由于生物除磷的局限性，化学除磷被广泛应用。特别是污水中总磷含量较高，或对出水总磷要求较高的场合。化学除磷方法是向污水中投加无机金属盐类，与污水中溶解性磷酸根发生化学沉淀反应，形成非溶解性的化合物。如：投加氯化铁除磷的过程，Fe^3＋与PO₄^3－发生反应，最简单的形式是生成FePO₄沉淀，由于Fe³⁺与PO₄^3-之间存在强亲和力，废水中还会形成Fe_2.5PO₄(OH)_4.5及Fe_1.6H₂PO₄(OH)_3.8等难溶络合物，这一过程涉及的相转移过程。同时还进行着化学絮凝反应，Fe³⁺可发生强烈水解，同时发生各种聚合反应，生成具有较长线性结构的多核羟基络合物，如Fe₂(OH)₂⁴⁺、Fe₃(OH)₄⁵⁺、Fe₅(OH)₉⁶、Fe₅(OH)₈⁷⁺、Fe₅(OH)₇⁸⁺、Fe₆(OH)₁₂⁶⁺、Fe₇(OH)₁₂⁹⁺、Fe₇(OH)₁₁¹⁰⁺、Fe₉(OH)₂₀⁷⁺和Fe₁₂(OH)₃₄²⁺等，这些含铁羟基络合物能有效降低或消除水体中胶体的ζ电位，通过电中和、吸附架桥，及絮体的卷扫作用使微小的颗粒胶体凝聚，再通过沉淀分离将磷去除，这一过程不涉及物化反应中相转移过程。