專利名稱：：含硫酸根廢、污水處理系統(tǒng)及其處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及水處理工藝，尤其涉及一種含硫酸根廢、污水處理系統(tǒng)及其處理方法。
背景技術(shù)：
：目前，隨著人們生活用水的不斷消耗，淡水資源越來越顯現(xiàn)匱乏狀況，因而有些淡水資源相對不足地方或地區(qū)轉(zhuǎn)向?qū)Ｋ蛳趟M(jìn)行利用，以彌補(bǔ)淡水資源的不足。尤其是一些沿海島嶼和城市，這些地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，而淡水資源供應(yīng)卻一直處于緊張狀態(tài)，因此有必要在這些地方充分利用沿海的海水資源。目前的水資源的利用方面，例如用海水沖廁，通過微膜過濾結(jié)合反滲透(ReverseOsmosis,簡稱為R0)過濾對水進(jìn)行二次處理以重新利用，或者通過膜生物反應(yīng)器(MembraneBioreactor，簡稱為MBR)結(jié)合反滲透過濾來回收廢水等，其中以海水沖廁為最直接有效、成本低的海水在實際生活中的應(yīng)用實例。以香港為例海水沖廁相比較淡水沖廁可節(jié)省0.3美元/m3，相比較MBR和R0沖廁可節(jié)省0.19美元/m3。然而，海水沖廁會產(chǎn)生含鹽污水，含鹽污水的二次處理會產(chǎn)生大量的污泥，目前對污泥的處理方法主要是填埋的方法，但是城市的填埋可利用空間畢竟有限。另外有采用焚燒方法來處理污泥，然而這樣使空氣質(zhì)量惡化，明顯不符合環(huán)保要求。還有將污泥發(fā)酵成生物沼氣，但是這樣對污泥的質(zhì)量并沒有多大減少?！N可行的方法就是降低污泥的產(chǎn)出，例如通過加熱、超聲波及臭氧預(yù)處理等方法來分解多余的污泥。不過這些方法都要較高的成本并污泥處理還要占用額外的土地，并不能從根本上解決污泥累積的問題。除了上述海水沖廁產(chǎn)生的含鹽污水，其他如垃圾滲濾液、高鹽采油廢水等含鹽廢水的處理，使用傳統(tǒng)生物工藝難以奏效，是當(dāng)前亟需解決的一大難題。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種成本低、污泥排放少的含硫酸根廢、污水處理系統(tǒng)。以及提供一種成本低、污泥排放少的含硫酸根廢、污水處理方法。—種含硫酸根廢、污水處理系統(tǒng)，其包括厭氧室、缺氧生物濾池以及好氧生物濾池，所述厭氧室具有上流式厭氧污泥床，用于還原硫酸鹽形成硫化物，厭氧室與缺氧生物濾池相連通以將硫化物流入缺氧生物濾池內(nèi)，所述缺氧生物濾池用于進(jìn)行自養(yǎng)反硝化反應(yīng)，通過厭氧室形成的硫化物將硝酸鹽反硝化，缺氧生物濾池與好氧生物濾池相連通，所述好氧生物濾池用于進(jìn)行硝化反應(yīng)，所述好氧生物濾池具有位于上部的澄清區(qū)，過濾后的水流到所述澄清區(qū)，所述好氧生物濾池的澄清區(qū)底部與缺氧生物濾池連通，以將澄清區(qū)底部水回流至缺氧生物濾池進(jìn)行反硝化，澄清區(qū)頂部清水排出。以及，一種含硫酸根廢、污水處理方法，使含硫酸根廢、污水分別經(jīng)過厭氧室、缺氧生物濾池、好氧生物濾池的處理，然后排出，其中厭氧室具有上流式厭氧污泥床，該方法包括如下步驟將含硫酸根廢、污水導(dǎo)入?yún)捬跏覂?nèi)，使污水中的硫酸鹽還原成硫化物，并將生成的硫化物注入缺氧生物濾池；缺氧生物濾池對注入的污水，通過污水中硫化物進(jìn)行硝酸鹽的自養(yǎng)反硝化處理，再將處理后的水注入好氧生物濾池中；經(jīng)缺氧生物濾池處理的水在好氧生物濾池內(nèi)進(jìn)行硝化反應(yīng)，好氧生物濾池過濾后水回流至缺氧生物濾池再進(jìn)行反硝化處理，排放好氧生物濾池頂部清水。本發(fā)明實施例中，所述含硫酸根廢、污水處理系統(tǒng)及方法通過厭氧室的厭氧污泥床，使污水中的硫酸鹽還原成硫化物，并產(chǎn)生硫化物，供給缺氧生物濾池中進(jìn)行自養(yǎng)反硝化處理，然后再經(jīng)過好氧生物濾池進(jìn)行硝化處理，去除硫酸鹽及硝酸鹽等，經(jīng)過好氧生物濾池硝化后的水回流到缺氧生物濾池中，在缺氧生物濾池中進(jìn)行的自養(yǎng)反硝化，好氧生物濾池澄清區(qū)的溢流清水排放，從而可以極大減少污泥的產(chǎn)生，甚至做到污泥的零排放，從根本上解決了污泥累積的問題。而且，所述含鹽污水處理系統(tǒng)及方法無需采用額外的加熱或超聲波等設(shè)施，從而降低含鹽污水的處理成本，同時也節(jié)省了占地空間。圖1是本發(fā)明實施例的含硫酸根廢、污水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的含硫酸根廢、污水處理方法操作過程中的COD(ChemicalOxygenDemand,簡稱為COD)去除數(shù)據(jù)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例的含硫酸根廢、污水處理方法操作過程中的N03—-N去除數(shù)據(jù)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例的含硫酸根廢、污水處理方法操作過程中的NH4+_N去除數(shù)據(jù)示意圖；圖5是本發(fā)明實施例的含硫酸根廢、污水處理方法操作過程中的不同的溶解性氧氣濃度對缺氧生物濾池的性能影響示意圖；圖6是本發(fā)明實施例的含硫酸根廢、污水處理方法操作過程中缺氧生物濾池的進(jìn)水和出水中硝酸鹽濃度數(shù)據(jù)示意具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請參閱圖1，本發(fā)明實施例的含硫酸根廢、污水處理系統(tǒng)IO包括厭氧室12、缺氧生物濾池13以及好氧生物濾池14。厭氧室12具有上流式厭氧污泥床(Up-flowAnaerobicSludgeBed，簡稱為UASB)。缺氧生物濾池(AnoxicFilter,簡稱為ANF)13包含缺氧生物濾器。好氧生物濾池(AerobicFilter,簡稱為AEF)14包含好氧生物濾器，好氧生物濾池14與缺氧生物濾池13相連通，接受來自缺氧生物濾池13的出水，好氧生物濾池14具有上部澄清區(qū)140，過濾后的水流到澄清區(qū)140，澄清區(qū)140底部與缺氧生物濾池13連通，以將澄清區(qū)140底部水回流至缺氧生物濾池13進(jìn)行反硝化，澄清區(qū)140頂部清水排出，例如通過溢流排放。此外，在污水由厭氧室12上設(shè)置回流管道，使上部水回流至厭氧室12的底部參加再反應(yīng)，并于厭氧室回流污水管道位置上方設(shè)溢流槽(圖未示)，厭氧室的溢流槽與缺氧生物濾池相連通，使厭氧室12的頂部含硫化物的水溢流出厭氧室12，并依靠重力流入缺氧生物濾池。好氧生物濾池14的澄清區(qū)140底部水回流至缺氧生物濾池13底部。因而，缺氧生物濾池13的進(jìn)水包括來自于厭氧室12的一部分出水以及好氧生物濾池14澄清區(qū)140底部回流水。缺氧生物濾池13設(shè)置有自回流管道，使得經(jīng)過缺氧生物濾池13過濾后的低層水直接回流到自身的底部，重新參與缺氧生物濾池13過濾及反硝化反應(yīng)，經(jīng)過缺氧生物濾池過濾后的上層水注入好氧生物濾池。該自回流出水的出口低于流入好氧生物濾池14的出水的出口。其中，厭氧室12的上流式厭氧污泥床容納有硫酸鹽還原菌(SulfateReducingBacteria,簡稱為SRB)，用于去除COD(ChemicalOxygenDemand,簡稱為COD)，還原硫酸鹽，產(chǎn)生硫化物。缺氧生物濾池13采用自養(yǎng)型反硝化方式，即利用厭氧室12中硫酸鹽還原形成的硫化物來自養(yǎng)地將硝酸鹽反硝化。好氧生物濾池14將銨進(jìn)行硝化，然后回流至缺氧生物濾池13進(jìn)行反硝化，該澄清區(qū)140底部回流水通常帶有硝酸鹽。具體地，厭氧室12包括透明的圓筒形容器121，容器121兩端分別用端板122密封。容器121采用丙烯酸聚合物材質(zhì)，端板122采用塑料板，通過不銹鋼緊固件固定于容器121的兩端。為加強(qiáng)密封，在端板122與容器121兩端接觸處設(shè)置橡膠"O"形環(huán)。在實際運作時，保持圓筒形容器121內(nèi)的水量至少占總的容器容量的98%左右，也即圓筒形容器121的頂部空間維持2%左右的空余空間。缺氧生物濾池13采用圓筒形容器，并也由丙烯酸聚合物材質(zhì)制成，其直徑與厭氧室12的直徑大致相當(dāng)，高度低于厭氧室12，大約是厭氧室12高度的2/3到3/4，本實施例約為70%。缺氧生物濾池13堆疊有聚丙烯塑料填料，塑料填料的比表面積約為215m7m3，缺氧生物濾池13內(nèi)的水量至少維持在總的缺氧生物濾池13容器容量的80%左右，缺氧生物濾池13的頂部空間維持20%左右的空余空間。好氧生物濾池14也采用圓筒形容器，該容器與缺氧生物濾池13的結(jié)構(gòu)及容量基本相同。好氧生物濾池14的底部進(jìn)一步接通一個空氣供應(yīng)器。當(dāng)然，可根據(jù)實際應(yīng)用情況，厭氧室12、缺氧生物濾池13及好氧生物濾池14分別采用各自特定形狀的容器，并不限于此。本發(fā)明實施例的含硫酸根廢、污水處理方法，使含硫酸根廢、污水分別經(jīng)過厭氧室、缺氧生物濾池、好氧生物濾池的處理，然后排出，其中厭氧室具有上流式厭氧污泥床，具體包括如下步驟將含硫酸根廢、污水導(dǎo)入?yún)捬跏覂?nèi)，使污水中的硫酸鹽還原成硫化物，并將生成的硫化物注入缺氧生物濾池；缺氧生物濾池對注入的污水，通過污水中硫化物進(jìn)行硝酸鹽的自養(yǎng)反硝化處理，再將處理后的水注入好氧生物濾池中；經(jīng)缺氧生物濾池處理的水在好氧生物濾池內(nèi)進(jìn)行硝化反應(yīng)，好氧生物濾池過濾后的水回流至缺氧生物濾池再進(jìn)行反硝化處理，排放好氧生物濾池的頂部清水。本實施例中，用于實施本處理方法的污水成份如下葡萄糖19.57g/L，醋酸鈉26.lg/L，酵母提取物9.786g/L，NH4C118.37g/L，K2HP041.92g/L，KH2P040.72g/L，MgCl26H208.32g/L，CaCl25.2g/L，以及10mL微量元素的溶液組成如下:FeCl36H202000mg/L，H3B03200mg/L，CuS0450mg/L，KI80mg/L，MnS04H20250mg/L，ZnS047H20150mg/L和CoCl2*6H20200mg/L。在這種咸水中，COD濃度約為265mg/L，硫酸根離子S042—的濃度約為166mg/L，氨根離子濃度約為30mg/L。由于這種污水中鹽濃度較高，受到氯化物和硫化物的影響，COD不易測出。因此，可選地，通過分析有機(jī)總碳量(TotalOrganicCarbon,簡稱為TOC)來替代COD分析。鄰苯二甲酸鉀和碳酸鈉/碳酸氫鈉分別用作有機(jī)和無機(jī)物校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。COD與TOC的換算關(guān)系大約是平均2.6g的COD等同于lg的T0C。氮化物、硝酸鹽及硫酸鹽可通過離子色譜分析儀(DIONEX-100)測定。溶解性硫化物可以用碘定量法測定。溶解氧用溶氧儀來測量。具體操作時，污泥接種后，厭氧室12先持續(xù)輸入含硫酸根廢、污水，保持水力停留時間(HydraulicRetentionTime，簡稱為HRT)為8小時，待厭氧室12運行穩(wěn)定后，通常約為IOO天，厭氧室12即可較為成功地培養(yǎng)出穩(wěn)定的出水質(zhì)量，出水中的硫化物具有穩(wěn)定的含量。在上流式污泥床底部可以設(shè)置一個促進(jìn)厭氧室12內(nèi)循環(huán)的混合攪拌器。缺氧生物濾池13和好氧生物濾池14作為厭氧室12后續(xù)與之反應(yīng)連續(xù)運行培養(yǎng)，并可同步達(dá)到穩(wěn)定運行。缺氧生物濾池13也可先進(jìn)行培養(yǎng)，即向其內(nèi)輸入硝酸鈉和硫代硫酸鈉溶液，兩者濃度分別為30mgN/L及120mgS/L，當(dāng)然還可混合必要養(yǎng)份或微量礦物質(zhì)等成份。大約經(jīng)過一個月的運行時間，達(dá)到穩(wěn)定，即出水中處理產(chǎn)物例如剩余硝酸鹽含量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，即將缺氧生物濾池13連接到厭氧室12。缺氧生物濾池13利用溶解性硫化物，在水力停留時間為2-4小時，對負(fù)荷為0.18-0.36kgN/m3的硝酸鹽，進(jìn)行自養(yǎng)型反硝化，其中缺氧生物濾池13的自回流比率(也稱為內(nèi)循環(huán)比率)約為2。缺氧生物濾池13運行穩(wěn)定后連接到厭氧室12，使得厭氧室12和缺氧生物濾池13連通在一起運行構(gòu)成第一階段，主要培養(yǎng)或考察厭氧室12內(nèi)C0D的去除、硫酸鹽的去除，以及在缺氧生物濾池13內(nèi)的自養(yǎng)反硝化，主要是硫酸鹽的還原、硫化物的產(chǎn)生、C0D的去除以及自養(yǎng)反硝化等方面的性能。最初水力停留時間為12小時，然后急劇下降至2小時，以有效地提高氮負(fù)荷。好氧生物濾池14持續(xù)培養(yǎng)80天后，出水中的處理產(chǎn)物例如硝酸鹽含量穩(wěn)定，能夠達(dá)到充分的硝化性能，然后好氧生物濾池14再連接到厭氧室12及缺氧生物濾池13的流動體系中，即形成完整的含硫酸根廢、污水處理，開始第二階段的運行。此第二階段中主要是考察整個系統(tǒng)的有機(jī)質(zhì)和氮的去除率以及污泥排放，尤其是好氧生物濾池14到缺氧生物濾池13之間的回流比。操作進(jìn)行時，此含鹽污水處理系統(tǒng)持續(xù)注入前述成份的含硫酸根廢、污水。厭氧室12的出水和從好氧生物濾池14的回流水一起流入缺氧生物濾池13，以在缺氧生物濾池13內(nèi)進(jìn)行自養(yǎng)反硝化，缺氧生物濾池13的出水再流入好氧生物濾池14內(nèi)進(jìn)行硝化。為提供穩(wěn)定的溶解性硫化物源，在含硫酸根廢、污水處理系統(tǒng)操作初期，厭氧室12在水力停留時間固定為6小時下進(jìn)行。而缺氧生物濾池13和好氧生物濾池14的水力停留時間依賴于缺氧生物濾池13和好氧生物濾池14兩者之間的回流比R。因此，回流比R是實現(xiàn)高COD和總氮去除率的關(guān)鍵因素。本實施例采取范圍為l-4Q(Q為操作初期的進(jìn)水水速)的回流比R來嘗試，以獲得較佳回流比R值。為更方便地描述及評估含鹽污水處理系統(tǒng)的硫化物生成活性，以及利用硫化物進(jìn)行自養(yǎng)反硝化的性能，兩個消耗比率即C0D/S0/—的比率和含硫化合物與硝酸鹽的比率(S/N)定義如下:C0D/S042—=消耗的COD(gCOD)/被還原的S042—S/N=硫消耗所需的含硫化合物(gS)/需要被還原的N03—(gN)。圖2-4顯示在500天的運行過程中的COD、N03—及NH4+的去除測試數(shù)據(jù)。在此運行過程中，平均有機(jī)質(zhì)和硫的負(fù)荷分別為265mgC0D/L和167mgS/L。在第一階段初期，厭氧室12在水力停留時間為8小時下進(jìn)行，在60天的啟動運行后，厭氧室12可實現(xiàn)80%的COD去除率。厭氧室12內(nèi)的上向流流速為0.2-0.3m/h，在其底部可以看到硫化物產(chǎn)物晶粒的形成。而在缺氧生物濾池13內(nèi)，45%的硫酸鹽被還原成硫化物，85%的硫化物以溶解形式存在，產(chǎn)生溶解性硫化物濃度為76.5mgS/L的出水。在只有厭氧室12與缺氧生物濾池13相連通時，氮的去除主要依靠缺氧生物濾池13的自養(yǎng)反硝化。在0.31kgN03—N/mVd硝酸鹽負(fù)荷的水流中，氮的去除率可高于95X。在整個含硫酸根廢、污水處理系統(tǒng)中，來自好氧生物濾池14回流至缺氧生物濾池13水流對氮的去除顯得重要。為實現(xiàn)高的氮去除率，可采用較高的回流比。在整個含鹽污水處理系統(tǒng)中出水的平均總懸浮固體只有1.lmg/L，且在操作期間幾乎沒有污泥排出。下表1和2顯示厭氧室12與缺氧生物濾池13的操作條件和性能，表3顯示不同的回流比率下含硫酸根廢、污水處理方法的性能。表1厭氧室/缺氧生物濾池在系統(tǒng)整合開機(jī)運行時不同HRT(I-IV)下的操作條件<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2厭氧室/缺氧生物濾池任一反應(yīng)室在系統(tǒng)整合開機(jī)運行時不同HRT下的出水和進(jìn)水特性反應(yīng)室運行參數(shù)IIIIIIIV進(jìn)水COD(mg/L)248±9273±13270±10260±8出水COD(mg/L)44.3±30.7±1.254.9±2.760±2.4UASB進(jìn)水辟u酸鹽(mg/L)159±8185±8183±9185±7出水硫酸鹽(mg/L)68±378±4116±297±3出水溶解性硫化物(mgS/L)60.7±388.0±4.149.2±2.473.1±3.1COD去除(％)82.2±88.7±4.279.7±3.977.0±3.8進(jìn)水硝酸鹽(mgN/L)/30.3±1.230.7±1.530.9±1.5出水灘酸鹽(mgN/L)/0.78±0.043.75±0.120.36±0.02進(jìn)水硫酸鹽Cmg/L)/60±3101±587±4047]出水艱"酸鹽(mg/L)/126±6134±6136±6進(jìn)水溶解性硫化物(mgS/L)/70.0±3.536.6±1.866.4±3.0出水溶解性磁l化物(mgS/L)/5.0±0.251.2±0.0613.2±0.56進(jìn)水COD(mg/L)/24±1.241±2.051±2.5出水COD(mg/L)/12±0.6010±0.5127±1.2賄酸鹽去除(％)/97.4±4.887.8±4.298.8±4.3由上表1和2可知，HRT對于厭氧室12與缺氧生物濾池13的性能具有一定影響，當(dāng)HRT=6h時，厭氧室12獨自運行時，可達(dá)到82.2%的COD去除率，以及大約57%的硫酸鹽還原率。然后厭氧室12穩(wěn)定，HRT下降至4小時，再與缺氧生物濾池14連接，厭氧室12的有機(jī)物負(fù)荷上升至1.7kgT0C/m3/d，COD去除率上升至89%。此時，厭氧室12內(nèi)的硫酸鹽還原在增加，這可以由厭氧室12出水中硫化物的含量增加而證實。隨著HRT的下降，向上流流速相應(yīng)增加至0.61m/L，以促進(jìn)硫化物晶粒的形成，提高硫酸鹽還原的效率。在缺氧生物濾池13內(nèi)，即使在HRT為3小時，也能具有高的硝酸鹽去除率，出水中硝酸鹽的含量在lm/L以下。出水中沒有氮化物的積累，可以認(rèn)為硝酸鹽已經(jīng)完全轉(zhuǎn)換為氮氣。93X的溶解性硫化物氧化成硫酸鹽，重新獲得197mg/L或65.7mgS/L的硫酸鹽。這充分說明在厭氧室12中的溶解性硫化物被有效地利用于缺氧生物濾池13內(nèi)的自養(yǎng)反硝化。此外，在缺氧生物濾池13內(nèi)去除13.lmg/L的C0D，說明異養(yǎng)反硝化在缺氧生物濾池13內(nèi)并未起明顯作用。由于往缺氧生物濾池13內(nèi)注入硝酸鹽溶液，缺氧生物濾池13內(nèi)的溶解性硫化物濃度要比厭氧室12的出水中的硫化物濃度低約10%。當(dāng)厭氧室12中的HRT為3小時，有機(jī)負(fù)荷上升至2.28kgC0D/mVd，厭氧室12內(nèi)有機(jī)質(zhì)的去除效率下降至79.7%，出水中溶解性硫化物濃度大大地降低至9.2mg/L，硫酸鹽的去除率也只有36%。缺氧生物濾池13內(nèi)的HRT相應(yīng)降為2小時，硝酸鹽去除率也急劇下降。為促進(jìn)本處理方法的性能和提升溶解硫化物的產(chǎn)出，厭氧室12自回流比率(也稱為內(nèi)循環(huán)比率)可增至7，引起向上流速升到1.09m/h。雖然在這種情況下，COD的去除率稍有改善，隨著厭氧室12內(nèi)的溶解硫化物的濃度回復(fù)到73.lmgS/L，硫酸鹽的還原率也有所增長。這是由于在高的流速下，傳質(zhì)效率獲得提高。這也提供充足的硫化物到缺氧生物濾池13中，以維持硝酸鹽去除率在99%。缺氧生物濾池13中硝酸鹽的去除率受進(jìn)水中DO(DissolvedOxigen，簡稱DO)的水平影響，如圖5所示，當(dāng)DO不超過lmg/L時，出水中硝酸鹽濃度為0.55mgN/L，硝酸鹽的去除率可達(dá)到98%。當(dāng)DO升到1-2和2-3mg/L時，硝酸鹽的去除率稍有下降，分別為98%和95%。因此，在缺氧生物濾池13中，D0低于3mg/L時，硝酸鹽的去除率變化不大。但是，隨著DO的提升，硫化物的耗量大幅上升。DO在0-1、1-2和2-3mg/L區(qū)間時，進(jìn)水中硫化物的濃度都為71.4mgS/L，出水中硫化物的濃度分別測得為16.7、7.6和1.9mgS/L。實際上，當(dāng)DO回歸為0-lmg/L時，硫化物的濃度立即升到15-18mgS/L。然而排除自養(yǎng)反硝化的硫化物耗量，即使在DO處于高范圍時，缺氧生物濾池13的出水中也有較高的硫酸鹽濃度，這說明額外的硫化物可由其他方式被氧化。例如，DO在0-1、1-2和2-3mg/L區(qū)間時，出水中硫酸鹽濃度分別為47、55和57mgS/L。這說明硫化物可足夠用于30mgN/L的自養(yǎng)反硝化，而在反應(yīng)器液體表面的硫化物可以由氧氣所氧化，由此降低DO對氮去除的影響。如圖6所示，當(dāng)缺氧生物濾池13的進(jìn)水中的硝酸鹽濃度不大于30mgN/L時，出水中硝酸鹽濃度平均低于0.5mgN/L。當(dāng)缺氧生物濾池14的進(jìn)水中的硝酸鹽濃度升到50和70mgN/L時，出水中硝酸鹽濃度分別升到10.3和28.5mgN/L，硝酸鹽的去除率也相應(yīng)下降為79%和60%。對應(yīng)于硝酸鹽濃度為50和70mgN/L，完全自養(yǎng)反硝化所需的化學(xué)計量硫化物分別為96和134mgS/L。然而實際中硫化物在出水中的溶解量只有55_67mgS/L，這就限制了缺氧生物濾池13對含氮量為0.6kgN/m3/d水的反硝化性能。因此，為符合工業(yè)上通常具有高氨氮負(fù)荷的高鹽廢水而言，需要使用低于0.67的S0/—/C0D比率。由此可提供低成本的硫酸鹽來源是一個可行的方案。另外，相比較而言，如果缺氧生物濾池13中沒有注入硝酸鹽，可大幅提高COD的去除率，而出水中硫酸鹽的濃度不會大幅下降，說明自養(yǎng)和異養(yǎng)反硝化可共存于缺氧生物濾池13中。表3在不同的回流比率下含鹽污水處理方法的性能(Q指系統(tǒng)進(jìn)水的流速)參數(shù)IIIIIIIV回流比率1Q2Q3Q4QANF的進(jìn)水中的COD(mg/L)31.8±1.515.5±0.825.9±1.321.4±1.0AEF出水中的COD或系統(tǒng)出水中的14.1±0.78.1±0.414.7±0.611.7±0.6UASB的進(jìn)水中的總氮量(mgN/L)30±1.530±1.330±1.529±1.5AEF出水中的總氮量(mgN/L)16±0.810±0.58±0,419±0.9ANF中的硝酸鹽去除率(％)99±4.199±4.597±4.68±0.4AEF中的硝化效率(％)98±4.199±4.593±4.517±0.8總氮去除效率(％)49±2.465±3.274±3.735±1.7COD去除效率(％)94.4±4.796.9±4.894.3±4.794.2±4.7表3列出整個系統(tǒng)的性能。由于氮的去除主要依賴于缺氧生物濾池13內(nèi)的反硝化作用和好氧生物濾池14內(nèi)的硝化作用，由此缺氧生物濾池13和好氧生物濾池14之間的回流比與系統(tǒng)進(jìn)水流速(Q)的比率(R)對于實現(xiàn)COD去除和總氮去除的操作參數(shù)至關(guān)重要。這是因為這個參數(shù)(R)會改變?nèi)毖跎餅V池13和好氧生物濾池14中的HRT，從而影響兩者的反硝化作用和硝化作用。當(dāng)R在l-4Q范圍時，多余的13%的C0D可在缺氧生物濾池13和/或好氧生物濾池14內(nèi)去除，由此降低出水中C0D的濃度至12mg/L，并維持整個系統(tǒng)的C0D去除率為95%。另一方面，當(dāng)R低于4Q時，97-99X的硝酸鹽在缺氧生物濾池13內(nèi)被去除，在出水中也沒有積累氮化物。同時，出水中銨濃度低于O.3mgN/L，說明銨幾乎完全在缺氧生物濾池13內(nèi)被硝化。因此，C0D/S0/—的比率為0.84。這說明約80%的C0D去除(即0.67/0.84=0.8)歸功于SRB的作用，而其余的COD去除則通過甲烷生成菌(Methane-ProducingBacteria,簡稱為MPB)。在厭氧室12中過高的COD不會影響SRB利用硫化物進(jìn)行自養(yǎng)反硝化，只要在缺氧生物濾池13內(nèi)維持較低的S/N比率。實際中，C0D/S042—的比率主要受到HRT、上向流流速和內(nèi)循環(huán)比率的影響。如圖6所示，當(dāng)厭氧室12中的HRT分別為6、4、3小時，內(nèi)循環(huán)比率為7時，C0D/S0/—的比率在O.73-0.82之間變化。當(dāng)內(nèi)循環(huán)比率為5時，C0D/S0/—的比率升到1.05，意味著流到硫酸鹽還原通道的電子減少，導(dǎo)致SRB的COD去除率下降到63%。這可能是由于不充分的內(nèi)部混合導(dǎo)致基板間極少的硫酸鹽遷移到硫化物晶粒。一旦提升內(nèi)循環(huán)比率，則能促進(jìn)厭氧室12內(nèi)的混合，使得C0D/S0/—的比率和C0D去除率分別回復(fù)至0.75和89%。硫化物晶粒通常具有低于甲烷產(chǎn)物晶粒的質(zhì)量遷移率，因為前者產(chǎn)生更少的氣態(tài)終端產(chǎn)物。這就說明了厭氧室12內(nèi)的混合條件對硫酸鹽還原去除有機(jī)質(zhì)的顯著影響。在多數(shù)情況下，如沒有有機(jī)物質(zhì)的抑制作用，大部分的硝酸鹽通過異養(yǎng)去除，其余部分則通過自養(yǎng)反硝化去除。在低有機(jī)質(zhì)負(fù)載時，在充填硫的反應(yīng)器中，自養(yǎng)反硝化得到促進(jìn)，這種促進(jìn)可能是由于產(chǎn)生了C02，以供給自養(yǎng)反硝化器作為碳源。如表2和3所示，當(dāng)硝酸鹽負(fù)荷為0.36kgN/m3/d時，如第III種情況，S/N比率平均為1.21，通過自養(yǎng)反硝化的硝酸鹽去除率為62.7%，而整個硝酸鹽去除率是87.7%。這說明異養(yǎng)反硝化能夠彌補(bǔ)硫限制而造成的自養(yǎng)反硝化的不足。雖然異養(yǎng)反硝化能夠有利于硝酸鹽和有機(jī)質(zhì)的去除，但是長久運行后也會產(chǎn)生過多的污泥。在實際應(yīng)用中，使厭氧室12內(nèi)的HRT超過4小時，以確保足夠的有機(jī)物去除率，產(chǎn)生足夠的硫化物量，以便降低進(jìn)入缺氧生物濾池13的進(jìn)水中COD的濃度，由此限制異養(yǎng)反硝化活性。缺氧生物濾池13的處理性能主要取決于氮負(fù)荷、HRT和/或質(zhì)量遷移率。如圖5所示，在進(jìn)水硝酸鹽濃度大于50mgN/L時，由于硫化物產(chǎn)量有限，幾乎是不可能達(dá)到完全去除硝酸鹽。氧氣通常被認(rèn)為是一種自養(yǎng)和異養(yǎng)反硝化的抑制劑，因為氧氣既為硝酸鹽還原劑也充當(dāng)電子受體，從而阻止反硝化作用。當(dāng)進(jìn)水中的DO處于3mg/L時，缺氧生物濾池13可獲得較好去除氮。當(dāng)D0升到4mg/L以上時，缺氧生物濾池13氮去除效果較差。通常在過濾器中l(wèi)-2mg/L的DO和懸浮培養(yǎng)式中0.5mg/L的DO對于反硝化作用影響不大。在發(fā)酵器系統(tǒng)中，維持有效的反硝化作用時，DO優(yōu)選為低于2%的飽和氧氣量。在厭氧室12中，硫的回收率可達(dá)到80_93%，在缺氧生物濾池13中，硫的被氧化效率可達(dá)到91-99%，說明經(jīng)過缺氧生物濾池13后，硫化物幾乎被完全氧化為硫酸鹽。因此，在整個系統(tǒng)中，只有少量的硫損失變成硫單質(zhì)。在整個系統(tǒng)中，厭氧室12、缺氧生物濾池13及好氧生物濾池14的出水中TSS濃度分別為6.5、4.5及1.lmg/L，整個過程最后形成較少的污泥。在整個系統(tǒng)中，經(jīng)過長時間運行后，C0D的去除率可達(dá)到95%以上，硝酸鹽的去除率可達(dá)到99%以上，并有較少的污泥排出，厭氧室12、缺氧生物濾池13及好氧生物濾池14的出水中TSS濃度分別為6.5、4.5及1.lmg/L。有機(jī)質(zhì)的去除率取決于操作條件，包括厭氧室12內(nèi)的HRT、上向流流速及混合條件。使厭氧室12內(nèi)維持充分的混合條件對實現(xiàn)有效地硫酸鹽還原尤為重要。高比率的C0D/S0/—咸水并不會影響用于自養(yǎng)反硝化的硫化物的產(chǎn)量，通過硫酸鹽還原作用可達(dá)到80%的COD去除率。含鹽污水中含有大約500mg/L的硫酸鹽和400mg/L的C0D，C0D/S042—比率平均為0.8。SRB硫酸鹽能夠完全蓋過對菌的有機(jī)質(zhì)處理產(chǎn)生甲烷。在厭氧環(huán)境中，硫酸鹽還原產(chǎn)生硫化氫易于在高的pH值中溶解，由此形成相當(dāng)多的溶解的硫化氫。在缺氧生物濾池13出水中，S/N的最小比率優(yōu)選為1.6，以通過自養(yǎng)反硝化達(dá)到90%以上的硝酸鹽去除率。硫平衡分析表明，在整個系統(tǒng)中，元素硫的累積和硫化氫的損失是極其微小。由以上結(jié)果可知，所述含鹽污水處理系統(tǒng)及方法通過厭氧室的厭氧污泥床，使污水中的硫酸鹽還原成硫化物，并產(chǎn)生硫化物，供給缺氧生物濾池中進(jìn)行自養(yǎng)反硝化處理，然后再經(jīng)過好氧生物濾池進(jìn)行硝化處理，去除有機(jī)質(zhì)、硫酸鹽及硝酸鹽等，在好氧生物濾池14中排出頂部清水，而處理后底部水回流到缺氧生物濾池中重新進(jìn)行自養(yǎng)反硝化處理，從而可以極大降低污泥的產(chǎn)生，甚至做到污泥的零排放，從根本上解決了污泥累積的問題。而且，所述含鹽污水處理系統(tǒng)及方法無需采用額外的加熱或超聲波等設(shè)施，從而降低含硫酸根廢、污水的處理成本，同時也節(jié)省了占地空間。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種含硫酸根廢、污水處理系統(tǒng)，其包括厭氧室、缺氧生物濾池以及好氧生物濾池，所述厭氧室具有上流式厭氧污泥床，用于還原硫酸鹽形成硫化物，厭氧室與缺氧生物濾池相連通以將硫化物流入缺氧生物濾池內(nèi)，所述缺氧生物濾池用于進(jìn)行自養(yǎng)反硝化反應(yīng)，通過厭氧室形成的硫化物將硝酸鹽反硝化，缺氧生物濾池與好氧生物濾池相連通，所述好氧生物濾池用于進(jìn)行硝化反應(yīng)，所述好氧生物濾池具有位于上部的澄清區(qū)，過濾后的水流到所述澄清區(qū)，所述好氧生物濾池的澄清區(qū)底部與缺氧生物濾池連通，以將澄清區(qū)底部水回流至缺氧生物濾池進(jìn)行反硝化，澄清區(qū)頂部清水排出。2.如權(quán)利要求1所述的含硫酸根廢、污水處理系統(tǒng)，其特征在于，厭氧室設(shè)有污水回流管道，使厭氧室上部污水回流到厭氧室底部，重新參與厭氧池內(nèi)的反應(yīng)，并于厭氧室污水回流管道位置上方設(shè)溢流槽，使厭氧室與缺氧生物濾池相連通以將硫化物流入缺氧生物濾池內(nèi)。3.如權(quán)利要求1所述的含硫酸根廢、污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述缺氧生物濾池設(shè)置有自回流管道，使得經(jīng)過缺氧生物濾池過濾后的低層水回流到的缺氧生物濾池底部，重新參與缺氧生物濾池的反硝化反應(yīng)，經(jīng)過缺氧生物濾池過濾后的上層水注入好氧生物濾池。4.一種含硫酸根廢、污水處理方法，使含硫酸根廢、污水分別經(jīng)過厭氧室、缺氧生物濾池、好氧生物濾池的處理，然后排出，其中厭氧室具有上流式厭氧污泥床，該方法包括如下步驟將含硫酸根廢、污水導(dǎo)入?yún)捬跏覂?nèi)，使污水中的硫酸鹽還原成硫化物，并將生成的硫化物注入缺氧生物濾池；缺氧生物濾池對注入的污水，通過污水中硫化物進(jìn)行硝酸鹽的自養(yǎng)反硝化處理，再將處理后的水注入好氧生物濾池中；經(jīng)缺氧生物濾池處理的水在好氧生物濾池內(nèi)進(jìn)行硝化反應(yīng)，好氧生物濾池過濾后水回流至缺氧生物濾池再進(jìn)行反硝化處理，排放好氧生物濾池頂部清水。5.如權(quán)利要求4所述的含硫酸根廢、污水處理方法，其特征在于，厭氧室上部水回流至底部，再次參與硫酸鹽的還原反應(yīng)，厭氧室的頂部水溢流出厭氧室，并依靠重力流入缺氧生物濾池。6.如權(quán)利要求4所述的含硫酸根廢、污水處理方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將經(jīng)過缺氧生物濾池過濾后的低層水回流到的缺氧生物濾池底部，重新參與缺氧生物濾池的過濾及反硝化反應(yīng)，經(jīng)過缺氧生物濾池過濾后的上層水注入好氧生物濾池。7.如權(quán)利要求6所述的含硫酸根廢、污水處理方法，其特征在于，所述厭氧室的水力停留時間大于或等于4小時，所述厭氧室的回流的水的回流比率大于或等于3。8.如權(quán)利要求4所述的含硫酸根廢、污水處理方法，其特征在于，將厭氧室、缺氧生物濾池及好氧生物濾池進(jìn)行同步培養(yǎng)，同時使各自的出水的處理產(chǎn)物達(dá)到穩(wěn)定含量。9.如權(quán)利要求8所述的含硫酸根廢、污水處理方法，其特征在于，在厭氧室和好氧生物濾池培養(yǎng)初期，所述缺氧生物濾池的培養(yǎng)通過向其內(nèi)注入硝酸鈉和硫代硫酸鈉溶液，自行運行一定時間，使得出水中處理產(chǎn)物的含量達(dá)到穩(wěn)定，直到厭氧室以及好氧生物濾池達(dá)到穩(wěn)定運行，保持缺氧生物濾池內(nèi)的溶解性氧的含量低于lmg/L。10.如權(quán)利要求4所述的含硫酸根廢、污水處理方法，其特征在于，所述好氧生物濾池與缺氧生物濾池之間的水回流比率為2-3Q，其中Q為所述處理方法的進(jìn)水流j全文摘要本發(fā)明公開一種含硫酸根廢、污水理系統(tǒng)及處理方法，該系統(tǒng)包括厭氧室、缺氧生物濾池以及好氧生物濾池，厭氧室具有上流式厭氧污泥床，用于還原硫酸鹽形成硫化物，厭氧室與缺氧生物濾池相連通以將硫化物流入缺氧生物濾池內(nèi)，缺氧生物濾池用于進(jìn)行自養(yǎng)反硝化反應(yīng)，通過厭氧室形成的硫化物將硝酸鹽反硝化，缺氧生物濾池與好氧生物濾池相連通，好氧生物濾池用于進(jìn)行硝化反應(yīng)，所述好氧生物濾池具有位于上部的澄清區(qū)，過濾后的水流到所述澄清區(qū)，所述好氧生物濾池的澄清區(qū)底部與缺氧生物濾池連通，以將澄清區(qū)底部水回流至缺氧生物濾池進(jìn)行反硝化，澄清區(qū)頂部清水排出。該含鹽污水處理系統(tǒng)及方法利用上流式厭氧污泥床有效去除污水中有機(jī)物以及利用自養(yǎng)硝化和反硝化作用脫氮的同時，幾乎不產(chǎn)生剩余污泥。而且無需采用加熱或超聲波等設(shè)施，降低成本。文檔編號C02F3/30GK101734792SQ20081021794公開日2010年6月16日申請日期2008年11月27日優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日發(fā)明者陳光浩申請人:陳光浩