一種硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種廢水處理方法，具體涉及一種硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法。所述的廢水處理方法包含如下步驟：(1)反應(yīng)裝置的啟動(dòng)；(2)硫協(xié)同反硝化脫氮除磷微生物的強(qiáng)化；(3)廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在本發(fā)明中，各物質(zhì)在微生物作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，進(jìn)水有機(jī)物降解為二氧化碳，硫酸根先轉(zhuǎn)化為硫化物然后再氧化為硫酸根完成一個(gè)循環(huán)，同時(shí)在有機(jī)物消耗完的情況下投加的硝酸根轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。系統(tǒng)厭氧釋磷階段硫化物轉(zhuǎn)化率可達(dá)到30％，有機(jī)物的去除率可到達(dá)到95％；系統(tǒng)缺氧吸磷階段硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率可達(dá)到98％，硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到90％，同時(shí)除磷效果可達(dá)到80％。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種廢水處理方法，具體涉及一種硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水 處理方法。 一種硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國人口的增長和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水污染問題日益嚴(yán)重，其中水體富營養(yǎng) 化問題尤其突出，有機(jī)污染物及氮、磷等營養(yǎng)鹽的去除逐漸成為了廢水處理領(lǐng)域的研究熱 點(diǎn)。沿海地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，面臨著更為嚴(yán)重的水資源短缺問題，基于此，海水的開發(fā)利用 變得尤為重要，而在此情況下產(chǎn)生的含鹽廢水處理問題也得到了高度關(guān)注。傳統(tǒng)的脫氮除 磷工藝對(duì)含鹽廢水的處理很難達(dá)到較好效果，同時(shí)產(chǎn)生硫化氫等有毒有害氣體，剩余污泥 產(chǎn)量高，增加了后續(xù)處理難度，工藝運(yùn)行成本高。
[0003] 針對(duì)含鹽廢水特別是含硫酸鹽廢水的處理，通常采用將硫酸鹽還原為硫化物再氧 化為單質(zhì)硫的方法，而單質(zhì)硫的分離問題限制了其實(shí)際工程應(yīng)用。同時(shí)，在處理含有機(jī)物、 硫、氮廢水方面，眾多研究采用硫自養(yǎng)反硝化菌進(jìn)行處理，因此導(dǎo)致亞硝酸根積累，同時(shí)單 質(zhì)硫的產(chǎn)生很難控制。由于硫自養(yǎng)反硝化菌生長緩慢，使得處理負(fù)荷很難提高，增加了處理 成本。而對(duì)于這種含鹽廢水中磷的去除問題，目前還沒有得到足夠的重視。磷作為水體富 營養(yǎng)化的敏感因素，現(xiàn)在已經(jīng)得到關(guān)注，隨著海水應(yīng)用的推行，不難預(yù)見含鹽廢水脫氮除磷 工藝的應(yīng)用前景。
[0004] 因此，如何在含硫酸鹽廢水中同步脫氮除磷，并達(dá)到較好的處理效果，成為該工藝 應(yīng)用于實(shí)際的第一步。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種硫協(xié)同反硝化同步脫氮 除磷的廢水處理方法。
[0006] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法，包含如下步驟：
[0008] (1)反應(yīng)裝置的啟動(dòng)：
[0009] ①啟動(dòng)第一階段：在反應(yīng)器中加入?yún)捬趸钚晕勰噙M(jìn)行污泥馴化，進(jìn)水為含有碳源、 硫源和磷源的廢水以馴化微生物適應(yīng)磷源存在的情況；反應(yīng)器啟動(dòng)初期，整個(gè)過程中無硝 酸鹽的投加，主要目的在提高硫的轉(zhuǎn)化效果，特別是硫酸鹽還原效果；
[0010] ②啟動(dòng)第二階段：當(dāng)硫化物產(chǎn)生量達(dá)到系統(tǒng)總硫量的15%時(shí)，即可進(jìn)入啟動(dòng)第二 階段，啟動(dòng)第二階段采用厭氧釋磷-缺氧吸磷方式進(jìn)行活性污泥的進(jìn)一步馴化培養(yǎng)；其中， 含有碳源、硫源和磷源的廢水進(jìn)入反應(yīng)器即開始厭氧釋磷階段，厭氧釋磷階段與啟動(dòng)第一 階段方法一致即厭氧段無硝酸鹽的投加；當(dāng)碳源濃度降到零時(shí)，開始投加硝酸鹽作為氮源， 開始缺氧吸磷階段，且硝酸鹽投加后在反應(yīng)器中的濃度由5mg N/L逐漸增加至15mg N/L，以 達(dá)到微生物逐步馴化的目的，從而完成反應(yīng)裝置的啟動(dòng)；
[0011] (2)硫協(xié)同反硝化脫氮除磷微生物的強(qiáng)化：
[0012] ①啟動(dòng)完成后，進(jìn)水含有碳源、硫源和磷源的廢水，在碳源消耗完也就是厭氧釋磷 階段結(jié)束后，進(jìn)行硝酸鹽的投加開始缺氧吸磷階段的運(yùn)行；
[0013] ②重復(fù)步驟①，逐漸縮短水力停留時(shí)間，以強(qiáng)化硫協(xié)同反硝化脫氮除磷微生物成 為主要功能微生物；當(dāng)硫轉(zhuǎn)化率達(dá)到30%，除磷率達(dá)到80%時(shí)，完成硫協(xié)同反硝化脫氮除 磷微生物的強(qiáng)化過程，進(jìn)而建立起硫循環(huán)與反硝化脫氮除磷協(xié)同作用的穩(wěn)定工藝環(huán)境；
[0014] (3)廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行：以含有碳源、硫源和磷源的廢水為進(jìn)水，穩(wěn)定運(yùn)行 的條件為：厭氧釋磷階段運(yùn)行時(shí)間保持在3?8h，缺氧吸磷階段運(yùn)行時(shí)間保持在1?4h，缺 氧吸磷階段投加硝酸鹽；整個(gè)過程結(jié)束后，可以有效去除廢水中碳源、磷源以及氮源，從而 完成去除廢水中有機(jī)物及氮磷營養(yǎng)物質(zhì)的過程；
[0015] 所述的碳源、硫源和磷源中的碳、硫、磷的質(zhì)量濃度比值優(yōu)選為150:200:20 ;
[0016] 所述的碳源為有機(jī)碳源，由醋酸鈉提供；所述的含有碳源、硫源和磷源的廢水中醋 酸根初始濃度優(yōu)選為150mg C/L ;
[0017] 所述的硫源由硫酸鈉提供，所述的含有碳源、硫源和磷源的廢水中硫酸根初始濃 度優(yōu)選為200mg S/L ;
[0018] 所述的磷源由磷酸氫二鉀和磷酸二氫鉀提供；所述的含有碳源、硫源和磷源的廢 水中磷酸根的初始濃度優(yōu)選為20mg P/L ;
[0019] 所述的硝酸鹽優(yōu)選為硝酸鉀；
[0020] 步驟（1)中所述的反應(yīng)器為間歇式活性污泥反應(yīng)器（Sequencing Batch Reactor 簡稱SBR)，材質(zhì)為有機(jī)玻璃，由取樣閥、取樣管、剩余污泥管、剩余污泥閥、出水桶、進(jìn)水桶、 進(jìn)水泵、出水管、出水閥、進(jìn)水閥、進(jìn)水管、攪拌槳、攪拌主機(jī)、0RP探頭、pH探頭、0RP主機(jī)、pH 主機(jī)和反應(yīng)器主體組成；所述的反應(yīng)器的反應(yīng)體積優(yōu)選為10L ;
[0021] 步驟（1)中所述的厭氧活性污泥為泥水混合，其污泥濃度為5. 98g SS/L，投加量 為10L，然后經(jīng)過沉淀排掉上清液5L ;
[0022] 步驟（1)中所述的含有碳源、硫源和磷源的廢水進(jìn)水量優(yōu)選為5L ;
[0023] 步驟（1)中啟動(dòng)第一階段的工藝操作條件為：采用機(jī)械攪拌，攪拌槳為標(biāo)準(zhǔn)四葉 螺旋式，攪拌速度400rpm，反應(yīng)溫度20?25°C，進(jìn)水pH6. 8?7. 3,水力停留時(shí)間100? 136h ;啟動(dòng)第二階段工藝操作條件為：采用機(jī)械攪拌，攪拌槳為標(biāo)準(zhǔn)四葉螺旋式，攪拌速度 400rpm，反應(yīng)溫度20?25°C，進(jìn)水ρΗ6· 8?7. 3,水力停留時(shí)間68?100h ;
[0024] 步驟⑴中所述的污泥馴化第一階段時(shí)間為0. 5?1個(gè)月，第二階段時(shí)間為1. 5? 3個(gè)月；
[0025] 步驟（2)中所述的缺氧吸磷階段硝酸鹽投加后在反應(yīng)器中的濃度為15?50mg N/ L ；
[0026] 步驟（2)①中的工藝操作條件為：采用機(jī)械攪拌，攪拌槳為標(biāo)準(zhǔn)四葉螺旋式，攪拌 速度400rpm，反應(yīng)溫度20?25 °C，進(jìn)水ρΗ6· 8?L 3，水力停留時(shí)間28?44h ;
[0027] 步驟（2)②中所述的逐漸縮短水力停留時(shí)間是指逐漸將水力停留時(shí)間縮短至 14 ?28h ;
[0028] 步驟⑶中所述的缺氧吸磷階段硝酸鹽投加后在反應(yīng)器中的濃度為15?50mg N/ L ；
[0029] 步驟（3)中的工藝操作條件為：采用機(jī)械攪拌，攪拌槳為標(biāo)準(zhǔn)四葉螺旋式，攪拌速 度保持在400rpm，反應(yīng)溫度在20?25°C，進(jìn)水pH在6. 8?7. 3,水力停留時(shí)間為14?28h ;
[0030] 本發(fā)明的原理：系統(tǒng)中的微生物在厭氧釋磷階段先利用有機(jī)物及細(xì)胞內(nèi)含物糖原 作為電子供體，硫酸鹽作為電子受體進(jìn)行代謝，同時(shí)釋放生物細(xì)胞內(nèi)聚合磷酸鹽，生成硫化 物、二氧化碳以及細(xì)胞內(nèi)含物聚β羥基脂肪酸、聚合硫顆粒；隨后在缺氧吸磷階段投加硝 酸根后，系統(tǒng)中微生物利用硝酸鹽作為電子受體進(jìn)行自養(yǎng)代謝，氧化系統(tǒng)中的硫化物，生成 硫酸鹽，同時(shí)進(jìn)行過量吸磷，此時(shí)細(xì)胞內(nèi)含物聚β羥基脂肪酸、聚合硫顆粒為過量吸磷過 程提供能量。穩(wěn)定系統(tǒng)中的各物質(zhì)在微生物作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，進(jìn)水有機(jī)物降解為二氧化碳， 硫酸根先轉(zhuǎn)化為硫化物然后再氧化為硫酸根完成一個(gè)循環(huán)，同時(shí)在有機(jī)物消耗完的情況下 投加的硝酸根轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。系統(tǒng)厭氧釋磷階段硫化物轉(zhuǎn)化率可達(dá)到30%，有機(jī)物的去除率 可到達(dá)到95%以上；系統(tǒng)缺氧吸磷階段硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率可達(dá)到98%，硫酸鹽的 轉(zhuǎn)化率可達(dá)到90%，同時(shí)除磷效果可達(dá)到80%。本發(fā)明在硫循環(huán)的基礎(chǔ)上，去除有機(jī)物的 同時(shí)生成硫化物并釋放磷酸根，投加硝酸根后發(fā)生硫氧化的同時(shí)微生物進(jìn)行過量吸磷，達(dá) 到同步脫氮除磷的目的，其中硫的轉(zhuǎn)化原理如式（1)、（2)所示。
[0031]
[0032]

【權(quán)利要求】
1. 一種硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法，其特征在于包含如下步驟： (1) 反應(yīng)裝置的啟動(dòng)： ① 啟動(dòng)第一階段：在反應(yīng)器中加入?yún)捬趸钚晕勰噙M(jìn)行污泥馴化，進(jìn)水為含有碳源、硫源 和磷源的廢水以馴化微生物適應(yīng)磷源存在的情況；反應(yīng)器啟動(dòng)初期，整個(gè)過程中無硝酸鹽 的投加； ② 啟動(dòng)第二階段：當(dāng)硫化物產(chǎn)生量達(dá)到系統(tǒng)總硫量的15%時(shí)，即可進(jìn)入啟動(dòng)第二階 段，啟動(dòng)第二階段采用厭氧釋磷-缺氧吸磷方式進(jìn)行活性污泥的進(jìn)一步馴化培養(yǎng)；其中，含 有碳源、硫源和磷源的廢水進(jìn)入反應(yīng)器即開始厭氧釋磷階段，厭氧釋磷階段與啟動(dòng)第一階 段方法一致即厭氧段無硝酸鹽的投加；當(dāng)碳源濃度降到零時(shí)，開始投加硝酸鹽作為氮源，開 始缺氧吸磷階段，且硝酸鹽投加后在反應(yīng)器中的濃度由5mg N/L逐漸增加至15mg N/L，從而 完成反應(yīng)裝置的啟動(dòng)； (2) 硫協(xié)同反硝化脫氮除磷微生物的強(qiáng)化： ① 啟動(dòng)完成后，進(jìn)水含有碳源、硫源和磷源的廢水，在碳源消耗完也就是厭氧釋磷階段 結(jié)束后，進(jìn)行硝酸鹽的投加開始缺氧吸磷階段的運(yùn)行； ② 重復(fù)步驟①，逐漸縮短水力停留時(shí)間，以強(qiáng)化硫協(xié)同反硝化脫氮除磷微生物成為主 要功能微生物；當(dāng)硫轉(zhuǎn)化率達(dá)到30%，除磷率達(dá)到80%時(shí)，完成硫協(xié)同反硝化脫氮除磷微 生物的強(qiáng)化過程，進(jìn)而建立起硫循環(huán)與反硝化脫氮除磷協(xié)同作用的穩(wěn)定工藝環(huán)境； (3) 廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行：以含有碳源、硫源和磷源的廢水為進(jìn)水，穩(wěn)定運(yùn)行的條 件為：厭氧釋磷階段運(yùn)行時(shí)間保持在3?8h，缺氧吸磷階段運(yùn)行時(shí)間保持在1?4h，缺氧吸 磷階段投加硝酸鹽；整個(gè)過程結(jié)束后，可以有效去除廢水中碳源、磷源以及氮源，從而完成 去除廢水中有機(jī)物及氮磷營養(yǎng)物質(zhì)的過程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法，其特征在于： 所述的碳源、硫源和磷源中的碳、硫、磷的質(zhì)量濃度比值為150:200:20 ; 所述的硝酸鹽為硝酸鉀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法，其特征在于： 所述的碳源為有機(jī)碳源，由醋酸鈉提供；所述的含有碳源、硫源和磷源的廢水中醋酸根 初始濃度為150mg C/L ; 所述的硫源由硫酸鈉提供，所述的含有碳源、硫源和磷源的廢水中硫酸根初始濃度為 200mg S/L ； 所述的磷源由磷酸氫二鉀和磷酸二氫鉀提供；所述的含有碳源、硫源和磷源的廢水中 磷酸根的初始濃度為20mg P/L。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法，其特征在于： 步驟（1)中所述的反應(yīng)器為間歇式活性污泥反應(yīng)器； 步驟（1)中所述的厭氧活性污泥為泥水混合，其污泥濃度為5. 98g SS/L。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法，其特征在于： 步驟（1)中啟動(dòng)第一階段的工藝操作條件為：采用機(jī)械攪拌，攪拌槳為標(biāo)準(zhǔn)四葉螺旋 式，攪拌速度400rpm，反應(yīng)溫度20?25°C，進(jìn)水pH6. 8?7. 3,水力停留時(shí)間100?136h ;啟 動(dòng)第二階段工藝操作條件為：采用機(jī)械攪拌，攪拌槳為標(biāo)準(zhǔn)四葉螺旋式，攪拌速度400rpm， 反應(yīng)溫度20?25°C，進(jìn)水ρΗ6· 8?7. 3,水力停留時(shí)間68?100h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法，其特征在于： 步驟（1)中所述的污泥馴化第一階段時(shí)間為〇. 5?1個(gè)月，第二階段時(shí)間為1. 5?3 個(gè)月。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法，其特征在于： 步驟（2)中所述的缺氧吸磷階段硝酸根投加后在反應(yīng)器中的濃度為15?50mg N/L。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法，其特征在于： 步驟（2)①中的工藝操作條件為：采用機(jī)械攪拌，攪拌槳為標(biāo)準(zhǔn)四葉螺旋式，攪拌速度 400rpm，反應(yīng)溫度20?25°C，進(jìn)水ρΗ6· 8?7. 3,水力停留時(shí)間28?44h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法，其特征在于： 步驟（2)②中所述的逐漸縮短水力停留時(shí)間是指逐漸將水力停留時(shí)間縮短至14? 28h。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫協(xié)同反硝化同步脫氮除磷的廢水處理方法，其特征在于： 步驟⑶中所述的缺氧吸磷階段硝酸根投加后在反應(yīng)器中的濃度為15?50mg N/L ; 步驟（3)中的工藝操作條件為：采用機(jī)械攪拌，攪拌槳為標(biāo)準(zhǔn)四葉螺旋式，攪拌速度保 持在400rpm，反應(yīng)溫度在20?25°C，進(jìn)水pH在6. 8?L 3,水力停留時(shí)間為14?28h。
【文檔編號(hào)】C02F3/28GK104098177SQ201410326625
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】呂慧, 陳光浩 申請(qǐng)人:中山大學(xué)