[发明专利]一种基于硫自养反硝化的模块化污水脱氮除磷处理工艺

说明书

本发明公开了一种基于硫自养反硝化的模块化污水脱氮除磷处理工艺，属于污水处理技术领域。它包括以硫铁矿、硫磺、碳酸盐矿物为填料，利用硫自养反硝化，分别构建硫铁矿处理模块和硫磺处理模块，以多种方式组合，处理污水中的氮和磷。本发明能灵活组合模块对不同水质污水进行处理，具有成本低廉，调试灵活，适用性广的优点，适合于工程应用。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及基于硫自养反硝化的模块化污水脱氮除磷处理工艺，更具体地说，涉及一种硫铁矿处理模块和硫磺处理模块通过多种方式组合的工艺，处理污水中氮和磷的方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，城市化进程的加快，导致水体污染越来越严重。为了控制水污染，国家投入巨资进行污水处理设施建设。

目前污水处理方法大致可分为物理法、生物法和化学法三种，其中生物方法的相对成本最低，应用最为广泛。随着对处理方法研究的不断深入，一些分布广泛但尚未得到合理利用的矿物质也应用到了污水生物处理方法中。如近几年越来越多的研究结果证实了硫铁矿、硫磺、碳酸盐矿物等在污水生物处理方面的作用。

氮和磷是导致水体富营养化的主要元素，是污水处理的重点之一。相比于异养反硝化等技术，硫自养反硝化是一种低耗和高效的水中营养物去除技术，近年来受到广泛关注。以硫磺为硫源的自养反硝化工艺具备稳定而快速的脱氮能力，但是其除磷能力有限；以硫铁矿为硫源的自养反硝化工艺具备稳定而快速的除磷能力，但是其脱氮速率较慢。这两种硫自养反硝化工艺各自的不足限制了它们的工程应用。如专利CN201310695460，利用磁黄铁矿生物滤池，可以同步去除氮磷，但是其水力停留时间在12h以上，影响了其工程应用的价值。同时，不同污水中氮磷比差异很大，单独的硫磺工艺或硫铁矿工艺很难按合适比例同时去除氮和磷，造成工艺脱氮或除磷能力的浪费，且在建造完成后很难适应进水水质的变化。因此，本发明提出基于硫磺工艺和硫铁矿工艺的模块化组合工艺，耦合了硫磺工艺的快速脱氮能力以及硫铁矿工艺的快速除磷能力，实现快速脱氮除磷。并且，根据污水中不同的氮磷浓度比，本发明可以灵活地调整模块间的组合方式，调整脱氮和除磷的水力停留时间，达到污水最优脱氮除磷效果。

中国专利申请号201010524339.3，授权公告号CN 101973629B，公开了一种黄铁矿作为生化填料脱氮除磷的方法，指出脱氮硫杆菌可以黄铁矿为硫源，方解石、石灰石或白云石为碳源对污水进行处理，黄铁矿释放的亚铁或铁离子均可与磷酸根形成沉淀进而实现脱氮除磷一体化过程。然而由于黄铁矿在水中的溶解度较低，负二价硫的溶出速度较慢，该方案的脱氮效果仍有待提高。中国专利申请号201710636570.3，公布号CN 107176702A，公开了一种强化硫自养反硝化过程同步脱氮除磷的污水处理方法，采用黄铁矿、硫磺、菱铁矿强化废水反硝化过程，提高同步脱氮除磷效果。该方法为同步脱除特定组分进水水质污水中的氮磷提供了重要思路，但并没有给出在进水水质或出水要求发生变化时的脱氮除磷的解决方案，因此在工程应用上存在一定的局限性。由于实际污水中氮磷浓度差异大以及经常变化的特征，上述两个专利都无法按合适比例去除氮磷，而导致工艺脱氮或除磷能力的大量浪费。如多数污水厂二级出水的氮磷比例在10以上，按上述两个专利的处理方案，为达到氮的有效去除，所设定的水力停留时间(HRT)将远超过有效去除磷所需的HRT，导致反应器体积大，投资成本高，难于工程化。而本发明的模块化方案，改变了硫磺工艺和硫铁矿工艺的耦合方式，解决了氮或磷去除能力浪费的问题，并创造性地给出了适用于各种氮磷水质污水的基于硫自养反硝化的可调方案。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术中以硫磺为硫源的自养反硝化除磷效果有局限、以硫铁矿为硫源的自养反硝化脱氮速率慢以及传统方案不能够灵活应对进水水质或出水要求发生变化时的脱氮除硫的技术瓶颈，本发明提供了一种以硫铁矿、硫磺、碳酸盐矿物为填料，采用硫自养反硝化工艺，分别构建硫铁矿处理模块和硫磺处理模块，使模块以多种方式组合，快速脱氮且快速除磷的污水处理方法。

2、技术方案