硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410379264.2

申请日:

2014.08.04

公开号:

CN104140155A

公开日:

2014.11.12

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):C02F 3/28申请日:20140804授权公告日:20151125终止日期:20160804|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C02F 3/28申请日:20140804|||公开

IPC分类号:

C02F3/28; C01B17/06; C02F101/34(2006.01)N

主分类号:

C02F3/28

申请人:

桂林电子科技大学

发明人:

蒋永荣; 刘成良; 刘可慧; 黎海清

地址:

541004 广西壮族自治区桂林市金鸡路1号

优先权:

专利代理机构:

桂林市华杰专利商标事务所有限责任公司 45112

代理人:

滕杰锋

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内容摘要

本发明公开了一种硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法。所述方法包括:采用至少三个串联隔室的厌氧反应器,并采用独特的厌氧反应器系统的控制方式。本发明能够实现硫化物的去除率达85%以上,其中95%以上转化为单质硫,几乎无硫酸盐的再生成,所生成的单质硫颗粒粒径可达10μm以上。

权利要求书

1.  一种硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法,所述方法包括:
采用至少三个串联隔室的厌氧反应器,其中前个隔室是硫化物生成隔室,中间隔室是单质硫生成隔室,最后的隔室是产甲烷隔室;
厌氧反应器系统的控制方式:
(1)通过调节水力停留时间,使厌氧反应器水力上升流速在0.3~0.4m/h之间;
(2)通过调节进水COD浓度、SO42-浓度和COD:SO42-值,使硫化物生成隔室中的硫化物浓度在90~200mg/L之间;
(3)调节单质硫生成隔室中的液体pH值为6.0±0.5,碱度为600~1000mg/L;
(4)控制沉淀池水的溶解氧量为(8.0±1.0)mg/L;
(5)控制单质硫生成隔室液体的氧化还原电位为-240~-270mV。

2.
  根据权利要求1所述的方法,其中所述的调节单质硫生成隔室中的液体pH值和碱度的方法是采用Na2CO3溶液调节。

3.
  根据权利要求1所述的方法,其中所述的控制沉淀池水的溶解氧量的方法是采用曝气机向沉淀池曝气。

4.
  根据权利要求1所述的方法,其中所述的控制单质硫生成隔室液体的氧化还原电位的方法是通过调节沉淀池水回流至单质硫生成隔室的回流量实现。

说明书

硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域,具体涉及一种硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法。 
背景技术
随着工业的不断发展,化工、味精、制药、糖蜜酒精、制革、造纸等领域在生产过程中排放出大量含高浓度硫酸的盐(SO42-)的有机废水。硫酸盐本身虽然无害,但是在厌氧环境下,SO42-会被硫酸盐还原菌(SRB)转化为硫化物,硫化物在水体中通常以H2S、HS-、S2-形式存在,会引起金属管道腐蚀、水体pH值下降、水体原有生态功能改变、鱼虾灭绝、土壤板结、影响农作物生长等问题。因此,含硫酸盐废水的处理对于基础工业的发展至关重要。 
硫酸盐的去除方法包括物化法和生物法,后者较前者具有投资少、成本低、能耗少、去除率高,无二次污染等优点,并且能够产生具有附加值的单质硫,实现废物资源化。因此,尽管生物脱硫工艺起步较晚,但已逐渐成为硫酸盐废水处理中最具竞争力的方法。 
建立在生物硫循环基础上的生物脱硫方法的基本原理是,首先在硫酸盐还原菌(SRB)的作用下,将废水中的SO42-还原为硫化物;然后再利用硫化物氧化菌(SOB),将硫化物氧化为单质硫(S0)而得以回收利用。其中SOB氧化硫化物存在以下途径: 

用化学方程式表达为: 

从上面的反应式可以看出SOB氧化硫化物的过程分两步,第一步反应较快,硫化物释放两个电子,将生成的S0聚集在细胞外;第二步反应较慢,将第一步生成的S0继续氧化生成SO32-或SO42-。因此,对于一个反应器系统来说,如何将反应控制在第一步生成S0,避免进一步氧化成SO42-,是提高硫酸盐废水生物处理 效率的关键;如何使生成的S0颗粒粒径更大,以利于S0颗粒的回收,则是实现废物资源化的关键。 
发明内容
本发明提供一种硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法,该方法能使硫化物的去除率达85%以上,其中95%以上转化为单质硫,几乎无硫酸盐的再生成,所生成的单质硫颗粒粒径可达10μm以上。 
下面是本发明的技术方案。 
一种硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法,所述方法包括: 
采用至少三个串联隔室的厌氧反应器,其中前个隔室是硫化物生成隔室,中间隔室是单质硫生成隔室,最后的隔室是产甲烷隔室。 
厌氧反应器系统的控制方式: 
(1)通过调节水力停留时间,使厌氧反应器水力上升流速在0.3~0.4m/h之间; 
(2)通过调节进水COD浓度、SO42-浓度和COD:SO42-值,使硫化物生成隔室中的硫化物浓度在90~200mg/L之间; 
(3)调节单质硫生成隔室中的液体pH值为6.0±0.5,碱度为600~1000mg/L; 
(4)控制沉淀池水的溶解氧量为(8.0±1.0)mg/L,控制单质硫生成隔室液体的氧化还原电位为-240~-270mV。 
具体实施方式
通过下述的实施例可以更好地理解本发明。 
一.反应器装置: 
采用五隔室的厌氧折流板反应器,总容积77L,有效容积为61.6L。反应器设5个隔室,每一隔室由上、下流室组成,折流板底部边缘通往上流室的折角为向上45℃的导流板,便于将水送至上流室的中心。各隔室顺序连通,使水流能够从第1隔室流至第5隔室,第5隔室出水流至沉淀池,沉淀池容积32L,采用溢流宴装置进行排水。在第3隔室下流室的导流区预留有回流口,沉淀池与第3隔室之间设置回流管,回流管的一端连通沉淀池,另一端连通第3隔室的回流口,通过蠕动泵将沉淀池中的水回流至第3隔室。反应器每个上流室上部安装了三相 分离器,顶部设置导气口。反应器通过蠕动泵控制进水流量,采用回流管包裹反应器外壁回流加热水保温装置控制反应器温度(33±1℃)。上述厌氧折流板反应器实际上是一种现有反应器。 
二.接种污泥:采用糖厂污水处理站厌氧反应器污泥。 
三.利用某装置排出的硫酸盐有机废水: 
经测定,蔗糖为碳源,氮源为NH4HCO3,磷源为KH2PO4,质量浓度比COD:N:P=200:5:1;硫酸盐为Na2SO4、(NH4)2SO4和MgSO4·7H20的混合物,废水中还含有微量的Fe、Cu、Co、Ni、Mn等元素。在此用Na2CO3调节pH值为7.0左右。 
四.反应器启动并形成相分离: 
保持水力停留时间(HRT)为26h,控制COD/SO42-值为15:1左右。进水COD由1000mg/L逐步增加到4000mg/L,SO42-浓度由60mg/L逐步增加到250mg/L。至反应器启动成功,并通过各隔室中VFA浓度、硫化物浓度变化及微生物种群分布特征,确定已形成微生物相分离的趋势,即前面两隔室(硫化物生成隔室)为硫酸盐还原相隔室,第3隔室(单质硫生成隔室)为硫化物氧化相隔室,后面两隔室为产甲烷相隔室。 
五.运行过程中第3隔室单质硫生成的控制:, 
(1)调节HRT为20-26h,使反应器水力上升流速为0.3~0.4m/h。 
(2)进水COD浓度4000mg/L保持不变,提高SO42-浓度,使COD/SO42-比值降至5.0~8.0左右,此时反应器第2隔室硫化物浓度在90~200mg/L之间。 
(3)采用Na2CO3溶液调节第3隔室的pH值在6.0±0.5和碱度在600~1000mg/L。 
(4)采用微型曝气机向沉淀池曝气,控制沉淀池水的溶解氧量为(8.0±1.0)mg/L。 
(5)通过蠕动泵将沉淀池水回流至第3隔室下流室的导流区,同时调节沉淀池水的回流量以控制第3隔室液体的氧化还原电位(ORP)为-240~-270mV。 
在上述操作参数下运行60天后,第3隔室硫化物浓度低于15mg/L,硫化物的去除率达85%以上,其中95%以上转化为单质硫。此条件下,第3隔室颗粒污泥中的硫化物氧化菌(SOB)明显富集,数量高达9.0×107MPN/mgVSS,由该隔室颗粒污泥的电镜扫描图可见SOB生长良好,在SOB菌体表面见明显的体外排 硫,外排硫滴以聚合硫球的形式积累在颗粒污泥表面,使单质硫颗粒粒径达到10μm以上。 

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1、10申请公布号CN104140155A43申请公布日20141112CN104140155A21申请号201410379264222申请日20140804C02F3/28200601C01B17/06200601C02F101/3420060171申请人桂林电子科技大学地址541004广西壮族自治区桂林市金鸡路1号72发明人蒋永荣刘成良刘可慧黎海清74专利代理机构桂林市华杰专利商标事务所有限责任公司45112代理人滕杰锋54发明名称硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法57摘要本发明公开了一种硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法。所述方法包括采用至少三个串联隔室的厌氧反应器,并采用独特的。

2、厌氧反应器系统的控制方式。本发明能够实现硫化物的去除率达85以上,其中95以上转化为单质硫,几乎无硫酸盐的再生成,所生成的单质硫颗粒粒径可达10M以上。51INTCL权利要求书1页说明书3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页10申请公布号CN104140155ACN104140155A1/1页21一种硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法,所述方法包括采用至少三个串联隔室的厌氧反应器,其中前个隔室是硫化物生成隔室,中间隔室是单质硫生成隔室,最后的隔室是产甲烷隔室;厌氧反应器系统的控制方式1通过调节水力停留时间,使厌氧反应器水力上升流速在0304M/H之间。

3、;2通过调节进水COD浓度、SO42浓度和CODSO42值,使硫化物生成隔室中的硫化物浓度在90200MG/L之间;3调节单质硫生成隔室中的液体PH值为6005,碱度为6001000MG/L;4控制沉淀池水的溶解氧量为8010MG/L;5控制单质硫生成隔室液体的氧化还原电位为240270MV。2根据权利要求1所述的方法,其中所述的调节单质硫生成隔室中的液体PH值和碱度的方法是采用NA2CO3溶液调节。3根据权利要求1所述的方法,其中所述的控制沉淀池水的溶解氧量的方法是采用曝气机向沉淀池曝气。4根据权利要求1所述的方法,其中所述的控制单质硫生成隔室液体的氧化还原电位的方法是通过调节沉淀池水回流至。

4、单质硫生成隔室的回流量实现。权利要求书CN104140155A1/3页3硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法技术领域0001本发明涉及环保技术领域,具体涉及一种硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法。背景技术0002随着工业的不断发展,化工、味精、制药、糖蜜酒精、制革、造纸等领域在生产过程中排放出大量含高浓度硫酸的盐SO42的有机废水。硫酸盐本身虽然无害,但是在厌氧环境下,SO42会被硫酸盐还原菌SRB转化为硫化物,硫化物在水体中通常以H2S、HS、S2形式存在,会引起金属管道腐蚀、水体PH值下降、水体原有生态功能改变、鱼虾灭绝、土壤板结、影响农作物生长等问题。因此,含硫酸盐废水的处理对。

5、于基础工业的发展至关重要。0003硫酸盐的去除方法包括物化法和生物法,后者较前者具有投资少、成本低、能耗少、去除率高,无二次污染等优点,并且能够产生具有附加值的单质硫,实现废物资源化。因此,尽管生物脱硫工艺起步较晚,但已逐渐成为硫酸盐废水处理中最具竞争力的方法。0004建立在生物硫循环基础上的生物脱硫方法的基本原理是,首先在硫酸盐还原菌SRB的作用下,将废水中的SO42还原为硫化物;然后再利用硫化物氧化菌SOB,将硫化物氧化为单质硫S0而得以回收利用。其中SOB氧化硫化物存在以下途径00050006用化学方程式表达为00070008从上面的反应式可以看出SOB氧化硫化物的过程分两步,第一步反应。

6、较快,硫化物释放两个电子,将生成的S0聚集在细胞外;第二步反应较慢,将第一步生成的S0继续氧化生成SO32或SO42。因此,对于一个反应器系统来说,如何将反应控制在第一步生成S0,避免进一步氧化成SO42,是提高硫酸盐废水生物处理效率的关键;如何使生成的S0颗粒粒径更大,以利于S0颗粒的回收,则是实现废物资源化的关键。发明内容0009本发明提供一种硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法,该方法能使硫化物的去除率达85以上,其中95以上转化为单质硫,几乎无硫酸盐的再生成,所生成的单质硫颗粒粒径可达10M以上。0010下面是本发明的技术方案。0011一种硫酸盐废水生物处理过程中生成单质硫的方法,。

7、所述方法包括说明书CN104140155A2/3页40012采用至少三个串联隔室的厌氧反应器,其中前个隔室是硫化物生成隔室,中间隔室是单质硫生成隔室,最后的隔室是产甲烷隔室。0013厌氧反应器系统的控制方式00141通过调节水力停留时间,使厌氧反应器水力上升流速在0304M/H之间;00152通过调节进水COD浓度、SO42浓度和CODSO42值,使硫化物生成隔室中的硫化物浓度在90200MG/L之间;00163调节单质硫生成隔室中的液体PH值为6005,碱度为6001000MG/L;00174控制沉淀池水的溶解氧量为8010MG/L,控制单质硫生成隔室液体的氧化还原电位为240270MV。具。

8、体实施方式0018通过下述的实施例可以更好地理解本发明。0019一反应器装置0020采用五隔室的厌氧折流板反应器,总容积77L,有效容积为616L。反应器设5个隔室,每一隔室由上、下流室组成,折流板底部边缘通往上流室的折角为向上45的导流板,便于将水送至上流室的中心。各隔室顺序连通,使水流能够从第1隔室流至第5隔室,第5隔室出水流至沉淀池,沉淀池容积32L,采用溢流宴装置进行排水。在第3隔室下流室的导流区预留有回流口,沉淀池与第3隔室之间设置回流管,回流管的一端连通沉淀池,另一端连通第3隔室的回流口,通过蠕动泵将沉淀池中的水回流至第3隔室。反应器每个上流室上部安装了三相分离器,顶部设置导气口。。

9、反应器通过蠕动泵控制进水流量,采用回流管包裹反应器外壁回流加热水保温装置控制反应器温度331。上述厌氧折流板反应器实际上是一种现有反应器。0021二接种污泥采用糖厂污水处理站厌氧反应器污泥。0022三利用某装置排出的硫酸盐有机废水0023经测定,蔗糖为碳源,氮源为NH4HCO3,磷源为KH2PO4,质量浓度比CODNP20051;硫酸盐为NA2SO4、NH42SO4和MGSO47H20的混合物,废水中还含有微量的FE、CU、CO、NI、MN等元素。在此用NA2CO3调节PH值为70左右。0024四反应器启动并形成相分离0025保持水力停留时间HRT为26H,控制COD/SO42值为151左右。。

10、进水COD由1000MG/L逐步增加到4000MG/L,SO42浓度由60MG/L逐步增加到250MG/L。至反应器启动成功,并通过各隔室中VFA浓度、硫化物浓度变化及微生物种群分布特征,确定已形成微生物相分离的趋势,即前面两隔室硫化物生成隔室为硫酸盐还原相隔室,第3隔室单质硫生成隔室为硫化物氧化相隔室,后面两隔室为产甲烷相隔室。0026五运行过程中第3隔室单质硫生成的控制,00271调节HRT为2026H,使反应器水力上升流速为0304M/H。00282进水COD浓度4000MG/L保持不变,提高SO42浓度,使COD/SO42比值降至5080左右,此时反应器第2隔室硫化物浓度在90200M。

11、G/L之间。00293采用NA2CO3溶液调节第3隔室的PH值在6005和碱度在6001000MG/L。说明书CN104140155A3/3页500304采用微型曝气机向沉淀池曝气,控制沉淀池水的溶解氧量为8010MG/L。00315通过蠕动泵将沉淀池水回流至第3隔室下流室的导流区,同时调节沉淀池水的回流量以控制第3隔室液体的氧化还原电位ORP为240270MV。0032在上述操作参数下运行60天后,第3隔室硫化物浓度低于15MG/L,硫化物的去除率达85以上,其中95以上转化为单质硫。此条件下,第3隔室颗粒污泥中的硫化物氧化菌SOB明显富集,数量高达90107MPN/MGVSS,由该隔室颗粒污泥的电镜扫描图可见SOB生长良好,在SOB菌体表面见明显的体外排硫,外排硫滴以聚合硫球的形式积累在颗粒污泥表面,使单质硫颗粒粒径达到10M以上。说明书CN104140155A。

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