CN110028155B - 厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置及废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置及废水处理方法，包括厌氧氨氧化反应区、硫自养反硝化区、厌氧氨氧化回流泵、硫自养反硝化回流泵、进水池、PLC控制系统，其中，厌氧氨氧化区包括传统型厌氧氨氧化和硫酸盐型厌氧氨氧化。废水泵入厌氧氨氧化反应区进行厌氧氨氧化，硫酸盐型厌氧氨氧化产生的硫单质沉淀至生物硫沉淀区，收集处理后回填硫粒填充床内，厌氧氨氧化反应区的废水流入硫自养反硝化区，经穿孔板后，自下而上通过硫填料床进行二次脱氮，控制单元控制两个回流泵回流。本发明将传统型厌氧氨氧化、硫酸盐型厌氧氨氧化与硫自养反硝化有机结合，实现高效脱氮的同时保证出水硫酸盐浓度较低。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，更具体地说，是涉及一种厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置及废水处理方法。
背景技术
随着工业的迅速发展，高浓度含氮废水排入水体，严重危害人类健康和生态环境，主要表现为以下三个方面：(1)氮化合物的积累可以导致水体严重富营养化，藻类物质疯狂生长，导致水体缺氧，从而导致水体中鱼类、贝类等生物死亡，大量死亡的生物由于腐化作用释放更多的氨及有机氮化合物，造成恶性循环，导致水体发臭，水质更加恶化；(2)氨和亚硝酸盐的氧化作用消耗大量的溶解氧，使水体缺氧；(3)人体内硝酸盐在微生物的作用下可以被还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐与血红蛋白结合生成高铁血红蛋白，影响血红蛋白的输氧作用，导致人体缺氧死亡；另一方面，亚硝酸盐可以与胺类物质生成亚硝胺或亚硝酰胺，对人体产生致癌作用。NO、NO2等气体对人体危害严重，在强烈的太阳紫外线照射下发生光化学反应产生二次污染物，形成光化学烟雾，导致大气环境质量下降，水体氮污染的治理刻不容缓。
实际废水处理中经常将硝化和反硝化作用相结合，前者在好氧条件下进行，后者需要提供异养环境，常用的工艺有A/O工艺，但由于需要曝气和有机物的投加，水厂的运行费用较高，为克服这一问题，需找一种厌氧自养型工艺。因此，厌氧氨氧化这一新型的生物脱氮技术成为脱氮工艺的焦点。厌氧氨氧化是指在厌氧条件下以氨为电子供体，亚硝酸盐为电子受体，将氨转化为氮气的过程，与传统反硝化工艺相比具有脱氮效率高、能耗与成本低、剩余污泥产量低等优点，在废水生物脱氮过程中具有广阔的应用前景。
然而，厌氧氨氧化反应会生成硝酸盐，导致其最优脱氮效率约为88.79％，即是厌氧氨氧化自身脱氮的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置，以解决现有技术中存在的厌氧氨氧化自身无法完全脱氮及与硫自养反硝化耦合后出水硫酸盐过高的问题技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置，包括：
厌氧氨氧化反应区，用于首次脱氮，顶部设有厌氧氨氧化排气口和回流进水口，侧面设有废水进水口，底部设有布气管，所述布气管下方设有生物硫沉淀区，所述生物硫沉淀区设有硫粒回收口和用于首次脱氮废水通过的通孔；
硫自养反硝化区，内部为硫粒填充床，顶部设有硫自养反硝化排气口，侧面设有排水口和回流出水口，底部设有回流入水口，所述厌氧氨氧化反应区与所述硫自养反硝化区通过所述通孔连通，所述排水口和所述回流出水口位于所述硫粒填充床的上方，所述回流入水口位于所述硫粒填充床的下方；
厌氧氨氧化回流泵，借助管路，安装于所述回流进水口和所述排水口之间；
硫自养反硝化回流泵，借助管路，安装于所述回流出水口和所述回流入水口之间；
进水池，借助管路，与所述废水进水口连通；
PLC控制系统，包括控制单元、与所述控制单元相连的第一电化学传感器和第二电化学传感器，所述控制单元分别与所述硫自养反硝化回流泵和所述厌氧氨氧化回流泵相连，所述第一电化学传感器连接于所述硫粒填充床的下方，用于监测首次脱氮废水中氢离子和硝酸盐的浓度，所述第二电化学传感器连接于所述硫粒填充床的上方，用于监测二次脱氮废水中氢离子和硝酸盐的浓度。
进一步地，所述生物硫沉淀区的底部具有坡度，所述硫粒回收口设置在坡度的最低位，且所述硫粒回收口设置在远离所述硫自养化反硝化区的一侧，所述通孔在坡度的最高位。
进一步地，所述硫自养反硝化区的下部设有穿孔板，用于对所述硫粒填充床进行支撑并布水，所述通孔位于所述穿孔板的下方，所述穿孔板和所述硫自养反硝化区的底部之间设有首次脱氮废水区，经所述厌氧氨氧化区首次脱氮的废水经所述通孔进入所述首次脱氮废水区，所述回流入水口设置在所述首次脱氮废水区的侧面。
进一步地，所述第一电化学传感器设于所述首次脱氮废水区。
进一步地，所述硫粒填充床上方设有二次脱氮废水区，所述排水口和所述回流出水口设于所述二次脱氮废水区的侧面，且所述排水口高于所述回流出水口，所述第二电化学传感器设置于所述二次脱氮废水区，且其位置低于所述回流出水口。
进一步地，还包括：集气装置，借助气管，与所述厌氧氨氧化排气口和所述硫自养反硝化排气口连通，用于收集产生的气体，并借助气管与所述进水池和所述布气管连通。
本发明另一目的在于提供一种厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置的废水处理方法，包括以下步骤：
废水自进水池经蠕动泵通过废水进水口泵入厌氧氨氧化反应区进行反应，经厌氧氨氧化首次脱氮的废水通过底部的通孔进入硫自养反硝化区，自下而上通过硫粒填充床进行硫自养反硝化实现二次脱氮；所述厌氧氨氧化区所取污泥包括长期培养的传统型厌氧氨氧化颗粒污泥和经成功驯化并稳定运行的硫酸盐型厌氧氨氧化颗粒污泥；填入所述硫自养反硝化区内的所述硫粒填充床的硫磺颗粒具有反硝化生物膜；
第一电化学传感器和第二电化学传感器分别监测首次脱氮和二次脱氮废水中硝酸盐和氢离子的浓度，当氢离子的生成量与硝酸盐的消耗量比值符合化学方程式的理论比值1.28时，说明硫粒填充床仅进行硫自养反硝化，控制单元将硫自养反硝化回流泵关闭，厌氧氨氧化出水硝酸盐浓度不高于146.78mg/L，硫自养反硝化出水硫酸盐浓度不高于250mg/L，控制单元将厌氧氨氧化回流泵关闭，达标废水从排水口排出；当出水硫酸盐浓度高于250mg/L时，控制单元将厌氧氨氧化回流泵打开，过量硫酸盐回流入厌氧氨氧化反应区，通过硫酸盐型厌氧氨氧化菌进行降解；
通过两个电化学传感器的监测结果，当氢离子的生成量与硝酸盐的消耗量比值大于理论比值时，控制单元打开硫自养反硝化回流泵，通过缩短水力停留时间以减弱硫歧化程度，同时打开厌氧氨氧化回流泵，多余硫酸盐回流入厌氧氨氧化反应区，实现高效脱氮的同时保证出水硫酸盐低浓度排出。
进一步地，所述厌氧氨氧化反应区和所述硫自养反硝化区均属完全厌氧环境，所述厌氧氨氧化反应区的pH范围为pH7.0-pH8.5，所述硫自养反硝化区的pH范围为pH6.0-pH8.5；所述硫自养反硝化区的液面低于所述厌氧氨氧化区液面，一定的高度差利于水体的流动。
进一步地，所述完全厌氧环境的溶解氧DO<0.2mg O2/L。
进一步地，所述硫磺颗粒的孔隙率为30％-50％，将硫磺颗粒浸泡在活性污泥中密封，使在硫磺颗粒上形成反硝化生物膜，再将带有反硝化生物膜的硫磺颗粒作为填料自下而上填充于所述硫粒填充床。
本发明提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置及废水处理方法的有益效果在于：(1)本发明将传统型厌氧氨氧化、硫酸盐型厌氧氨氧化和硫自养反硝化工艺相结合，其中传统型厌氧氨氧化去除进水中的氨氮和亚氮，硫酸盐型厌氧氨氧化去除硫自养反硝化区所产生的硫酸盐和进水中的氨氮，硫自养反硝化去除厌氧氨氧化产生的硝酸盐，厌氧氨氧化的代谢产物成为硫自养反硝化的反应基质，经过两次脱氮保证高效脱氮；(2)通过PLC控制系统的调控，利用硫酸盐型厌氧氨氧化降解硫自养产生的硫酸盐，通过缩短水力停留时间减弱硫歧化程度，保证最终出水硫酸盐浓度较低，避免硫酸盐危害环境问题；(3)本发明提供的装置结构简单、启动较快，运行成本较低，操作简单，对实际的低碳氮比的市政污水具有较好的适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的装置的对氮素去除的贡献率；
图3为本发明物质反应流向图。
其中，图中标记：
1-进水池，2-蠕动泵，3-废水进水口，4-厌氧氨氧化反应区，5-布气管，6-生物硫沉淀区，7-厌氧氨氧化排气口，8-通孔，9-硫粒填充床，10-硫自养反硝化排气口，11-排水口，12-回流出水口，13-硫自养反硝化回流泵，14-回流入水口，15-控制单元，16-第二电化学传感器，17-第一电化学传感器，18-厌氧氨氧化回流泵，19-回流进水口，20-集气装置，21-硫粒回收口，22-穿孔板，23-首次脱氮废水区，24-二次脱氮废水区。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置进行说明。所述厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置，包括厌氧氨氧化反应区4、硫自养反硝化区、厌氧氨氧化回流泵18、硫自养反硝化回流泵13、进水池1、PLC控制系统，厌氧氨氧化反应区4用于首次脱氮，顶部设有厌氧氨氧化排气口7和回流进水口19，侧面设有废水进水口3，底部设有布气管5，所述布气管5下方设有生物硫沉淀区6，所述生物硫沉淀区6设有硫粒回收口21和用于首次脱氮废水通过的通孔8；硫自养反硝化区内部为硫粒填充床9，顶部设有硫自养反硝化排气口10，侧面设有排水口11和回流出水口12，底部设有回流入水口14，所述厌氧氨氧化反应区4与所述硫自养反硝化区通过所述通孔8连通，所述排水口11和所述回流出水口12位于所述硫粒填充床9的上方，所述回流入水口14位于所述硫粒填充床9的下方；厌氧氨氧化回流泵18，借助管路，安装于所述回流进水口19和所述排水口11之间；硫自养反硝化回流泵13，借助管路，安装于所述回流出水口12和所述回流入水口14之间；进水池1，借助管路，与所述废水进水口3连通；PLC控制系统，包括控制单元15、与所述控制单元15相连的第二电化学传感器16和第一电化学传感器17，所述控制单元15分别与所述硫自养反硝化回流泵13和所述厌氧氨氧化回流泵18相连，所述第一电化学传感器连接于所述硫粒填充床的下方，用于监测首次脱氮废水中氢离子和硝酸盐的浓度，所述第二电化学传感器连接于所述硫粒填充床的上方，用于监测二次脱氮废水中氢离子和硝酸盐的浓度。
本发明提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置，与现有技术相比，反应装置将传统型厌氧氨氧化工艺段、硫酸盐型厌氧氨氧化工艺段与硫自养反硝化工艺段有机结合，废水先流经厌氧氨氧化区，在通过两工艺区间的穿孔进入硫自养反硝化区进行两次脱氮，实用性强、结构简单且操作简便，并通过PLC控制系统开关各个回流泵，实现高效脱氮的同时保证出水硫酸盐浓度较低。其中，厌氧氨氧化区使用长期培养的传统型厌氧氨氧化颗粒污泥和成功启动并稳定运行的硫酸盐型厌氧氨氧化颗粒污泥，对进水的氨氮，亚硝酸盐氮和硫酸盐具有很好的去除能力且对环境的波动具有一定的耐受性。
正常运行时，模拟废水由蠕动泵2经废水进水口3泵入厌氧氨氧化反应区4，经厌氧氨氧化反应区4进行厌氧氨氧化，进行首次脱氮，硫酸盐型厌氧氨氧化所产生的硫单质沉淀至生物硫沉淀区6，通过硫粒回收口21收集处理后可填入硫粒填充床9内，厌氧氨氧化反应区4底部的处理废水通过通孔8流入硫自养反硝化区，经穿孔板22布水后，自下而上通过硫填料床9进行二次脱氮。
在处理过程中，两个反应区所产的氮气通过厌氧氨氧化排气口7和硫自养反硝化10由集气装置20收集，经处理后部分通入进水池1吹脱水中氧气，为反应装置中的功能菌创造厌氧环境，部分经布气管5通入厌氧氨氧化反应区4。其中，设有多个平行排列的布气管5，沿布气管5长度方向均匀设有气孔。
通过第二电化学传感器16和第一电化学传感器17监测，由控制单元15控制回流泵开关，(1)当氢离子的生成量与硝酸盐的消耗量比值符合化学方程式的理论比值，视硫粒填料床9仅进行硫自养反硝化，关闭硫自养反硝化回流泵13，当进水浓度提升，导致厌氧氨氧化所产生硝酸盐浓度升高，硫自养反硝化产生的硫酸盐浓度增加，若硫自养反硝化产生硫酸盐浓度不高于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)250mg/L，关闭厌氧氨氧化回流泵18，达标水直接排放；若出水硫酸盐浓度高于250mg/L时，打开厌氧氨氧化回流泵18，将过量硫酸盐会流入厌氧氨氧化反应区4，进行硫酸盐型厌氧氨氧化；(2)当氢离子的生成量与硝酸盐的消耗量比值高于理论比值，说明硫歧化程度较高，打开硫自养反硝化回流泵13，通过回流减少硫自养反硝化水力停留时间减弱硫歧化，同时打开厌氧氨氧化回流泵18，将多余的硫酸盐回流入厌氧氨氧化反应区4，降低出水硫酸盐浓度。
本发明选用硫自养反硝化降解厌氧氨氧化出水硝酸盐，硫自养反硝化分为以S2-作为电子供体、S0作为电子供体、S2O3 2-作为电子供体的反硝化，由于硫单质水溶性低，可做缓释基质；可为微生物生长提供挂膜场所；廉价易得，因此选用以S0作为电子供体的硫自养反硝化，其化学反应方程式为：
1.1S0+NO3 -+0.76H2O+0.4CO2+0.08NH4 +→0.08C5H7O2N+0.5N2+1.1SO4 2-+1.28H+
可见该反应会产生副产物硫酸盐，根据我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，水体中硫酸盐浓度高于250mg/L时视为一种污染物，人体摄入过量硫酸盐会造成肠胃系统紊乱。然而，硫单质自养反硝化系统中易存在硫歧化现象不可避免地造成硫酸盐出水浓度过高。因此，控制硫自养反硝化出水硫酸盐浓度需控制硫自养反应中硫酸盐的生成和硫歧化现象的程度。对于硫自养所反应产生的硫酸盐以硫酸盐型厌氧氨氧化降解，硫歧化程度通过减少水力停留时间削弱。
根据硫自养反硝化的反应方程式，氢离子和硫酸根离子皆是反应生成物，两者存在正相关的关系，换言之，氢离子浓度高，说明硫酸根浓度高，反之亦然。因此通过监测氢离子的浓度即可对应判断硫酸盐的浓度，进而控制对应的回流泵的启闭。本实施例中所用的电化学传感器均具有两个电极，也即硝酸盐离子电极，型号为PNO3-1-01，pH电极，型号为E-201-D，这两个电极分别测水中硝酸盐和氢离子浓度。本实施例中，硫酸盐的浓度可以采用取水样检测、离子色谱法、重量法和铬酸钡光度法等测出。
其中，硫酸盐型厌氧氨氧化菌能够在自养或异养环境下同时去除氨氮和硫酸根，在厌氧条件下以NH4 +为电子供体，SO4 2-作电子受体，NH4 +被氧化为NO3 -和N2，而SO4 2-还原成单质S0，其反应方程式为：
2NH4 ++SO4 2-→N2+S0+4H2O。其反应生成的硫单质可作为硫自养反硝化的反应基质，回填到硫填料床中。
综上所述，本发明改进了现有厌氧氨氧化脱氮的局限性，实现完全脱氮，且通过PLC系统控制出水硫酸盐浓度，能够时时监测调整回流泵的启闭。
请参阅图1，作为本发明提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置的一种具体实施方式，所述生物硫沉淀区6的底部具有坡度，所述硫粒回收口21设置在坡度的最低位，且所述硫粒回收口21设置在远离所述硫自养化反硝化区的一侧，所述通孔8在坡度的最高位。厌氧氨氧化反应区4下部设有布气管5对厌氧氨氧化颗粒污泥进行曝气，以保证废水与颗粒污泥接触充分和厌氧环境；硫酸盐厌氧氨氧化反应生成部分生物硫，通过硫粒回收口21收集硫酸盐型厌氧氨氧化所产生的生物硫，底部具有一定坡度，以利于生物硫的回收；厌氧氨氧化处理的废水，经通孔8流入硫自养反应区。
请参阅图1，作为本发明提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置的一种具体实施方式，所述硫自养反硝化区的下部设有穿孔板22，用于对所述硫粒填充床9进行支撑并布水，所述通孔8位于所述穿孔板22的下方，所述穿孔板22和所述硫自养反硝化区的底部之间设有首次脱氮废水区23，所述回流入水口14设置在所述首次脱氮废水区23的侧面。穿孔板22上均布设有用于废水通过的孔，这些孔的孔径小于硫磺颗粒的直径，以防止硫磺颗粒掉落。废水经过硫磺颗粒填充床，反应产生的气体随上部硫自养反硝化排气口10排出收集，处理水通过排水口排出。
参阅图1，作为本发明提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置的一种具体实施方式，第一电化学传感器17设于首次脱氮废水区23，用于监测首次脱氮后的废水中氢离子和硝酸盐的浓度。
请参阅图1，作为本发明提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置的一种具体实施方式，所述硫粒填充床9上方设有二次脱氮废水区24，所述排水口11和所述回流出水口12设于所述二次脱氮废水区24的侧面，且所述排水口11高于所述回流出水口12，所述第二电化学传感器16设置于所述二次脱氮废水区24，用于监测二次脱氮废水中氢离子和硝酸盐的浓度，且其位置低于所述回流出水口12。
请参阅图1，作为本发明提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置的一种具体实施方式，所述厌氧氨氧化反应区4外设有不透光保温层，因为厌氧氨氧化反应需要在黑暗环境中进行，所以不能透光，所述硫自养反硝化区外设有保温层，硫自养反硝化区外的保温层可以透光，也可以不透光，用于提高反应效果。
请参阅图1，作为本发明提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置的一种具体实施方式，集气装置20，借助气管，与所述厌氧氨氧化排气口7和所述硫自养反硝化排气口10连通，用于收集产生的气体，并借助气管与所述进水池1和所述布气管5连通。
参阅图1及图3，作为本发明提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置的废水处理方法一种具体实施方式，包括以下步骤：
正常运行时，含有氨氮、亚硝酸盐氮和硫酸盐的废水，自进水池1经蠕动泵2，通过废水进水口3泵入厌氧氨氧化反应区4进行厌氧氨氧化反应，为厌氧氨氧化菌提供基质来源，经厌氧氨氧化反应的仅含硝酸盐氮的废水，经厌氧氨氧化首次脱氮的废水通过底部的通孔8进入硫自养反硝化区，经穿孔板22布水后，自下而上通过硫粒填充床9进行硫自养反硝化实现二次脱氮；所述厌氧氨氧化区所取污泥包括长期培养的厌氧氨氧化颗粒污泥和经成功驯化并稳定运行的硫酸盐型厌氧氨氧化颗粒污泥；填入所述硫自养反硝化区内的所述硫粒填充床9的硫磺颗粒表面具有反硝化生物膜；
第二电化学传感器16和第一电化学传感器17分别监测硫自养反硝化进出水硝酸盐和氢离子的浓度，当氢离子的生成量与硝酸盐的消耗量比值符合化学方程式的理论比值时，硫粒填充床9仅进行硫自养反硝化，控制单元15将硫自养反硝化回流泵13关闭，当厌氧氨氧化出水硝酸盐浓度不高于146.78mg/L，出水硫酸盐浓度不高于250mg/L时，控制单元15将厌氧氨氧化回流泵18关闭，达标废水从出水口排出；当出水硫酸盐浓度随厌氧氨氧化产生硝酸盐的增加而增加，高于250mg/L时，控制单元15将厌氧氨氧化回流泵18打开，过量硫酸盐回流入厌氧氨氧化反应区4，通过硫酸盐型厌氧氨氧化菌进行降解。
通过第二电化学传感器16和第一电化学传感器17的监测结果，当氢离子的生成量与硝酸盐的消耗量比值大于理论比值时，说明硫歧化程度较高，控制单元15打开硫自养反硝化回流泵13，通过缩短水力停留时间，以减弱硫歧化程度，同时打开厌氧氨氧化回流泵18，将多余硫酸盐回流入厌氧氨氧化反应区4，降低出水硫酸盐浓度，实现高效脱氮的同时保证出水硫酸盐低浓度排出。
其中，厌氧氨氧化反应区4将传统型厌氧氨氧化颗粒污泥与硫酸盐型厌氧氨氧化颗粒污泥以比例为3:2-4:1进行混合，传统型厌氧氨氧化颗粒污泥取自长期培养的厌氧氨氧化颗粒污泥，MLSS范围为：40000-50000mg/L,污泥粒径范围为：0.5-5mm，可将氨氮和亚硝酸盐氮完全去除，对基质波动具有较好的耐受能力，若厌氧氨氧化工艺受到较大冲击时，残留的亚硝酸盐氮仍可在硫自养反硝化工艺段去除；硫酸盐型厌氧氨氧化颗粒污泥是经成功驯化且稳定运行后的颗粒污泥，接入厌氧氨氧化反应区4，去除硫酸盐和氨氮，硫自养反硝化去除厌氧氨氧化产生的硝酸盐，MLSS范围为：5000-10000mg/L，污泥粒径范围为：0.3-2mm。其中，厌氧氨氧化的出水pH、ORP、DO均在硫自养反硝化的适宜范围内；硫磺颗粒在污水处理厂的活性污泥中密封浸泡两天后填入硫粒填充床，厌氧氨氧化出水直接通入硫自养反硝化区，两天后即可出现明显的硫自养反硝化现象。
请参阅图1，作为本发明提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置的废水处理方法一种具体实施方式，所述厌氧氨氧化反应区4和所述硫自养反硝化区均属完全厌氧环境，所述厌氧氨氧化反应区4的pH范围为pH7.0-pH8.5，所述硫自养反硝化区的pH范围为pH6.0-pH8.5；所述硫自养反硝化区的液面低于所述厌氧氨氧化区液面，一定的高度差利于水体的流动。
请参阅图1，作为本发明提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置的废水处理方法一种具体实施方式，所述完全厌氧环境的溶解氧DO<0.2mg O2/L。溶解氧(DissolvedOxygen)是指溶解于水中的分子氧(O2),简称DO。
作为本发明提供的厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置的废水处理方法一种具体实施方式，所述硫磺颗粒的孔隙率为30％-50％，然后将硫磺颗粒浸泡在污水处理厂的活性污泥中密封两天，使在硫磺颗粒上形成反硝化生物膜，再将带有反硝化生物膜的硫磺颗粒作为填料自下而上填充于所述硫粒填充床9。
利用上述装置及方法，进行厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化高效脱氮的一个实例如下：厌氧氨氧化区接种厌氧氨氧化颗粒污泥1.5L，硫酸盐厌氧氨氧化0.5L，其污泥浓度(MLSS)分别为40300mg/L和6500mg/L，水流停留时间为1.1h，硫磺孔隙率40％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.废水处理方法，其特征在于，基于厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置，包括以下步骤：
废水自进水池经蠕动泵通过废水进水口泵入厌氧氨氧化反应区进行厌氧氨氧化反应，经厌氧氨氧化首次脱氮的废水通过底部的通孔进入硫自养反硝化区，自下而上通过硫粒填充床进行硫自养反硝化实现二次脱氮；所述厌氧氨氧化区所取污泥包括长期培养的传统型厌氧氨氧化颗粒污泥和经成功驯化并稳定运行的硫酸盐型厌氧氨氧化颗粒污泥；填入所述硫自养反硝化区内的所述硫粒填充床的硫磺颗粒表面具有反硝化生物膜；
第一电化学传感器和第二电化学传感器分别监测首次脱氮和二次脱氮废水中硝酸盐和氢离子的浓度，当氢离子的生成量与硝酸盐的消耗量比值符合化学方程式的理论比值1.28时，说明硫粒填充床仅进行硫自养反硝化，控制单元将硫自养反硝化回流泵关闭，若厌氧氨氧化出水硝酸盐浓度不高于146.78mg/L，硫自养反硝化出水硫酸盐浓度不高于250mg/L时，控制单元将厌氧氨氧化回流泵关闭，达标废水从出排水口排出；当出水硫酸盐浓度高于250mg/L时，控制单元将厌氧氨氧化回流泵打开，过量硫酸盐回流入厌氧氨氧化反应区，通过硫酸盐型厌氧氨氧化菌进行降解；
通过第一电化学传感器和第二电化学传感器的监测结果，当氢离子的生成量与硝酸盐的消耗量比值大于理论比值1.28时，说明硫自养反硝化体系存在程度较大的硫歧化现象，控制单元打开硫自养反硝化回流泵，通过缩短水力停留时间以减弱硫歧化程度，同时打开厌氧氨氧化回流泵，将多余硫酸盐回流入厌氧氨氧化反应区，实现高效脱氮的同时保证出水硫酸盐低浓度排出；
所述厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化脱氮装置，包括：
厌氧氨氧化反应区，用于首次脱氮，顶部设有厌氧氨氧化排气口和回流进水口，侧面设有废水进水口，底部设有布气管，所述布气管下方设有生物硫沉淀区，所述生物硫沉淀区设有硫粒回收口和用于首次脱氮废水通过的通孔；
硫自养反硝化区，内部为硫粒填充床，顶部设有硫自养反硝化排气口，侧面设有排水口和回流出水口，底部设有回流入水口，所述厌氧氨氧化反应区与所述硫自养反硝化区通过所述通孔连通，所述排水口和所述回流出水口位于所述硫粒填充床的上方，所述回流入水口位于所述硫粒填充床的下方；
厌氧氨氧化回流泵，借助管路，安装于所述回流进水口和所述排水口之间；
硫自养反硝化回流泵，借助管路，安装于所述回流出水口和所述回流入水口之间；
进水池，借助管路，与所述废水进水口连通；
PLC控制系统，包括控制单元、与所述控制单元相连的第一电化学传感器和第二电化学传感器，所述控制单元分别与所述硫自养反硝化回流泵和所述厌氧氨氧化回流泵相连，所述第一电化学传感器连接于所述硫粒填充床的下方，用于监测首次脱氮废水中氢离子和硝酸盐的浓度，所述第二电化学传感器连接于所述硫粒填充床的上方，用于监测二次脱氮废水中氢离子和硝酸盐的浓度。
2.如权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述生物硫沉淀区的底部具有坡度，所述硫粒回收口设置在坡度的最低位，且所述硫粒回收口设置在远离所述硫自养化反硝化区的一侧，所述通孔在坡度的最高位。
3.如权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述硫自养反硝化区的下部设有穿孔板，用于对所述硫粒填充床进行支撑并布水，所述通孔位于所述穿孔板的下方，所述穿孔板和所述硫自养反硝化区的底部之间设有首次脱氮废水区，经所述厌氧氨氧化区首次脱氮的废水经所述通孔进入所述首次脱氮废水区，所述回流入水口设置在所述首次脱氮废水区的侧面。
4.如权利要求3所述的废水处理方法，其特征在于，所述第一电化学传感器设于所述首次脱氮废水区。
5.如权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述硫粒填充床上方设有二次脱氮废水区，所述排水口和所述回流出水口设于所述二次脱氮废水区的侧面，且所述排水口高于所述回流出水口，所述第二电化学传感器设置于所述二次脱氮废水区，且其位置低于所述回流出水口。
6.如权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，还包括：
集气装置，借助气管，与所述厌氧氨氧化排气口和所述硫自养反硝化排气口连通，用于收集产生的气体，并借助气管与所述进水池和所述布气管连通。
7.如权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述厌氧氨氧化反应区和所述硫自养反硝化区均属完全厌氧环境，所述厌氧氨氧化反应区的pH范围为pH7.0-pH8.5，所述硫自养反硝化区的pH范围为pH6.0-pH8.5；所述硫自养反硝化区的液面低于所述厌氧氨氧化区液面，一定的高度差利于水体的流动。
8.如权利要求7所述的废水处理方法，其特征在于，所述完全厌氧环境的溶解氧DO<0.2mg O2/L。
9.如权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述硫磺颗粒的孔隙率为30％-50％，将所述硫磺颗粒浸泡在活性污泥中密封，使在硫磺颗粒上形成反硝化生物膜，再将带有反硝化生物膜的硫磺颗粒作为填料自下而上填充于所述硫粒填充床。
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