公布日：2024.03.26
申請日：2024.01.30
分類號：C02F3/34(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發明屬于污水處理技術領域，具體涉及一種對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置及方法，裝置包括配水箱、進水管、配水管、出水管和多個生物濾池；生物濾池內填充有濾料層；濾料層中的濾料含有天然硫磺和/或硫鐵礦石，濾料表面帶有生物膜，生物膜中含有聚磷菌和自養型的脫氮硫桿菌；與現有技術相比，本發明的優點和積極效果在于：本發明通過利用自養型硫桿菌，以空氣中的CO2、水中溶解的HCO3‑和CO32‑作為無機碳源，以還原態無機物質作為電子供體，將缺少有機碳源的低碳氮比水體中的硝態氮還原為氮氣的過程；在此過程中，聚磷菌以硝態氮作為電子受體進行吸磷，吸收水中的磷用于細胞合成，同步實現脫氮除磷功能。
權利要求書
1.一種對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置，其特征在于，包括配水箱(1)、進水管(3)、配水管(2)、出水管(5)和多個生物濾池；所述生物濾池內填充有濾料層(8)，所述濾料層(8)下方為承托層；所述濾料層(8)中的濾料含有天然硫磺和/或硫鐵礦石，所述濾料表面帶有生物膜，所述生物膜中含有聚磷菌和自養型的脫氮硫桿菌；所述進水管(3)與配水箱(1)連通，外部污水通過進水管(3)進入配水箱(1)；所述配水箱(1)和多個生物濾池之間分別通過一個配水管(2)連通，所述配水管(2)遠離配水箱(1)的出水口處于生物濾池的濾料層(8)底部；所述生物濾池外側安裝有出水堰，所述出水堰內安裝所述出水管(5)。
2.根據權利要求1所述的對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置，其特征在于，所述濾料層(8)的厚度在一米至四米之間。
3.根據權利要求2所述的對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置，其特征在于，還包括進氣管(7),所述進氣管(7)外接風機，所述進氣管(7)遠離風機端的出風口處于生物濾池的濾料層(8)底部。
4.根據權利要求3所述的對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置，其特征在于，還包括反沖洗裝置；所述反沖洗裝置包括反沖洗進水管(4)、反沖洗排水管(6)，所述反沖洗進水管(4)外接反洗水泵，所述反沖洗進水管(4)遠離反洗水泵端的出水口處于濾料層(8)底部；所述反沖洗排水管(6)也安裝在出水堰中。
5.一種對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的方法，其特征在于，利用權利要求4所述的對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置對污水進行處理，包括以下：污水從進水管(3)進入配水箱(1)，污水經過配水箱(1)均分到并聯的多個生物濾池，污水從生物濾池底部的配水管(2)出水口均勻向上流經濾料層(8)，處理后的上清液通過跌落的方式進入出水堰，出水堰連接出水管(5)，經過出水管(5)匯總后流入后端單元；含硫污水和含氮污水同時進入對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置，且含硫污水和含氮污水的進水速率需根據實際含硫量和含氮量調整，使得S/N比小于3/4；生物濾池內發生以下反應：55S+20CO2+50NO3-+38H2O+4NH4+→4C5H7O2N+25N2+55SO42-+64H+0.844S2O32-+NO3-+0.086HCO3-+0.347CO2+0.434H2O+0.086NH4+→0.5N2+1.689SO42-+0.697H++0.086C5H7O2N0.421H2S+0.421HS−+NO3-+0.086HCO3−+0.346CO2+0.086NH4+→0.5N2+0.842SO42-+0.262H++0.086C5H7O2N+0.434H2O其中S、S2O32-、H2S和HS−來自含硫污水，NO3-和NH4+來自含氮污水，CO2和HCO3-來自水中溶解的CO2；同時聚磷菌以硝態氮作為電子受體進行吸磷，吸收水中的磷用于細胞合成，實現對污水的除磷；同時濾料層(8)實現污水中懸浮物去除的功能。
6.根據權利要求5所述的對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的方法，其特征在于，當配水箱(1)中僅進入含氮污水時，濾料生物膜中的脫氮硫桿菌以硝酸鹽為電子受體生成氮氣，此時反應式中的硫元素來自濾料中的天然硫磺和/或硫鐵礦石。
7.根據權利要求5所述的對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的方法，其特征在于，污水從生物濾池底部的配水管(2)出水口流出到進入出水堰的時間間隔為0.4h到1.5h。
8.根據權利要求5所述的對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的方法，其特征在于，反沖洗間隔時長不大于15天。
9.根據權利要求5所述的對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的方法，其特征在于，根據污水處理規模調整投用的生物濾池的數量。
發明內容
本發明針對現有技術中對污水脫氮和除磷存在的技術問題，提供了一種對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置及方法。
為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：一種對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置，對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置，包括配水箱、進水管、配水管、出水管和多個生物濾池；所述生物濾池內填充有濾料層，所述濾料層下方為承托層；所述濾料層中的濾料含有天然硫磺和/或硫鐵礦石，所述濾料表面帶有生物膜，所述生物膜中含有聚磷菌和自養型的脫氮硫桿菌；所述進水管與配水箱連通，外部污水通過進水管進入配水箱；所述配水箱和多個生物濾池之間分別通過一個配水管連通，所述配水管遠離配水箱的出水口處于生物濾池的濾料層底部；所述生物濾池外側安裝有出水堰，所述出水堰內安裝所述出水管。
作為優選，所述濾料層的厚度在一米至四米之間。
作為優選，還包括進氣管,所述進氣管外接風機，所述進氣管遠離風機端的出風口處于生物濾池的濾料層底部。
作為優選，還包括反沖洗裝置；所述反沖洗裝置包括反沖洗進水管、反沖洗排水管，所述反沖洗進水管外接反洗水泵，所述反沖洗進水管遠離反洗水泵端的出水口處于濾料層底部；所述反沖洗排水管也安裝在出水堰中。
一種對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的方法，利用所述的對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置對污水進行處理，包括以下：污水從進水管進入配水箱，污水經過配水箱均分到并聯的多個生物濾池，污水從生物濾池底部的配水管出水口均勻向上流經濾料層，處理后的上清液通過跌落的方式進入出水堰，出水堰連接出水管，經過出水管匯總后流入后端單元；含硫污水和含氮污水同時進入對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置，且含硫污水和含氮污水的進水速率需根據實際含硫量和含氮量調整，使得S/N比小于3/4；生物濾池內發生以下反應：55S+20CO2+50NO3-+38H2O+4NH4+→4C5H7O2N+25N2+55SO42-+64H+0.844S2O32-+NO3-+0.086HCO3-+0.347CO2+0.434H2O+0.086NH4+→0.5N2+1.689SO42-+0.697H++0.086C5H7O2N0.421H2S+0.421HS−+NO3-+0.086HCO3−+0.346CO2+0.086NH4+→0.5N2+0.842SO42-+0.262H++0.086C5H7O2N+0.434H2O其中S、S2O32-、H2S和HS−來自含硫污水，NO3-和NH4+來自含氮污水，CO2和HCO3-來自水中溶解的CO2；同時聚磷菌以硝態氮作為電子受體進行吸磷，吸收水中的磷用于細胞合成，實現對污水的除磷。
作為優選，當配水箱中僅進入含氮污水時，濾料生物膜中的脫氮硫桿菌以硝酸鹽為電子受體生成氮氣，此時反應式中的硫元素來自濾料中的天然硫磺和/或硫鐵礦石。
作為優選，污水從生物濾池底部的配水管出水口流出到進入出水堰的時間間隔為0.4h到1.5h。
作為優選，反沖洗間隔時長不大于15天。
作為優選，根據污水處理規模調整投用的生物濾池的數量。
與現有技術相比，本發明的優點和積極效果在于：(1)在一個生物濾池內實現污水協同脫硫、脫氮、除磷和去除懸浮物的功能；(2)本發明通過利用自養型硫桿菌，以空氣中的CO2、水中溶解的HCO3-和CO32-作為無機碳源，以還原態無機物質(包括S、S-、S2-、S2O32-、Fe和Fe2+等)作為電子供體，將缺少有機碳源的低碳氮比水體中的硝態氮(包括NO3--N和NO2--N)還原為氮氣(N2)的過程；在此過程中，聚磷菌以硝態氮作為電子受體進行吸磷，吸收水中的磷用于細胞合成，同步實現脫氮除磷功能；(3)進氣管遠離風機端的出風口處于生物濾池的濾料層底部，進氣管向生物濾池內鼓入空氣，增加污水中的CO2，便于對含硫和含氮污水的同步處理；(4)本發明的對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置可用以代替深度處理段的傳統反硝化濾池，解決傳統工藝脫氮嚴重依賴外加碳源、處理成本高、溫室氣體排放高、運行能耗高(反沖洗頻率高)等問題；(5)本發明的對污水深度脫硫、脫氮和除磷處理的裝置可以用以替代深度處理段的高密度沉淀池和砂濾池，解決二級處理段除磷效率不穩定、保障除磷效果主要依靠化學除磷的問題；(6)通過反沖洗去除系統中的污泥，避免因傳統工藝排泥造成污泥上浮出水磷超標的問題；(7)可根據污水處理規模的不同并聯不同數量的生物濾池。
（發明人：陳修波;黃海峰;肖靜;胡慶霞;安鐘陽）
