硫酸鹽有機廢水乙醇型發酵生物脫硫方法技術

硫酸鹽有機廢水乙醇型發酵生物脫硫方法，它涉及厭氧微生物處理硫酸鹽有機廢水中，在同一個構筑物內實現產酸發酵和以硫酸鹽還原為目的的脫硫方法。它按以下步驟進行：１．采用連續流完全混合攪拌槽式反應器，并在反應器中加入活性炭填料；２．對活性污泥進行馴化；３．乙醇型發酵生物脫硫反應系統的啟動：啟動時，進水用糖蜜和硫酸鈉配制而成，ＣＯＤ為３２００～３６００ｍｇ／Ｌ、ＳＯ↓［４］↑［２－］為６４０～６８０ｍｇ／Ｌ，２０天啟動完成；４．反應器運行控制：控制ｐＨ值６．２～６．９、堿度１４００～１６００ｍｇ／Ｌ和ＨＲＴ６．２～１０．６ｈ，系統可穩定運行。它解決了目前在處理硫酸鹽有機廢水中，難以提高硫酸鹽還原菌處理能力的問題。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及厭氧微生物處理硫酸鹽有機廢水中，在同一個構筑物內實現產酸發酵和以硫酸鹽還原為目的的脫硫方法。
技術介紹
制糖、制藥、食品加工等企業的工業廢水中含有大量的硫酸鹽和碳水化合物，對此類硫酸鹽廢水進行微生物脫硫處理的方法和工藝已有許多報道，典型的處理工藝包括傳統的厭氧消化法、兩相、三相甚至四相串聯工藝。這些處理工藝中，利用硫酸鹽還原菌(Sulfate Reducing Bacteria，SRB)還原硫酸鹽的單元是各個工藝的首要環節。對這一環節來講，最簡單經濟的處理方法是利用產酸相實現硫酸鹽的還原。產酸脫硫反應器在功能上實現了產酸發酵和硫酸鹽的還原作用。在產酸脫硫系統中，主要存在兩大菌群——產酸菌(Acidogenes，AB)和硫酸鹽還原菌。含硫酸鹽和碳水化合物的廢水進入產酸脫硫系統后，產酸菌首先將碳水化合物發酵為小分子產物，然后硫酸鹽還原菌利用其中的某些發酵產物還原硫酸鹽。在產酸脫硫系統中產酸菌不同的發酵類型會產生不同的發酵產物，而硫酸鹽還原菌對不同發酵產物(或稱底物)利用能力上存在較大差異，所以，如何控制產酸菌的發酵類型以達到為硫酸鹽還原菌提供更多適宜底物的問題，已成為提高硫酸鹽還原效果的瓶頸技術。但是，目前尚無產酸脫硫系統中產酸菌發酵類型的研究報道，特別是控制產酸菌發酵類型以提高硫酸鹽還原菌處理能力的研究更未見報道。
技術實現思路
為解決目前在處理硫酸鹽有機廢水中，難以提高硫酸鹽還原菌處理能力的問題，本專利技術提供一種。本專利技術的方法按以下步驟進行(1)采用連續流完全混合攪拌槽式反應器，并在反應器中加入活性炭填料；(2)活性污泥的馴化選擇含兼性和厭氧微生物的活性污泥為種泥，將種泥放入容器中與活性炭混合，用糖蜜和硫酸鈉配水培養馴化，上述配水中COD濃度為2800～3200mg/L，SO42-濃度為1800～2200mg/L，在培養馴化過程中控制pH值4.5～5.3，并每隔3～5天攪拌一次，每隔5～10天換一次水，馴化25～33天后有硫化氫產生現象，泥水混合液底部的氧化還原電位ORP為-200～-250mV，馴化完成；(3)乙醇型發酵生物脫硫反應系統的啟動反應器啟動時，進水用糖蜜和硫酸鈉配制而成，COD為3200～3600mg/L、SO42-為640～680mg/L，保持COD/SO42-＝(4～6)∶1，第1～10天進水流量9～11L/天，HRT為25.9～21.2小時；第11天以后提高流量到20～24L/天，HRT為11.6～9.7小時，反應器運行到20天后，ORP穩定在-320～-300mV，SO42-去除率達80～90％，出水中S2-濃度達1.8～2.2mmol/L，出水pH值為5.5～6.0，反應器啟動完成；(4)反應器的運行控制控制pH值在6.2～6.9和堿度1400～1600mg/L下使反應系統運行，且系統抗酸度沖擊能力較強；控制COD/SO42-值＝2.5～3.5∶1時，底物乙醇完全利用，同時保證硫酸根去除率達80～90％；SRB充分利用酸化產物乙醇的HRT為6.2～10.6h；在保證硫酸根去除率不低于80％時，系統的COD容積負荷可達21.72Kg·COD/m3·d、SO42-容積負荷可達7.58Kg·SO42-/m3·d。上述過程所用的活性炭為顆粒狀，粒徑0.3～0.5mm。在產酸脫硫系統中，通過控制污泥的馴化方法和反應器的啟動與運行條件，將產酸相控制為乙醇型發酵，硫酸鹽還原菌利用乙醇型發酵產物氫氣和乙醇還原硫酸鹽，達到了在一個構筑物中實現產酸發酵和硫酸鹽還原的目的。利用乙醇型發酵進行生物脫硫有兩方面優勢1.可以使產酸脫硫系統中產酸菌與硫酸鹽還原菌形成相互依存的生態機制。一方面，產酸菌為硫酸鹽還原菌提供底物。產酸菌乙醇型發酵的特征是發酵產物為氫氣和以乙醇、乙酸為主的揮發酸，實驗表明，產酸脫硫系統中硫酸鹽還原菌最容易利用的底物是氫氣，容易利用的底物是乙醇和乳酸，較難利用丙酸、丁酸和乙酸(即底物利用順序為氫氣＞乙醇、乳酸＞＞丙酸、丁酸＞乙酸)。產酸菌乙醇型發酵為硫酸鹽還原菌提供了非常適宜的底物——氫氣和乙醇，所以，產酸菌乙醇型發酵是硫酸鹽還原菌需要的發酵類型；另一方面，硫酸鹽還原菌迅速地利用掉產酸菌的發酵產物，減少了發酵產物對產酸菌活性的抑制，利于產酸菌保持穩定的乙醇型發酵。產酸脫硫系統中產酸菌與硫酸鹽還原菌形成這種相互依存的生態機制，有利于產酸脫硫系統的穩定運行。2.硫酸鹽還原菌將產酸菌乙醇型發酵的產物乙醇轉化為乙酸，是后續產甲烷相非常適宜的底物。附圖說明圖1是產酸脫硫系統中產酸菌產生氫氣和硫酸鹽還原菌利用氫氣過程的曲線圖；圖2是產酸脫硫系統中硫酸鹽還原菌對乙醇的利用和轉化圖；圖3是產酸脫硫系統中硫酸鹽還原菌對乳酸的利用和轉化圖；圖4是產酸脫硫系統中硫酸鹽還原菌對乙酸的利用和轉化圖；圖5是產酸脫硫系統中硫酸鹽還原菌對丙酸的利用和轉化圖；圖6是產酸脫硫系統中硫酸鹽還原菌對丁酸的利用和轉化圖；圖7是產酸脫硫系統中硫酸鹽還原菌利用不同揮發酸還原硫酸鹽的能力；圖1中1是反應過程中不加硫酸鹽的實驗曲線，2是反應初加入硫酸鹽的實驗曲線，3是反應初不加入而反應進行16h后加入硫酸鹽的實驗曲線；圖2至圖7中的a是底物不加硫酸鹽；b是底物加硫酸鹽；c是底物本底值。具體實施例方式本實施方式的過程是1、乙醇型發酵生物脫硫反應系統采用的反應器裝置反應裝置采用連續流完全混合攪拌槽式反應器(CSTR)，總容積22.0L，有效容積9.7L，通過加入活性炭填料方式增加生物量和減少污泥流失。活性炭的還可強化泥水混合，增加傳質速率。活性炭為顆粒狀，粒徑0.3～0.5mm，比重1.41g/cm3，堆密度0.54g/cm3，加入活性炭2.2L。氣體硫化氫采用NaOH溶液吸收。反應器外側纏繞加熱裝置控制溫度35±1℃。2、乙醇型發酵生物脫硫反應系統中活性污泥的馴化乙醇型發酵生物脫硫反應系統中活性污泥的種泥可以是城市污水處理廠二沉池底部污泥或河渠沉底部積物。馴化前的種泥中含有大量多種類型的微生物，包括好氧、兼性和厭氧微生物(具體菌群參見《水污染控制微生物學》，任南琪等編著，黑龍江科學技術出版社，1993年12月第1版)。馴化的目的是要獲得以所需要的產酸菌群和硫酸鹽還原菌群為主的微生物菌群，而其它不適應馴化條件的微生物，包括好氧微生物、部分兼性微生物和部分厭氧微生物(如產甲烷菌等)被逐步淘汰。馴化方法是在實驗室將種泥和活性炭混合，用糖蜜和硫酸鈉配水(COD濃度為2800～3200mg/L，SO42-濃度為1800～2200mg/L)培養馴化，控制pH值4.5～5.3，并每隔3～5天攪拌一次。5～10天換水一次，換水時只倒掉2/3的上清液，盡量減少污泥在空氣中的暴露時間。馴化25～33天后明顯有硫化氫產生現象(臭味)，泥水混合液底部的氧化還原電位(ORP)為-200～-250mV左右，馴化完成。3.乙醇型發酵生物脫硫反應系統的啟動反應器啟動時的污泥接種量VSS11.7g/L，進水用廢糖蜜加硫酸鈉人工配制，控制進水COD為3200～3600mg/L、SO42-為640～680mg/L，保持COD/SO42-值(4～6)∶1。第1～10天進水流量9～11L/天，HRT為25.9～21.2小時；第11天以后提高流量到20～24L本文檔來自技高網...

【技術保護點】
硫酸鹽有機廢水乙醇型發酵生物脫硫方法，其特征在于它按以下步驟進行：（１）、采用連續流完全混合攪拌槽式反應器，并在反應器中加入活性炭填料；（２）、活性污泥的馴化：選擇含兼性和厭氧微生物的活性污泥為種泥，將種泥放入容器中與活性炭混合，用糖蜜和硫酸鈉配水培養馴化，上述配水中ＣＯＤ濃度為２８００～３２００ｍｇ／Ｌ，ＳＯ↓［４］↑［２－］濃度為１８００～２２００ｍｇ／Ｌ，在培養馴化過程中控制ｐＨ值４．５－５．３，并每隔３～５天攪拌一次，每隔５～１０天換一次水，馴化２５～３３天后有硫化氫產生現象，泥水混合液底部的氧化還原電位ＯＲＰ為－２００～－２５０ｍＶ，馴化完成；（３）、乙醇型發酵生物脫硫反應系統的啟動：反應器啟動時，進水用糖蜜和硫酸鈉配制而成，ＣＯＤ為３２００～３６００ｍｇ／Ｌ、ＳＯ↓［４］↑［２－］為６４０～６８０ｍｇ／Ｌ，保持ＣＯＤ／ＳＯ↓［４］↑［２－］＝（４～６）∶１，第１～１０天進水流量９～１１Ｌ／天，ＨＲＴ為２５．９～２１．２小時；第１１天以后提高流量到２０～２４Ｌ／天，ＨＲＴ為１１．６～９．７小時，反應器運行到２０天后，ＯＲＰ穩定在－３２０～－３００ｍＶ，ＳＯ↓［４］↑［２－］去除率達８０～９０％，出水中Ｓ↑［２－］濃離達１．８～２．２ｍｍｏｌ／Ｌ，出水ｐＨ值為５．５－６．０，反應器啟動完成；（４）、反應器的運行控制：控制ｐＨ值在６．２～６．９和堿度１４００～１６００ｍｇ／Ｌ下使反應系統運行；控制ＣＯＤ／ＳＯ↓［４］↑［２－］值＝２．５～３．５∶１時，底物乙醇完全利用，同時保證硫酸根去除率達８０～９０％；ＳＲＢ充分利用酸化產物乙醇的ＨＲＴ為６．２～１０．６ｈ。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：任南琪，劉廣民，王愛杰，王旭，杜大仲，陳鳴歧，甄衛東，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：93[中國|哈爾濱]