一种用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及污水处理设备技术领域，公开了一种用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷方法与装置，包括单质铁型自养反硝化和硫

【技术实现步骤摘要】
一种用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷方法与装置


[0001]本专利技术涉及污水处理设备
，具体涉及一种用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷方法与装置。

技术介绍

[0002]在碳达峰与碳中和大背景下，各污水厂均面临水质提标和减碳的问题，其中总氮脱除更是面临有机碳源成本提高和碳减排的双重压力，因此亟需一种成本低廉，效率高的脱氮工艺。硫自养反硝化是脱氮硫杆菌以硫、及硫化物作为电子供体，将废水中的硝氮及亚硝氮经反硝化作用还原为氮气，实现废水脱氮的过程。该工艺无需有机碳源投加，且电子供体储量大、成本低廉、产泥率较低、运行操作方便等优点，因此该工艺较传统脱氮工艺作为尾水深度处理有明显的成本优势。
[0003]目前自养反硝化工艺研究和应用较多的是用于市政或者工业污水厂的尾水深度脱氮处理，该工艺以硫磺为电子供体的硫自养反硝化脱氮工艺，反应式：55S+20CO2+50NO3‑
+38H2O+4NH
4+
→
4C5H7O2N+25N2+55SO
42
‑
+64H
+
应用形式大多为滤池和流化床生物膜工艺。而尾水通常来源于污水处理生化池末端，因此会造成水体中溶解氧浓度较高，以硫等电子供体，易被氧化造成无效损失，同时水体中的溶解氧也会和硝酸根争夺电子供体，无法迅速形成缺氧环境，导致自养反硝化菌挂膜启动速度缓慢，限制了该工艺在工程上的工期。
[0004]如专利技术专利申请号为CN201810368904.8“一种基于硫自养反硝化的模块化污水脱氮除磷处理工艺”中指出，将硫铁矿、硫磺、碳酸盐矿物作为填料，能有效实现同步脱氮除磷，同时碳酸盐矿物在硫自养反硝化过程中也可因溶蚀作用形成无机碳源。而对于尾水深度脱氮的应用场景，往往在生化段后部，出水溶解氧较高，一般工艺中生化出水溶氧可达2
‑
4mg/L，溶氧较高容易造成电子供体的无效消耗，同时与硝酸盐竞争电子供体，造成材料的损失如下式所示：
[0005]S0+1.5O2+H2O
→
SO
42
‑
+H
+
[0006]3Fe
2+
+2O2→
Fe3O4[0007]溶氧也会影响硫铁矿等材料的溶出，减慢装置和工艺的启动速度，因此溶氧是此类自养反硝化工艺启动速度的重要限制因素。
[0008]又如专利技术专利申请号为CN201810368904.8“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”中指出，在装置中吹加保护性气体(如氮气、氩气等)，并加盖密封，此优化方法主要是以惰性气体吹脱的方式，消除溶氧，形成缺氧环境，强化自养反硝化效率，但仅适合在小规模试验中应用，大规模工程则因成本原因无法采用。
[0009]因此，急需一种能够应用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷方法与装置。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷方法与装置，该脱氮除磷方法实现硫
‑
铁复合型自养反硝化深度脱氮，能有效
消除来水的溶解氧，能在较短的周期内完成挂膜和启动，并能实现同步脱氮除磷，并提供用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷装置。
[0011]为了实现第一目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0012]一种用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷方法，其特征在于，包括单质铁型自养反硝化过程和硫
‑
硫铁矿自养反硝化过程，所述方法包括以下步骤：
[0013]1)尾水进水经调节控制硝氮浓度为100～200mg/L，磷酸盐浓度为5～10mg/L；经过布水后来水依次经过鹅卵石层、石英砂层及海绵铁层，通过单质铁型自养反硝化进行一次脱氮除磷，并大幅削减来水溶氧，形成缺氧环境；
[0014]2)步骤1)处理后的尾水进入复合脱氮滤料层，复合脱氮滤料层内填充复合脱氮滤料，所述复合脱氮滤料包括硫磺、硫铁矿及石灰石，通过硫
‑
硫铁矿自养反硝化进行二次脱氮除磷。
[0015]作为优选，所述复合脱氮滤料中硫磺与硫铁矿的质量比为2：1～5：1，石灰石与硫磺和硫铁矿混合物的体积比为1：1～2：1；硫磺和硫铁矿粒径为2～4mm，石灰石粒径为2～4mm。
[0016]作为优选，所述海绵铁层由海绵铁和砾石组成，其中海绵铁与砾石按质量比为1：3～2：3混合；所述砾石粒径为5～10mm，海绵铁粒径为2～4mm；所述海绵铁层高度为5～10cm，孔隙率为55％。
[0017]作为优选，所述鹅卵石层中鹅卵石粒径为16～32mm，鹅卵石层高度为5～10cm；所述石英砂层粒径为2～8mm并由上到下粒径从小到大级配填充，鹅卵石层高度为5～10cm，孔隙率为40％。
[0018]单质铁型自养反硝化过程中，将传统的自养反硝化滤池承托层材料替换成具有消氧功能的海绵铁，能有效消除来水的溶解氧，促进缺氧/厌氧环境的形成，可实现后端以硫/硫铁矿作为电子供体的自养反硝化挂膜快速启动，可在一周内完成启动；
[0019]且在消氧过程中，除易产生Fe
2+
和Fe
3+
，自身也具备一定吸附作用，可与来水磷酸盐反应，实现磷的深度脱除；在挂膜过程中，可先形成Fe型自养菌群，再向Fe
‑
S复合型自养菌群过渡，来水透过该区，先完成一部分硝氮的脱除，初步降低硝氮处理负荷，硫产生的H
+
也可作为硫铁矿材料电子供体溶出的条件，强化脱氮除磷效果。同时减少后续硫酸根以及H
+
的产生，在来水硝氮出现波动时，也具备一定的抗冲击性能。
[0020]硫
‑
硫铁矿自养反硝化过程中将复合脱氮滤料层采用复合滤料组合，可减少单独使用硫磺作为电子供体的材料成本，同时增大滤料的堆积密度和比重，缓解脱氮过程中硫磺填料上浮等问题；且单质铁型自养反硝化过程中会产生碱度，也能弥补后续以硫
‑
硫铁矿自养反硝化造成的碱度消耗问题，减少石灰石/白云石等材料的消耗。
[0021]以硫磺为电子供体的自养反硝化，每去除1g硝氮，消耗4.57g碳酸钙碱度，而以单质铁的反硝化则产生氢氧根，反应式如下：
[0022]18H2O+6NO3‑
+10Fe
→
N2+10Fe
3+
+36OH
‑
[0023]1g硝氮转化形成约7.29g氢氧根，补充了碱度的消耗，理论上能产生约21.5g碱度，弥补硫自养消耗的碱度；而海绵铁中含有单质铁及部分亚铁元素，能有效提高自养反硝化的效率。
[0024]为了实现第二目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0025]一种用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷装置，包括脱氮装置本体，所述脱氮装置本体由下至上依次分为进水区、脱氮除磷区及出水区，进水区内设有进水管，出水区内设有出水管，所述脱氮除磷区由进水管至出水管方向依次有支撑滤板I、承托层、复合脱氮滤料层及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷方法，其特征在于，包括单质铁型自养反硝化和硫
‑
硫铁矿自养反硝化，所述方法包括以下步骤：1)尾水进水经调节控制硝氮浓度为100～200mg/L，磷酸盐浓度为5～10mg/L；经过布水后来水依次经过鹅卵石层、石英砂层及海绵铁层，通过单质铁型自养反硝化进行一次脱氮除磷，并大幅削减来水溶氧，形成缺氧环境；2)步骤1)处理后的尾水进入复合脱氮滤料层，复合脱氮滤料层内填充复合脱氮滤料，所述复合脱氮滤料包括硫磺、硫铁矿及石灰石，通过硫
‑
硫铁矿自养反硝化进行二次脱氮除磷。2.根据权利要求1所述的一种用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷方法，其特征在于，所述复合脱氮滤料中硫磺与硫铁矿的质量比为2：1～5：1，石灰石与硫磺和硫铁矿混合物的体积比为1：1～2：1；硫磺和硫铁矿粒径为2～4mm，石灰石粒径为2～4mm。3.根据权利要求1所述的一种用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷方法，其特征在于，所述海绵铁层由海绵铁和砾石组成，其中海绵铁与砾石按质量比为1：3～2：3混合；所述砾石粒径为5～10mm，海绵铁粒径为2～4mm；所述海绵铁层高度为5～10cm，孔隙率为55％。4.根据权利要求1所述的一种用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷方法，其特征在于，所述鹅卵石层中鹅卵石粒径为16～32mm，鹅卵石层高度为5～10cm；所述石英砂层粒径为2～8mm并由上到下粒径从小到大级配填充，鹅卵石层高度为5～10cm，孔隙率为40％。5.一种用于尾水处理的硫自养反硝化脱氮除磷装置，包括脱氮装置本体(14)，所述脱氮装置本体(14)由下至上依次分为进水区、脱氮除磷区及出水区，进水区内设有进水管(1)，出水区内设有出水管(15)，其特征在于，所述脱氮除磷区由进水管(1)至出水管(15)方向依次设置有支撑滤板I(6)、承托层(10)、复合脱氮滤料层(13)及支撑滤板II(19)，承托层(10)包括依次位于支撑滤板I(6)上方的鹅卵石层(7)、石...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵欣园，李婷，黄赫，姚海勇，郭慧，
申请(专利权)人：浙江巨能环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：