一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统及脱氮方法技术方案

本发明专利技术涉及污水处理脱氮技术领域，公开了一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统及方法，生物滤塔系统包括进水混合单元、驱氮均布单元、生物膜反应单元和集水排水单元。进一步，本发明专利技术公开了一种基于该系统的脱氮方法。该方法将自养反硝化菌固定在升流生物滤塔的高比表面积填料中，利用硫粉作为自养反硝化所需的电子供体，在无需外加有机碳源的情况下对污水中的硝态氮进行降解去除。本发明专利技术具有脱氮效率高、处理负荷高、出水水质优、运行控制智能化等优点，适用于高硝态氮工业废水的脱氮处理和市政污水二级出水的脱氮提标。污水二级出水的脱氮提标。污水二级出水的脱氮提标。

【技术实现步骤摘要】
一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统及脱氮方法


[0001]本专利技术涉及污水脱氮处理
，公开了一种基于硫自养的UAD (Up
‑
flow Autotrophic Denitrification)生物滤塔系统及脱氮方法。

技术介绍

[0002]水体富营养化是近几十年来的一个全球现象，受人类活动的影响，河流、湖泊等水体中营养元素的排放量的增加使之趋于富营养化。水体发生富营养化发生时，某些藻类暴发，造成水质缺氧恶化，到处充斥鱼腥臭味，破坏了水体生态系统的稳定性，这将严重影响城市供水和饮水安全。水体富营养化的根本成因是营养元素氮和磷的增加。城镇污水厂二级处理出水和高硝态氮工业废水是污水氮元素排放的主要来源。
[0003]现有老旧污水处理厂(站)二级生化段中可生物降解的有机物含量低，即低 C/N时，水中原有碳源已无法满足生物反硝化脱氮时的要求，这时就需要向水中额外投加有机碳源。由此带来高运行成本、二次污染等问题，并且往往难以达到理想的脱氮处理效果。太阳能电池生产废水、铀矿矿区地下水等硝态氮含量较高，目前对于高浓度硝态氮废水多采用物理化学法处理，如反渗透、电渗析、离子交换法等，但处理成本较高，且维护较难。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统及脱氮方法。装置中生物膜反应单元的菌群以生物膜型式存在，且菌群均为专性无机化能自养型的硫杆菌属，其代谢过程为在无氧或缺氧的环境下利用单质硫 (S)、硫化物(S2‑
)等为电子供体，以硝酸盐为电子受体将硝氮(NO3‑
)还原为氮气(N2)同时将硫氧化为硫酸盐的自养反硝化过程。该装置以硫粉或废弃的硫化物沉淀为电子供体，无需外加有机碳源，既能满足资源化的利用，又能达到脱氮的目的；同时本专利技术具有脱氮效率高、处理负荷高、出水水质优、运行控制智能化等优点，适用于高硝态氮工业废水的脱氮处理和市政污水二级出水的脱氮提标。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统，包括UAD生物滤塔、进水混合单元，所述UAD生物滤塔内自下而上依次设置驱氮均布单元、生物膜反应单元和集水排水单元，所述生物膜反应单元包括固定有自养反硝化菌的硫自养滤料，所述硫自养滤料为陶瓷滤料，其比表面积为1m2/g以上，堆积空隙率≥40％，堆积密度在800～1100kg/m3；所述进水混合单元用于混合硫粉和经过二级生化处理后的，TN≤20mg/L，pH为6
‑
9的污水，并将混合液输入所述UAD生物滤塔的位于所述生物膜反应单元下方的进水口；所述驱氮均布单元用于对所述硫自养滤料进行反冲洗。
[0007]进一步的，所述UAD生物滤塔的出水口布置有氧化还原电位仪、pH检测仪，进水口和出水口分别布置有硝氮检测仪表，进水前段布置压力检测仪表。 UAD生物滤塔连接的各条管路上分别设置电动阀门。通过氧化还原电位仪数值监测，能够判断UAD内反应是否处于
缺氧状态；通过检测进出水pH变化，及时调整UAD内pH值，达到最佳的生物反应条件，当监测到出水pH低于6.5时，向水中添加碱度，以提高进水pH；通过检测进出水硝氮去除率及出水硝氮出水浓度，当发现出水硝氮值高于5mg/L或去除率低于40％时，即会向水中添加硫粉浑浊液。氧化还原电位仪、pH检测仪、压力检测仪表和硝氮检测仪表均与PLC 控制器连接，所述PLC控制器控制所述UAD生物滤塔系统的各个电动阀门的开关。
[0008]进一步的，所述驱氮均布单元包括反冲洗进水管和反冲洗空气管，其中反冲洗空气管位于反冲洗进水管上方，且上下中心线间距200mm。
[0009]进一步的，所述反冲洗进水管和反冲洗空气管采用大阻力配水系统，其配水形式为带有干管和穿孔支管的“丰”字形配水结构。
[0010]进一步的，穿孔管上的开孔率为0.2％～0.5％，支管下开两排小孔，孔口直径为3～12mm，与中心线呈45
°
角交错排列。
[0011]进一步的，所述生物膜反应单元包括滤板、配水滤头、承托层和硫自养滤料，所述配水滤头均布安装在滤板上；所述承托层位于滤板上方；所述硫自养滤料位于承托层上方。
[0012]进一步的，所述承托层按级配自下而上从大到小设置两级，下层第一级平均粒径宜为8～16mm，上层第二级平均粒径宜为4～8mm，每级高度≥100mm。
[0013]进一步的，所述硫自养滤料平均粒径为6～9mm，总高度为1.5～2.0m。
[0014]进一步的，所述集水排水单元包括稳流区和集排水渠，所述稳流区高度为 1.0～1.5m；所述集排水渠为三角堰，形式为周边布置，其上还布置有出水口、回流出口和反冲洗口。
[0015]进一步地，所述进水混合单元为管道式静态混合器，其内设多节固定螺旋叶片，使水流对称分流，同时产生涡流反向旋转及交叉流动，从而获得较好的硫粉混合效果。
[0016]一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统脱氮方法，包括如下步骤：将自养反硝化菌固定在升流生物滤塔的硫自养滤料中，利用硫粉作为自养反硝化所需的电子供体，在无需外加有机碳源的情况下对污水中的硝态氮进行降解去除，滤速为 3～7m/h。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018](1)运行成本低。不同于传统的污水处理异养脱氮方式，硫自养反硝化是一种新型的生物脱氮技术，该技术无需投加有机碳源，利用硫单质作为电子供体、无机碳为碳源，实现硝态氮的去除。
[0019](2)脱氮效率高、处理负荷高。硫自养反硝化得益于生物膜法的特点，摆脱了因硝化菌世代期长而造成的泥龄限制，硫自养反硝化菌浓度得以增加，从而处理负荷得到提高。另外，由于UAD生物滤塔具有较高的高径比，且硫自养滤料优选陶瓷滤料，该滤料颗粒圆、均匀、表面粗糙、多微孔、内部空隙发达，比表面积大，可达到1m2/g以上，堆积空隙率≥40％，堆积密度在800～1100kg/m3。因此，其具有生物菌附着力强，繁殖快，挂膜效率高等优点，在低温低浊条件下仍具有较高的氨氮去除率。另外，该滤料还有化学性质稳定，寿命长等优点。得益于滤料的优异特点，在同等体积下，微生物浓度得到有效提高，使得脱氮效果提高，同等条件下，脱氮效果提升20％～40％。脱氮效果的提升，进一步增加了处理负荷，使得设备体积得以降低，因此具有节约占地面积的巨大优势。
[0020](3)反冲洗方面，得益于滤料的有益特点，反冲洗耗水量低，仅为石英滤料的30％～40％。因此冲洗能耗低，冲洗时间缩短，使得设备能够更快的投入运行中。另外，UAD生物
滤塔反冲洗频次约为1次/天，每次反冲洗后0.5h内即可恢复80％以上的脱氮效率，可稳定实现深度脱氮功能。此外，硫自养微生物利用硫单质作为电子供体进行反硝化，在实际运行中硫的损失量极少，硫粉悬浊液配置周期可延长至半月以上，因此，运行操作简单，可完全实现自动化控制。
[0021](4)水力停留时间短、占地面积小。UAD生物滤塔采用智能模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统，其特征在于，包括UAD生物滤塔、进水混合单元，所述UAD生物滤塔内自下而上依次设置驱氮均布单元、生物膜反应单元和集水排水单元，所述生物膜反应单元包括固定有自养反硝化菌的硫自养滤料，所述硫自养滤料为陶瓷滤料，其比表面积为1m2/g以上，堆积空隙率≥40％，堆积密度在800～1100kg/m3；所述进水混合单元用于混合硫粉和经过二级生化处理，且TN≤20mg/L，pH为6
‑
9的污水，并将混合液输入所述UAD生物滤塔的位于所述生物膜反应单元下方的进水口；所述驱氮均布单元用于对所述硫自养滤料进行反冲洗。2.根据权利要求1所述的一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统，其特征在于，所述UAD生物滤塔的出水口布置有氧化还原电位仪、pH检测仪，进水口和出水口分别布置有硝氮检测仪表，进水前段布置压力检测仪表；氧化还原电位仪、pH检测仪、压力检测仪表和硝氮检测仪表均与PLC控制器连接，所述PLC控制器控制所述UAD生物滤塔系统的各个电动阀门的开关。3.根据权利要求1所述的一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统，其特征在于，所述驱氮均布单元包括反冲洗进水管和反冲洗空气管，其中反冲洗空气管位于反冲洗进水管上方，且上下中心线间距200mm。4.根据权利要求3所述的一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统，其特征在于，所述反冲洗进水管和反冲洗空气管的配水形式均为带有干管和穿孔支管的“丰”字形配水结构。...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡诚，安源，杨名中，朱来松，高占平，贺柏林，
申请(专利权)人：中电环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：