CN108706727A - 一种折流式厌氧自养脱氮生物反应工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种折流式厌氧自养脱氮生物反应工艺及装置，该工艺是将城市二级出水依次经自养反硝化、水解和反硫化进行处理后得到出水，出水还可以返回参与自养反硝化。该反应装置包括有依次连接的调节池、进水泵、折流式厌氧自养脱氮生物反应器、出水箱和回流泵。本发明利用自养脱氮，减少脱氮过程中的碳源和能源消耗，同时利用折流式纳米复合填料，具有防止堵塞，便于检修的优点。

Description

一种折流式厌氧自养脱氮生物反应工艺及装置
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种针对城市二级出水深度脱氮的硫自养脱氮生物反应工艺及装置。
背景技术
目前我国城市污水呈现有机物浓度越来越高，污水的碳氮、碳磷比持续下降的现象，导致城市污水处理厂普遍存在同时脱氮除磷效率不高，二级出水氮、磷排放超标等问题，因此氮、磷深度净化逐渐成为城市污水资源化领域的关注焦点。针对此问题，现阶段大多数城市污水处理厂通过投加碳源和絮凝剂的方法分别强化脱氮和除磷，其不仅增加了污水处理成本和产泥量，而且长期投加絮凝剂对污泥脱氮除磷性能影响较大，导致处理效果变差，所需投加量越来越大，还可能存在二次污染的弊端，同时反硝化脱氮滤池的堵塞问题也给实际运行带来较大困难。
硫自养反硝化是一种以低价态硫代替碳源作为电子供体，通过自养反硝化菌实现反硝化脱氮的一种新型脱氮技术，具有节约碳源消耗、污泥产量低等优点，引起了国内外学者的高度关注。目前已开发的硫脱氮系统有硫化氢、单质硫、硫代硫酸钠和硫/碳酸钙复合体系等，以上系统运行过程中还存在pH不稳定、水力停留时间长的缺陷。硫铁矿（FeS2）是一种天然矿石，来源广、价格低，较单质硫作为电子供体具有良好的自养反硝化脱氮能力。天然硫铁矿比表面积较小，反应速率较慢，水力停留时间较长。纳米FeS2可显著提高反应速率，降低系统的水力停留时间（HRT），但如何保证纳米填料在系统中的长期有效性及稳定性是需要解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有硫脱氮系统运行过程中还存在pH不稳定、水力停留时间长的缺陷，提供一种折流式厌氧自养脱氮生物反应工艺及装置，通过硫铁矿自养脱氮，减少脱氮过程中的碳源和能源消耗；通过厌氧水解作用产生的小分子有机物促进了反硫化，提高了对难降解有机物的去除；通过使用纳米-多孔聚乙烯复合填料可提高系统的生物量，提高反应速率，同时可有效防止传统滤池堵塞问题。
一种折流式厌氧自养脱氮生物反应工艺，将城市二级出水依次经自养反硝化、水解和反硫化进行处理后得到出水。
进一步地，出水还可以返回参与自养反硝化。
进一步地，所述自养反硝化是硫自养反硝化细菌以复合填料的纳米FeS2为电子供体进行脱氮，污水中的NO3 -被还原为N2、同时还原态的硫S-则被氧化为SO4 2-。
进一步地，所述复合填料是由纳米硫铁矿与多孔聚乙烯制成的复合填料。
进一步地，所述水解是在厌氧环境中水解酸化菌将大分子难降解有机物水解为小分子有机物。
进一步地，所述反硫化是反硫化细菌以小分子有机物作为电子供体进行反硫化反应，将SO4 2-还原为低价态硫。
一种折流式厌氧自养脱氮生物反应装置，包括有依次连接的调节池、进水泵、折流式厌氧自养脱氮生物反应器、出水箱和回流泵。
本发明通过在折流式反应器使反应器内设置多段以发生不同反应，并在最后将出水回流至反应器前段使硫在反应器内实现多级利用，同时将反应时产生的H2S引入反应器中前段减少环境污染，从而提高硫化物利用效率，延长纳米FeS2复合填料的使用周期。同时本发明所采用的填料为纳米FeS2复合填料，比表面积较大，可显著提高反应速率，降低HRT，可有效解防止反应器堵塞。本发明的工艺具有流程简单、占地面积小、填料利用率高、出水水质好、检修方便，防止堵塞等优点，对城市二级出水处理新工艺的开发具有重要指导意义。
附图说明
图1是实施例1中折流式厌氧自养脱氮生物反应装置的结构示意图，其中：1为调节池、2为折流式厌氧自养脱氮生物反应器、3为出水箱、4为进水泵、5为回流泵、6为出气口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的描述：
实施例1
一种折流式厌氧自养脱氮生物反应工艺，将城市二级出水依次经自养反硝化、水解和反硫化进行处理后得到出水，出水还可以返回参与自养反硝化。
如图1所示，调节池1中的城市二级出水经进水泵4泵入折流式厌氧自养脱氮生物反应器2，在折流式厌氧自养脱氮生物反应器2中依次经自养反硝化、水解和反硫化进行处理后得到出水，出水一部分直接排入出水箱3，另一部分通过回流泵5回流至折流式厌氧自养脱氮生物反应器2前段参与自养反硝化。
折流式厌氧自养脱氮生物反应器2内设置3~6块竖向挡板形成多个水力分区，污水沿一定的流向依次进行各步反应。
具体运行过程：
A、自养反硝化过程：通过进水泵4将调节池1内的城市二级出水泵入折流式厌氧自养脱氮生物反应器2，在折流式厌氧自养脱氮生物反应器前段硫自养反硝化细菌以由纳米硫铁矿与聚乙烯制成的复合填料中的低价态硫（S-和S2-）作为电子供体进行自养反硝化脱氮，水中的NO3 -被还原为N2而去除，而S-则被氧化为SO4 2-。
B、大分子难降解有机物的水解过程：随着反应的进行，NO3 -被消耗殆尽，同时系统中SO4 2-浓度迅速升高，至反应器中段由缺氧状态转变为厌氧状态，此时水解酸化菌得到富集，水中的大分子难降解有机物被水解为易于被微生物利用的小分子有机物，进而有利于接下来的反硫化反应的发生。
C、反硫化过程：随着NO3 -的消耗殆尽和小分子有机物的产生，至反应器中后段，反硫化细菌以小分子有机物作为电子供体，进行反硫化反应，将SO4 2-还原为S2O3 2-、Sn 2-、S等低价态硫。
D、出水回流过程：通过回流泵5将部分出水回流至反应器前段，强化了反应器前段的硫自养脱氮反应，使硫在反应器内实现多级利用，同时节约了纳米FeS2复合填料的使用，减少处理成本。
本系统通过设置折流式的水流方式，进水由调节池进入折流式厌氧自养脱氮生物反应器后首先发生自养反硝化反应，自养反硝化细菌利用纳米复合填料和回流水中的低价态硫进行反硝化脱氮；接着污水运行至反应器中段，在反应器中段大分子难降解有机物被水解为小分子有机物，同时反硫化细菌利用生成的小分子有机物进行反硫化反应，将SO4 2-还原为S2O3 2-、Sn 2-、S等低价态硫，最后通过溢流出水；并通过部分出水回流实现系统内硫的多级利用，减少运行成本。

Claims (7)

1.一种折流式厌氧自养脱氮生物反应工艺，其特征在于：将城市二级出水依次经自养反硝化、水解和反硫化进行处理后得到出水。
2.根据权利要求1所述的折流式厌氧自养脱氮生物反应工艺，其特征在于：出水还可以返回参与自养反硝化。
3.根据权利要求1或2所述的折流式厌氧自养脱氮生物反应工艺，其特征在于：所述自养反硝化是硫自养反硝化细菌以复合填料的纳米FeS2为电子供体进行脱氮，污水中的NO3 -被还原为N2、同时还原态的硫S-则被氧化为SO4 2-。
4.根据权利要求3所述的折流式厌氧自养脱氮生物反应工艺，其特征在于：所述复合填料是由纳米硫铁矿与多孔聚乙烯制成的复合填料。
5.根据权利要求1或2所述的折流式厌氧自养脱氮生物反应工艺，其特征在于：所述水解是在厌氧环境中水解酸化菌将大分子难降解有机物水解为小分子有机物。
6.根据权利要求1或2所述的折流式厌氧自养脱氮生物反应工艺，其特征在于：所述反硫化是反硫化细菌以小分子有机物作为电子供体进行反硫化反应，将SO4 2-还原为低价态硫。
7.一种折流式厌氧自养脱氮生物反应装置，其特征在于：包括有依次连接的调节池、进水泵、折流式厌氧自养脱氮生物反应器、出水箱和回流泵。
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