[发明专利]硫酸盐还原-好氧-沉淀-厌氧系统及其工艺

说明书

本发明涉及一种活性污泥法污水处理工艺，包括以下步骤：在脱氮除磷的生物反应中引进硫循环的步骤；在经过二级沉淀处理的部分浓缩污泥中添加硫源的步骤；培养硫酸盐还原菌并产生溶解性硫化氢等电子供体的步骤；将处理过的污泥混合液回流至活性污泥主流反应池的步骤。本发明还涉及一种污水处理系统，其包括主流活性污泥反应系统和侧流‑硫酸盐还原系统。本发明的污水处理系统通过引入侧流‑硫酸盐还原系统，结合硫循环生物反应，从而实现了污泥在线减量和强化主流反硝化的效果。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年4月17日提交的美国临时专利申请No.62/762011的优先权，该申请的内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明属于污水处理工艺领域。具体而言，本申请涉及一种硫酸盐还原-好氧-沉淀-厌氧系统以及硫酸盐还原-好氧-沉淀-厌氧工艺

背景技术

活性污泥法及其衍生的改良工艺是目前最广泛应用于污水处理厂的技术，具有较高的有机物去除效果。在传统活性污泥法中，在自养硝化和异养反硝化的反应下实现有机物和氮元素的去除，从而完成电子从有机碳到氧的传递。在不同污泥龄的条件下，污水中50％至60％的有机碳会转化成二氧化碳，剩下的40％至50％会最终转化成生物污泥。然而现行活性污泥法工艺的运行费用相对较高，其中剩余污泥处理和处置(包括污泥消解稳定化、脱水和焚烧等过程)占了30％至60％的比例，同时也伴随着二次污染的问题。此外，传统活性污泥法的生物脱氮除磷效果因污水可降解性有机物含量低的原因(缺少碳源)，往往无法达到国家污水处理的排放标准。因此，污泥减量化的同时提高脱氮除磷的效果是目前污水处理工艺中亟需解决的主要问题。

在污泥减量实际应用中，通常会在污水处理系统中的污泥回流段进行物理(热处理、超声破碎等)或化学(酸、碱、解耦联剂等)处理。尽管污泥减量可以达到60％以上，甚至完全去除，但其需要的成本过高，同时会影响主流活性污泥池中的污水处理性能，带来不必要的隐患。然而，好氧-沉淀-厌氧(OSA)工艺以其能耗低、减量效果好等特点被认为是较理想的减量途径。OSA的实质是在传统活性污泥工艺中的污泥回流段加入一个厌氧污泥反应池，提供了好氧和厌氧交替运行的环境。然而，OSA工艺的污泥减量效果只有30％-40％，最多能达到50％；接入的厌氧反应器体积较大(占主流活性污泥反应器的50％)；大部分碳源在厌氧反应器中被降解，无法有效地在主流反应器用被用于反硝化。

香港科技大学发明的“杀泥”污水处理工艺(SANI process)利用香港海水冲厕导致的含盐污水中的硫酸盐，引入硫酸盐还原菌和硫化物氧化菌，在高效同步脱氮除碳的同时，还能达到90％的污泥减量。在“杀泥”工艺中，硫酸盐还原菌在第一个反应器利用硫酸盐将污水中的有机物转化成二氧化碳，同时产生溶解性硫化氢。自养型硝化菌在第三个反应器中将氨氮转化为硝酸盐，并回流到第二个反应器，在自养型反硝化菌的作用下，与硫化氢反应，生成氮气和硫酸盐。在“杀泥”工艺中，硫酸盐还原有机物和自养反硝化反应，大大减少了污泥量的产生，同时达到除氮的效果。

现有的OSA工艺，仍具有较大的改良空间，可结合硫酸盐还原菌和硫化物还原菌，加强污泥减量和脱氮除磷的效果，在污水处理新工艺的实践应用上具有极其重要的意义。

发明内容

本发明针对现有OSA系统的不足，通过引入侧流-硫酸盐还原系统，结合硫循环生物反应(硫酸盐还原、硫化物氧化-自养反硝化反应)，从而实现了污泥在线减量和强化主流反硝化的效果。

具体而言，通过以下技术方案实现上述目的：

(1)一种活性污泥法污水处理工艺，包括以下步骤：

在脱氮除磷的生物反应中引进硫循环的步骤；

在经过二级沉淀处理的部分浓缩污泥中添加硫源的步骤；

培养硫酸盐还原菌并产生溶解性硫化氢等电子供体的步骤；