废水处理新方法：硫协同反硝化脱氮除磷微生物的强化与应用

废水处理新方法：硫协同反硝化脱氮除磷微生物的强化与应用

申请日期 2014.07.09

公开（公告）日期 2014.10.15

IPC 分类号 C02F3/28

总结

：

本发明涉及一种废水处理方法，具体涉及一种用于同时反硝化和脱磷的硫协同反硝化的废水处理方法。废水处理方法包括以下步骤：（1）反应装置的启动;（2）硫协同反硝化、反硝化、除磷微生物强化;（3） 废水处理系统稳定运行。本发明中，每种物质在微生物的作用下进行转化，进水的有机物降解成二氧化碳，硫酸盐先转化为硫化物，然后氧化成硫酸盐完成一个循环，加入的硝酸盐在有机物同时消耗的条件下转化为氮气。系统厌氧磷释放阶段硫化物转化率可达30%，有机物去除率可达95%。硝酸盐成氮的转化率可达98%，硫酸盐的转化率可达90%，除磷效果可达80%。

索赔

1.一种硫磺协同反硝化同时脱磷的废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1） 反应装置的启动：

（1）启动第一阶段：向反应器中加入厌氧活性污泥进行污泥驯化，进水为含碳源、硫源、磷源的废水，使微生物适应磷源的存在;在反应器启动之初，整个过程没有添加硝酸盐;

（2）启动第二阶段：当硫化物产量达到系统总硫含量的15%时，可进入启动第二阶段，启动第二阶段采用厌氧放磷-缺氧吸磷模式，进行活性污泥的进一步驯化培养;其中，含碳源、硫源、磷源的废水进入反应器，开始厌氧放磷阶段，厌氧放磷阶段与启动第一阶段的方法一致，即厌氧阶段没有添加硝酸盐;当碳源浓度降至零时，加入硝酸盐作为氮源，开始缺氧吸磷阶段，加药后反应器内硝酸盐浓度逐渐从 5 mg N/L 增加到 15 mg N/L，从而完成反应装置的启动;

（2） 硫协同反硝化和反硝化除磷微生物增强

（1）启动完成后，消耗进水中含碳源、硫源、磷源的废水，即厌氧放磷阶段结束后，加入硝酸盐，开始缺氧吸磷阶段运行;

（2）重复步骤（1），逐步缩短水力停留时间，加强硫协同反硝化、反硝化除磷，使微生物成为主要功能微生物;当硫转化率达到 30%，脱磷率达到 80% 时，完成硫反硝化和脱磷微生物的强化过程，建立了稳定的硫循环和反硝化除磷工艺环境。

（3）废水处理系统稳定运行：以含碳源、硫源、磷源的废水为进水，稳定运行的条件为：厌氧放磷阶段运行时间保持在3~8h，缺氧吸磷阶段运行时间保持在1~4h， 在缺氧磷吸收阶段添加硝酸盐;整个过程结束后，可有效去除废水中的碳源、磷源和氮源，从而完成去除废水中有机物和氮磷营养物质的过程。

2.根据权利要求1所述的硫磺协同反硝化除磷废水处理方法，其特征在于：

这

所述碳源、硫源和磷源中碳、硫、磷的质量浓度比为150：200：20;

硝酸盐是硝酸钾。

3.根据权利要求1所述的硫磺协同反硝化除磷废水处理方法，其特征在于：

碳源是有机碳源，由乙酸钠提供;含碳源、硫源、磷源废水中乙酸盐的初始浓度为150mg C/L;

所述硫源由硫酸钠提供，含碳源、硫源、磷源的废水中硫酸盐的初始浓度为200mg S/L;

所述磷源由磷酸氢二钾和磷酸二氢钾提供;所述含碳源、硫源和磷源的废水中磷酸盐的初始浓度为 20mg P/L。

4.根据权利要求1所述的硫磺协同脱硝除磷废水处理方法，其特征在于：

步骤（1）中描述的反应器为间歇式活性污泥反应器;

将步骤 （1） 中描述的厌氧活性污泥与污泥水混合，其污泥浓度为 5.98g SS/L。

5.根据权利要求1所述的硫磺协同脱磷废水处理方法，其特征在于：

步骤（1）中启动第一阶段的工艺操作条件为：采用机械搅拌，搅拌桨为标准四叶螺旋式，搅拌速度快，反应温度20~25°C，进水pH6.8~7.3，水力停留时间100~136h;第二阶段工艺操作条件为：机械搅拌，搅拌桨为标准四叶螺旋式，搅拌速度快，反应温度为20~25°C，进水pH为6.8~7.3，水力停留时间为68~100h。

6.根据权利要求1所述的硫磺协同反硝化除磷废水处理方法，其特征在于：

步骤（1）中描述的污泥驯化第一阶段时间为0.5~1个月，第二阶段时间为1.5~3个月。

7.根据权利要求1所述的硫协同脱磷废水处理方法，其特征在于：

在步骤 （2） 中描述的低氧磷吸收阶段添加后，反应器中硝酸盐的浓度为 15~50 mg N/L。

8.根据权利要求1所述的硫磺协同反硝化除磷废水处理方法，其特征在于：

步骤（2）（1）中的工艺操作条件如下：采用机械搅拌，搅拌桨为标准四叶片螺旋式，搅拌速度快，反应温度20~25°C，进水pH6.8~7.3，水力停留时间28~44h。

9.根据权利要求1所述的硫磺协同脱硝同步脱磷废水处理方法，其特征在于：

步骤（2）（2）中描述的水力保持时间的逐渐缩短是指将水力保持时间逐渐缩短到14~28h。

10.根据权利要求1所述的一种硫共反硝化同时脱磷的废水处理方法，其特征在于：

这

在步骤（3）所述的低氧磷吸收阶段，添加后反应器内硝酸盐浓度为15~50 mg N/L;

步骤（3）中的工艺操作条件为：采用机械搅拌，搅拌桨为标准四叶片螺旋式，并保持搅拌速度，反应温度在20~25°C，进水pH在6.8~7.3，水力停留时间为14~28h。

说明书

一种硫协同脱硝同时脱磷的废水处理方法

技术领域

本发明涉及一种废水处理方法，具体涉及一种同时反硝化除磷协同反硝化的废水处理方法。

背景技术

随着我国人口的增长和经济的快速发展，水污染问题日益严重，其中水体富营养化问题尤为突出，去除有机污染物和氮、磷等营养物质逐渐成为废水处理领域的研究热点。由于沿海地区经济发达，面临更严重的缺水问题，海水的开发利用变得尤为重要，在这种情况下的盐废水处理问题也受到了极大的重视。传统的反硝脱磷工艺在含盐废水的处理中难以取得良好的效果，同时产生硫化氢等有毒有害气体，残余污泥产量高，增加了后续处理的难度，工艺运行成本高。

对于含盐废水，特别是含硫酸盐废水的处理，通常采用将硫酸盐还原成硫化物，再将其氧化成元素硫的方法，元素硫的分离限制了其实际工程应用。同时，许多研究使用硫自养反硝化细菌处理含有有机物、硫和氮的废水，导致亚硝酸盐的积累和元素硫的产生难以控制。由于硫自养反硝化菌生长缓慢，难以增加处理负荷，增加了处理成本。然而，对于从这种含盐废水中去除磷的关注并未得到足够的重视。磷作为水体富营养化的敏感因素一直受到重视，随着海水应用的实施，不难预见脱氮除磷工艺在含盐废水中的应用前景。

因此，如何同步去除含硫酸盐废水中的氮、磷，取得较好的处理效果，成为该工艺实际应用的第一步。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足和不足，提供一种硫协同反硝化和同步反硝化除磷的废水处理方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种同时反硝化脱磷脱硫反硝化的废水处理方法，包括以下步骤：

（1） 反应装置的启动：

（1）启动第一阶段：向反应器中加入厌氧活性污泥进行污泥驯化，进水为含碳源、硫源、磷源的废水，使微生物适应磷源的存在;反应器启动初期，全过程不添加硝酸盐，主要目的是提高硫磺的转化效果，特别是硫酸盐还原效果;

（2）启动第二阶段：当硫化物产量达到系统总硫含量的15%时，可进入启动第二阶段，启动第二阶段采用厌氧放磷-缺氧吸磷模式，进行活性污泥的进一步驯化培养;其中，含碳源、硫源、磷源的废水进入反应器，开始厌氧放磷阶段，厌氧放磷阶段与启动第一阶段的方法一致，即厌氧阶段没有添加硝酸盐;当碳源浓度降至零时，加入硝酸盐作为氮源，开始缺氧吸收磷的阶段，加入硝酸盐后反应器中硝酸盐浓度逐渐从 5mg N/L 增加到 15mg N/L，以达到微生物逐渐驯化的目的， 从而完成反应装置的启动;

（2） 硫协同反硝化和反硝化除磷微生物增强

（1）启动完成后，消耗进水中含碳源、硫源、磷源的废水，即厌氧放磷阶段结束后，加入硝酸盐，开始缺氧吸磷阶段运行;

（2）重复步骤（1），逐步缩短水力停留时间，加强硫协同反硝化、反硝化除磷，使微生物成为主要功能微生物;当硫转化率达到 30%，脱磷率达到 80% 时，完成硫反硝化和脱磷微生物的强化过程，建立了稳定的硫循环和反硝化除磷工艺环境。

（3）废水处理系统稳定运行：以含碳源、硫源、磷源的废水为进水，稳定运行的条件为：厌氧放磷阶段运行时间保持在3~8h，缺氧吸磷阶段运行时间保持在1~4h， 在缺氧磷吸收阶段添加硝酸盐;整个过程结束后，可有效去除废水中的碳源、磷源和氮源，从而完成去除废水中有机物和氮磷营养物的过程;

这

所述碳源、硫源和磷源中碳、硫、磷的质量浓度比优选为150：200：20;

碳源是有机碳源，由乙酸钠提供;所述含碳源、硫源、磷源的废水中乙酸盐的初始浓度优选为150mg C/L;

所述硫源由硫酸钠提供，含碳源、硫源和磷源的废水中硫酸盐的初始浓度优选为200mg S/L;

所述磷源由磷酸氢二钾和磷酸二氢钾提供;所述含碳源、硫源、磷源的废水中磷酸盐的初始浓度优选为20mg P/L;

所述硝酸盐优选为硝酸钾;

这

步骤（1）所述的反应器为间歇式活性污泥反应器（Batch简称SBR），材料为有机玻璃，由取样阀、取样管、残污泥管、残渣污泥阀、出水桶、进水桶、进水泵、出水管、进水阀、进水管、搅拌桨、搅拌主机、ORP探头、 pH 探头、ORP 主机、pH 主机和反应器主体;所述反应器的反应体积优选为10L;

将步骤（1）所述的厌氧活性污泥与污泥水混合，其污泥浓度为5.98g SS/L，投加量为10L，沉淀后排出上清液5L;

这

步骤 （1） 中描述的含有碳源、硫源和磷源的废水进水最好为 5L;

步骤（1）中启动第一阶段的工艺操作条件为：采用机械搅拌，搅拌桨为标准四叶螺旋式，搅拌速度快，反应温度20~25°C，进水pH6.8~7.3，水力停留时间100~136h;第二阶段工艺操作条件为：机械搅拌，搅拌桨为标准四叶螺旋式，搅拌速度快，反应温度20~25°C，进水pH值6.8~7.3，水力停留时间为68~100h;

这

步骤（1）所述的污泥驯化第一阶段时间为0.5~1个月，第二阶段时间为1.5~3个月;

这

在步骤（2）所述的缺氧磷吸收阶段，加完后反应器内硝酸盐浓度为15~50 mg N/L;

步骤（2）（1）中的工艺操作条件如下：采用机械搅拌，搅拌桨为标准四叶螺旋式，搅拌速度快，反应温度为20~25°C，进水pH为6.8~7.3，水力停留时间为28~44h;

这

步骤（2）（2）所述的水力保持时间逐渐缩短是指将水力保持时间逐渐缩短至14~28h;

这

在步骤（3）所述的低氧磷吸收阶段，添加后反应器内硝酸盐浓度为15~50 mg N/L;

步骤（3）中的工艺操作条件为：采用机械搅拌，搅拌桨为标准四叶片螺旋式，并保持搅拌速度，反应温度为20~25°C，进水pH为6.8~7.3，水力停留时间为14~28h;

本发明的原理是：系统中的微生物在厌氧磷释放阶段首先利用有机物和细胞内容物糖原作为电子供体，硫酸盐作为电子受体代谢，同时释放生物细胞内聚磷酸盐，β羟基脂肪酸生成硫化物、二氧化碳和细胞包涵物， 聚合硫颗粒;随后，在缺氧吸磷阶段加入硝酸盐后，系统中的微生物以硝酸盐作为电子受体进行自养代谢，氧化系统中的硫化物，生成硫酸盐，同时进行过量的磷吸收，此时，β羟基脂肪酸和聚合硫颗粒的细胞内含物为过量的吸磷过程提供能量。稳定系统中的物质在微生物的作用下发生转化，进水有机物降解成二氧化碳，硫酸盐先转化为硫化物，再被氧化成硫酸盐完成一个循环，加入的硝酸盐在消耗有机物时转化为氮气。该系统厌氧磷释放阶段硫化物的转化率可达30%，有机物的去除率可达95%以上。硝酸盐转化为氮气的转化率可达98%，硫酸盐的转化率可达90%，在系统的缺氧吸磷阶段除磷效果可达80%。本发明在硫循环的基础上，除去有机物的同时生成硫化物并释放出磷酸盐，加入硝酸盐后，微生物在硫发生氧化的同时进行过量的磷吸收，达到同步反硝化和除磷的目的，其中硫的转化原理如式（1）、（2）所示。

以上两个公式是硫酸盐在系统中的主要生化反应，说明硫循环参与全过程，起到协同作用，其中硫的形式使进出水保持一致，即硫酸盐。

本发明相对于现有技术具有以下优点和效果：

（1）采用SBR反应器，反应过程为厌氧/缺氧，工艺操作简单，操作方便。

（2）启动反应器时，分阶段进行硫循环的驯化，然后在硫循环的基础上进行脱硝和脱磷的驯化，使驯化过程保证了后期硫循环协同作用的稳定性。

（3）处理效率高，COD去除率可达95%以上，硝酸盐去除率可达98%，磷酸盐去除率可达80%。

（4）硫循环在整个过程中起协同作用，硫形式以硫酸盐的形式存在于进出水水中。

（5）污泥产量低，无需后续残余污泥处理工艺。