本發(fā)明專利技術(shù)屬于環(huán)境工程領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于生物脫硫的酸性硫酸鹽有機(jī)廢水綜合處理裝置及方法。所述方法包括以下步驟：1.有機(jī)廢水中硫酸鹽的還原以及硫化氫的吹脫(1-1)將酸性硫酸鹽有機(jī)廢水與厭氧消化反應(yīng)器中含有硫化物的回流水混合，控制其pH為5.0～6.0，得到含有硫化氫的酸性混合液；(1-2)通入惰性氣體將硫化氫吹脫，吹脫后向其中加入硫酸鹽還原菌，硫酸鹽還原為硫化物，得到硫化物的回流水，返回到步驟(1-1)中；2.硫化氫的吸收、氧化以及回收(2-1)將步驟1-2)吹脫的硫化氫用弱堿性溶液吸收，加入硫氧化菌，將硫化氫氧化為單質(zhì)硫，分離得到單質(zhì)硫和流出液；(2-2)處理流出液循環(huán)使用。本發(fā)明專利技術(shù)實現(xiàn)了硫酸鹽無害化和資源化處理。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于環(huán)境工程領(lǐng)域，具體地，本專利技術(shù)涉及。
技術(shù)介紹
硫酸和亞硫酸是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于造紙制漿、農(nóng)業(yè)化肥、微生物發(fā)酵等領(lǐng)域，由此產(chǎn)生了大量酸性硫酸鹽有機(jī)廢水，其中造紙行業(yè)污染物排放量僅次于化工行業(yè)，廢水排放量為31. 8億噸，占全國工業(yè)廢水排放量的16. 1%，COD排放量的148. 8萬噸，占全國COD排放量的33%。以酸性亞硫酸法制漿廢水為例，pH值為12 2. 0，COD為500 2000mg/L，SO廣和SO廣總濃度達(dá)1000 3000mg/L。而典型的抗生素廢水，其硫酸鹽含量一般均在2000mg/L以上，有的甚至高達(dá)15000mg/L。此外，石油資源日益枯竭，以農(nóng) 業(yè)秸桿等生物質(zhì)為原料生產(chǎn)有機(jī)酸醇等化學(xué)品的生物煉制技術(shù)已受到世界各國高度重視，被認(rèn)為是替代石油化工的唯一出路。稀硫酸預(yù)處理法是生物質(zhì)預(yù)處理的主要方法，由此也會產(chǎn)生大量的酸性硫酸鹽有機(jī)廢水。目前，生物法厭氧消化工藝是處理有機(jī)廢水主要方法。與物理化學(xué)方法相比，生物法厭氧消化工藝具有處理效果好、維護(hù)操作成本低、無二次污染等特點。經(jīng)過厭氧消化，COD轉(zhuǎn)化為清潔能源沼氣，產(chǎn)生的污泥是優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥。然而，厭氧消化工藝對廢水pH值及SO42-和SO32-總濃度有著嚴(yán)格的要求。厭氧消化工藝中的微生物主要是厭氧產(chǎn)甲烷菌和硫酸鹽還原菌，這兩類微生物的耐受pH范圍窄。只有當(dāng)pH6. 5 7. 5時,系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，COD和硫酸鹽的脫除率達(dá)到98%以上。此外，SO廣和SO廣被硫酸鹽還原菌還原為S2、S2-對產(chǎn)甲烷菌有很強(qiáng)的毒性。產(chǎn)甲烷菌耐受s2_濃度為25mg/L，并且硫化物的毒性隨pH值降低而增強(qiáng)。基于以上原因，酸性硫酸鹽有機(jī)廢水不能被常規(guī)生物法厭氧消化工藝處理。現(xiàn)有酸性硫酸鹽有機(jī)廢水處理方法主要有酸堿中和法，先加堿將廢水的pH值調(diào)至中性或微偏堿性，再采用傳統(tǒng)厭氧消化法處理。兩相厭氧消化工藝，將傳統(tǒng)厭氧消化體系中產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分離，分兩個階段進(jìn)行。第一階段，大分子底物被降解為低級脂肪酸，SO42-和S032_被還原為S2_。出水經(jīng)脫S2_裝置脫除S2_，多采取氣脫或重金屬沉淀法。第二階段，利用產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行厭氧產(chǎn)甲烷發(fā)酵，主要產(chǎn)物為甲烷。惰性氣體內(nèi)吹脫法，將甲烷吹入?yún)捬跸w系，把生成的S2-以H2S形式吹出，降低體系中S2-的濃度。投放硫酸鹽還原菌抑制劑，如鑰酸鹽，抑制硫酸鹽還原菌的活性，減弱S2-的產(chǎn)生濃度。然而，上述方法僅能在一定程度上緩解硫酸鹽對厭氧消化工藝的影響。控制PH值要隨時監(jiān)測，并精確控制在很窄的范圍內(nèi)，藥劑用量大，設(shè)備要求高，運行費用高。對于兩相厭氧消化工藝來說，當(dāng)硫酸鹽濃度較高時，第一階段S2-的積累也會對產(chǎn)酸菌和硫酸鹽還原菌產(chǎn)生抑制，影響硫酸鹽脫除效果。氣體吹脫的效果受體系PH值影響。pH值越高，S2-轉(zhuǎn)化為H2S越困難，氣體吹脫的效果越差。投放抑制劑不但增加了水處理成本，而且抑制硫酸鹽還原菌的同時，也抑制了產(chǎn)甲烷菌的活性，COD脫除率和甲烷產(chǎn)量也顯著降低。硫酸鹽產(chǎn)生的硫化物是厭氧消化處理硫酸鹽有機(jī)廢水的關(guān)鍵限制因素，但是硫化物也是主要硫磺的來源。硫磺是一種重要的化工原料，全球天然硫磺產(chǎn)量很少，我國幾乎沒有天然硫磺礦，絕大部分硫磺來源于石油和天然氣加工過程中產(chǎn)生的硫化物中回收硫，回收硫磺產(chǎn)量已占世界硫磺產(chǎn)量96%以上。生物脫硫技術(shù)是一種利用硫氧化菌將硫化物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫的技術(shù)。與化學(xué)脫硫相比，生物脫硫具有反應(yīng)條件溫和、能耗低、轉(zhuǎn)化率高等特點，并且生成的生物硫磺的顆粒為納米級，具有良好生物親和性與親水性，是醫(yī)藥和農(nóng)藥生產(chǎn)最佳的原料。硫酸鹽還原菌和硫氧化菌可以聯(lián)合將硫酸鹽轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，但是硫酸鹽還原菌和硫氧化菌是兩類不同的微生物，最佳生長和脫硫條件不同。其中，最重要的區(qū)別是硫酸鹽還原菌是厭氧異養(yǎng)菌，硫氧化菌是好氧自養(yǎng)菌。傳統(tǒng)硫酸鹽還原與硫氧化聯(lián)合脫硫工藝廢水依次通過兩相(CN 1218868C)，除硫化物外還有有機(jī)物等營養(yǎng)物質(zhì)從硫酸鹽還原相傳遞至硫氧化相，并且硫氧化相為微好氧條件，這導(dǎo)致硫氧化兼容易滋生好氧異養(yǎng)菌。好氧異氧菌群競爭力強(qiáng)于自養(yǎng)硫氧化菌，容易形成優(yōu)勢菌群而抑制硫氧化菌的活性，致使硫氧化相短時間內(nèi)失效
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供了一種基于生物脫硫的酸性硫酸鹽有機(jī)廢水綜合處理方法。本專利技術(shù)的再一目的在于提供了一種基于生物脫硫的酸性硫酸鹽有機(jī)廢水綜合處理裝置。根據(jù)本專利技術(shù)的基于生物脫硫的酸性硫酸鹽有機(jī)廢水綜合處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(I)有機(jī)廢水中硫酸鹽的還原以及硫化氫的吹脫(1-1)將酸性硫酸鹽有機(jī)廢水與含有硫化物的回流水混合，控制兩者的體積，使得到的酸性混合液的pH為5. 0 6. 0，得到含有硫化氫的酸性混合液；(1-2)向步驟(1-1)中含有硫化氫的酸性混合液中通入惰性氣體將硫化氫吹脫，并用弱堿性溶液進(jìn)行吸收，硫化氫吹脫后的混合溶液的PH升高至6. 0 7. 0，加入硫酸鹽還原菌，有機(jī)物降解為沼氣，有機(jī)廢水中硫酸鹽還原為硫化物，得到含有硫化物的回流水，返回到步驟(1-1)中，重復(fù)步驟(1-1)和(1-2)；(2)硫化氫的吸收、氧化以及回收(2-1)將吹脫的硫化氫用弱堿性溶液進(jìn)行吸收，在硫氧化菌的作用下將硫化氫氧化為單質(zhì)硫，固液分離，得到單質(zhì)硫和流出液；(2-2)調(diào)節(jié)流出液的pH并清除雜質(zhì)，得到弱堿性溶液返回到步驟(2-1)中，循環(huán)使用；其中，步驟I中有機(jī)廢水中硫酸鹽的還原以及硫化氫的吹脫和步驟(2)中硫化氫的吸收、氧化以及回收分別獨立工作，兩者之間僅包含惰性氣體的循環(huán)流動，用于將步驟I中的硫化氫輸送到步驟(2)中進(jìn)行氧化。根據(jù)本專利技術(shù)的基于生物脫硫的酸性硫酸鹽有機(jī)廢水綜合處理方法，所述步驟(1-1)有機(jī)廢水中的鹽為酸性硫酸鹽和/或亞硫酸鹽。根據(jù)本專利技術(shù)的基于生物脫硫的酸性硫酸鹽有機(jī)廢水綜合處理方法，所述惰性氣體為甲烷或氮氣，所述惰性氣體為甲烷或氮氣，在步驟和驟2中之間進(jìn)行循環(huán)使用。根據(jù)本專利技術(shù)的基于生物脫硫的酸性硫酸鹽有機(jī)廢水綜合處理方法，所述步驟(2-1)中弱堿性溶液為Na2CO3和NaHCO3的緩沖液，其pH為7. 8 8. 2。優(yōu)選地，本專利技術(shù)中所使用的硫氧化菌為Thiobacillus thioparus CGMCC 4826, 一般工作條件的pH為7. 0 8. 0，硫酸鹽還原反應(yīng)器中使用經(jīng)含100mg/L硫酸鹽培養(yǎng)液循環(huán)的產(chǎn)甲烷活性污泥，其中包含硫酸鹽還原菌和產(chǎn)甲烷菌，一般工作條件的pH為6. 5 7. O。根據(jù)本專利技術(shù)的基于生物脫硫的酸性硫酸鹽有機(jī)廢水綜合處理方法，利用硫酸鹽還原菌和硫氧化菌將硫酸鹽轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，并同步產(chǎn)甲烷。惰性氣體作為載氣，在硫酸鹽還原相和硫氧化相間運輸硫化氫，這使得兩相完全分離，兩相之間僅有氣體相互連通，沒有液相之間的對流。現(xiàn)有技術(shù)中硫酸鹽經(jīng)硫酸鹽還原菌還原得到的含硫化物的溶液直接進(jìn)行硫氧化菌氧化，硫酸鹽還原菌和硫氧化菌是兩類不同的微生物，最佳生長和脫硫條件不同，因此很難控制，效率較低，而在本專利技術(shù)中，硫酸鹽經(jīng)硫酸鹽還原菌和硫氧化菌作用，將硫酸鹽轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，兩個作用過程沒有液相流通，各自獨立的進(jìn)行反應(yīng)，因此硫酸鹽還原相和硫氧化相可 以分別處于在最佳工作條件下運行。利用硫酸鹽、硫化氫、單質(zhì)硫之間轉(zhuǎn)化的過程中所產(chǎn)生的氫離子得失的變化，自然控制調(diào)節(jié)體系本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種基于生物脫硫的酸性硫酸鹽有機(jī)廢水綜合處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：(1)有機(jī)廢水中硫酸鹽的還原以及硫化氫的吹脫(1？1)將酸性硫酸鹽有機(jī)廢水與厭氧消化反應(yīng)器中含有硫化物的回流水混合，控制混合液的pH為5.0～6.0，得到含有硫化氫的酸性混合液；(1？2)向步驟(1？1)中含有硫化氫的酸性混合液中通入惰性氣體將硫化氫吹脫，硫化氫吹脫后的混合溶液的pH升高至6.0～7.0，向其中加入硫酸鹽還原菌和產(chǎn)甲烷菌，從而酸性硫酸鹽有機(jī)廢水中的有機(jī)物被產(chǎn)甲烷菌降解為沼氣，硫酸鹽還原為硫化物，得到含有硫化物的回流水，返回到步驟(1？1)中，重復(fù)步驟(1？1)和(1？2)；(2)硫化氫的吸收、氧化以及回收(2？1)將步驟(1？2)吹脫的硫化氫用弱堿性溶液吸收，惰性氣體返回至步驟1？2)，加入硫氧化菌，將硫化氫氧化為單質(zhì)硫，分離得到單質(zhì)硫和流出液；(2？2)調(diào)節(jié)流出液的pH并清除雜質(zhì)，得到弱堿性溶液返回到步驟(2？1)中，循環(huán)使用。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邢建民，宋子煜，李強(qiáng)，王丹，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院過程工程研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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