1.一种回收有机物和磷的城市污水处理工艺,包括以下步骤:(1)向城市污水中投加聚集介质进行转移聚集处理,使聚集介质逐步形成絮体且污水中可被吸附聚集的颗粒、胶体和大分子有机物转移聚集于絮体上,然后进行沉淀分离,使絮体在重力作用下沉淀至沉淀池的底部,得到富含有机物的污泥,沉淀池上部得到澄清出水;
(2)将所述步骤(1)得到的澄清出水输入生物膜反应器中,进行好氧吸磷操作,使污水中的磷被吸收到生物膜中;完成好氧操作后得到磷含量达到要求的出水;
(3)将所述步骤(2)得到的磷含量达到要求的出水进行生物脱氮处理,去除污水中的氮;得到的出水COD和氮磷含量均达到排放要求;
所述步骤(2)生物膜反应器好氧/厌氧操作持续交替运行;在完成所述步骤(2)生物膜反应器的好氧操作并排出全部污水后,向所述生物膜反应器中加入磷回收液,并进行厌氧释磷操作,使存蓄在生物膜中的磷向回收液中释放;完成厌氧释磷操作后,将磷回收液全部排出至储罐中备用;
将所述步骤(1)得到的富含有机物的污泥的一部分进行水热处理,控制水热反应条件,将污泥中的固体有机物质转化为水溶性大分子聚合物;
将所述水溶性大分子有机物作为原料,加入改性药剂并控制反应条件,进行聚合反应,制备成具有吸附聚集与分离特性的聚集介质,回用于所述转移聚集处理中;
所述厌氧释磷操作中,储罐中的磷回收液在厌氧释磷操作时多次反复使用,直至其中的磷浓度达到厌氧释磷的浓度极限后,更换新的磷回收液;得到的高浓度含磷溶液用于制备磷产品;
所述步骤(3)生物脱氮处理和厌氧释磷操作中所需的碳源由所述步骤(1)得到的富含有机物的污泥进行水热处理,控制水热反应条件生成的水溶性小分子有机物提供;
所述步骤(1)得到的大部分污泥富含有机物质,可作为有机物回收利用的原料;所述将污泥中固体有机物质水热转化为水溶性大分子聚合物的过程中产生的固相产物‑低品质水热炭,可用作土壤改良剂或辅助燃料;
所述将污泥中的固体有机物质转化为水溶性大分子聚合物时的水热处理的操作包括:将所述步骤(1)得到的富含有机物的污泥进行浓缩脱水,然后送至水热反应釜,投加碱性物质,在密闭的条件下加热,控制终点温度和反应时间,使水热反应积累水溶性大分子聚合物;所述控制终点温度在180~220℃;
所述生成水溶性小分子有机物时的水热处理的操作包括,控制与所述将污泥中的固体有机物质转化为水溶性大分子聚合物水热处理操作不同的终点温度和反应时间,使水热反应定向积累小分子水溶性有机物,将其用于提供所述生物膜反应器和所述生物脱氮反应器中微生物生长所需的碳源;终点温度140~160℃。
2.根据权利要求1所述的一种回收有机物和磷的城市污水处理工艺,其特征在于:所述步骤(1)中转移聚集处理的操作包括:将城市污水通过格栅、沉砂预处理后进入转移聚集池,加入聚集介质,控制水力停留时间并持续搅拌,使污水中可被吸附聚集的颗粒、胶体和大分子有机物转移聚集于絮体上;
所述步骤(1)中沉淀分离的操作包括:将经过转移聚集处理后的污水输入沉淀池,控制上升流速和水力停留时间,使其中絮体在重力作用下沉淀分离至沉淀池的底部。
3.根据权利要求1所述的一种回收有机物和磷的城市污水处理工艺,其特征在于:所述步骤(2)中生物膜反应器中的生物膜好氧吸磷操作包括:将所述步骤(1)中沉淀池上部的澄清出水输入装有载体填料的生物膜反应器,所述载体填料上附着生长着聚磷微生物;反应器装满沉淀池上部的澄清出水后,开启曝气,控制水力停留时间和溶解氧浓度,使污水的磷被吸收至生物膜中;完成生物膜好氧吸磷操作后,将反应器中的污水全部排出。
4.根据权利要求1所述的一种回收有机物和磷的城市污水处理工艺,其特征在于:所述步骤(2)中的生物膜反应器的好氧吸磷操作和厌氧释磷操作交替进行;所述厌氧释磷操作包括:向完成好氧吸磷操作并排空污水的生物膜反应器中加满磷回收液,投加碳源有机物,在无曝气而只有混合搅拌条件下进行操作;控制起始COD浓度和反应时间,使存蓄在生物膜中的磷向磷回收液中释放;完成厌氧释磷操作后,将磷回收液全部排出至储罐中备用;所述磷回收液将在厌氧释磷操作时多次反复使用,其中的磷浓度随使用次数增加而不断递增,直至高达生物膜厌氧释磷的极限浓度;此时更换新的磷回收液,并将得到的高浓度含磷溶液用于制备磷产品;新的磷回收液可为所述步骤(1)中沉淀池上部的澄清出水。
5.根据权利要求1所述的一种回收有机物和磷的城市污水处理工艺,其特征在于:所述步骤(3)中的生物脱氮处理的操作包括:将完成生物膜好氧吸磷操作的污水输入基于厌氧氨氧化的生物脱氮反应器中,依次通过反硝化‑部分亚硝化‑厌氧氨氧化区,去除污水中的氮;所述基于厌氧氨氧化的生物脱氮反应器设有从厌氧氨氧化区至反硝化区的回流。
6.根据权利要求1所述的一种回收有机物和磷的城市污水处理工艺,其特征在于:所述制备具有吸附聚集与分离特性的聚集介质的聚合反应的操作步骤包括:水热反应完成后,将水热反应釜冷却至常压,然后将水热反应釜中物料的上层液体引入另一反应器,加入改性药剂,采用水溶液聚合法,控制温度、pH条件和混合搅拌时间,使水热过程产生的水溶性聚合物发生自由基聚合反应,得到含有具有吸附聚集与分离特性的聚集介质的溶液,将所述聚集介质溶液回用于所述转移聚集处理。