[發明專利]一種以單質硫為介質實現污泥減量的污水處理工藝

有效

• 申請號: 201310103765.3
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103183452A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 江峰;肖敏;張良;張怡萍;張澤峰
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F1/72;C02F1/70
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 方振昌

技術領域

本發明屬于污水處理領域，涉及一種以單質硫為介質實現污泥減量的污水處理工藝。

背景技術

城市污水處理廠的污泥處理與處置問題已困擾我國污水處理行業多年。隨著我國污水處理率的不斷提高，剩余污泥的產量逐年攀升，處理處置成本高昂與場地、處理能力不足之間的矛盾漸趨尖銳。要解決此問題，最佳方式是在污水處理過程中實現污泥減量化。

然而，現有的污水生物處理工藝的污泥產率較高（常用的傳統活性污泥法的污泥產率高達?0.42kgVSS/kgCOD）。要解決污泥問題，則需要開發新的污水處理工藝或者對現有工藝進行改造，以減少污泥產出。從污泥產出的本質上看，污水好氧生物處理過程中的微生物產率系數高，好氧微生物產率系數一般為?0.67?mgCOD/mgCOD，這意味著污水中去除的有機物大部分轉移到污泥中，導致污泥產率居高不下。與之相比，污水厭氧生物處理過程中的微生物產率系數較低，產出的污泥量也較少。但是，常規的厭氧處理過程如厭氧發酵，在反應時間、底物濃度、環境溫度等方面條件要求嚴格，不適用于城市污水處理。另一種污水厭氧處理過程——硫酸鹽還原過程的微生物產率也較低，比如硫酸鹽還原，自養反硝化和硝化的組合工藝（SANI工藝）。SANI工藝在達到?95%的?COD?去除率的同時，將污泥表觀產率控制在?0.02kgVSS/kgCOD，污泥減量效果顯著。但是，該工藝只適用于含有高濃度硫酸鹽的污水處理，并不適用于國內的一般城市生活污水處理。

SANI?工藝污泥減量的本質是硫酸鹽還原生物反應過程產生的能量比好氧過程少。而Abe?的研究表明，單質硫（S⁰，也稱零價硫）可作為電子受體時氧化有機物，產物為負二價硫化物（主要包括S^2-、HS^-和溶解態H₂S），該反應過程產生的可供生物生長利用的能量比硫酸鹽還原過程更少。這意味著，利用單質硫作為電子受體進行污水處理，可能實現更低的污泥產量。

同時溶解態的負二價硫化物可以在有氧狀態下被氧化為單質硫。而單質硫的固體形態特征意味著，其可以通過沉淀、膜分離等方法與水體進行有效分離，因此可以再次作為電子受體（氧化劑）循環使用。

由此，我們提出了一種以單質硫作為介質，以低污泥減量產率為目標的污水處理工藝。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以單質硫為介質實現污泥減量的污水處理工藝。旨在將硫循環引入污水處理過程，以硫為氧化-還原反應的電子載體，利用零價硫和負二價硫之間可逆的氧化還原過程去除有機物。通過含硫物質在污水處理過程中的還原、氧化、沉淀、回流，可以實現含硫物質在系統內循環利用。克服了現有技術剩余污泥產量大的問題。

本發明所采用的技術方案為：

本發明工藝主要包括一個硫還原反應器、一個硫反應器和硫沉淀池，污水中的有機物通過硫還原過程被去除，產生的負二價硫化物在硫氧化反應器中被重新氧化為單質硫，并回流至硫還原反應器，實現硫的閉環循環。

一種以單質硫為介質實現污泥減量的污水處理工藝，包括以下步驟：

1)??????待處理污水流入硫還原反應器進行厭氧生物處理：硫還原反應器中加入了以單質硫為主要成分的氧化劑，接種了硫還原菌，污水通入硫還原反應器，使污水與單質硫、硫還原菌充分接觸，污水中的有機物在生物作用下被降解、氧化去除，硫還原反應器的出水富含負二價硫化物和溶解態硫化氫；

2)??????硫還原反應器的出水連續地通入到接種有硫氧化菌的硫氧化反應器，硫氧化反應器的上部出水部分回流至底部進水口，在該反應器中，負二價硫化物和溶解態硫化氫的大部分被氧化為單質硫，單質硫隨反應器的出水流出至硫沉淀池；

3)??????硫氧化反應器的出水輸送至硫沉淀池，在其中進行沉淀使單質硫與水分離，分離后的單質硫回流到單質硫還原反應器中循環利用，上清液排放。

優選的，硫還原反應器是一個厭氧生物反應器，溶解氧濃度＜0.2mg/L。

優選的，步驟1）硫還原反應器中的水力停留時間為3～24?h。

優選的，步驟2）硫氧化反應器中的水力停留時間為0.5～6h。

優選的，步驟2）硫氧化反應器中回流量和進水量回流比為0～10:1。

優選的，所述硫氧化反應器是一個好氧生物反應器，通過控制曝氣量或者進水速率將氧化還原電位控制-400～-350mV。氧化還原電位（ORP）控制在-400～-350mv，可以實現讓硫化物盡可能多地轉化為單質硫。