CN104801166A

CN104801166A - 一种协同烟气脱硫和污水有机物降解及脱氮的方法与装置

Info

Publication number: CN104801166A
Application number: CN201510194353.4A
Authority: CN
Inventors: 江峰; 张泽锋; 张良
Original assignee: South China Normal University
Current assignee: South China Normal University
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2015-07-29

Abstract

本发明公开了一种协同烟气脱硫和污水有机物降解及脱氮的方法与装置。本发明将烟气通过喷淋塔脱硫净化，脱硫废液和污水流入亚硫酸盐还原反应器进行厌氧生物处理，使污水中的有机物被降解，同时亚硫酸盐被还原；再与硝化反应器回流液混合后流入反硝化反应器中，污水中的硝酸盐还原成氮气实现氮素的去除，硫化物被缺氧氧化为硫酸盐或单质硫，实现部分脱硫；再流入硝化反应器中，污水中有机物进一步被降解，同时氨氮被氧化成硝酸盐，通过回流反硝化反应器去除；剩余的硫化物完全氧化为硫酸盐，污水被净化，可直接排出。本发明对污水中的有机物去除率平均为95%，氨氮去除率达90%，总氮去除率达70%以上，硫化物去除率达99.9%。本发明建立了一种可同时高效烟气脱硫、污水脱碳和脱氮的烟气-污水协同处理工艺，同时处理了烟气脱硫废液和污水净化。

Description

一种协同烟气脱硫和污水有机物降解及脱氮的方法与装置

技术领域

本发明属于污染治理领域，涉及一种协同烟气脱硫和污水有机物去除与脱氮处理的新工艺及装置。

背景技术

自从1914年以来，好氧活性污泥法工艺被广泛运用于各种污水处理，例如，城市生活废水，工业废水以及农业污水等等。好氧活性污泥法的原理是将相关的微生物引入污水处理过程中，通过控制条件来实现有机物和氨氮的去除。尽管活性污泥法工艺能够有效的去除污水中的有机物，但是它的主要缺陷在于有机物的生物降解过程中会产生大量的剩余污泥. 据研究表明，处理每立方米的生活污水会产生234g的干污泥。随着环境标准越来越严格，剩余污泥的处理与处置的成本也逐渐增加并且变得具有挑战性。

相比之下，厌氧污水处理能降低污泥产生量。现有的厌氧污水处理通过厌氧产甲烷古菌(MPA) 或者硫酸盐还原菌的作用来实现。虽利用MPA处理污水能实现低污泥产率并且能产生能量，但是MPA主要是嗜中温和高温菌，在水温低于15℃时其活性大打折扣，而且反应时间至少需要24h。因为利用MPA厌氧消化不适合于处理城市生活污水。

另一种解决思路——利用硫酸盐还原菌、硫氧化菌形成硫循环来处理城市污水。在我们之前的研究中已提出可以利用烟气来实现污水中的有机物去除，结果显示是可以有效降低污水有机碳浓度的。但是，当前城市污水处理不仅仅是要求去除有机物，氨氮、硝氮作为导致水体富营养化的污染物质，也必须得到有效去除。而之前的研究，并不能有效去除含氮污染物。据此，我们提出了一种新的污水处理工艺，以烟气脱硫废液为硫源，在实现有机物去除和低污泥产率的同时，实现污水的高效脱氮。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以烟气脱硫废液为硫源来实现高效污水处理的新工艺。旨在利用硫循环过程来实现污水中的有机物和氮的去除。此工艺将烟气脱硫废液与城市生活污水处理相结合，既能高效去除污水中的有机物和脱氮，还能解决剩余污泥产量大的问题。

本发明的目的在于提供一种以烟气脱硫废液净化污水的方法。

本发明的另一目的在于提供一种以烟气脱硫废液净化污水的装置。

本发明所采取的技术方案是：

一种协同烟气脱硫和污水有机物降解及脱氮的装置，其特征在于：该装置包括烟气除尘脱硫喷淋塔、混合池、亚硫酸盐还原反应器、反硝化反应器和硝化反应器，所述烟气除尘脱硫喷淋塔、混合池、亚硫酸盐还原反应器、反硝化反应器和硝化反应器通过进水主管路依次连接，所述反硝化反应器与硝化反应器之间设有可将硝化反应器的出水回流至反硝化反应器的回流管路。

进一步的，上述烟气除尘脱硫喷淋塔还连接有烟气进气管、排气管和碱液进水管。

进一步的，上述混合池还连接有污水进水管。

进一步的，上述硝化反应器连接有出水管。

一种协同烟气脱硫和污水有机物降解及脱氮的方法，包括以下步骤：

1）烟气除尘脱硫：将烟气和碱液通入烟气除尘脱硫喷淋塔，使碱液与烟气充分接触吸收烟气中的SO₂和烟尘，实现烟气脱硫净化，净化后的烟气通过排气管排出，脱硫废液从烟气除尘脱硫喷淋塔底部流出至沉淀池，沉淀去除杂质；

2）亚硫酸盐还原反应：使沉淀池中的烟气脱硫废液和污水流入混合池中，混合后流入接种有硫酸盐还原菌的亚硫酸盐还原反应器进行厌氧生物处理，使污水中的有机物被降解成二氧化碳和水，同时亚硫酸盐被还原成负二价硫和溶解态的硫化氢；

3）硝化反应：亚硫酸盐还原反应器的出水经反硝化反应器流入硝化反应器中，在有氧条件下，将污水中有机物进一步还原成二氧化碳和水，同时污水中的氨氮被氧化成硝酸盐；此外，将水中残余的的负二价硫和溶解态硫化氢完全氧化为硫酸盐；

4）反硝化反应：硝化反应器中的出水部分回流到反硝化反应器中，与亚硫酸盐还原反应器的出水混合，在缺氧条件下，将污水中的硝酸盐还原成氮气，实现氮素的去除；同时将污水中的部分负二价硫被氧化成硫酸盐；

5）排水：将硝化反应器的部分出水排出。

进一步的，上述碱液选自pH>8.0的NaOH溶液、Na₂CO₃溶液、NaHCO₃溶液中的一种。

进一步的，上述亚硫酸盐还原反应器中的溶解氧浓度<0.2 mg/L，水利停留时间为3～8h。

进一步的，上述反硝化反应器的水利停留时间为2～4h；所述硝化反应器的水利停留时间为2～4h。

进一步的，上述步骤4）中反硝化反应器中硝化反应器的出水和亚硫酸盐还原反应器的出水的体积比为（1~10）：1。

进一步的，上述步骤4）硝化反应器的出水回流至反硝化反应器的流量与硝化反应器进水流量的比值为（0.50~0.91）：1。

本发明的有益效果是：

1）本发明在亚硫酸盐还原、反硝化反应和硝化反应过程中产生的剩余污泥量都很少平均污泥表观产率仅为去除1g COD产生0.05 gVSS，有望成为一种普适性的低污泥产率的高效污水处理工艺。

2）本发明将烟气脱硫废液中亚硫酸盐、污水中有机物为碳源和氮源、硫酸盐还原菌、硝化和反硝化菌结合，从而建立了一种可同时高效脱硫、脱碳和脱氮的污水处理工艺，同时处理了烟气脱硫废液和污水净化。

3）本发明是将硫酸盐还原菌引入内陆的生活污水处理领域，以形成多种低污泥产率（0.05gVSS/gCOD）的污水处理工艺，实现了污水处理方法的改进和创新。本发明将烟气脱硫废液与城市生活污水处理相结合，既能高效去除污水中的有机物和脱氮，还能解决剩余污泥产量大的问题。

4）本发明工艺主要包括三个生物反应器：亚硫酸盐还原反应器，自养反硝化反应器和硝化反应器。污水中的有机物通过硫酸盐还原菌将亚硫酸盐还原的过程而被去除，产生的负二价硫在好氧的硝化反应器中在硝化细菌的作用下被氧化成硫酸盐，同时将污水中的氨氮氧化成硝酸盐，随后在缺氧的自养反硝化反应器中，反硝化细菌以负二价硫作为电子供体将硝酸盐还原成氮气，从而三个生物反应器的联合作用完成了污水和烟气脱硫废液的高效脱碳、脱氮以及脱硫这三个过程。

附图说明

图1为本发明烟气除尘脱硫与污水处理装置示意图；标记说明：烟气除尘脱硫喷淋塔1，烟气进气管11，排水管12，排气管13，碱液进水管14，沉淀池2，出水管21，混合池3，污水进水管31，进水管32，亚硫酸盐还原反应器4，出水管41，缓冲池5，反硝化反应器6，进水管61，出水管62，硝化除硫反应器7，出水管71，回流管72，出水池8，出水管81；

图2为本发明污水处理工艺反应示意图；

图3 是本发明对污水有机物去除率的检测图；

图4 是本发明中三个生物反应器亚硫酸盐还原反应器、反硝化反应器和硝化反应器对有机物去除率的检测情况；

图5 是本发明对亚硫酸盐的去除情况；

图6 是本发明对污水中氨氮的转化情况；

图7是本发明对污水中硝酸盐的去除情况；

图8为反硝化反应器、硝化反应器去硫的效果检测；

图9为本发明方法及装置在有效处理污水时产生污泥量检测；

图10为本发明方法及装置在有效处理污水时产生污泥量的重复检测。

具体实施方式

一种协同烟气脱硫和污水有机物降解及脱氮的装置，该装置包括烟气除尘脱硫喷淋塔、混合池、亚硫酸盐还原反应器、反硝化反应器和硝化反应器，所述烟气除尘脱硫喷淋塔、混合池、亚硫酸盐还原反应器、反硝化反应器和硝化反应器通过进水主管路依次连接，所述反硝化反应器与硝化反应器之间设有可将硝化除硫反应器的出水回流至反硝化反应器的回流管路。

优选的，上述烟气除尘脱硫喷淋塔与混合池之间设有沉淀池。

优选的，上述烟气除尘脱硫喷淋塔还连接有烟气进气管、排气管和碱液进水管。

优选的，上述混合池还连接有污水进水管，使污水与烟气脱硫废液在混合池中混合后再流入亚硫酸盐还原反应器。

优选的，上述亚硫酸盐还原反应器和反硝化反应器之间还设有缓冲池。

优选的，上述硝化反应器连接有出水管。

优选的，上述亚硫酸盐还原反应器选自流式厌氧污泥床反应器、完全搅拌式膜过滤反应器、序批式生物反应器中的一种。

优选的，上述反硝化反应器选自上流式缺氧填料床反应器、缺氧填料层生物膜反应器、完全混合式反应器中的一种。

优选的，上述硝化反应器选自上流式好氧填料床反应器、好氧填料层生物膜反应器、完全混合式反应器中的一种。

5）排水：将硝化反应器的部分出水排出。

优选的，上述步骤1）中碱液选自pH>8.0的NaOH溶液、Na₂CO₃溶液、NaHCO₃溶液中的一种。

优选的，上述步骤2）中混合池中的污水与烟气脱硫废液的体积比为（5～7）：1。

优选的，上述亚硫酸盐还原反应器中的溶解氧浓度<0.2 mg/L，水利停留时间为3～8h。

优选的，上述反硝化反应器的水利停留时间为2～4h。

优选的，上述硝化反应器的水利停留时间为2～4h。

优选的，上述步骤4）中反硝化反应器中硝化反应器的出水和亚硫酸盐还原反应器的出水的体积比为（1~10）：1。

优选的，上述步骤4）硝化反应器的出水回流至反硝化反应器的流量与硝化反应器进水流量的比值为（0.50~0.91）：1。

优选的，上述亚硫酸盐酸还原反应器在运行前须先进行污泥接种和驯化，具体操作为：将亚硫酸盐还原反应器中接种含有硫酸盐还原菌的活性污泥，用烟气脱硫废液和污水进行驯化培养，控制溶解氧浓度<0.2 mg/L，污水中有机物的去除率至少达到80%后，驯化结束。

优选的，上述反硝化反应器在运行前须先进行污泥接种和驯化，具体操作为：将反硝化反应器中接种含有自养硫氧化反硝化细菌和异养反硝化细菌的活性污泥，用含硝酸盐和硫化物的溶液进行驯化培养，当硝酸盐的去除率维持在90%及以上时驯化结束。

优选的，上述硝化反应器在运行前须先进行挂膜，具体操作为：将硝化反应器中接种硝化细菌进行驯化培养，当硝酸盐的去除率维持在90%及以上时挂膜成功。

本发明的原理包括以下内容：

1. 烟气脱硫除尘：

本发明的烟气除尘脱硫喷淋塔中，以碱液与烟气充分接触，使烟气中的二氧化硫被碱液充分吸收，从而实现烟气的脱硫净化；同时，烟气中的粉尘也会被碱液淋洗去除。脱硫废液中，富含SO₄ ^2-、SO₃ ^2-和S₂O₃ ^2-。

2. 亚硫酸盐还原作用：

本发明亚硫酸盐还原反应器中起重要作用的菌种为硫酸盐还原菌，它是一种化能异养的，能还原氧化态硫的微生物，以有机物或者氢气作为电子供体，以氧化态硫作为电子受体，进行生物作用的氧化还原反映。

亚硫酸盐与有机物的氧化还原反应。在亚硫酸盐还原过程中，亚硫酸盐可以作为有机物降解过程中的电子受体，在这一氧化还原过程中，亚硫酸盐在被还原成负二价硫的同时，有机物则被氧化成CO₂和H₂O。烟气脱硫废液中含有大量的亚硫酸盐，故此，以烟气脱硫废液作为硫源，可以顺利的实现亚硫酸盐还原的反应。能实现高效的去除烟气脱硫废液中的硫以及污水中有机物的反应器可以为上流式污泥床反应器、完全混合式膜过滤反应器或者是序批式生物反应器。亚硫酸盐还原的反应方程式如下：

（1）

3. 硝化反应器中的氨氮的氧化作用

本发明硝化反应器中的硝化细菌是以氧气为电子受体，氨氮为电子供体来进行生物作用的氧化还原反应。

亚硫酸盐还原反应器的出水中含有氨氮和大量的负二价硫，在好氧的硝化反应器中，硝化细菌将氨氮氧化成硝酸盐，见方程式（2）和（3）。同时，残余的硫化物（HS^-）可被彻底氧化为对环境无害的SO₄ ^2-排出。经证实，能实现这以过程的反应器可以是上流式好氧反应器，好氧填料层生物膜反应器或者是完全混合式膜过滤反应器。

(2)

2 H ₂ S + 2 O ₂→SO ₄ ^2- +2 H ⁺(3)

4. 反硝化反应器中的硝酸盐还原作用

本发明自养反硝化反应器中的主要生化反应是一种以负二价硫作为电子供体，硝氮作为电子受体来进行生物作用的氧化还原反应，称为自养硫氧化反硝化反应；同时存在以有机物为电子供体，硝氮为电子受体进行生物作用的氧化还原反应，称为异养反硝化反应。自养反硝化反应器中的关键微生物的自养硫氧化反硝化细菌和异养反硝化细菌，两者都存在且皆发生作用。

亚硫酸盐还原反应器的出水与硝化反应器的出水混合后进入缺氧的反硝化反应器中，然后在自养反硝化细菌的作用下，硝酸盐被还原成氮气，如方程式（4）所示：

(4)

下面结合具体的实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。

实施例1一种以烟气脱硫废液净化污水的装置

如图1所示，本发明提供了一种以烟气脱硫废液净化污水的装置，该装置包括烟气除尘脱硫喷淋塔1、混合池3、亚硫酸盐还原反应器4、反硝化反应器6和硝化反应器7，所述烟气除尘脱硫喷淋塔1、混合池3、亚硫酸盐还原反应器4、反硝化反应器6和硝化反应器通7过进水主管路依次连接，所述反硝化反应器6与硝化反应器7之间设有可将硝化反应器7的出水回流至反硝化反应器6的回流管路71和72；所述硝化反应器7还连接有出水池8。

上述烟气除尘脱硫喷淋塔1与混合池2之间设有沉淀池2。

上述烟气除尘脱硫喷淋塔1底部连接有烟气进气管11，顶部连接有排气管13和碱液进水管14；运行时，烟气和碱液分别通过烟气进气管11和碱液进水管14进入烟气除尘脱硫喷淋塔1，使碱液与烟气充分接触吸收烟气中的SO₂和烟尘，实现烟气脱硫净化，净化后的烟气通过排气管13排出，脱硫废液从烟气除尘脱硫喷淋塔1底部通过排水管12流出至沉淀池2，进行沉淀去除杂质后再经出水管21流入混合池3中。

上述混合池3还连接有污水进水管31，使污水与烟气脱硫废液在混合池3中混合后再流入亚硫酸盐还原反应器4。

上述亚硫酸盐还原反应器4和反硝化反应器6之间还设有缓冲池5。缓冲池5的作用是防止亚硫酸盐还原反应器4的出水流量与反硝化反应器6的进水流量不一样而造成污水的逸出，因为在运行时泵随时间的变化可能会损耗而发生转数的改变。

上述出水池8中的水体一部分通过回流管72回流到反硝化反应器6中，另一部分通过出水管81排出。

上述亚硫酸盐还原反应器4的采用上流式厌氧污泥床反应器，其溶解氧浓度<0.2 mg/L, 反应器总体积为1.19L，有效体积为1.08L，有机玻璃制作。

上述反硝化反应器6是采用上流式缺氧填料床反应器，填料采用K1型悬浮生物填料，直径为1cm，反应器总体积1.19L，有效体积为0.85L。

所述硝化反应器7采用上流式好氧填料床反应器，料采用K1型悬浮生物填料，直径为1cm，反应器总体积1.19L，有效体积为0.85L。

本实施例的亚硫酸盐硫还原反应器4同样可以采用其它形式完全搅拌式膜过滤反应器或序批式生物反应器（SBR）；反硝化反应器6可以采用缺氧填料层生物膜反应器或完全混合式反应器(CSTR)；硝化反应器7可以采用好氧填料层生物膜反应器或完全混合式反应器(CSTR)。

实施例2一种以烟气脱硫废液净化污水的方法

结合图1（烟气除尘脱硫与污水处理装置示意图）和图2（污水净化处理方法流程的示意图）对污水处理过程进行如下的说明。

一、以烟气脱硫废液净化污水装置在运行前的预处理

（1）亚硫酸盐酸还原反应器4的污泥接种和驯化

亚硫酸盐还原反应器1的污泥取自香港东涌污水处理厂的二沉池（只要是含有硫酸盐还原菌的活性污泥都可以），以烟气脱硫废液和生活污水的混合液作为该反应器的进水对反应器内污泥进行驯化培养，其溶解氧浓度<0.2 mg/L。驯化培养二个月，生活污水中有机物的去除率至少达到80%后，驯化期结束。

本实施例是通过亚硫酸盐和生活废水的混合液来驯化培养活性污泥，使得硫酸盐还原菌成为优势菌种，由反应器内有机物的去除情况可知，亚硫酸盐还原反应器内的优势菌种为硫酸盐还原菌。除此之外，还可以通过其他方式获得大量的硫酸盐还原菌。

（2）反硝化反应器6的污泥接种和驯化

反硝化反应器2内污泥取自污水处理厂AO工艺（厌氧好氧工艺）的缺氧池，或者取自自养反硝化菌富集培养液的扩大培养（要是含有自养硫氧化反硝化细菌和异养反硝化细菌的活性污泥都可以），以硝酸盐和硫化物的混合液以及其他必要的营养元素和痕量元素作作为该反应器的进水，对自养反硝化细菌进行驯化培养，驯化培养2个月后，硝酸盐的去除率持续维持在90%及以上，说明自养反硝化反应器达到稳定状态。

上述反硝化反应器6驯化时的进水中含有：30mg/L NO₃-N、250mg/L Na₂S·9H₂O-S，还有少量的痕量元素，如FeCl₃·6H₂O 2000mg/L；H₃BO₃ 200mg/L；CuSO₄ 50mg/L；KI 50mg/L；MnSO₄·H₂O 250mg/L；ZnSO₄·7H₂O 150mg/L；CoCl₂·6H₂O 200mg/L。

（3）亚硫酸盐酸反应器4与反硝化反应器6的联动

当亚硫酸盐酸反应器4与反硝化反应器6出水均稳定后，将亚硫酸盐酸反应器4与反硝化反应器6的管路接通进行联动运行，以30mgN/L硝酸盐溶溶液与亚硫酸盐酸反应器4出水按体积比（0.8～1.2）：（0.8～1.2）合的混合液作为反硝化反应器6的进水。

（4）硝化反应器7的挂膜

待亚硫酸盐还原反应器4和反硝化反应器6联动并稳定运行30～60天后，往硝化反应器7中接种购买的硝化细菌富集液（或者接种污水处理中的好氧池中的污泥），以氯化铵溶液和及含有必要的营养元素及痕量元素作为硝化反应器7的进水。当氨氮的去除率持续维持在90%以上，硝化反应器挂膜成功，反应器达到稳定状态。

上述硝化反应器7挂膜时进水的配方为：30mg/L H₄Cl-N和少量（5~10ml）的痕量元素。其中，痕量元素的配方：FeCl₃·6H₂O 2000mg/L；H₃BO₃ 200mg/L；CuSO₄ 50mg/L；KI 50mg/L；MnSO₄·H₂O 250mg/L；ZnSO₄·7H₂O 150mg/L；CoCl₂·6H₂O 200mg/L，余量为水。

（5）亚硫酸盐反应器4、反硝化反应器6和硝化反应器7的联动构成烟气脱硫-污水除碳脱氮协同处理工艺。

待硝化反应器7能高效去除氨氮后（氨氮的去除率维持在90%以上），与亚硫酸盐反应器4、反硝化反应器6组合成整套烟气污水协同处理工艺***，即协同烟气脱硫和污水有机物降解及脱氮的装置，同时实现烟气脱硫和污水有机物降解与脱氮（如图1所示）。

二、以烟气脱硫废液净化污水装置的运行

（1）烟气的除尘脱硫

1）烟气吸收液的准备：采用NaOH与自来水，配制成pH = 10的碱液，作为烟气吸收液，；

2）将含有SO₂和N₂的模拟烟气喷淋脱硫：将模拟烟气吸收液通过碱液进水管14喷淋到烟气除尘脱硫喷淋塔1中（如图1所示），烟气通过底部的烟气进气管11进入烟气除尘脱硫喷淋塔1中，与碱液充分接触，除去烟气中的SO₂和烟尘，实现烟气脱硫净化，净化后的烟气通过排气管13排出，所得烟气脱硫废液从烟气除尘脱硫喷淋塔1底部流出至沉淀池2。

上述所得烟气脱硫废液含有2732 mgSO₃-S/L 的SO₃ ^2-，pH约为6.8。

（2）亚硫酸盐还原反应

本实施例中所用生活污水为模拟污水，处理前生活污水的主要水质指标如下：C₆H₁₂O₆·H₂O 0.23g/L、CH₃COONa 0.308 g/L、KH₂PO₄ 0.0264g/L、K₂HPO₄·3H₂O 0.00852g/L、NH₄Cl 0.108g/L、NaSO₃ 0.148 g/L酵母提取物 0.115g/L、痕量元素2.5ml/L，调节pH 值为7.8±0.2。其中，痕量元素的配方：FeCl₃·6H₂O 2000mg/L ；H₃BO₃ 200mg/L；CuSO₄ 50mg/L；KI 50mg/L；MnSO₄·H₂O 250mg/L；ZnSO₄·7H₂O 150mg/L；CoCl₂·6H₂O 200mg/L，余量为水。

将待处理的模拟生活废水和沉淀池2中的烟气脱硫废液按6:1的体积比流进混合池3中，混匀后通过进水管32流流入亚硫酸盐还原反应器4中，控制反应器内溶解氧的浓度<0.2 mg/L，水利停留时间为5.5h，期间，含烟气脱硫废液的生活污水进入该反应器后，在硫酸盐还原菌的作用下，污水中的绝大部分有机物被降解成二氧化碳和水，同时，污水中的亚硫酸盐被还原成负二价硫和溶解态的硫化氢。

（3）硝化反应

亚硫酸盐还原反应器4的出水经出水管41流入缓冲池5中，再经进水管61、流入反硝化反应器6和出水管62后流入硝化反应器7中，硝化反应器7中的水利停留时间为2.2h，期间，在有氧条件下，污水中的氨氮在硝化细菌的作用下被氧化成硝酸盐，同时污水中的部分有机物在有氧条件下也被还原成二氧化碳和水；此外，将水中残余的的负二价硫和溶解态硫化氢完全氧化为硫酸盐。

（4）自养反硝化反应

硝化反应器7出水回流比为1Q ~ 10Q（Q为工艺总进水量，即亚硫酸盐还原反应器4的进水量），因此硝化反应器总出水量50%～91%经出水管71和回流管72回流到反硝化反应器6中，与亚硫酸盐还原反应器4的出水按体积（1～10）：1进行混合，反硝化反应器6的水力停留时间为2.2h，期间，在缺氧条件下，反硝化细菌以污水中的负二价硫作为电子供体，将硝酸盐还原成氮气实现氮素的去除；同时负二价硫被氧化成硫酸盐。

（5）排水

硝化反应器7中的部分出水经出水管71流入出水池8并通过出水管81排出，由于大部分含NO₃ ^-的出水已回流，污水中含有的NO₃ ^-浓度较低，因此可实现较高比例的脱氮。

下面对上述实施例1和2中的工艺装置及方法在不同运行时间点的污水净化情况进行检测。

检测结果如图3所示，当进水中总有机碳（TOC）浓度为200mg/L的情况下，本发明装置对污水中有机碳（TOC）的去除率达到80%以上，且在连续运行240天后仍具有高效的净化能力，说明本发明污水净化装置及动行方法具有很好的稳定性。

图4显示整个工艺中，亚硫酸盐还原反应器、反硝化反应器、硝化反应器出水水质逐级提高，最终出水的有机物平均去除率为95%；在冬天的环境下（低于15℃），整个工艺装置对总有机碳（TOC）的去除率依然可以达到90%以上，说明该工艺方法及装置去除有机碳达到较高效率，***在不同温度条件下均可保持稳定。

图5显示，当进水的亚硫酸盐中S的浓度为376 mg/L的情况下，亚硫酸盐的去除率达到65%以上；图8显示，亚硫酸盐反应器出水的硫化物中的S浓度达到250mg/L左右，这些硫化物在反硝化反应器、硝化反应器中逐步去除。

图6显示，本发明方法及装置对进水中氨氮的去除率达到90%以上，能高效的去除污水中的氨氮。

图7显示，本发明方法及装置可将反硝化反应器进水中的硝酸盐近乎完全去除，能高效的去除污水中的硝酸盐。氨氮去除率在90%以上，总氮去除率可达70%~90%”。

图9、图10显示，本发明方法及装置在有效处理污水的同时，产生的污泥量极低，将污泥产率降至0.05gVSS/gCOD的低水平上，与经典活性污泥法0.42gVSS/gCOD的产泥率相比，减量水平达80%以上。

综上所述，本发明对烟气脱硫废液和生活污水中的有机物去除率平均为95%，冬季也保持在90%以上，氨氮去除率在90%以上，总氮去除率可达70%以上，硫化物去除率可达99.9%以上，污泥产率对比传统活性污泥法可降低80%以上。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种协同烟气脱硫和污水有机物降解及脱氮的装置，其特征在于：该装置包括烟气除尘脱硫喷淋塔、混合池、亚硫酸盐还原反应器、反硝化反应器和硝化反应器，所述烟气除尘脱硫喷淋塔、混合池、亚硫酸盐还原反应器、反硝化反应器和硝化反应器通过进水主管路依次连接，所述反硝化反应器与硝化反应器之间设有可将硝化反应器的出水回流至反硝化反应器的回流管路。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述烟气除尘脱硫喷淋塔还连接有烟气进气管、排气管和碱液进水管。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述混合池还连接有污水进水管。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述硝化反应器连接有出水管。

5.一种协同烟气脱硫和污水有机物降解及脱氮的方法，其特征在于：包括以下步骤：

5）排水：将硝化反应器的部分出水排出。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的碱液选自pH>8.0的NaOH溶液、Na₂CO₃溶液、NaHCO₃溶液中的一种。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述亚硫酸盐还原反应器中的溶解氧浓度<0.2 mg/L，水利停留时间为3～8h。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述反硝化反应器的水利停留时间为2～4h；所述硝化反应器的水利停留时间为2～4h。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤4）中反硝化反应器中硝化反应器的出水和亚硫酸盐还原反应器的出水的体积比为（1~10）：1。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤4）硝化反应器的出水回流至反硝化反应器的流量与硝化反应器进水流量的比值为（0.50~0.91）：1。