污泥磷资源回收技术与国外典型案例-第3页-北极星水处理网

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近期，Waterstromen Olburgen升级了他们的鸟粪石处理系统，将其他成分混合在一起，现场生产定制肥料。通过利用现有的现场热电联产系统的热量，混合肥料热干燥至90%以上的干物质，并可按需制粒。

应用PHOSNIX工艺的日本Shinji东湖污水处理厂

Shinji东湖污水处理厂（WWTP）位于Naka-Umi湖西端的，污水排放至Naka-Umi湖。为此，1994年采用高级活性污泥法（AAO法）与化学沉淀法相结合，对TP排放进行了严格的控制，避免了相关湖泊的富营养化。最初采用的是AAO中添加聚氯化铝（PAC），1998年开始采用PHOSNIX工艺处理厌氧消化污泥。下图为污水厂的PHOSNIX工艺的示意图。该设备由结晶器、旋风分离器、圆筒筛、料斗、加药装置和鼓风机组成。

该结晶器具有反应区和沉降区组合结构。反应区是一种复式管流化床反应器，其上部外壳与沉降区相连。包括沉降区在内的总水力停留时间（HRT）约为1小时。浆液混合物在结晶器内气举作用下循环，内管向上流，外管向下流。

滤液被送入反应区的中心，发生早期结晶。结晶主要发生在结晶器内的循环过程中，由于沉降区重力分离，大部分结晶颗粒仍留在结晶器内。旋风分离器从沉降区冲刷出的细晶颗粒被截留下来，作为种子晶体返回结晶器，经过处理的细晶颗粒被送回污水处理厂的进口点。

在上述主要流程操作中，其中的磷酸盐形成晶体颗粒，颗粒的浓度和大小逐渐增大。生长充分的颗粒可以通过以下操作提取，即将结晶器中的一部分混合物抽干并送入转鼓筛。筛上分离的颗粒储存在料斗中，其大小可由筛孔大小自动调节。当微粒被去除后，被分离的微粒上附着的水在储存过程中可以很容易的排出，大约三周的时间，含水量降低到10%左右。转鼓筛上的细小晶体颗粒经洗涤水作为种子晶体反馈到结晶器。这种鸟粪石的提取操作每1到2周进行一次，大约需要3~5 h。鸟粪石产品的提取每3至4周进行一次。

03 设备性能

磷酸氢钙的PO4-P浓度为110~160 mg/L，经磷化处理后降至10 mg/L左右。同时，污水处理厂最终流出物的TP浓度已经稳定下降到0.4 mg/L左右。从1999年到2007年，PO4-P的年回收率一直在49%~74%的范围内。当化学剂量低于推荐剂量时，比例小于60%。

04 成本

下表为1997年化学沉淀法与1999年PHOSNIX工艺的年度运行成本对比，PHOSNIX工艺的操作成本仅为化学沉淀法的七分之一。

05m产品质量

回收的鸟粪石外观为奶白色颗粒。产品的主要成分与纯鸟粪石几乎相同。重金属和其他化学物质的污染远远低于日本肥料控制法规定的容许量，该产品已在日本注册为化学复合肥（CCF）。2000年到2014年，该产品平均每年产量为131吨，通过化肥公司销售。

采用Ostara磷资源回收技术的美国Durham污水处理厂

01 项目概况

Durham污水处理厂位于美国俄勒冈州的泰格德市，始建于1976年，由美国Clear Water Services （以下简称CWS）建设并运营管理，目前处理规模约为9.8万m³/日，服务人口约25万，污水来源主要为市政污水（雨污合流）及少量经预处理的工业废水。该厂原主体工艺采用典型的AAO工艺加强化化学除磷和砂滤，污泥处理采用厌氧消化并利用厌氧产生的沼气发电以回收能源。

为解决污泥消化上清液、脱水回流液等对主体工艺造成的氨氮和磷的冲击负荷，以及解决鸟粪石积累对污泥厌氧消化系统、管道等的堵塞问题，同时考虑“变废为宝”，将磷、氨氮加以回收利用，实现污水、污泥的资源化。Durham污水厂于2009年开始采用总部位于加拿大温哥华的Ostara的Pearl®磷回收工艺进行提标改造，并于2011年开始研发了与Pearl®工艺配套的剩余污泥内含磷分离专利工艺WASSTRIPTM®。其工艺流程图如图所示。

通过Pearl®工艺和WASSTRIPTM工艺的联合使用，Durham污水处理厂在实际操作过程中能够将聚磷菌中约三分之一的磷释放出来用于形成鸟粪石颗粒，但这也因具体情况而波动。VFA从初沉池污泥水解发酵工艺中分离至WASSTRIPTM工艺的操作需要不断调节，毕竟发酵所产生的VFA浓度和总量有限，过多的分流一是会影响主体AAO工艺本身的生物脱氮除磷效果，二是会稀释WASSTRIPTM工艺中污泥的浓度，降低磷、镁的浓度，影响在后续的Pearl®工艺中添加的碱量、鸟粪石形成的速率和颗粒大小等。目前该厂实际运行中将停留时间设置在10~24 h之间、VFA和剩余污泥的比例控制在0.05~0.3之间。

在WASSTRIPTM工艺应用后，通过释磷进入到Pearl®中的磷占剩余污泥中磷含量的30%左右。在安装WASSTRIPPTM后由于新释放的磷的增加，Pearl®的磷负荷较之前增加了约80%。在伴随磷释放的过程中，镁也同时得到释放，实际生产数据表明大约剩余污泥中的50%左右的镁被释放到Pearl®工艺中。WASSTRIPPTM工艺投产试用之后污泥厌氧消化系统中形成的鸟粪石沉淀现象大大减轻，改善了设备、管道等的运行。

03 联合改造效果

实际生产数据表明，剩余污泥中大约65%的磷固化至鸟粪石产品中去，从而减少了80%左右回流到主体工艺的溶解性磷负荷、改善了生物除磷的效果、减少了后端强化化学除磷所需药剂量的40%而节约了生产成本，并同时增加了鸟粪石颗粒的产量，提高了经济效益。污泥厌氧消化过程中产生的氨氮也被固化到鸟粪石当中去，减少了回流到主体AAO工艺的氨氮量，减轻了硝化负荷而减少了曝气量，也减少了因硝化所需外加碱度的药剂量。

Durham污水处理厂实际运行中磷和铵的高效回收利用，取得了一定的经济效益，为中国大量采用生物除磷工艺的污水处理厂正在进行的提标改造工作提供了实践经验。

原标题：净水技术 | 污泥磷资源回收技术与国外典型案例（二）

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