[发明专利]一种基于短程硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化体系同步去除污水中氮、硫的方法

说明书

一种基于短程硝化‑厌氧氨氧化‑硫自养反硝化新型自养体系的污水中同步脱氮除硫的装置和方法，属污水生物处理领域。装置包括含有NH₄⁺、S^2‑进水桶、水浴箱、氢氧化钠溶液以及短程硝化‑厌氧氨氧化‑硫自养反硝化一体化序批式生物过滤反应器。反应器分为上下两层，上层为好氧曝气区，通过空气泵进行间歇曝气，废水通过进水泵与回流泵在反应器内有效循环。通过控制曝气量在反应器下层厌氧污泥填料区实现短程硝化与厌氧氨氧化耦合，待反应器运行效果稳定后，向反应器中加入硫化物促进硫自养反硝化菌的生长，完成硫自养反硝化与PN/A工艺的耦合，实现氨氧化菌、厌氧氨氧化菌、硫自养反硝化菌协同合作完成深度脱氮除硫。本发明通过利用硫元素在控制曝气量的条件下实现了废水中总氮的深度去除，并完成了氮、硫在同一反应器中的同步去除。

技术领域

本发明涉及一种基于短程硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化体系同步去除污水中氮、硫的方法，属污水生物处理领域。

背景技术

炼油、食品加工和采矿业等废水中除了含有无机氮外还含有硫化物，因此探索废水中氮素和硫化物同步脱除工艺的需求十分迫切。在传统的硝化反硝化技术中，污水厂为实现脱氮目的不仅需要较高的曝气量，同时，在反硝化过程中往往需要外加碳源（如乙醇，甲醇等），这在一定程度上均增加了处理的成本。而污水脱氮的前序工艺往往是厌氧消化，废水中含有的大量含硫蛋白物质在水解阶段形成氨基酸，经代谢后会生成具有生物毒性的H₂S，同时，废水中的硫酸盐很容易转化成H₂S转移到大气中并产生恶臭气味，而且H₂S是一种急性剧毒气体，其毒性与氰酸气体相当，当其被吸入人体后，会对呼吸系统、消化系统以及神经系统造成不同程度的损害。

厌氧氨氧化是指在厌氧条件下以氨为电子供体，以亚硝酸盐为电子受体，将氨氧化成氮气的过程。相比于传统生物脱氮，厌氧氨氧化具有较高的脱氮效率，在处理高氨氮废水方面具备显著优势，同时该过程不需要外加碳源、无需曝气、剩余污泥产率低、占地面积小，可以节约运行成本。硫自养反硝化过程包括硫化物的氧化和硝酸盐的还原，硫自养反硝化菌利用还原性无机硫化物（S₂^-、S₂O₃^2-、SCN^-、S⁰）为电子供体，将NO₃^-或NO₂^-还原为N₂。

短程硝化/厌氧氨氧化（PN/A）工艺是一种完全自养型的脱氮工艺，包括两个连续的反应：首先氨氧化细菌（AOB）将NH₄⁺部分氧化为NO₂^-；然后厌氧氨氧化菌（Anammox）将残留的NH₄⁺和PN过程生成的NO₂^-转化成N₂排放。PN/A工艺关键技术是短程硝化，即通过控制硝态氮生物氧化过程，将部分氨氮转化为亚硝酸盐累积。但是，短程硝化受水温、pH、泥龄、溶解氧等多指标影响，易受外部环境波动影响，工程化应用控制系统复杂、出水水质不稳定。另一方面，现有的PN/A工艺只能实现脱氮，而无法同步脱硫。由于厌氧氨氧化细菌和硫自养反硝化菌亲缘关系较远，在生态学方面的重复部分较少，因此有关短程硝化/厌氧氨氧化与硫自养反硝化耦合的工艺仍有待探究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于短程硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化体系同步去除污水中氮、硫的方法。

发明概述：