[发明专利]一种利用污泥产硫化氢自养深度脱氮的方法

说明书

本发明公开了一种利用污泥产硫化氢自养深度脱氮的方法，是在生活污水处理厂设置产硫化氢的污泥消化池、硫化氢溶解罐和硫自养深层厌氧脱氮滤池，向产硫化氢的污泥消化池中投加废石膏，在密闭污泥消化池中硫酸盐还原菌利用有机质分解废石膏生成硫化氢和方解石，生成的硫化氢通过气提方式转移出消化池，并输送、溶解到脱氮滤池的进水中作为电子供体还原硝酸盐氮为氮气，从而实现脱氮。本发明的方法脱氮速率高、成本低。

技术领域

本发明涉及污水处理厂污泥处理和污水深度脱氮处理技术领域，更具体地说，涉及一种污泥消化协同硫自养脱氮的技术方法。

背景技术

氮是导致水体富营养化的最主要元素之一，然而过去在水处理和地表水环境中关注的重点主要是氨氮的控制。近年来，随着水体富营养化越来越严重，特别是城市黑臭河流广泛出现，硝态氮、总氮已经纳入了排污和水体控制指标，并且各地都制定了越来越严格的氮素控制标准。

硝化-异养反硝化一直是废水脱氮的主流工艺技术，是通过好氧过程使水中的有机氮、氨氮转化为硝酸盐氮，再把污水回流到缺氧池利用污水中的有机物为电子供体通过异养反硝化微生物把硝酸盐氮转化为氮气。异养反硝化脱氮技术要达到越来越严格的排水总氮水质标准也遇到一些障碍：其一，需要很高的回流比才能使总氮达到排放标准，导致水处理能耗过大、不经济；其二，由于废水在化粪池、排水管路中滞留时间长，存在微生物对有机物降解过程，已经消耗了部分碳源，导致进入污水处理厂的废水中碳源不足、碳氮比过低，不能满足异养反硝化对有机碳的需求；其三，在碳源不足的情况下，目前普遍在二级沉淀池之后增加厌氧生物滤池，投加有机碳依靠异养反硝化菌脱氮，但是投加醋酸钠这类药剂导致脱氮成本过高，而且投加量控制不到位，又导致出水COD过高发生二次污染的问题。

城市污水处理厂剩余污泥含水量高、有机物含量高、易腐败、存在大量致病微生物等，易引发一系列环境问题。污水厂剩余污泥的处理处置比较困难、成本高昂，一直是市政工程领域的一个难题。国内外均有学者研究，通过污泥消化或加热水解消化方式，使污泥中的复杂有机物降解为简单的有机酸类小分子有机物，然后把小分子有机物作为异养脱氮的电子供体，试图解决污水处理厂深度脱氮过程中有机碳源不足的问题。然而污泥加热水解消化过程中，不仅生成小分子有机物，还产生大量氨氮、溶解磷酸盐，消化液直接投加到脱氮的进水中厌氧脱氮，会导致其中的氨氮、磷超标。而对消化液中的氮磷与有机物进行分离又有很大的困难，增加了成本，结果导致这一技术路线难以工程化应用。

为了弥补异养脱氮的不足、适应水处理深度脱氮的需求，近年来硫自养反硝化技术作为一种具有代表性的自养反硝化技术得到迅速发展。硫自养反硝化是脱氮硫杆菌这类兼性厌氧微生物利用无机碳为碳源完成合成代谢，同时以硫及还原性硫化合物(硫代硫酸盐、亚硫酸盐、硫化物)为电子供体把硝酸盐还原为氮气，其中硫磺作为电子供体脱氮是发展的主流方向。硫自养反硝化技术因无需外加碳源受到国内外学者的广泛关注，其具有产泥量少、处理费用低等优点，是目前脱氮领域研究的热点。以硫磺作为电子供体自养反硝化脱氮过程中会产生水的酸化，通常把石灰石等碳酸盐作为体系pH稳定的介质。现有硫-石灰石自养反硝化系统，是将石灰石与单质硫颗粒按一定比例混合后作为填料，装入反应滤柱中进行污水处理，石灰石在处理过程中不断溶解，从而缓冲pH的降低。

目前的硫自养反硝化脱氮技术存在如下突出问题：

(1)固体硫自养脱氮材料脱氮速度慢的问题。硫自养脱氮材料，包括硫磺、铁硫化物矿物等，都属于难溶性固体物质与微生物交互作用，在微生物代谢过程中需要复杂的电子传递媒介，这是制约硫自养脱氮反应速度的关键因素，也是硫自养脱氮速度慢的根本原因。通常投加乙酸钠的异养脱氮厌氧生物深层滤池，水力停留时间为25-40min时即可稳定达到硝酸盐氮和总氮控制要求，而硫自养脱氮水力停留时间都要在100min以上，天然铁硫化物自养脱氮水力停留时间大多数要求在4h以上，这就导致硫自养脱氮处理池建设投资过高，经济性不佳。如何通过材料制备方法改进，提高硫自养脱氮材料的生物反应速度，使硫自养脱氮反应水力停留时间达到或者接近异养脱氮的水力停留时间，是目前迫切需要解决的关键技术难题。