[发明专利]一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统及脱氮方法

说明书

本发明涉及污水处理脱氮技术领域，公开了一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统及方法，生物滤塔系统包括进水混合单元、驱氮均布单元、生物膜反应单元和集水排水单元。进一步，本发明公开了一种基于该系统的脱氮方法。该方法将自养反硝化菌固定在升流生物滤塔的高比表面积填料中，利用硫粉作为自养反硝化所需的电子供体，在无需外加有机碳源的情况下对污水中的硝态氮进行降解去除。本发明具有脱氮效率高、处理负荷高、出水水质优、运行控制智能化等优点，适用于高硝态氮工业废水的脱氮处理和市政污水二级出水的脱氮提标。

技术领域

本发明涉及污水脱氮处理技术领域，公开了一种基于硫自养的UAD (Up-flowAutotrophic Denitrification)生物滤塔系统及脱氮方法。

背景技术

水体富营养化是近几十年来的一个全球现象，受人类活动的影响，河流、湖泊等水体中营养元素的排放量的增加使之趋于富营养化。水体发生富营养化发生时，某些藻类暴发，造成水质缺氧恶化，到处充斥鱼腥臭味，破坏了水体生态系统的稳定性，这将严重影响城市供水和饮水安全。水体富营养化的根本成因是营养元素氮和磷的增加。城镇污水厂二级处理出水和高硝态氮工业废水是污水氮元素排放的主要来源。

现有老旧污水处理厂(站)二级生化段中可生物降解的有机物含量低，即低 C/N时，水中原有碳源已无法满足生物反硝化脱氮时的要求，这时就需要向水中额外投加有机碳源。由此带来高运行成本、二次污染等问题，并且往往难以达到理想的脱氮处理效果。太阳能电池生产废水、铀矿矿区地下水等硝态氮含量较高，目前对于高浓度硝态氮废水多采用物理化学法处理，如反渗透、电渗析、离子交换法等，但处理成本较高，且维护较难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统及脱氮方法。装置中生物膜反应单元的菌群以生物膜型式存在，且菌群均为专性无机化能自养型的硫杆菌属，其代谢过程为在无氧或缺氧的环境下利用单质硫 (S)、硫化物(S^2-)等为电子供体，以硝酸盐为电子受体将硝氮(NO₃^-)还原为氮气(N₂)同时将硫氧化为硫酸盐的自养反硝化过程。该装置以硫粉或废弃的硫化物沉淀为电子供体，无需外加有机碳源，既能满足资源化的利用，又能达到脱氮的目的；同时本发明具有脱氮效率高、处理负荷高、出水水质优、运行控制智能化等优点，适用于高硝态氮工业废水的脱氮处理和市政污水二级出水的脱氮提标。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于硫自养的UAD生物滤塔系统，包括UAD生物滤塔、进水混合单元，所述UAD生物滤塔内自下而上依次设置驱氮均布单元、生物膜反应单元和集水排水单元，所述生物膜反应单元包括固定有自养反硝化菌的硫自养滤料，所述硫自养滤料为陶瓷滤料，其比表面积为1m²/g以上，堆积空隙率≥40％，堆积密度在800～1100kg/m³；所述进水混合单元用于混合硫粉和经过二级生化处理后的，TN≤20mg/L，pH为6-9的污水，并将混合液输入所述UAD生物滤塔的位于所述生物膜反应单元下方的进水口；所述驱氮均布单元用于对所述硫自养滤料进行反冲洗。

进一步的，所述UAD生物滤塔的出水口布置有氧化还原电位仪、pH检测仪，进水口和出水口分别布置有硝氮检测仪表，进水前段布置压力检测仪表。 UAD生物滤塔连接的各条管路上分别设置电动阀门。通过氧化还原电位仪数值监测，能够判断UAD内反应是否处于缺氧状态；通过检测进出水pH变化，及时调整UAD内pH值，达到最佳的生物反应条件，当监测到出水pH低于6.5时，向水中添加碱度，以提高进水pH；通过检测进出水硝氮去除率及出水硝氮出水浓度，当发现出水硝氮值高于5mg/L或去除率低于40％时，即会向水中添加硫粉浑浊液。氧化还原电位仪、pH检测仪、压力检测仪表和硝氮检测仪表均与PLC 控制器连接，所述PLC控制器控制所述UAD生物滤塔系统的各个电动阀门的开关。