[发明专利]城市二级出水硫基质循环自养脱氮方法

说明书

本发明公开了一种城市二级出水硫基质循环自养脱氮方法，处理系统采用升流式反应器，其内部充填粉末硫铁矿‑塑料复合填料。在反应器不同高度发生不同主要功能反应，污水首先在反应器下部发生硫自养反硝化脱氮反应；然后发生厌氧水解酸化反应，大分子和难降解有机物转化为可生物利用有机物；在反应器上部，主要发生反硫化反应，高价硫酸盐还原为低价硫化物；整个过程同步实现磷去除；产生的硫化物和H₂S回流至反应器底部，再次作为硫自养反硝化电子供体；出水最终通过出水口进入出水箱。该方法具有能耗低、效率高、流程简单、连续运行、无需再接二沉池、操作管理方便等优点，对脱氮除磷尤其是城市二级出水深度氮磷去除具有重要应用价值。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其是一种针对城市二级出水深度脱氮除磷的硫自养反硝化及化学除磷方法。

背景技术

城市污水二级出水普遍存在氮、磷等排放超标的问题,氮、磷深度净化是城市污水资源化领域的关注焦点。目前，氮、磷深度处理主要依靠投加碳源和化学沉淀实现，但其不仅增加了污水处理成本和产泥量，还可能存在二次污染的弊端。

近来，自养反硝化尤其是硫自养反硝化受到广泛关注，其是一种以低价态硫代替碳源作为电子供体，以水中硝酸盐或者亚硝酸盐作为电子受体，在自养反硝化菌的作用下实现反硝化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，以纳米FeS₂作为电子被用来进行脱氮具有反应速率快、停留时间短的优点，但纳米颗粒的制备技术和能耗要求较高据，且纳米技术对环境和人类健康带来的风险令人严重担忧。

综上所述，硫自养反硝化技术极具开发研究价值，在污水处理领域，尤其针对城市二级出水总氮深度脱除，具有良好的发展与应用前景，但目前的硫自养反硝化系统也存在不可忽视的缺点，如出水硫酸盐高等问题还没有较完善的解决方法，硫自养反硝化脱氮的长期稳定性还有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种城市二级出水硫基质循环自养脱氮方法，通过采用粉末状硫铁矿石与塑料填料负载，引进铁离子以调节系统pH值，引进Fe²⁺、Fe³⁺及Fe(OH)₃等实现磷的去除，粉末状矿石同样具有较大的比表面积，在降低水力停留时间的同时，可避免纳米材料的高制备能耗和其带来的健康风险；通过增设出水回流和产气循环，将反硫化过程产生的低价硫化物和H₂S回流至反应初端再次作为硫自养反硝化的电子供体；实现硫高效循环利用。

本发明为实现发明目的，所采用技术方案是：城市二级出水硫基质循环自养脱氮方法，采用升流式反应器，其内部充粉末填硫铁矿-塑料复合填料，所述城市二级出水由升流式反应器底部泵入升流式反应器，由升流式反应器顶部流出，对城市二级出水在升流式反应器不同高度实现不同主体反应功能，即在升流式反应器下部发生硫自养反硝化脱氮过程（5FeS₂+14NO₃^-+2H₂O→7N₂+10SO₄^2-+5Fe²⁺+4OH^-）、在升流式反应器中部发生厌氧水解酸化过程，在升流式反应器上部发生反硫化过程（SO₄^2-→S₂O₃^2-、S_n^2-、S）和FeS₂氧化产生的Fe²⁺、Fe³⁺及Fe(OH)₃化学除磷过程以及出水和产气循环过程，各个处理过程同步进行，连续进水，连续出水。

所述硫自养反硝化脱氮过程：将待处理城市二级出水从升流式反应器底部泵入，自养反硝化菌利用低价硫作为电子供体，硝酸盐作为电子受体，进行反硝化脱氮，此过程中硝酸盐浓度逐渐降低，而低价硫转化为高价硫，硫酸盐浓度逐渐升高。