[發(fā)明專利]一種同步實現(xiàn)污水脫氮和沼氣脫硫的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910308850.0
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110002608B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳川;王威;任南琪;徐熙俊;張若晨;李篤中
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/28;C10L3/10;C02F101/16
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 代芳

本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同步實現(xiàn)污水脫氮和沼氣脫硫的方法。本發(fā)明提供的方法包括內(nèi)碳源去除處理、初步脫氮處理和污水脫氮?沼氣脫硫同步耦合處理過程。內(nèi)碳源去除處理過程中，硝酸鹽作為電子受體，能夠代謝污泥自身的碳源；初步脫氮處理過程中，甲烷作為電子供體，用于馴化培養(yǎng)甲烷反硝化菌，實現(xiàn)基于甲烷厭氧氧化的硝酸鹽氮脫除；在污水脫氮?沼氣脫硫同步耦合處理過程中，沼氣中的硫化氫和甲烷作為共同電子供體，在厭氧甲烷氧化菌存在的同時富集自養(yǎng)反硝化菌，為自養(yǎng)反硝化菌和厭氧甲烷氧化菌共同生長提供良好的環(huán)境，以實現(xiàn)污水脫氮和沼氣脫硫兩個過程的耦合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同步實現(xiàn)污水脫氮和沼氣脫硫的方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人民生活水平的逐步提高，水污染問題日益突出。氮元素是微生物及植物生長的必要元素，污水中的氮元素主要來自城市生活污水以及工業(yè)污水，除了有機氮、氨氮外，還含有硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮。大量的含氮污水直接排放到環(huán)境中會超過受納水體的環(huán)境承載負荷，且含氮污水也會使得水體產(chǎn)生富營養(yǎng)化問題，導(dǎo)致藻類瘋長、魚類因窒息而大量死亡，容易引發(fā)水華和赤潮，嚴重破壞水生生態(tài)環(huán)境，甚至?xí){飲用水安全和人類健康。

目前，我國大多數(shù)污水處理廠的污水處理方式仍采用傳統(tǒng)的活性污泥法，使水體中的含氮有機物經(jīng)過異養(yǎng)菌的氨化作用轉(zhuǎn)變?yōu)榘钡S后再經(jīng)過硝化菌的硝化作用轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，最后經(jīng)過異養(yǎng)反硝化菌的反硝化作用將硝酸鹽還原為氮氣，從而降低水中的含氮污染物濃度。傳統(tǒng)硝化過程為好氧過程，需要大量曝氣，工藝的運行費用較高；硝化過程要求污水COD不能過高，以免影響硝化效能。而異養(yǎng)反硝化過程則需要在高碳氮比條件下進行，因此需要額外投加碳源，如甲醇、乙醇或乙酸鈉。但這不僅增加了工藝運行成本，且易增加出水COD，造成二次污染；同時，一般情況下異養(yǎng)反硝化是在厭氧條件下進行，而這一階段依賴于硝化單元(即在氧氣的參與下將水體中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮)，硝化單元回流液中含有一定濃度的氧氣(或溶解氧)，流入到反硝化構(gòu)筑物中，勢必會對異養(yǎng)反硝化的功能微生物產(chǎn)生很大程度的影響，造成反硝化脫氮效率的下降。因此，這些傳統(tǒng)污水處理工藝和運行方式使得污水生物處理脫氮面臨矛盾。目前絕大部分污水處理廠對總氮的去除率僅為10～30％，無法達到污水排放一級A標準。

目前的沼氣脫硫工藝可分為物理法脫硫工藝、化學(xué)法脫硫技術(shù)和生物法脫硫技術(shù)。物理法脫硫工藝適用于硫含量較低、流量較小的沼氣脫硫裝置，將沼氣通入含有氧化鐵或活性炭等吸附劑的脫硫塔中，吸附沼氣中的硫化氫，但是形成的單質(zhì)硫會堵塞脫硫劑，需要定期更換脫硫劑，成本較高；化學(xué)法脫硫技術(shù)即利用堿液吸收沼氣中的硫化氫，從而達到去除的效果，主要有氨法、碳酸鹽法及胺法等，但是這類化學(xué)藥劑也需要定期更替和回收，且對輸送管道等設(shè)備具有腐蝕性；生物脫硫技術(shù)即利用微生物的自身代謝作用將沼氣中的硫化物氧化為單質(zhì)硫和硫酸鹽，成本低且運行維護簡易，但需要額外投加供微生物利用的硝酸鹽等物質(zhì)。

綜上所述，目前污水脫氮和沼氣脫硫工藝均存在一定弊端，且無法在不額外投加碳源的情況下高效同步實現(xiàn)污水脫氮與沼氣脫硫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種同步實現(xiàn)污水脫氮和沼氣脫硫的方法，本發(fā)明提供的方法在沒有外加碳源的條件下，可以進行污水脫氮并同步實現(xiàn)沼氣脫硫。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種同步實現(xiàn)污水脫氮和沼氣脫硫的方法，包括以下步驟：

(1)在甲烷氛圍中，在持續(xù)通入待處理污水的條件下，對污泥進行內(nèi)碳源去除處理，得到第一體系；

(2)在甲烷氛圍中，在持續(xù)通入待處理污水的條件下，對所述步驟(1)中第一體系進行初步脫氮處理，得到第二體系；

(3)在沼氣氛圍中，在持續(xù)通入待處理污水的條件下，利用所述步驟(2)中第二體系進行污水脫氮-沼氣脫硫同步耦合處理。