[发明专利]一种同步实现污水脱氮和沼气脱硫的方法

说明书

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种同步实现污水脱氮和沼气脱硫的方法。本发明提供的方法包括内碳源去除处理、初步脱氮处理和污水脱氮‑沼气脱硫同步耦合处理过程。内碳源去除处理过程中，硝酸盐作为电子受体，能够代谢污泥自身的碳源；初步脱氮处理过程中，甲烷作为电子供体，用于驯化培养甲烷反硝化菌，实现基于甲烷厌氧氧化的硝酸盐氮脱除；在污水脱氮‑沼气脱硫同步耦合处理过程中，沼气中的硫化氢和甲烷作为共同电子供体，在厌氧甲烷氧化菌存在的同时富集自养反硝化菌，为自养反硝化菌和厌氧甲烷氧化菌共同生长提供良好的环境，以实现污水脱氮和沼气脱硫两个过程的耦合。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种同步实现污水脱氮和沼气脱硫的方法。

背景技术

随着经济的快速发展以及人民生活水平的逐步提高，水污染问题日益突出。氮元素是微生物及植物生长的必要元素，污水中的氮元素主要来自城市生活污水以及工业污水，除了有机氮、氨氮外，还含有硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。大量的含氮污水直接排放到环境中会超过受纳水体的环境承载负荷，且含氮污水也会使得水体产生富营养化问题，导致藻类疯长、鱼类因窒息而大量死亡，容易引发水华和赤潮，严重破坏水生生态环境，甚至会威胁饮用水安全和人类健康。

目前，我国大多数污水处理厂的污水处理方式仍采用传统的活性污泥法，使水体中的含氮有机物经过异养菌的氨化作用转变为氨氮，随后再经过硝化菌的硝化作用转化成硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，最后经过异养反硝化菌的反硝化作用将硝酸盐还原为氮气，从而降低水中的含氮污染物浓度。传统硝化过程为好氧过程，需要大量曝气，工艺的运行费用较高；硝化过程要求污水COD不能过高，以免影响硝化效能。而异养反硝化过程则需要在高碳氮比条件下进行，因此需要额外投加碳源，如甲醇、乙醇或乙酸钠。但这不仅增加了工艺运行成本，且易增加出水COD，造成二次污染；同时，一般情况下异养反硝化是在厌氧条件下进行，而这一阶段依赖于硝化单元(即在氧气的参与下将水体中的氨氮转化为硝酸盐氮)，硝化单元回流液中含有一定浓度的氧气(或溶解氧)，流入到反硝化构筑物中，势必会对异养反硝化的功能微生物产生很大程度的影响，造成反硝化脱氮效率的下降。因此，这些传统污水处理工艺和运行方式使得污水生物处理脱氮面临矛盾。目前绝大部分污水处理厂对总氮的去除率仅为10～30％，无法达到污水排放一级A标准。

目前的沼气脱硫工艺可分为物理法脱硫工艺、化学法脱硫技术和生物法脱硫技术。物理法脱硫工艺适用于硫含量较低、流量较小的沼气脱硫装置，将沼气通入含有氧化铁或活性炭等吸附剂的脱硫塔中，吸附沼气中的硫化氢，但是形成的单质硫会堵塞脱硫剂，需要定期更换脱硫剂，成本较高；化学法脱硫技术即利用碱液吸收沼气中的硫化氢，从而达到去除的效果，主要有氨法、碳酸盐法及胺法等，但是这类化学药剂也需要定期更替和回收，且对输送管道等设备具有腐蚀性；生物脱硫技术即利用微生物的自身代谢作用将沼气中的硫化物氧化为单质硫和硫酸盐，成本低且运行维护简易，但需要额外投加供微生物利用的硝酸盐等物质。

综上所述，目前污水脱氮和沼气脱硫工艺均存在一定弊端，且无法在不额外投加碳源的情况下高效同步实现污水脱氮与沼气脱硫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同步实现污水脱氮和沼气脱硫的方法，本发明提供的方法在没有外加碳源的条件下，可以进行污水脱氮并同步实现沼气脱硫。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种同步实现污水脱氮和沼气脱硫的方法，包括以下步骤：

(1)在甲烷氛围中，在持续通入待处理污水的条件下，对污泥进行内碳源去除处理，得到第一体系；

(2)在甲烷氛围中，在持续通入待处理污水的条件下，对所述步骤(1)中第一体系进行初步脱氮处理，得到第二体系；

(3)在沼气氛围中，在持续通入待处理污水的条件下，利用所述步骤(2)中第二体系进行污水脱氮-沼气脱硫同步耦合处理。