一种污水中协同去除C、N、P、S的系统及方法与流程

本发明属于废水处理，涉及一种污水中协同去除c、n、p、s的系统及方法。

背景技术：

1、酸性矿山废水(acid mine drainage，amd)是指矿山废石和尾矿中含有的硫化物和重金属离子等在氧化和水解等化学反应下生成的酸性废水。amd对环境和人类健康都会产生严重危害。amd的主要污染成分包括硫酸、重金属离子等。其中硫酸对环境的影响最大，可导致水体酸化，破坏水生生物的生存环境；重金属离子如铜、铅、锌等则可对人类和动物的健康造成危害。由于amd中缺乏有机物，当采用生物法处理酸性矿山废水时面临碳源缺乏的困境，一般需要额外补充碳源(如甲醇、乙酸等有机物)，以满足微生物的生长需求，从而导致处理成本增高。同时，伴随着采矿等工业活动会产生大量的厨余垃圾。传统的厨余垃圾在进行处理时，通常是利用厌氧发酵池对餐厨垃圾进行发酵处理，由于发酵过程中会产生大量含有丰富氮磷钾、氨基酸等营养元素的发酵液并被当作污水处理，进而造成资源的浪费。

2、近年来，硫自养反硝化是一种很有前景的脱氮技术。该技术利用硫化物作为电子供体，将硝酸盐氮还原为氮气，从而有效地去除废水中的总氮。相较于传统的异养型反硝化，自养型反硝化具有更高的脱氮效率和更低的能耗。同时，针对废水中的氨氮与cod残余，可利用好氧硝化菌将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐，并实现污水中有机物的降解，达到去除cod的目的。

3、然而，目前的硫自养反硝化脱氮工艺中，通常需要额外投加单质硫或其他还原态硫化物作为基质载体进行硫自养化反应，不仅增加了额外的硫原料成本，还会导致水体中硫含量的增加，从而可能对环境和生态系统产生负面影响；同时，由于硫粉等不溶性硫化物的限制，反应池的空间利用率和反应速率均会受到影响，导致处理时间长和效果不稳定。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种污水中协同去除c、n、p、s的系统及方法，该系统及方法的水处理成本较低，且不会对环境及生态系统产生负面影响，同时稳定性较高。

2、为达到上述目的，本发明公开了一种污水中协同去除c、n、p、s的系统，包括废水输入管道、预处理装置、中和沉淀反应池、srb反应池、硫自养反硝化反应池、好氧反应池、沉淀池、厌氧发酵罐及碱基溶液管道；

3、废水输入管道与预处理装置的入口相连通，预处理装置的出口与中和沉淀反应池的入口相连通，中和沉淀反应池的出口与srb反应池的入口相连通，srb反应池的出口与硫自养反硝化反应池的入口及中和沉淀反应池的入口相连通，硫自养反硝化反应池的出水口与srb反应池的入口及好氧反应池的入口相连通，好氧反应池的出口与硫自养反硝化反应池的入口及沉淀池的入口相连通，厌氧发酵罐的出口与srb反应池的入口相连通，碱基溶液管道与中和沉淀反应池的入口相连通。

4、srb反应池顶部的气体出口经引风机与中和沉淀反应池的入口相连通。

5、srb反应池的顶部出口经污泥泵与好氧反应池的入口相连通。

6、srb反应池的出口经碱度回流泵与中和沉淀池的入口相连通。

7、硫自养反硝化反应池的出口经自养回流泵与srb反应池的入口相连通。

8、还包括曝气风机，其中，所述曝气风机的出口与好氧反应池的入口相连通，好氧反应池的出口经硝氮回流泵与硫自养反硝化反应池的入口相连通。

9、沉淀池底部的污泥出口与厌氧发酵罐及污泥外排管道相连通。

10、预处理装置底部的污泥出口及中和沉淀反应池底部的污泥出口与污泥外排管道相连通。

11、本发明公开了一种污水中协同去除c、n、p、s的方法，包括以下步骤：

12、1)工业废水通过预处理装置去除固体物及悬浮物；

13、2)预处理装置的出水进入中和沉淀反应池中，在中和沉淀反应池中，通过添加碱基溶液及srb反应池回流废水中的碱性物质调节ph值至5.5-6.0，并产生重金属离子沉淀fe(oh)3、fes及cus，同时，srb反应池部分出水中的s2-与碱性物质作为部分碱度进入到中和沉淀反应池中，与中和沉淀反应池中的重金属离子反应生成硫化物及氢氧化物沉淀；

14、3)srb反应池的剩余出水流入硫自养反硝化反应池中，出水中的总溶解性硫化物作为自养反硝化的电子供体，在硫自养反硝化反应池中，实现硝氮的还原并产生氮气，硫自养反硝化反应池中的总溶解性硫化物被氧化为so42-，硫自养反硝化反应池的部分出水回流至srb反应池中，硫自养反硝化反应池的剩余出水流入好氧反应池中；

15、4)厨余垃圾或剩余污泥进入厌氧发酵罐中进行厌氧发酵，产生的发酵液中含有挥发性脂肪酸，所述发酵液进入srb反应池中为硫酸盐还原提供充足碳源，在实现硫酸盐还原过程中被进一步降解；残余有机物随srb反应池的出水流出，最终进入好氧反应池中被彻底氧化分解，实现废水中有机物的降解去除，其中，发酵液及工业废水中同时含有磷酸盐，废水流入srb反应池中，在厌氧环境下，活性污泥中的聚磷菌利用水中的有机物合成pha，进一步释放磷酸盐；通过定期将srb反应池中含有聚磷菌的活性污泥排入好氧反应池中，在好氧环境下，聚磷菌进行过量吸磷，达到除磷的效果，好氧反应池的部分出水回流至硫自养反硝化反应池中，好氧反应池的剩余出水流入沉淀池中；

16、5)厨余垃圾或剩余污泥厌氧发酵后有机氮转化为氨氮，在好氧反应池中氧化转变为硝氮，随后回流至硫自养反硝化反应池中，与srb反应池产生的总溶解性硫化物发生硫自养反硝化作用，实现硝氮的还原，最终转化为氮气；

17、6)好氧反应池中的部分活性污泥随污水进入沉淀池中进行沉淀，沉淀池底部排出的部分污泥在厨余垃圾不足时进入到厌氧发酵罐中进行厌氧发酵，保证为厌氧发酵提供充足的富含有机碳的发酵液。

18、所述硫自养反硝化反应池的控制条件为：do<0.2mg/l，ph为6.5～8.0，碱度>150mg/l，bod/n<1.5；

19、所述好氧反应池的控制条件为：do为2～3.5mg/l，mlss为3000～4000mg/l，温度18～35℃。

20、本发明具有以下有益效果：

21、本发明所述的污水中协同去除c、n、p、s的系统及方法在具体操作时，充分利用厨余垃圾发酵液作为补充碳源为硫酸盐还原提供电子供体，实现高硫酸盐废水中的硫酸盐还原；同时利用原废水中硫酸盐在srb作用下生成的总溶解硫化物作为反硝化的电子供体，实现高硫酸盐废水和发酵液中c、n、p、s的协同去除。具体的，本发明将厌氧发酵、硫酸盐还原、硫自养反硝化及好氧氧化相耦合，有序构建不同的功能单元，分别实现有机物的降解和有机氮的氨化、硫酸盐的还原去除和厌氧释磷、硝态氮参与的硫自养反硝化、残余有机物与磷酸盐去除和氨氮氧化，进而实现污水中c、n、p、s的协同去除。同时利用厨余垃圾发酵为硫酸盐还原提供碳源，避免外加碳源的投加，降低处理成本，不会对环境及生态系统产生负面影响；另外，剩余污泥可作为厨余垃圾替代物，在厨余垃圾不足时进行厌氧发酵，提供充足的富含有机碳的发酵液，保证整个工艺的连续、稳定运行，并实现剩余污泥的资源化处置。