【案例】青铜峡污水处理厂硫自养反硝化脱氮滤池工程项目

为促进行业交流进步，便于行业同侪互学互促，推动中国环境产业转型升级。E20环境产业圈层特推出《水务行业优秀案例汇编》，汇集了近150例案例，涉及村镇污水治理、工业废水治理、工业园区废水治理、水环境治理、市政污水管网、再生水回用、污泥处理处置等领域。

项目名称：青铜峡污水处理厂硫自养反硝化脱氮滤池工程项目

推荐单位：北京沃尔德斯水务科技有限公司

参与环节：工艺包形式设备材料供应、安装及调试试运行   

项目所在地：宁夏回族自治区吴忠市青铜峡市

项目概况

青铜峡市第一污水处理厂设计规模30000 m3/d，现状工艺流程为粗格栅/提升泵房-细格栅-沉砂池-厌氧池-氧化沟-二沉池-接触消毒池，该污水厂进水BOD5/TN低，脱氮效率低，出水总氮不能稳定达标。现提标改造原有氧化沟为MBBR工艺，增加硫自养型反硝化深床滤池深度脱氮工艺，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准，出水总氮≤10mg/L，运行中无需投加碳源，脱氮成本低于0.02元/g N，运行稳定，实现了低碳氮比污水提质增效。

示范意义

近期，国家发改委、生态环境部、住建部联合发布了《环境基础设施建设水平提升行动(2023-2025年)》，旨在推动污水处理与减污降碳的协同增效，并树立绿色低碳的污水处理标杆。相较于传统的异养脱氮技术，硫自养反硝化技术以其无需额外碳源、低生物质产量、原料经济易得、性质稳定以及低廉的水处理成本等优势，更契合当前低碳环保的发展需求。青铜峡市，作为黄河干流宁夏段的关键城市，其生活污水的高标准排放对黄河流域的水环境治理至关重要。然而，随着城市的发展，青铜峡市第一污水处理厂的进水水量和水质均发生了变化，现有的运行状况已无法满足城市发展的需求，并制约了城市的进一步壮大。因此，对该污水处理厂进行提标改造，采用硫自养反硝化工艺进行技术升级，确保出水水质稳定达标，对于实现节能减排、经济运行、推进减污降碳协同增效以及达成环境保护目标具有至关重要的意义。

项目亮点介绍

（1）实施效果

项目采用新型硫自养反硝化滤池工艺对污水处理厂进行提标改造，具有出水水质好、无需外投加碳源、运行成本低的技术优势。对青铜峡市收集的的生活污水进行处理，出水优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准，出水总氮小于10mg/L，实现低碳氮比污水提质增效。自养脱氮技术反硝化脱氮无需投加碳源，创新性将自养型反硝化填料镶嵌在滤池工艺中，培养自养型微生物膜反硝化脱氮，项目平均药剂运行费用约0.2元/吨（△TN=11.12mg/L），相比于异养反硝化滤池节省约37.5%，且并无N2O温室气体积累。同时安全可靠，无污染物溢出，低污泥产量。首要解决了低碳氮比污水的绿色脱氮的难题。

（2）社会效益

城市基础设施的运行能力提高，为改善城市环境卫生和人民生活条件，减少疾病，奠定良好基础。利于促进和提高县域经济发展速度。通过污水处理设施改造工程本身及其带动的相关产业发展，促进城市相关产业的发展。

（3）生态效益

青铜峡市污水处理厂提标改造工程有利于污水处理厂的运行总的节能降耗，同时将极大地改善了周围水体环境，对治理水污染，保护当地流域水质和生态平衡具有十分重要的作用。

项目技术工艺/装备简介

（1）技术工艺/装备名称

硫自养反硝化脱氮滤池工艺/氮曲·0碳源硫自养滤池.

（2）工艺/装备原理

构建滤池硫自养反硝化系统，通过采用深度处理工艺滤池的形式，以硫基自养型滤料材料为挂膜填料，构建滤池工艺，形成去除总氮、悬浮物、总磷的工艺，特别针对于有总氮去除要求的情况。首要解决低碳氮比污水的绿色脱氮的难题。依据原理为某些无机化能营养型、光能营养型的硫氧化细菌，如Thiobacilla denitrificans和Thiomicrospira denitrificans，可在缺氧或厌氧条件下利用还原态硫（S2-，S0，SO32-，S4O62-，S2O32-等，不同硫化物的反硝化能力由强至弱分别为S2O32->FeS>FeS2>S）作为电子供体，通过还原态硫获取能量，同时以硝酸盐作为电子受体，将其还原为氮气，完成自养反硝化的过程。

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+

工程应用中将单质硫及有效成分合成为自养脱氮载体新材料，及硫自养型滤料，依托微生物古细菌培养方式，创新性将自养微生物培养驯化为主要优势菌群，利用载体有效成分进行生长繁殖，同时去除硝酸盐氮，去除总氮，兼顾去除总磷。滤池过滤形式去除悬浮物。

自养滤池与传统异养反硝化滤池在工艺应用、运行维护、工艺稳定性、运维成本等方面进行对比，可以明显看出自养反硝化滤池表现出明显的技术优势，针对应用合成材料以实现碳源替代或削减的传统异养反硝化工艺改良过程中，基于硫自养反硝化合成材料构建硫自养反硝化体系，去除水体中硝酸盐污染的工艺发展前景广阔。

（3）工艺/装备特点

技术基于古细菌+自养脱氮载体新材料，创新性将自养微生物培养驯化为主要优势菌群，利用载体有效成分进行生长繁殖，同时去除硝酸盐氮。同时利用纳米矿物与微生物交互作用，提高氧化还原过程中电子传递效率，提高了生物量及微生物活性，提高了反硝化速率，提高了抗负荷能力，运行效果稳定。

硫自养反硝化滤池能极限脱氮，出水可与地表水接轨，绿色低碳；经处理后的出水，COD指标比进水只会降低，不会升高。

脱氮成本低，开启“零”碳源投加时代，无需投加碳源，可节省约30~70%的脱氮费用，不受进水水质影响。

硫自养型滤材为合成材料，主要成为单质硫，并补充部分能提供碱度的物质、微生物所需的微量元素等，生产过程原材料可控，无重金属、有机物等释出，保障了过滤后对出水用水的安全，建设费用低，占地面积小。

硫自养反硝化滤池脱氮产泥率仅为0.04-0.13kgVSS/kgN，反洗周期为7d以上（传统异养滤池污泥产量0.4-0.9kgVSS/kgN，反洗周期为2d），反冲洗废水的减量排放可减少对二级生化系统的水量冲击，同时给污泥脱水系统带来的压力较小。

自养滤池的布水布气系统滤砖承托层配套新型承托板来替代传统卵石承托层，滤池结构深度降低半米左右，适应更多的低滤料层滤池的自养需求改造。

（4）应用工业领域

主要应用于市政污水处理、工业废水处理、黑臭水治理、地表水净化等场景，解决污水水质差，总氮出水不达标问题。

（5）工艺/装备流程图

（6）项目部分案列照片

编辑：黄延丽