一种从化粪池废水中回收氮磷的装置及方法

摘要

本发明一种从化粪池废水中回收氮磷的装置及方法，属于废水处理技术领域。该一体化装置主要由溢流池、预处理池、多功能检查井和结晶反应池组合而成。方法：污水通过用户排水管进入化粪池处理系统，首先通过格栅进入预处理池，污泥下沉，反应发酵产生气体由出气口排出或回收，污水上清液达到出水口最低水位线经管线进入结晶反应池。进入结晶反应池的污水首先通过轻质滤料层的截流和附着微生物的降解作用到结晶沉淀区，辅助加入氯化镁和碱性溶液，最大程度地使污水过流形成磷酸铵镁晶体，得以回收利用，处理后的污水流向市政污水管网。若水量激增或者预处理池突发故障，污水直接进入溢流池流入市政污水管网。本发明化粪池污物处理能力强，可回收氮磷营养盐，且能够实现污水处理与污水、污泥同时资源化利用的多重效果，有效降低了污水厂的氮磷负荷，是一种新型的资源化处理技术，满足可持续发展的要求。

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种从化粪池废水中回收氮磷的装置和方法。

背景技术

我国氮磷污染引起的水体问题十分严重，作为城市污水初级处理构筑物的化粪池虽然在城市化的进程中发挥了积极作用，但其弊端也慢慢凸显，更有甚者提出了有完善集中污水处理设施的城市可不设化粪池的论断，表明如今化粪池的作用已慢慢弱化，所以拓展化粪池功能，寻找新的化粪池类型迫在眉睫。

化粪池氮磷去除率不高且消耗一定量的有机物，营养盐随着污水进入市政排水管网至污水处理厂集中处理，会导致污水厂在处理市政污水时碳源相对不足，生化性较差，脱氮除磷效果不佳等问题，所以要求强化污水进入污水厂前的预处理方式，减轻污水厂的处理负荷。

传统的脱氮除磷方式运行成本高，且存在理论沉淀产物不能有效产出利用的缺陷，近些年来磷酸铵镁结晶回收应用在高氮磷废水诸如污泥消化液、养殖场废水的处理过程当中，在化粪池废水处理中的应用几乎行业空白。根据对化粪池废水的前期调研发现，这种废水水质适当投加镁源的化合物溶液可以得到磷酸铵镁晶体。

现如今我国应用的化粪池普遍是两格或者三格式化粪池，这种形式的化粪池注定了化粪池结构及处理方式的单一性，而且市场上很少有其他形式的化粪池结构出现，利用营养盐去除且资源化的思路设计改进化粪池结构及功能对实际工程的推广具有重大的意义。

发明内容

本发明针对传统的化粪池功能单一、处理后出水氮磷负荷过大、难以实现污水污泥同时回收利用的弊端，提供一种具有改善上述问题的一种从化粪池废水中回收氮磷资源的装置及方法。

为了实现上述的技术问题，本发明是通过以下的技术方案实施的。

一种从化粪池废水中回收氮磷的装置及方法，其特征在于该一体化装置主要由溢流池、预处理池、多功能检查井和结晶反应池组合而成。溢流池为污水进入体系的保障型构筑物，也作为预处理池检修时的备用池，通过出水管与结晶反应池底部连接；预处理池是一个固液气三相分离池，其中，污泥定期清掏，产生的气体由出气口排出或收集，出水管延伸至结晶反应池；污水经滤料的截留和附着微生物的降解进入结晶区，晶体逐渐变大至沉淀区，定期回收作缓释肥使用。

本发明提供的从化粪池废水中回收氮磷的装置，其特征在于所述的溢流池为砖砌抹灰的方形结构，底部有出水管连至结晶反应池外部预留的系统出水渠，出水管上设置有止回阀，若出现水量激增或者预处理池突发事故，溢流池起临时进水作用，与预处理池相接部分设置导流堰；所述的预处理池分污泥层、气室和污水区三个部分，气室收集的气体由出气口排出或收集，污泥定期从预留清掏口进行清掏，污水由出水管流至结晶反应池继续处理，在进水口位置设置有格栅；所述的结晶反应池由滤料填充层和结晶沉淀分离区组成；所述的多功能检查井设有爬梯、小型加药间、污泥清掏口和晶体回收收集口，旨在为其他单元服务。

本发明提供的从化粪池中回收氮磷的装置，其特征在于所述的滤料填充层中的滤料选用轻质陶粒，该填料的相关的特征为：密度小、强度高、吸水率大、保温、耐久、抗热等，密度为300-500kg/m³；所述的结晶反应池为玻璃钢制作的预制结构，采用倒三角漏斗形状；所述的小型加药间定量混合氯化镁溶液以补充镁离子，定期投加氢氧化钠溶液以调节pH值，用于污水至结晶区产生沉淀，利于回收。

本发明提供的是一种从化粪池废水中回收氮磷的方法，其特征在于，包括以下步骤。

步骤1、污水通过用户排水管进入化粪池处理系统，首先经过格栅流入预处理池，污泥下沉，反应发酵产生气体由出气口排出或回收，污水上清液达到出水口最低水位线经管线进入结晶反应池。

步骤2、进入结晶反应池的污水首先经过轻质滤料层的截流和附着微生物的降解作用流到结晶沉淀区，通过投加碱液，使pH控制在7.5-9，由pH探测计监测，同时每天根据污水流量自动投加氯化镁溶液补充镁源，在结晶沉淀区使污水过流，最大程度形成磷酸铵镁晶体，污水经过滤网之后，将晶体从系统中回收出去，剩余清液流向市政污水管网。若水量激增或者预处理池突发故障，污水直接进入溢流池经连接管流向市政污水管网。

步骤3、设置污泥清掏和晶体回收周期为180天，污泥清掏时首先将悬浮污泥层上层污水由污水排空预留口抽至溢流池，人工进入多功能检查井，通过清掏口进行机械清掏，晶体由晶体回收口进行收集，清掏和回收周期可根据具体实际情况适当调整。

本发明提供的是一种从化粪池废水中回收氮磷的方法，具有以下5个优点。

(1)解决了化粪池形式单一，处理效率不高的问题，可实现同步脱氮除磷。

(2)通过基于pH值的实时控制策略，可以实现并稳定结晶过程，利于磷酸铵镁晶体的回收。

(3)污泥产量低，节省污泥处理费用。

(4)可实现污水处理和污泥、污水同时资源化利用的多重效果。

(5)有效降低进入污水处理厂的氮磷处理负荷，有利于污水厂碳源的综合利用，提高水质处理效果。

附图说明

图1为从化粪池废水中回收氮磷的一体化装置组合示意图，图2为预处理池示意图，图3为多功能检查井示意图。

图1中：1-溢流池，2-格栅，3-出气口，4-污泥层，5-爬梯，6-小型加药间，7-晶体回收口，8-预处理池出水管（结晶反应池进水管），9-滤网，10-连接管，11-滤料（轻质陶粒）层，12-结晶反应池，13-系统出水渠，14-止回阀，15-污水排空预留口，16-pH实时监测计，17-污泥清掏口，18-导流堰。

从化粪池废水中回收氮磷的装置，由溢流池、预处理池、多功能检查井和结晶反应池四部分组合而成，其中，溢流池和多功能检查井属于保障单元，预处理池和结晶反应池为主体反应单元。反应后出水氨氮和磷浓度明显降低，在结晶回收收集口有磷酸铵镁结晶生成，同时，污泥和结晶产物从多功能检查井外运，污水和污泥共同处理的同时，还可以回收含氮磷丰富的无害化缓释肥料。

从化粪池废水中回收氮磷的装置，滤料层11所选滤料为轻质陶粒，该填料的相关的特征为：密度小、强度高、吸水率大、保温、耐久、抗热等，密度为300-500kg/m³，原料易得；在水量恒定时滤料处于悬浮状态，不易堵塞，在进入结晶反应之前可以对水质进行强化处理，去除一部分悬浮物和其它杂质，更有利于后期结晶反应的进行，此外，滤料还起调整流速的作用。

微碱性条件更有利于磷酸铵镁结晶反应的进行，该装置在小型加药间6设置pH实时监测计16，探头通过滤料层深入结晶反应池，并对探头附加保护措施。如果pH略低，采取强化措施，用氢氧化钠低浓度溶液与氯化镁混合投加。

在结晶反应池的出水口设置滤网9，可有效拦截沉淀物使固液分离，避免形成的结晶产物随污水流失而导致难以回收利用。

溢流池与结晶反应池相互连通，故在连接管10上设置止回阀14，使溢流池中的污水保持单向流动。

化粪池废水水质复杂，格栅2选用间距为50mm的细格栅，并做防腐保护处理，在废水初始进入系统阶段起初滤作用，截留积污物。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本发明实例中，如图1所示，化粪池废水汇集进入系统，首先经格栅2的粗滤流入预处理池，由于厌氧环境，经过反应发酵产生甲烷等气体，沿气室壁上升，到达地面出气口3，如果有利用价值，还可以进行回收。污泥下沉到污泥层4，参考传统化粪池设置清掏周期为180天，根据具体实际运行情况可适当调整，定期排出污泥以保证容积可用率，污泥排出时由污泥清掏口进行机械清掏，工作人员由爬梯5进入多功能检查井，清掏口设置在多功能检查井靠近预处理池一侧，为50cm×50cm的孔洞。废水由出水管流入结晶反应池12继续处理，流入的污水经轻质滤料层11的截流与附着微生物的降解作用进入结晶沉淀回收区，此时需达到磷酸铵镁结晶的基本条件，如果pH实时监测计16的读数低于7.5，必须投加氢氧化钠溶液以调整反应酸碱条件，此外，在小型加药间6还应持续外加镁源，以保证反应产物的纯度。污水保持一定流态在结晶池中流动反应，固液混合物流经滤网9进行分离，结晶产物由回收口7进行收集，滤后废水经预制结晶池外部预留部分到系统出水渠13流向市政污水管网。如果污水流量激增，新进污水经导流堰18流入溢流池1，若预处理池发生故障，先将预处理池中污泥悬浮层上方污水经排空预留口15抽入溢流池，污泥清掏后进行检修，流出溢流池1的污水经连接管10流入最后的系统出水渠13，连接管10上设置有止回阀14，保证污水单向流动。

以某家属区化粪池废水为处理对象，考察了此系统的脱氮除磷及磷酸铵镁回收特性，实验期间测得氨氮和正磷酸盐的去除都比原始化粪池的处理效果要好，去除率分别提高了32%和51%，结晶产物经表征确定是磷酸铵镁，且纯度较高。

以上具体实施方案并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体和改型。