公布日：2024.03.26
申请日：2024.01.30
分类号：C02F3/34(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置及方法，装置包括配水箱、进水管、配水管、出水管和多个生物滤池；生物滤池内填充有滤料层；滤料层中的滤料含有天然硫磺和/或硫铁矿石，滤料表面带有生物膜，生物膜中含有聚磷菌和自养型的脱氮硫杆菌；与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：本发明通过利用自养型硫杆菌，以空气中的CO2、水中溶解的HCO3‑和CO32‑作为无机碳源，以还原态无机物质作为电子供体，将缺少有机碳源的低碳氮比水体中的硝态氮还原为氮气的过程；在此过程中，聚磷菌以硝态氮作为电子受体进行吸磷，吸收水中的磷用于细胞合成，同步实现脱氮除磷功能。
权利要求书
1.一种对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置，其特征在于，包括配水箱(1)、进水管(3)、配水管(2)、出水管(5)和多个生物滤池；所述生物滤池内填充有滤料层(8)，所述滤料层(8)下方为承托层；所述滤料层(8)中的滤料含有天然硫磺和/或硫铁矿石，所述滤料表面带有生物膜，所述生物膜中含有聚磷菌和自养型的脱氮硫杆菌；所述进水管(3)与配水箱(1)连通，外部污水通过进水管(3)进入配水箱(1)；所述配水箱(1)和多个生物滤池之间分别通过一个配水管(2)连通，所述配水管(2)远离配水箱(1)的出水口处于生物滤池的滤料层(8)底部；所述生物滤池外侧安装有出水堰，所述出水堰内安装所述出水管(5)。
2.根据权利要求1所述的对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置，其特征在于，所述滤料层(8)的厚度在一米至四米之间。
3.根据权利要求2所述的对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置，其特征在于，还包括进气管(7),所述进气管(7)外接风机，所述进气管(7)远离风机端的出风口处于生物滤池的滤料层(8)底部。
4.根据权利要求3所述的对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置，其特征在于，还包括反冲洗装置；所述反冲洗装置包括反冲洗进水管(4)、反冲洗排水管(6)，所述反冲洗进水管(4)外接反洗水泵，所述反冲洗进水管(4)远离反洗水泵端的出水口处于滤料层(8)底部；所述反冲洗排水管(6)也安装在出水堰中。
5.一种对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的方法，其特征在于，利用权利要求4所述的对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置对污水进行处理，包括以下：污水从进水管(3)进入配水箱(1)，污水经过配水箱(1)均分到并联的多个生物滤池，污水从生物滤池底部的配水管(2)出水口均匀向上流经滤料层(8)，处理后的上清液通过跌落的方式进入出水堰，出水堰连接出水管(5)，经过出水管(5)汇总后流入后端单元；含硫污水和含氮污水同时进入对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置，且含硫污水和含氮污水的进水速率需根据实际含硫量和含氮量调整，使得S/N比小于3/4；生物滤池内发生以下反应：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−来自含硫污水，NO3-和NH4+来自含氮污水，CO2和HCO3-来自水中溶解的CO2；同时聚磷菌以硝态氮作为电子受体进行吸磷，吸收水中的磷用于细胞合成，实现对污水的除磷；同时滤料层(8)实现污水中悬浮物去除的功能。
6.根据权利要求5所述的对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的方法，其特征在于，当配水箱(1)中仅进入含氮污水时，滤料生物膜中的脱氮硫杆菌以硝酸盐为电子受体生成氮气，此时反应式中的硫元素来自滤料中的天然硫磺和/或硫铁矿石。
7.根据权利要求5所述的对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的方法，其特征在于，污水从生物滤池底部的配水管(2)出水口流出到进入出水堰的时间间隔为0.4h到1.5h。
8.根据权利要求5所述的对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的方法，其特征在于，反冲洗间隔时长不大于15天。
9.根据权利要求5所述的对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的方法，其特征在于，根据污水处理规模调整投用的生物滤池的数量。
发明内容
本发明针对现有技术中对污水脱氮和除磷存在的技术问题，提供了一种对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置及方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置，对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置，包括配水箱、进水管、配水管、出水管和多个生物滤池；所述生物滤池内填充有滤料层，所述滤料层下方为承托层；所述滤料层中的滤料含有天然硫磺和/或硫铁矿石，所述滤料表面带有生物膜，所述生物膜中含有聚磷菌和自养型的脱氮硫杆菌；所述进水管与配水箱连通，外部污水通过进水管进入配水箱；所述配水箱和多个生物滤池之间分别通过一个配水管连通，所述配水管远离配水箱的出水口处于生物滤池的滤料层底部；所述生物滤池外侧安装有出水堰，所述出水堰内安装所述出水管。
作为优选，所述滤料层的厚度在一米至四米之间。
作为优选，还包括进气管,所述进气管外接风机，所述进气管远离风机端的出风口处于生物滤池的滤料层底部。
作为优选，还包括反冲洗装置；所述反冲洗装置包括反冲洗进水管、反冲洗排水管，所述反冲洗进水管外接反洗水泵，所述反冲洗进水管远离反洗水泵端的出水口处于滤料层底部；所述反冲洗排水管也安装在出水堰中。
一种对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的方法，利用所述的对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置对污水进行处理，包括以下：污水从进水管进入配水箱，污水经过配水箱均分到并联的多个生物滤池，污水从生物滤池底部的配水管出水口均匀向上流经滤料层，处理后的上清液通过跌落的方式进入出水堰，出水堰连接出水管，经过出水管汇总后流入后端单元；含硫污水和含氮污水同时进入对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置，且含硫污水和含氮污水的进水速率需根据实际含硫量和含氮量调整，使得S/N比小于3/4；生物滤池内发生以下反应：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−来自含硫污水，NO3-和NH4+来自含氮污水，CO2和HCO3-来自水中溶解的CO2；同时聚磷菌以硝态氮作为电子受体进行吸磷，吸收水中的磷用于细胞合成，实现对污水的除磷。
作为优选，当配水箱中仅进入含氮污水时，滤料生物膜中的脱氮硫杆菌以硝酸盐为电子受体生成氮气，此时反应式中的硫元素来自滤料中的天然硫磺和/或硫铁矿石。
作为优选，污水从生物滤池底部的配水管出水口流出到进入出水堰的时间间隔为0.4h到1.5h。
作为优选，反冲洗间隔时长不大于15天。
作为优选，根据污水处理规模调整投用的生物滤池的数量。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：(1)在一个生物滤池内实现污水协同脱硫、脱氮、除磷和去除悬浮物的功能；(2)本发明通过利用自养型硫杆菌，以空气中的CO2、水中溶解的HCO3-和CO32-作为无机碳源，以还原态无机物质(包括S、S-、S2-、S2O32-、Fe和Fe2+等)作为电子供体，将缺少有机碳源的低碳氮比水体中的硝态氮(包括NO3--N和NO2--N)还原为氮气(N2)的过程；在此过程中，聚磷菌以硝态氮作为电子受体进行吸磷，吸收水中的磷用于细胞合成，同步实现脱氮除磷功能；(3)进气管远离风机端的出风口处于生物滤池的滤料层底部，进气管向生物滤池内鼓入空气，增加污水中的CO2，便于对含硫和含氮污水的同步处理；(4)本发明的对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置可用以代替深度处理段的传统反硝化滤池，解决传统工艺脱氮严重依赖外加碳源、处理成本高、温室气体排放高、运行能耗高(反冲洗频率高)等问题；(5)本发明的对污水深度脱硫、脱氮和除磷处理的装置可以用以替代深度处理段的高密度沉淀池和砂滤池，解决二级处理段除磷效率不稳定、保障除磷效果主要依靠化学除磷的问题；(6)通过反冲洗去除系统中的污泥，避免因传统工艺排泥造成污泥上浮出水磷超标的问题；(7)可根据污水处理规模的不同并联不同数量的生物滤池。
（发明人：陈修波;黄海峰;肖静;胡庆霞;安钟阳）