1.本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氮磷廢水的處理方法。

背景技術(shù)：

2.氮、磷元素是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，水質(zhì)惡化的主要因素，排污單位和生態(tài)環(huán)境管理部門對(duì)廢水中氮磷的去除都尤為重視。目前對(duì)氮、磷廢水的治理主要采用生物+化學(xué)相結(jié)合的辦法加以去除。氮主要通過(guò)硝化-反硝化，將氮經(jīng)歷氨氮-硝酸氮-氮?dú)獾臓顟B(tài)轉(zhuǎn)化而加以去除，曝氣風(fēng)機(jī)提供氧氣進(jìn)行硝化，投加3～4倍氮質(zhì)量濃度的碳源(如：葡萄糖、乙酸鈉等)進(jìn)行反硝化；磷主要是通過(guò)投加2～3倍磷摩爾濃度化學(xué)藥劑(如：氯化鐵、硫酸鋁或聚合氯化鋁等)，使得廢水中的磷形成化學(xué)污泥沉淀而加以去除，產(chǎn)生的化學(xué)污泥是一種二次污染。

3.氮、磷的去除，需要消耗大量的電能、有機(jī)碳源和化學(xué)藥品，廢水處理減少電能、化學(xué)藥品的消耗，減少二次污染就顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明目的是提供一種氮磷廢水的處理方法，可減少污染物的排放，提高能源的利用率。

5.基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

6.一種氮磷廢水的處理方法，包括以下步驟：

7.(1)氮磷廢水進(jìn)入藻類生產(chǎn)裝置，通過(guò)光照和吸收二氧化碳生產(chǎn)藻類，富集廢水中的氮磷，將無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳；

8.(2)將步驟(1)中藻類生產(chǎn)裝置中收獲的藻液排入濃縮裝置濃縮，不含氮磷的上清液直接排入市政管網(wǎng)、或排入超濾裝置去除懸浮物后進(jìn)入回用系統(tǒng)；

9.(3)經(jīng)步驟(2)濃縮處理后得到的藻類排入藻類預(yù)處理裝置預(yù)處理，預(yù)處理后的藻類進(jìn)入?yún)捬跄ど锓磻?yīng)器進(jìn)行厭氧生物處理；

10.(4)步驟(3)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣經(jīng)預(yù)處理去除顆粒雜質(zhì)和硫化物，進(jìn)入沼氣儲(chǔ)柜進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)、暫存，然后進(jìn)入沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)裝置產(chǎn)生電能和蒸汽，含二氧化碳的煙氣進(jìn)入藻類生產(chǎn)裝置提供無(wú)機(jī)碳供藻類生長(zhǎng)，同時(shí)加熱氮磷廢水；

11.(5)步驟(3)厭氧膜生物反應(yīng)器出水回流至藻類生產(chǎn)裝置，與沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)裝置排放的煙氣共同加熱氮磷廢水，厭氧膜生物反應(yīng)器內(nèi)藻渣以液體有機(jī)肥或固體有機(jī)肥的方式利用。

12.在其中的一些實(shí)施方式中，所述步驟(1)中藻類生產(chǎn)裝置為采用透光材質(zhì)制成的垂直柱狀模塊式反應(yīng)器，設(shè)置人工模擬太陽(yáng)光照系統(tǒng)。

13.在其中的一些實(shí)施方式中，所述垂直柱狀模塊式反應(yīng)器中單柱反應(yīng)器的高度為20m～30m、直徑500mm～1000mm，通過(guò)循環(huán)泵對(duì)柱內(nèi)廢水進(jìn)行循環(huán)，流速為0.05m/s～0.1m/s，廢水在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間24h～48h。

14.在其中的一些實(shí)施方式中，所述步驟(2)中濃縮裝置采用氣浮濃縮、離心濃縮或重力濃縮。

15.在其中的一些實(shí)施方式中，所述步驟(2)中超濾裝置采用浸沒(méi)式或者管式超濾，膜通量為10～20l/(m2.h)。

16.在其中的一些實(shí)施方式中，所述步驟(3)中藻類預(yù)處理裝置采用超聲波、熱水解或酸堿浸出的方式。

17.在其中的一些實(shí)施方式中，所述步驟(3)中厭氧膜生物反應(yīng)器運(yùn)行溫度35～39℃，停留時(shí)間50～100天。

18.在其中的一些實(shí)施方式中，所述步驟(4)中沼氣采用噴淋水洗去除沼氣中的顆粒雜質(zhì)和硫化氫，采用冷凍機(jī)或分子篩去除沼氣中的水份。

19.在其中的一些實(shí)施方式中，所述步驟(4)中沼氣儲(chǔ)柜采用濕式鐘罩式氣柜或者干式雙膜氣柜，調(diào)整出氣壓力在3000～5000pa。

20.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

21.1、通過(guò)藻類吸收氮磷和二氧化碳，產(chǎn)生碳水和化合物，減少曝氣能耗、碳源及化學(xué)藥品的投加，并固定二氧化碳，產(chǎn)生可再生能源，整個(gè)過(guò)程在去除污染物的同時(shí)也降低二氧化碳的排放，是減污降碳實(shí)現(xiàn)碳中和的正確方式；

22.2、藻類濃縮、上清液處理不投加化學(xué)藥劑，產(chǎn)生的尾水可中和回用，沼液或沼渣可作為有機(jī)肥加以利用，不產(chǎn)生二次污染；

23.3、藻類生產(chǎn)裝置采用透光材質(zhì)制成的模塊式柱狀反應(yīng)器，比表面積大，光能利用率高，藻類生產(chǎn)速率高，采用封閉式、循環(huán)泵流速可控，光照強(qiáng)度可控，生長(zhǎng)速率穩(wěn)定；

24.4、藻類生產(chǎn)裝置采用垂直結(jié)構(gòu)，是水平池體占地的1/10左右；

25.5、藻類生產(chǎn)裝置設(shè)置人工模擬太陽(yáng)光照系統(tǒng)，光照時(shí)間是自然光照的 2～3倍，藻類產(chǎn)量是自然光照的2～3倍；

26.6、熱電聯(lián)產(chǎn)尾氣進(jìn)入藻類生產(chǎn)裝置，以廢氣治理廢水，且高溫?zé)煔馀c厭氧膜生物反應(yīng)器出水共同加熱藻類生產(chǎn)裝置內(nèi)廢水，使廢水溫度提高5℃左右，藻類生長(zhǎng)速率提高約1倍；

27.7、厭氧膜生物反應(yīng)器產(chǎn)水水質(zhì)好，可直接回用或排入市政管網(wǎng)，出水不攜帶污泥，反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高。

附圖說(shuō)明

28.為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

29.圖1為本發(fā)明一種氮磷廢水的處理方法實(shí)施例的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

30.以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。

31.參見(jiàn)圖1，為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，提供一種氮磷廢水的處理方法，該處理方法適應(yīng)的氮磷廢水主要是總氮濃度在50mg/l以下、總磷在 10mg/l以下，cod小于500mg/l的廢水，包括以下步驟：

32.(1)氮磷廢水進(jìn)入藻類生產(chǎn)裝置，通過(guò)光照和吸收二氧化碳生產(chǎn)藻類，富集廢水中的氮磷，將無(wú)機(jī)碳(二氧化碳)轉(zhuǎn)化為碳水化合物等有機(jī)碳；

33.(2)將步驟(1)中藻類生產(chǎn)裝置中收獲的藻液排入濃縮裝置濃縮，不含氮磷的上清液直接排入市政管網(wǎng)、或排入超濾裝置去除懸浮物后進(jìn)入園林景觀、市政道路等回用系統(tǒng)；

34.(3)經(jīng)步驟(2)濃縮處理后得到的藻類排入藻類預(yù)處理裝置預(yù)處理，加熱后的藻類進(jìn)入?yún)捬跄ど锓磻?yīng)器進(jìn)行厭氧生物處理，在中溫條件下進(jìn)行厭氧發(fā)酵，碳水化合物等有機(jī)碳經(jīng)歷水解酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷等階段變成沼氣；

35.(4)步驟(3)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣脫硫、脫顆粒雜質(zhì)、脫水等預(yù)處理后，進(jìn)入沼氣儲(chǔ)柜進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)、暫存，然后進(jìn)入沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)裝置產(chǎn)生電能和蒸汽，含二氧化碳的煙氣進(jìn)入藻類生產(chǎn)裝置提供無(wú)機(jī)碳供藻類生長(zhǎng)，同時(shí)加熱氮磷廢水；

36.(5)步驟(3)厭氧膜生物反應(yīng)器出水回流至藻類生產(chǎn)裝置，與沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)裝置排放的煙氣共同加熱氮磷廢水，厭氧膜生物反應(yīng)器內(nèi)藻渣以液體有機(jī)肥或固體有機(jī)肥的方式利用。

37.其中，藻類生產(chǎn)裝置采用玻璃或有機(jī)玻璃等透光材質(zhì)制成的垂直柱狀模塊式反應(yīng)器，設(shè)置人工模擬太陽(yáng)光照系統(tǒng)，光照強(qiáng)度1000lux～10000lux，可以根據(jù)需要進(jìn)行控制，24h均有光照，是自然光照時(shí)間的2～3倍。垂直柱狀模塊式反應(yīng)器中單柱反應(yīng)器的高度為20m～30m、直徑500mm～1000mm，通過(guò)循環(huán)泵對(duì)柱內(nèi)廢水進(jìn)行循環(huán)，流速為0.05m/s～0.1m/s，廢水在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間24h～48h。藻類生產(chǎn)率200～400gvss/(m2.d)。二氧化碳固定量是藻類產(chǎn)量的1.5倍～2.0倍。

38.濃縮裝置采用氣浮濃縮、離心濃縮或重力濃縮，將含固量1％左右的藻液濃縮至含固量3％～4％。氣浮濃縮、離心濃縮或重力濃縮，均不投加絮凝劑或助凝劑。采用氣浮濃縮，表面負(fù)荷4～6m3/(m2.h)，采用重力濃縮時(shí)，固體負(fù)荷30～60kgds/(m2.d)。濃縮上清液氮磷含量小于納管標(biāo)準(zhǔn)則可以直接排入市政管道，也可以根據(jù)需要經(jīng)超濾裝置處理后再排入園林景觀、市政道路等回用系統(tǒng)。

39.超濾裝置采用浸沒(méi)式或者管式超濾，膜通量為10～20l/(m2.h)。超濾裝置出水cod小于100mg/l，總氮小于10mg/l，總磷小于0.5mg/l。

40.步驟(3)中藻類預(yù)處理裝置采用超聲波、熱水解或酸堿浸出的方式對(duì)濃縮得到的藻類進(jìn)行預(yù)處理，可以縮短后續(xù)厭氧處理反應(yīng)時(shí)間，提高沼氣產(chǎn)量，根據(jù)需要，也可以不經(jīng)過(guò)預(yù)處理直接進(jìn)入?yún)捬跆幚怼?br />
41.步驟(3)中厭氧膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行溫度35～39℃，沼氣產(chǎn)率約 0.15～0.3m3沼氣/m3反應(yīng)器，停留時(shí)間50～100天。厭氧有機(jī)物消化率 50％～70％，厭氧膜生物反應(yīng)器內(nèi)30％～50％殘?jiān)ㄆ谕ㄟ^(guò)固體沼渣或液體沼液的形式作為有機(jī)肥外用。厭氧膜生物反應(yīng)器出水回流至藻類生產(chǎn)裝置，與煙氣共同加熱廢水，同時(shí)利用其中剩余的氮磷營(yíng)養(yǎng)元素，提供藻類生長(zhǎng)。

42.步驟(4)中沼氣采用噴淋水洗去除沼氣中的顆粒雜質(zhì)和硫化氫，確保出氣硫化氫含量小于20ppm以下，采用冷凍機(jī)或分子篩去除沼氣中的水份。

43.步驟(4)中沼氣儲(chǔ)柜采用濕式鐘罩式氣柜或者干式雙膜氣柜，調(diào)整出氣壓力在3000～5000pa。

44.沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)裝置采用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，發(fā)電機(jī)缸體熱水、煙囪煙氣余熱采用余熱鍋爐進(jìn)行余熱回收。內(nèi)燃機(jī)發(fā)電效率35％～40％，余熱鍋爐熱效率 40％～45％。含20％左右二氧化碳的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置尾氣，溫度在120℃左右，通入藻類生產(chǎn)裝置，為藻類生產(chǎn)提供光合作用所需二氧化碳，煙氣與厭氧膜生物反應(yīng)器出水共同加熱藻類生產(chǎn)裝置內(nèi)廢水，水溫升高5℃左右，生長(zhǎng)速率提高1倍左右。

45.以下是采用上述處理方法的具體實(shí)施例：

46.一套藻類生產(chǎn)裝置，包含200組直徑1000mm，高度25m的柱狀反應(yīng)器，總體積3925m3，總面積15700m2。

47.處理水量2617m3/d，裝置廢水停留時(shí)間36h，藻類生產(chǎn)裝置進(jìn)水cod 小于500mg/l，總氮小于50mg/l、總磷小于10mg/l，超濾裝置出水cod 小于100mg/l，總氮小于10mg/l，總磷小于0.5mg/l。

48.產(chǎn)藻率100gvss/(m2.d)，產(chǎn)藻量4710kgvss/d，固定二氧化碳8478kg/d，產(chǎn)生含固量1％的濕藻類471m3/d，濃縮后的含固量3％的藻類157m3。

49.沼氣產(chǎn)率0.5m3/kgvss，甲烷產(chǎn)率0.3m3/kgvss，厭氧膜生物反應(yīng)器 0.3m3沼氣/m3反應(yīng)器，厭氧反應(yīng)器體積7850m3，藻類停留時(shí)間50d。排出殘?jiān)?860kgds/d。

50.沼氣產(chǎn)量2355m3/d，每天發(fā)電量4872kw.h。

51.可見(jiàn)，上述處理方法可實(shí)現(xiàn)氮磷廢水的減污降碳處理，同時(shí)可生產(chǎn)再生能源，提高能源利用率。

52.上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種氮磷廢水的處理方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)氮磷廢水進(jìn)入藻類生產(chǎn)裝置，通過(guò)光照和吸收二氧化碳生產(chǎn)藻類，富集廢水中的氮磷，將無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳；(2)將步驟(1)中藻類生產(chǎn)裝置中收獲的藻液排入濃縮裝置濃縮，不含氮磷的上清液直接排入市政管網(wǎng)、或排入超濾裝置去除懸浮物后進(jìn)入回用系統(tǒng)；(3)經(jīng)步驟(2)濃縮處理后得到的藻類排入藻類預(yù)處理裝置預(yù)處理，預(yù)處理后的藻類進(jìn)入?yún)捬跄ど锓磻?yīng)器進(jìn)行厭氧生物處理；(4)步驟(3)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣經(jīng)預(yù)處理后，進(jìn)入沼氣儲(chǔ)柜進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)、暫存，然后進(jìn)入沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)裝置產(chǎn)生電能和蒸汽，含二氧化碳的煙氣進(jìn)入藻類生產(chǎn)裝置提供無(wú)機(jī)碳供藻類生長(zhǎng)，同時(shí)加熱氮磷廢水；(5)步驟(3)厭氧膜生物反應(yīng)器出水回流至藻類生產(chǎn)裝置，與沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)裝置排放的煙氣共同加熱氮磷廢水，厭氧膜生物反應(yīng)器內(nèi)藻渣以液體有機(jī)肥或固體有機(jī)肥的方式利用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮磷廢水的處理方法，其特征在于：所述步驟(1)中藻類生產(chǎn)裝置為采用透光材質(zhì)制成的垂直柱狀模塊式反應(yīng)器，設(shè)置人工模擬太陽(yáng)光照系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮磷廢水的處理方法，其特征在于：所述垂直柱狀模塊式反應(yīng)器中單柱反應(yīng)器的高度為20m～30m、直徑500mm～1000mm，通過(guò)循環(huán)泵對(duì)柱內(nèi)廢水進(jìn)行循環(huán)，流速為0.05m/s～0.1m/s，廢水在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間為24h～48h。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮磷廢水的處理方法，其特征在于：所述步驟(2)中濃縮裝置采用氣浮濃縮、離心濃縮或重力濃縮。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮磷廢水的處理方法，其特征在于：所述步驟(2)中超濾裝置采用浸沒(méi)式或者管式超濾，膜通量為10～20l/(m2.h)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮磷廢水的處理方法，其特征在于：所述步驟(3)中藻類預(yù)處理裝置采用超聲波、熱水解或酸堿浸出的方式。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮磷廢水的處理方法，其特征在于：所述步驟(3)中厭氧膜生物反應(yīng)器運(yùn)行溫度為35～39℃，停留時(shí)間為50～100天。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮磷廢水的處理方法，其特征在于：所述步驟(4)中沼氣采用噴淋水洗去除沼氣中的顆粒雜質(zhì)和硫化氫，采用冷凍機(jī)或分子篩去除沼氣中的水份。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮磷廢水的處理方法，其特征在于：所述步驟(4)中沼氣儲(chǔ)柜采用濕式鐘罩式氣柜或者干式雙膜氣柜，調(diào)整出氣壓力為3000～5000pa。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開(kāi)了一種氮磷廢水的處理方法，包括以下步驟：(1)氮磷廢水進(jìn)入藻類生產(chǎn)裝置，富集廢水中的氮磷，將無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳；(2)將步驟(1)中藻類生產(chǎn)裝置中收獲的藻液排入濃縮裝置濃縮；(3)經(jīng)步驟(2)濃縮處理后得到的藻類排入藻類預(yù)處理裝置預(yù)處理，預(yù)處理后的藻類進(jìn)入?yún)捬跄ど锓磻?yīng)器進(jìn)行厭氧生物處理；(4)步驟(3)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣經(jīng)預(yù)處理，進(jìn)入沼氣儲(chǔ)柜進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)、暫存，然后進(jìn)入沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)裝置產(chǎn)生電能和蒸汽；(5)步驟(3)厭氧膜生物反應(yīng)器出水回流至藻類生產(chǎn)裝置，與沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)裝置排放的煙氣共同加熱氮磷廢水。本發(fā)明提供的處理方法，可實(shí)現(xiàn)減污降碳，能源再生利用。能源再生利用。能源再生利用。

技術(shù)研發(fā)人員：楊海亮 周新宇 胡洋 徐敏 馬三劍

受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州科特環(huán)保股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.01.11

技術(shù)公布日：2022/4/20