為促進(jìn)行業(yè)交流進(jìn)步，便于行業(yè)同儕互學(xué)互促，推動中國環(huán)境產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。E20環(huán)境產(chǎn)業(yè)圈層特推出《水務(wù)行業(yè)優(yōu)秀案例匯編》，匯集了近150例案例，涉及村鎮(zhèn)污水治理、工業(yè)廢水治理、工業(yè)園區(qū)廢水治理、水環(huán)境治理、市政污水管網(wǎng)、再生水回用、污泥處理處置等領(lǐng)域。

項目名稱：青銅峽污水處理廠硫自養(yǎng)反硝化脫氮濾池工程項目

推薦單位：北京沃爾德斯水務(wù)科技有限公司

參與環(huán)節(jié)：工藝包形式設(shè)備材料供應(yīng)、安裝及調(diào)試試運行   

項目所在地：寧夏回族自治區(qū)吳忠市青銅峽市

項目概況

青銅峽市第一污水處理廠設(shè)計規(guī)模30000 m3/d，現(xiàn)狀工藝流程為粗格柵/提升泵房-細(xì)格柵-沉砂池-厭氧池-氧化溝-二沉池-接觸消毒池，該污水廠進(jìn)水BOD5/TN低，脫氮效率低，出水總氮不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。現(xiàn)提標(biāo)改造原有氧化溝為MBBR工藝，增加硫自養(yǎng)型反硝化深床濾池深度脫氮工藝，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的一級A標(biāo)準(zhǔn)，出水總氮≤10mg/L，運行中無需投加碳源，脫氮成本低于0.02元/g N，運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了低碳氮比污水提質(zhì)增效。

示范意義

近期，國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部、住建部聯(lián)合發(fā)布了《環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平提升行動(2023-2025年)》，旨在推動污水處理與減污降碳的協(xié)同增效，并樹立綠色低碳的污水處理標(biāo)桿。相較于傳統(tǒng)的異養(yǎng)脫氮技術(shù)，硫自養(yǎng)反硝化技術(shù)以其無需額外碳源、低生物質(zhì)產(chǎn)量、原料經(jīng)濟(jì)易得、性質(zhì)穩(wěn)定以及低廉的水處理成本等優(yōu)勢，更契合當(dāng)前低碳環(huán)保的發(fā)展需求。青銅峽市，作為黃河干流寧夏段的關(guān)鍵城市，其生活污水的高標(biāo)準(zhǔn)排放對黃河流域的水環(huán)境治理至關(guān)重要。然而，隨著城市的發(fā)展，青銅峽市第一污水處理廠的進(jìn)水水量和水質(zhì)均發(fā)生了變化，現(xiàn)有的運行狀況已無法滿足城市發(fā)展的需求，并制約了城市的進(jìn)一步壯大。因此，對該污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造，采用硫自養(yǎng)反硝化工藝進(jìn)行技術(shù)升級，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，對于實現(xiàn)節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)運行、推進(jìn)減污降碳協(xié)同增效以及達(dá)成環(huán)境保護(hù)目標(biāo)具有至關(guān)重要的意義。

項目亮點介紹

（1）實施效果

項目采用新型硫自養(yǎng)反硝化濾池工藝對污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造，具有出水水質(zhì)好、無需外投加碳源、運行成本低的技術(shù)優(yōu)勢。對青銅峽市收集的的生活污水進(jìn)行處理，出水優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的一級A標(biāo)準(zhǔn)，出水總氮小于10mg/L，實現(xiàn)低碳氮比污水提質(zhì)增效。自養(yǎng)脫氮技術(shù)反硝化脫氮無需投加碳源，創(chuàng)新性將自養(yǎng)型反硝化填料鑲嵌在濾池工藝中，培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物膜反硝化脫氮，項目平均藥劑運行費用約0.2元/噸（△TN=11.12mg/L），相比于異養(yǎng)反硝化濾池節(jié)省約37.5%，且并無N2O溫室氣體積累。同時安全可靠，無污染物溢出，低污泥產(chǎn)量。首要解決了低碳氮比污水的綠色脫氮的難題。

（2）社會效益

城市基礎(chǔ)設(shè)施的運行能力提高，為改善城市環(huán)境衛(wèi)生和人民生活條件，減少疾病，奠定良好基礎(chǔ)。利于促進(jìn)和提高縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度。通過污水處理設(shè)施改造工程本身及其帶動的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)城市相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（3）生態(tài)效益

青銅峽市污水處理廠提標(biāo)改造工程有利于污水處理廠的運行總的節(jié)能降耗，同時將極大地改善了周圍水體環(huán)境，對治理水污染，保護(hù)當(dāng)?shù)亓饔蛩|(zhì)和生態(tài)平衡具有十分重要的作用。

項目技術(shù)工藝/裝備簡介

（1）技術(shù)工藝/裝備名稱

硫自養(yǎng)反硝化脫氮濾池工藝/氮曲·0碳源硫自養(yǎng)濾池.

（2）工藝/裝備原理

構(gòu)建濾池硫自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)，通過采用深度處理工藝濾池的形式，以硫基自養(yǎng)型濾料材料為掛膜填料，構(gòu)建濾池工藝，形成去除總氮、懸浮物、總磷的工藝，特別針對于有總氮去除要求的情況。首要解決低碳氮比污水的綠色脫氮的難題。依據(jù)原理為某些無機(jī)化能營養(yǎng)型、光能營養(yǎng)型的硫氧化細(xì)菌，如Thiobacilla denitrificans和Thiomicrospira denitrificans，可在缺氧或厭氧條件下利用還原態(tài)硫（S2-，S0，SO32-，S4O62-，S2O32-等，不同硫化物的反硝化能力由強(qiáng)至弱分別為S2O32->FeS>FeS2>S）作為電子供體，通過還原態(tài)硫獲取能量，同時以硝酸鹽作為電子受體，將其還原為氮氣，完成自養(yǎng)反硝化的過程。

55S0+50NO3-+38H2O+20CO2+4NH4+→25N2+55SO42-+4C5H7O2N+64H+

1.11S0+1.06NO3-+0.785H2O+0.3CO2→0.5N2+1.11SO42-+0.06C5H7O2N+1.16H+

工程應(yīng)用中將單質(zhì)硫及有效成分合成為自養(yǎng)脫氮載體新材料，及硫自養(yǎng)型濾料，依托微生物古細(xì)菌培養(yǎng)方式，創(chuàng)新性將自養(yǎng)微生物培養(yǎng)馴化為主要優(yōu)勢菌群，利用載體有效成分進(jìn)行生長繁殖，同時去除硝酸鹽氮，去除總氮，兼顧去除總磷。濾池過濾形式去除懸浮物。

自養(yǎng)濾池與傳統(tǒng)異養(yǎng)反硝化濾池在工藝應(yīng)用、運行維護(hù)、工藝穩(wěn)定性、運維成本等方面進(jìn)行對比，可以明顯看出自養(yǎng)反硝化濾池表現(xiàn)出明顯的技術(shù)優(yōu)勢，針對應(yīng)用合成材料以實現(xiàn)碳源替代或削減的傳統(tǒng)異養(yǎng)反硝化工藝改良過程中，基于硫自養(yǎng)反硝化合成材料構(gòu)建硫自養(yǎng)反硝化體系，去除水體中硝酸鹽污染的工藝發(fā)展前景廣闊。

（3）工藝/裝備特點

技術(shù)基于古細(xì)菌+自養(yǎng)脫氮載體新材料，創(chuàng)新性將自養(yǎng)微生物培養(yǎng)馴化為主要優(yōu)勢菌群，利用載體有效成分進(jìn)行生長繁殖，同時去除硝酸鹽氮。同時利用納米礦物與微生物交互作用，提高氧化還原過程中電子傳遞效率，提高了生物量及微生物活性，提高了反硝化速率，提高了抗負(fù)荷能力，運行效果穩(wěn)定。

硫自養(yǎng)反硝化濾池能極限脫氮，出水可與地表水接軌，綠色低碳；經(jīng)處理后的出水，COD指標(biāo)比進(jìn)水只會降低，不會升高。

脫氮成本低，開啟“零”碳源投加時代，無需投加碳源，可節(jié)省約30~70%的脫氮費用，不受進(jìn)水水質(zhì)影響。

硫自養(yǎng)型濾材為合成材料，主要成為單質(zhì)硫，并補充部分能提供堿度的物質(zhì)、微生物所需的微量元素等，生產(chǎn)過程原材料可控，無重金屬、有機(jī)物等釋出，保障了過濾后對出水用水的安全，建設(shè)費用低，占地面積小。

硫自養(yǎng)反硝化濾池脫氮產(chǎn)泥率僅為0.04-0.13kgVSS/kgN，反洗周期為7d以上（傳統(tǒng)異養(yǎng)濾池污泥產(chǎn)量0.4-0.9kgVSS/kgN，反洗周期為2d），反沖洗廢水的減量排放可減少對二級生化系統(tǒng)的水量沖擊，同時給污泥脫水系統(tǒng)帶來的壓力較小。

自養(yǎng)濾池的布水布?xì)庀到y(tǒng)濾磚承托層配套新型承托板來替代傳統(tǒng)卵石承托層，濾池結(jié)構(gòu)深度降低半米左右，適應(yīng)更多的低濾料層濾池的自養(yǎng)需求改造。

（4）應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域

主要應(yīng)用于市政污水處理、工業(yè)廢水處理、黑臭水治理、地表水凈化等場景，解決污水水質(zhì)差，總氮出水不達(dá)標(biāo)問題。

（5）工藝/裝備流程圖

（6）項目部分案列照片

編輯：黃延麗