CN112723540A - 在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置及方法，在膨胀颗粒污泥床反应器中的污泥斗区域形成原位产酸发酵区，利用厌氧发酵菌对以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥以及污泥消化液中残留有机物进行厌氧发酵，转化生成有机酸，使有机酸以及碳酸根继续为反硝化细菌以及厌氧氨氧化细菌提供有机碳源以及无机碳源，提高脱氮效率，在产酸发酵区进行原位碳回收以及磷的纯化。本发明有效地解决在氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀工艺中由于有机和无机杂质所导致的磷回收效率低下的问题。本发明有效地利用了现有的条件，不需要额外药剂添加；同时也能够取得较好的纯化效果，提高了磷回收效率，并且促进了工艺整体的脱氮效率，对于从污水处理厂中实现磷的资源化利用具有重要意义。

Description

在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种污水脱氮的装置和方法，特别是涉及一种在污水脱氮工艺中同步回收污水中的磷的装置和方法，还涉及一种碳回收装置合法以及提升污泥消化液中磷的回收纯度的方法，实现多元选择的自然资源回收，应用于污水脱氮治理以及废弃物资源化的技术领域。

背景技术

磷是一种重要的自然资源，是所有生命生长所必须的营养元素。由于磷矿资源日益减少且难以再生，因此从废物中回收磷是十分必要的。污水中磷的总量丰富，据统计，我国城市污水中含磷量普遍在5～10mg/L左右。因此，从城市污水中回收磷成为解决磷资源匮乏的重要路径之一。

城市污水经过生化处理之后，其中90％以上的磷将会进入到污泥之中。厌氧消化是实现污泥稳定化、减量化、资源化的经济的有效的手段，在此过程中，污泥中的磷从污泥固相重新释放到污泥消化液之中。

污泥消化液中所含有大量的氨氮、无机磷以及部分的有机物，因此并不能够直接排入自然水体之中，仍然需要进一步进行处理，以满足国家排放要求。而其中较高的磷浓度以及有机物为废弃物资源回收提供了可能。

在两段式短程硝化厌氧氨氧化的大工艺背景下，通过利用厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石工艺，可同步实现污泥消化废水的自养脱氮和磷的高效回收，磷则在该过程中通过以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥的形式实现回收。公开号为CN111333178A的专利文献公开了一种碱性污泥发酵强化硝酸盐废水自养脱氮同步磷回收的装置与方法，包括碱性污泥发酵耦合短程反硝反应器和自养脱氮同步磷回收反应器，装置结构复杂，磷回收过程中不能有效提高磷的纯度，难以满足杂质去除的要求。公开号为CN110156157A的专利文献公开了一种用于污水中碳源和磷回收以及自养脱氮的工艺方法，由“高负荷碳捕捉”装置(HL-SBR)、“磷回收”(PR-SBR)装置和“厌氧氨氧化”自养脱氮装置(AMX-SBR)组成，采用多级分段处理***，厌氧反应在微曝气模式下运行，能量消耗较多，污染物治理效率和综合能耗比不够理想。公开号为CN 104310641 A的专利文献公开了一种低磷水深度除磷的方法，虽然能富集磷，但该方法采用流化床与固定床串联形式，各自水力停留时间长达5.46h和4.58h，所需设备或构筑物体积过大，设备紧凑程度差，不利于高密度建造除磷设施的布置和建设。

然而，现阶段这种处理工艺仍然存在着两个问题。其一，磷回收产物中含有较多杂质，包括有机杂质和无机杂质，其中有机杂质主要组分是微生物及其代谢产物，无机杂质主要成分是碳酸钙。杂质的存在影响了回收磷产物的纯度，降低了磷回收效率，且在整个处理工艺中也是不可避免的。其二，厌氧氨氧化技术的理论脱氮效率为89％，较多的硝态氮残留仍然是不得不去解决的问题。因此，如何针对该工艺实现提高污泥消化液中磷回收物的纯度以及提高氮去除效率至关重要。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置及方法，能利用原位碳回收技术同步提高污泥消化液中磷的回收纯度以及氮的去除效率，本发明利用巧妙的布水方式，在厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器内形成原位发酵区域，通过利用厌氧发酵菌对以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥以及污泥消化液中残留有机物进行厌氧发酵，在这一过程中，大分子有机物转化成小分子有机酸，并同时降低环境pH。这不仅可以有效地解决磷回收产物中有机杂质的问题，同时无机碳酸盐杂质也在低pH的环境中得到去除。产生的小分子有机酸以及碳酸根则可以继续为反硝化细菌以及厌氧氨氧化细菌提供有机碳源以及无机碳源，继而提高总氮的去除效率，并实现碳源的原位回收利用。该方法为从污泥消化液中实现高效磷回收及氮去除提供新的方法和思路。本发明节约能源，实现有效的资源回收综合效益，大大提高工艺稳定性和城市污水处理效率，并显著降低城市污水治理成本。

为了实现上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，在膨胀颗粒污泥床反应器中的污泥斗区域形成原位产酸发酵区，所述膨胀颗粒污泥床反应器采用厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器，利用厌氧发酵菌对以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥以及污泥消化液中残留有机物进行厌氧发酵，将大分子有机物转化成小分子有机酸，在酸性环境下碳酸盐发生解离，使有机酸以及碳酸根重新释放，并为反硝化细菌以及厌氧氨氧化细菌提供有机碳源以及无机碳源，在产酸发酵区进行原位碳回收以及磷的纯化；

在厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器侧面中下部或下部设有一系列进水口，一系列进水口包括进水口组和部分回流进水口，所述进水口组的位置不低于污泥斗的上沿位置，部分回流进水口设置于污泥斗的中部侧面或下部，通过进水口组调节产酸发酵区域占所述反应器整体污泥区的比例，控制出水回流经进水口组进入反应器内，并使部分回流液经部分回流进水口进入产酸发酵区域，发酵污泥经发酵污泥接种口进入产酸发酵区域；利用pH值检测仪测定产酸发酵区域内的pH值，设置排泥口用于回收经产酸发酵过后纯化的羟基磷灰石沉淀产物。

作为本发明优选的技术方案，所述进水口组由多个设置于不同高度位置处的单一进水口组成，通过选择不同的单一进水口的进水来调节产酸发酵区域占厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器中的整体污泥区的比例。

作为本发明优选的技术方案，设置进水口组的位置，使得反应器以导流板为分隔面将反应器分为上下两部分污泥容积比为(7-8):(2-3)。

作为本发明优选的技术方案，采用分段进水的方式，即设置两组进水口：使进水口组和部分回流进水口分别设置于反应器侧面和污泥斗的底部，短程硝化出水、原污泥消化液以及主体回流液进入反应器侧面的进水口组，而小部分回流液则进入污泥斗底部的部分回流进水口；在不低于污泥斗的上沿位置处设置导流板，将反应器内部分隔成两部分反应主体，导流板防止侧面进水对底部产酸发酵区域造成冲击，并防止底部污泥进入到导流板上方的反应器区域，用以维持并稳定反应器底部的水流死区的污泥环境，使在导流板下方的反应器的下部反应区形成产酸发酵区。本发明通过设置导流板，从而在EGSB反应器中形成两部分反应主体，为原位发酵产酸提供形成条件。优选所述装置中的进水口组和导流板用于调节产酸发酵区域占整体污泥区的比例，其可以根据污泥量的多少来进行比例的调节。

作为本发明优选的技术方案，通过发酵污泥接种口接种厌氧发酵污泥，产酸发酵区域在发酵细菌的作用下，降解附着在羟基磷灰石表面的由于缺乏生长底物死亡的厌氧氨氧化以及由原污泥消化液所带来的有机物，并将其转化为小分子的脂肪酸。

作为本发明优选的技术方案，通过设置部分出水回流至污泥斗的底部的部分回流进水口，来控制原位产酸发酵区域的发酵程度以及pH，从而有效地控制碳源的回收和利用以及纯化磷回收产物。

作为本发明优选的技术方案，在反应器上部设有出水口、回流出水口和三相分离器，经过三相分离器分离的出水通过出水口排出，另外还通过所述回流出水口分别向进水口组和部分回流进水口输送出水。

作为本发明优选的技术方案，在反应器内接种厌氧氨氧化颗粒污泥，以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥，分为VSS组分和复合无机颗粒组分，通过进水污泥消化液组成混合物料柱，形成反应物体系。

一种在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的方法，采用本发明在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，通过改变进水口的位置，从而在升流式反应器的进水口下部形成产酸发酵区域，通过污泥的产酸发酵，调控底部区域的pH，去除碳酸钙杂质；进行厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀工艺，并提高回收污泥消化液中的磷的纯度。

作为本发明优选的技术方案，产酸发酵区域占厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器中的整体污泥区的比例由进水口组调控，其比例范围在20-30％之间。

作为本发明优选的技术方案，按照污水脱氮进水氮负荷的需求来调整回流进水的回流比，并使通过一系列进水口的回流进水的回流比的范围在1～50之间可调。进一步优选，进水口回流进水的回流比的范围在1～20之间，可根据具体需求进行调控。

作为本发明优选的技术方案，接种的发酵污泥量不超过产酸发酵区域总容积的30％，在排泥过后，根据后续发酵效果参数决定是否需要继续接种。

作为本发明优选的技术方案，产酸发酵区域的pH控制范围在7.0～8.0之间，通过控制部分回流可调。

作为本发明优选的技术方案，在污水脱氮工艺周期内，经过部分回流进水口进入产酸发酵区域的部分回流的单次输入量不超过产酸发酵区域总容积的50％。

作为本发明优选的技术方案，排泥口的直径为反应器直径的10～50％，单次排泥量不超过产酸发酵区域总容积的50％，且单次排泥量不超过排泥周期中反应器内污泥的增长量。

本发明作用机理：

本发明的概念所采用的说明反应器装置类型是膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器，由于厌氧氨氧化的脱氮机制，因此出水中的主要成分只有硝态氮，而附着在羟基磷灰石表面的微生物主要由厌氧氨氧化菌组成，因此回流不会带来厌氧氨氧化菌生长的底物。部分回流的量不宜过大，且不宜够持续输入，单次输入量不宜超过产酸发酵区域总容积的50％，回流量可依据pH值检测仪所反馈的参数进行实时调节。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明利用原位碳回收技术同步提高污泥消化液中磷的回收纯度以及氮的去除效率，其利用独特的布水方式，在厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器内形成原位发酵区域，通过利用厌氧发酵菌对以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥以及污泥消化液中残留有机物进行厌氧发酵；本发明产生的小分子有机酸以及碳酸根则可以继续为反硝化细菌以及厌氧氨氧化细菌提供有机碳源以及无机碳源，继而提高总氮的去除效率，并实现碳源的原位回收利用；

2.本发明有效地利用了现有的条件，不需要额外药剂的添加；同时，也能够取得较好的纯化效果，提高了磷回收的效率，对于从污水处理厂中实现磷的资源化利用具有重要意义；

3.本发明方法简单易行，成本低，综合效益显著，适合推广使用。

附图说明

图1是本发明机理示意图，其中图1中的局部放大插图为产酸发酵区域的反应原理图。

图2是图1的局部放大图，表示产酸发酵实现原位碳回收与磷纯化示意图。

图3是本发明在不同pH条件下羟基磷灰石与碳酸钙的饱和系数变换对比图。

图4为本发明在膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中形成产酸发酵区来实现原位碳回收以及磷纯化示意图。

在图4中：1-进水口组；2-出水口；3-回流出水口；4-VSS组分；5-复合无机颗粒组分；6-污泥斗兼原位产酸发酵区；7-排泥口；8-部分回流进水口；9-发酵污泥接种口；10-三相分离器；11-导流板；12-pH值监测仪。

具体实施方式

以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1、图2和图4，一种在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：在膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中的污泥斗6区域形成原位产酸发酵区，所述膨胀颗粒污泥床反应器采用厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器，利用厌氧发酵菌对以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥以及污泥消化液中残留有机物进行厌氧发酵，将大分子有机物转化成小分子有机酸，在酸性环境下碳酸盐发生解离，使有机酸以及碳酸根重新释放，并为反硝化细菌以及厌氧氨氧化细菌提供有机碳源以及无机碳源，在产酸发酵区进行原位碳回收以及磷的纯化；

在厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器侧面中下部或下部设有一系列进水口，一系列进水口包括进水口组1和部分回流进水口8，所述进水口组1的位置不低于污泥斗6的上沿位置，部分回流进水口8设置于污泥斗6的中部侧面或下部，通过进水口组1调节产酸发酵区域占所述反应器整体污泥区的比例，控制出水回流经进水口组1进入反应器内，并使部分回流液经部分回流进水口8进入产酸发酵区域，发酵污泥经发酵污泥接种口9进入产酸发酵区域；利用pH值检测仪12测定产酸发酵区域内的pH值，设置排泥口7用于回收经产酸发酵过后纯化的羟基磷灰石沉淀产物。

本实施例利用巧妙的布水方式，在厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器内形成原位发酵区域，通过利用厌氧发酵菌对以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥以及污泥消化液中残留有机物进行厌氧发酵，在这一过程中，大分子有机物转化成小分子有机酸，并同时降低环境pH。这不仅可以有效地解决磷回收产物中有机杂质的问题，同时无机碳酸盐杂质也在低pH的环境中得到去除。产生的小分子有机酸以及碳酸根则可以继续为反硝化细菌以及厌氧氨氧化细菌提供有机碳源以及无机碳源，继而提高总氮的去除效率，并实现碳源的原位回收利用。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，参见图3，所述进水口组1由多个设置于不同高度位置处的单一进水口组成，通过选择不同的单一进水口的进水来调节产酸发酵区域占厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器中的整体污泥区的比例。

在本实施例中，参见图3，采用分段进水的方式，即设置两组进水口：使进水口组1和部分回流进水口8分别设置于反应器侧面和污泥斗6的底部，短程硝化出水、原污泥消化液以及主体回流液进入反应器侧面的进水口组1，而小部分回流液则进入污泥斗6底部的部分回流进水口8；在不低于污泥斗6的上沿位置处设置导流板11，将反应器内部分隔成两部分反应主体，导流板11防止侧面进水对底部产酸发酵区域造成冲击，并防止底部污泥进入到导流板11上方的反应器区域，用以维持并稳定反应器底部的水流死区的污泥环境，使在导流板11下方的反应器的下部反应区形成产酸发酵区。

在本实施例中，参见图2，图2是产酸发酵实现原位碳回收与磷纯化示意图，原位产酸发酵去除碳酸钙杂质。通过发酵污泥接种口9接种厌氧发酵污泥，产酸发酵区域在发酵细菌的作用下，降解附着在羟基磷灰石表面的由于缺乏生长底物死亡的厌氧氨氧化以及由原污泥消化液所带来的有机物，并将其转化为小分子的脂肪酸。

在本实施例中，参见图3，通过设置部分出水回流至污泥斗6的底部的部分回流进水口8，来控制原位产酸发酵区域的发酵程度以及pH，从而有效地控制碳源的回收和利用以及纯化磷回收产物。

在本实施例中，参见图3，在反应器上部设有出水口2、回流出水口3和三相分离器10，经过三相分离器10分离的出水通过出水口2排出，另外还通过所述回流出水口3分别向进水口组1和部分回流进水口8输送出水。

在本实施例中，参见图3，在反应器内存在以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥，分为VSS组分4和复合无机颗粒组分5，通过进水污泥消化液组成混合物料柱，形成反应物体系。

本实施例在膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中采用分段进水的方式，即设置两个进水口：侧面、底部，短程硝化出水、原污泥消化液以及主要回流进入侧面进水口，部分回流进入底部进水口。通过设置导流板，从而在EGSB反应器中形成两部分反应主体，为原位发酵产酸提供形成条件。本实施例接种厌氧发酵污泥，下部反应区在发酵细菌的作用下形成原位产酸发酵区域，降解附着在羟基磷灰石表面的由于缺乏生长底物死亡的厌氧氨氧化以及由原污泥消化液所带来的有机物，并将其转化为小分子的脂肪酸。本实施例通过设置部分出水回流至底部进水口来控制原位产酸发酵区域的发酵程度以及pH，从而较好地实现碳源的回收和利用以及纯化磷回收产物。

实施例三：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，参见图1、图2和图4，一种在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的方法，采用上述实施例所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，通过改变进水口的位置，从而在升流式反应器的进水口下部形成产酸发酵区域，通过污泥的产酸发酵，调控底部区域的pH，去除碳酸钙杂质；进行厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀工艺，并提高回收污泥消化液中的磷的纯度。

本实施例提高厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀工艺回收污泥消化液中的磷的纯度，通过进水口组调节产酸发酵区域占整体污泥区的比例，出水回流经进水口组进入反应器内，部分回流经部分回流进水口进入产酸发酵区域，发酵污泥经发酵污泥接种口进入产酸发酵区域。pH值检测仪用于测定产酸发酵区域内的pH值，排泥口用于回收经产酸发酵过后纯化的羟基磷灰石沉淀产物。本实施例方法有效地利用了现有条件，不需要额外药剂的添加。同时，也能够取得较好的纯化效果，提高了磷回收的效率，对于从污水处理厂中实现磷的资源化利用具有重要意义。

实施例四：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，所述装置中的进水口组1和导流板11用于调节产酸发酵区域占整体污泥区的比例，根据污泥量的多少来进行比例的调节。进水口组1由多个单一进水口组成，调节产酸发酵区域占厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器中的整体污泥区的比例范围为10～50％。导流板11的主要作用一方面是防止侧面进水对底部产酸发酵区域造成冲击，另一方面是防止底部污泥进入到上部区域，用以维持一个较为稳定底部水流死区的污泥环境。

在本实施例中，所述装置中的进水口组1的另一方面的作用是作为回流的进水口，用于调节进水基质浓度以及上升流速，其目的是有利于厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀工艺的有效实现，增强传质以及促进污泥颗粒化。按照污水脱氮进水氮负荷的需求来调整回流进水的回流比，回流比的范围在1～50之间，可根据具体需求进行调控。特别是使通过一系列进水口的回流进水的回流比的范围在1～20之间可调。

在本实施例中，在所述装置污泥斗兼原位产酸发酵区域6中，是原位产酸发酵的主体区域。复合污泥中VSS/TSS由进水氮负荷与磷负荷共同决定，使其范围介于20～30％之间。VSS是产酸发酵的主要底物，通过发酵污泥接种口9接种具有发酵能力的污泥，接种发酵污泥量应不超过产酸发酵区域总容积的30％，在排泥过后根据后续发酵效果决定是否需要继续接种。接种发酵污泥用于促进底部VSS的产酸发酵效率。由附图2所示，碳酸钙的过饱和度随pH的升高而升高，但是与羟基磷灰石相比在相同pH条件下，羟基磷灰石的过饱和度更高，更具沉淀优势。当pH高于8.5时，碳酸钙更易在形成，而在8.0以下时，在该体系中，碳酸钙则更不易形成。因此在产酸发酵区，应使发酵程度所导致的pH维持在7.0～8.0之间，通过控制部分回流。用以满足碳酸钙杂质去除的需求，且对羟基磷灰石不造成影响，保证磷的有效回收。

在本实施例中，所述装置中的部分回流进水口8，其目的是为了调节产酸发酵区域发酵程度，控制pH的范围在7.0～8.0之间。

所述装置中排泥口7用于排泥，回收经产酸发酵过后纯化的羟基磷灰石沉淀产物。排泥口直径范围为反应器内有效直径的10～50％，单次排泥量不能超过产酸发酵区域总容积的50％，单次排泥量不应超过排泥周期中反应器内污泥的增长量。

本实施例由于厌氧氨氧化的脱氮机制，因此出水中的主要成分只有硝态氮，而附着在羟基磷灰石表面的微生物主要由厌氧氨氧化菌组成，因此回流不会带来厌氧氨氧化菌生长的底物。部分回流的量不宜过大，且不宜够持续输入，在污水脱氮工艺周期内，经过部分回流进水口8进入产酸发酵区域的部分回流的单次输入量不超过产酸发酵区域总容积的50％，回流量可依据pH值检测仪所反馈的参数进行实时调节。

本实施例采用布水方式，在厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器内形成原位发酵区域，通过利用厌氧发酵菌对以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥以及污泥消化液中残留有机物进行厌氧发酵。

实施例五：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，如图3所示的反应器形式，设计反应器的有效污泥容积为10L，设置进水口1位置，使得反应器以导流板11为分隔面将反应器分为上下两部分污泥容积比为8:2，即2L为产酸发酵区域，8L为厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀区域。通过进水氮磷负荷的调控，使得形成的污泥中VSS/TSS＝20±5％，并在此基础上在产酸发酵区域进行产酸发酵。由发酵污泥接种口9接种厌氧发酵污泥0.2L，接种厌氧发酵污泥占总产酸发酵区域容积的10％。根据pH值检测仪12所反馈的读数，调节部分回流进水口8的进水流量，从而使产酸发酵区域pH维持在7.0～8.0的范围内。设置每次排泥量为0.4L，占产酸发酵区域总容积的20％，排泥周期以发酵程度以及反应器整体污泥量作为标准，即以产酸发酵后污泥中VSS/TSS、无机颗粒中碳酸钙的组分，以及反应器内污泥增长速率为主要参考依据，从而设定排泥周期。

污泥斗兼原位产酸发酵区域6内的工作原理如图1所示，死亡的细胞及其代谢分泌产物以及大分子有机物，在发酵微生物的作用下进行产酸发酵，生成短链脂肪酸，同时使得产酸发酵区域6内的环境pH降低。pH的降低使得碳酸钙的过饱和度降低并使其逐渐溶解，在氢离子的作用下逐渐分解成碳酸根离子和钙离子。从而实现了回收的羟基磷灰石中有机杂质以及无机碳酸盐杂质的去除，提高了最终回收的污泥中羟基磷灰石的纯度。

产生的短链脂肪酸在出水部分回流的作用下进入上部厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应区，并为其提供碳源。当底部污泥密度为1.35kg/L，污泥含水率为85％，VSS/TSS＝20±5％时，发酵区由活性污泥发酵可最多满足43.085～71.808g的

的短程反硝化过程。从而提高TN的去除效率。本实施例取得较好的纯化效果，利用原位碳回收工艺，能同步提高污泥消化液中磷的回收纯度以及氮的去除效率。

实施例六：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

本实施例与实施例五的不同是：反应器以导流板11为分隔面将反应器分为上下两部分污泥容积比为7:3，产酸发酵区域最多可以满足64.63～107.71g的

的短程反硝化过程。

本实施例取得较好的纯化效果，利用原位碳回收工艺，能同步提高污泥消化液中磷的回收纯度以及氮的去除效率。

综上所述，上述有关的实施例装置和方法提高厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀工艺回收污泥消化液中的磷的纯度，有效地解决在氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀工艺中解决由于有机和无机杂质所导致的磷回收效率低下的问题。上述实施例方法为通过改变进水口的位置，从而在升流式反应器的进水口下部形成产酸发酵区域，通过污泥的产酸发酵，使得底部区域的pH降低，而碳酸钙对酸敏感，当pH<8.0时易分解，但是羟基磷灰石在pH＝7.0～8.0之间时仍能够较好的存在，因此当厌氧发酵产酸使pH降至8.0以下时，则实现较好的碳酸钙杂质的去除，同时对羟基磷灰石并不会造成太大的影响。上述实施例方法有效地利用了现有的条件，不需要额外药剂的添加。同时，也能够取得较好的纯化效果，提高了磷回收的效率，对于从污水处理厂中实现磷的资源化利用具有重要意义。

上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：在膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中的污泥斗(6)区域形成原位产酸发酵区，所述膨胀颗粒污泥床反应器采用厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器，利用厌氧发酵菌对以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥以及污泥消化液中残留有机物进行厌氧发酵，将大分子有机物转化成小分子有机酸，在酸性环境下碳酸盐发生解离，使有机酸以及碳酸根重新释放，并为反硝化细菌以及厌氧氨氧化细菌提供有机碳源以及无机碳源，在产酸发酵区进行原位碳回收以及磷的纯化；

在厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器侧面中下部或下部设有一系列进水口，一系列进水口包括进水口组(1)和部分回流进水口(8)，所述进水口组(1)的位置不低于污泥斗(6)的上沿位置，部分回流进水口(8)设置于污泥斗(6)的中部侧面或下部，通过进水口组(1)调节产酸发酵区域占所述反应器整体污泥区的比例，控制出水回流经进水口组(1)进入反应器内，并使部分回流液经部分回流进水口(8)进入产酸发酵区域，发酵污泥经发酵污泥接种口(9)进入产酸发酵区域；利用pH值检测仪(12)测定产酸发酵区域内的pH值，设置排泥口(7)用于回收经产酸发酵过后纯化的羟基磷灰石沉淀产物。

2.根据权利要求1所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：所述进水口组(1)由多个设置于不同高度位置处的单一进水口组成，通过选择不同的单一进水口的进水来调节产酸发酵区域占厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器中的整体污泥区的比例。

3.根据权利要求1所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：采用分段进水的方式，即设置两组进水口：使进水口组(1)和部分回流进水口(8)分别设置于反应器侧面和污泥斗(6)的底部，短程硝化出水、原污泥消化液以及主体回流液进入反应器侧面的进水口组(1)，而小部分回流液则进入污泥斗(6)底部的部分回流进水口(8)；在不低于污泥斗(6)的上沿位置处设置导流板(11)，将反应器内部分隔成两部分反应主体，导流板(11)防止侧面进水对底部产酸发酵区域造成冲击，并防止底部污泥进入到导流板(11)上方的反应器区域，用以维持并稳定反应器底部的水流死区的污泥环境，使在导流板(11)下方的反应器的下部反应区形成产酸发酵区。

4.根据权利要求1所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：通过发酵污泥接种口(9)接种厌氧发酵污泥，产酸发酵区域在发酵细菌的作用下，降解附着在羟基磷灰石表面的由于缺乏生长底物死亡的厌氧氨氧化以及由原污泥消化液所带来的有机物，并将其转化为小分子的脂肪酸。

5.根据权利要求1所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：通过设置部分出水回流至污泥斗(6)的底部的部分回流进水口(8)，来控制原位产酸发酵区域的发酵程度以及pH，从而有效地控制碳源的回收和利用以及纯化磷回收产物。

6.根据权利要求1所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：在反应器上部设有出水口(2)、回流出水口(3)和三相分离器(10)，经过三相分离器(10)分离的出水通过出水口(2)排出，另外还通过所述回流出水口(3)分别向进水口组(1)和部分回流进水口(8)输送出水。

7.根据权利要求1所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：在反应器内存在以羟基磷灰石为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥，分为VSS组分(4)和复合无机颗粒组分(5)，通过进水污泥消化液组成混合物料柱，形成反应物体系。

8.一种在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的方法，采用权利要求1所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的装置，其特征在于：通过改变进水口的位置，从而在升流式反应器的进水口下部形成产酸发酵区域，通过污泥的产酸发酵，调控底部区域的pH，去除碳酸钙杂质；进行厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀工艺，并提高回收污泥消化液中的磷的纯度。

9.根据权利要求8所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的方法，其特征在于：产酸发酵区域占厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石沉淀反应器中的整体污泥区的比例由进水口组(1)调控，其比例范围在20-30％之间。

10.根据权利要求8所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的方法，其特征在于：按照污水脱氮进水氮负荷的需求来调整回流进水的回流比，并使通过一系列进水口的回流进水的回流比的范围在1～50之间可调。

11.根据权利要求8所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的方法，其特征在于：接种的发酵污泥量不超过产酸发酵区域总容积的30％，在排泥过后，根据后续发酵效果参数决定是否需要继续接种。

12.根据权利要求8所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的方法，其特征在于：产酸发酵区域的pH控制范围在7.0～8.0之间，通过控制部分回流可调。

13.根据权利要求8所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的方法，其特征在于：在污水脱氮工艺周期内，经过部分回流进水口(8)进入产酸发酵区域的部分回流的单次输入量不超过产酸发酵区域总容积的50％。

14.根据权利要求8所述在污水脱氮工艺中同步回收污泥消化液中的磷的方法，其特征在于：排泥口(7)的直径为反应器直径的10～50％，单次排泥量不超过产酸发酵区域总容积的50％，且单次排泥量不超过排泥周期中反应器内污泥的增长量。

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