一種酸性高硫酸鹽有機廢水的處理工藝及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種酸性高硫酸鹽有機廢水的處理工藝及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]酸性高硫酸鹽有機廢水涵蓋化工、制藥、造紙、食品加工、采礦等多個行業(yè)，比如黃姜皂素廢水、味精廢水、酵母廢水、硫酸鹽工藝造紙廢水、抗生素(青霉素、土霉素、麥迪霉素等)廢水、酸性礦山廢水、部分化工廢水等。硫酸鹽廢水進入地表水會導(dǎo)致水體酸化，影響水生生物的生長；污染土壤，造成土壤板結(jié)，破壞土壤的生態(tài)平衡；硫酸鹽還原產(chǎn)生的h2s等惡臭氣體從水體逸出至大氣中，造成大氣污染。因此，含硫酸鹽廢水尤其是高濃度硫酸鹽的有機廢水的處理具有重要意義，開發(fā)有效適用的酸性高硫酸鹽有機廢水處理工藝是環(huán)保領(lǐng)域的關(guān)注熱點。
[0003]通常采用生物法處理有機廢水，且多采用厭氧生物法處理高濃度有機廢水。若廢水中含有硫酸鹽，在厭氧條件下，S042在硫酸鹽還原菌(Sulfate Reducing Bacteria，簡稱SRB)作用下還原為S2，并與水中的H+結(jié)合成H2S。常見含硫化合物的生物毒性順序如下:H2S>S2 >S032 >S2032 >S042，H2S對微生物具有較強的抑制和毒害作用，尤其是對產(chǎn)甲烷菌(Methane Producing Bacteria，簡稱MPB)產(chǎn)生的抑制作用將降低厭氧消化處理的效果。硫酸鹽還原菌與產(chǎn)甲烷菌存在基質(zhì)競爭關(guān)系，當(dāng)廢水中硫酸鹽濃度較高而碳源相對不足時，即C0D/S0/〈5時，S042促進硫酸鹽還原菌生長，從而使硫酸鹽還原菌占據(jù)優(yōu)勢，產(chǎn)甲烷菌受到抑制，影響厭氧處理效果。因此一般要求厭氧反應(yīng)器中S042濃度小于2000mg/L，COD/S042彡10，S 2濃度小于150mg/L。此外厭氧出水進入好氧處理系統(tǒng)的S 2含量過高，不僅對好氧微生物有毒害作用，而且大量消耗溶解氧，使供氧量不足，影響好氧生化處理效果。
[0004]要消除S042和S 2對厭氧和后續(xù)好氧系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響，必須設(shè)法降低廢水中S042和S 2的濃度，常采用的方法如下:
[0005](1)投加石灰生成CaS04沉淀，去除廢水中部分S0 42，適用于酸性廢水的處理。由于CaS04微溶，去除率較低，且產(chǎn)生大量石灰渣和污泥；
[0006](2)投加鋇鹽產(chǎn)生8&304沉淀，沉淀效果好，去除率高，但鋇鹽具有毒性，且運行費用高，產(chǎn)泥量大，易造成二次污染；
[0007](3)采用兩段厭氧處理工藝，一段厭氧反應(yīng)主要為水解酸化段，二段厭氧反應(yīng)段主要為產(chǎn)甲烷段，該工藝在一定程度上減輕S2和硫酸鹽還原菌對厭氧產(chǎn)生的影響，但系統(tǒng)產(chǎn)生的大部分S2仍存在于污水中，處理效果有限；
[0008](4)投加抑制劑，如鉬酸鹽、砷酸鹽等，通過抑制硫酸鹽還原菌還原硫酸鹽過程中部分酶的活性，從而抑制硫酸鹽還原菌還原S042的能力。雖有一定效果，但投加量不易掌握，運行費用高，且過量的抑制劑對產(chǎn)甲烷菌等其他微生物同樣產(chǎn)生抑制作用；
[0009](5)在厭氧反應(yīng)器內(nèi)投加亞鐵鹽，生成FeS沉淀，通過排泥的方式去除。產(chǎn)生沉淀較多，但FeS沉淀與厭氧污泥無法有效分離，排泥會造成大量厭氧污泥流失；
[0010](6)通過吹脫去除廢水中的比5。常見的吹脫氣體有空氣、沼氣和二氧化碳。采用空氣吹脫時，空氣中的氧氣對厭氧有抑制作用；采用沼氣吹脫時，沼氣易燃易爆，有危險性；采用0)2吹脫時，C0 2穩(wěn)定性差，易溶于水。以上方法在處理酸性高硫酸鹽有機廢水時，均存在某些方面的缺點和不足，無法有效而可靠地消除S042對厭氧處理系統(tǒng)的影響，使厭氧法處理高濃度硫酸鹽廢水受到了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有酸性高硫酸鹽有機廢水處理技術(shù)的不足，提供一種酸性高硫酸鹽有機廢水的處理工藝及其裝置。
[0012]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0013]本發(fā)明的酸性高硫酸鹽有機廢水的處理工藝采用“中和沉淀+ —段厭氧反應(yīng)+氮氣循環(huán)攪拌吹脫除硫+ 二段厭氧反應(yīng)”的組合工藝。
[0014]本發(fā)明的酸性高硫酸鹽有機廢水的處理工藝的具體步驟如下:
[0015](1)中和沉淀:
[0016]將酸性高硫酸鹽有機廢水投入中和沉淀池中，投加過量的石灰乳Ca(0H)Ji[Ca2+]與[S042 ]摩爾比>1.2，將酸性高硫酸鹽有機廢水的pH值調(diào)至7.5?8，充分攪拌并反應(yīng)20min，使水中部分S042與Ca 2+反應(yīng)形成微溶性的CaSO 4沉淀，為了提高沉淀速度和S042去除效率，同時投加A1C13和PAM，投加量分別為200mg/l和3mg/l，生成的CaSO 4沉淀通過池底部排泥管排出；
[0017](2) —段厭氧反應(yīng):
[0018]將中和沉淀后的廢水打入一段厭氧反應(yīng)器，在硫酸鹽還原菌、產(chǎn)酸菌、產(chǎn)甲烷菌等各種微生物作用下進行厭氧反應(yīng)，一段厭氧反應(yīng)控制在水解酸化階段，進水有機負荷為10-15kgC0D/m3.d，水力停留時間為12_20h，廢水pH為4.5?6.0，水溫為25。。-35°C，由于硫酸鹽濃度高，C0D/S042較低，硫酸鹽還原菌在系統(tǒng)中處于競爭優(yōu)勢地位，此時硫酸鹽還原菌將廢水中大部分S042還原為S 2并與水中H+結(jié)合成H2S，H2S經(jīng)過氮氣循環(huán)攪拌吹脫除硫系統(tǒng)從水相中分離和氮氣一起進入液面上的氣相而去除；
[0019](3)氮氣循環(huán)攪拌吹脫除硫:
[0020]一段厭氧反應(yīng)器底部安裝穿孔布氣管，孔徑為5_，孔眼流速3m/s，通入氮氣進行攪拌吹脫，氮氣流量按照氣水比為6:1確定，氮氣在風(fēng)機作用下通過一段厭氧反應(yīng)底部進入反應(yīng)器內(nèi)，液相中的H2S解析進入氣相并通過反應(yīng)器頂部的氣體收集管收集至干法脫硫器，經(jīng)過去除H2S后的氮氣進入儲氣罐，重新由風(fēng)機引入一段厭氧反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)利用；通過一段厭氧處理后的廢水中S042還原率達到75%以上，吹脫后出水H 2S濃度低于100mg/L ;
[0021](4) 二段厭氧反應(yīng):
[0022]將一段厭氧反應(yīng)和除硫后的廢水打入二段厭氧反應(yīng)器，二段厭氧反應(yīng)控制在產(chǎn)甲烷階段，在此完成厭氧產(chǎn)甲烷過程。經(jīng)過一段厭氧脫硫處理后的廢水中硫酸鹽及硫化物濃度均降至較低濃度，C0D/S0/比值變大，達到10以上，有效減少了厭氧環(huán)境中硫酸鹽還原反應(yīng)，以及減少了 H2S對產(chǎn)甲烷過程的抑制和毒害作用，可保證厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)順利進行，進水有機負荷為5-8kgC0D/m3.(!，水力停留時間為24_36h，廢水pH為6.5?7.5，保持厭氧反應(yīng)器內(nèi)溫度為35 °C -38 °C，二段厭氧出水進入好氧反應(yīng)池進一步處理。
[0023]步驟(3)中，脫硫器空塔流速為0.20m/s，脫硫器使用的脫硫劑為鐵肩+木肩，鐵肩和木肩質(zhì)量比為5:1，脫硫劑裝填高度為1.5m，吸附飽和后經(jīng)過再生處理可循環(huán)重復(fù)利用。
[0024]本發(fā)明的處理酸性高硫酸鹽有機廢水的裝置包括中和沉淀池、一段厭氧反應(yīng)器、二段厭氧反應(yīng)器、脫硫器、氮氣儲氣罐和鼓風(fēng)機；中和沉淀池的頂部通過管道連接一段厭氧反應(yīng)器的底部，一段厭氧反應(yīng)器的頂部通過管道連接二段厭氧反應(yīng)器的底部，一段厭氧反應(yīng)器的頂部通過管道連接脫硫器的底部，脫硫器的頂部通過管道依次連接儲氣罐和鼓風(fēng)機，鼓風(fēng)機通過管道連接一段厭氧反應(yīng)器的底部。
[0025]所述的一段厭氧反應(yīng)器和二段厭氧反應(yīng)器采用專利產(chǎn)品“螺旋升流自循環(huán)厭氧反應(yīng)器”，專利號:ZL201320758514.4，公開號:CN203593661U，廢水與反應(yīng)器內(nèi)的厭氧活性污泥進行接觸反應(yīng)，在攪拌槳葉旋轉(zhuǎn)形成的螺旋升力作用下，厭氧活性污泥依次經(jīng)過氣液分離區(qū)、固液分離區(qū)并通過回流縫連續(xù)不間斷地回流至反應(yīng)區(qū)；利用重力及旋轉(zhuǎn)升力作用形成污泥的自循環(huán)，無須外加回流栗強制循環(huán)，節(jié)省動力消耗，反應(yīng)器內(nèi)部厭氧污泥和廢水處于完全混合狀態(tài)，耐沖擊負荷能力強，泥水能夠高效地分離，不會造成厭氧污泥的流失。
[0026]中和沉淀池和一段厭氧反應(yīng)器的連接管道上設(shè)有提升栗。
[0027]一段厭氧反應(yīng)器底部安裝穿孔布氣管，孔徑為5_，孔眼流速3m/s。
[0028]本發(fā)明的積極效果如下:
[0029]1、根據(jù)硫酸鹽還原菌和產(chǎn)甲烷菌的代謝特征，采用兩段厭氧反應(yīng)+氮氣吹脫除硫，并對廢水中產(chǎn)生的H2S進行及時吹脫處理，有效地控制了硫酸鹽還原菌與產(chǎn)甲烷菌的基質(zhì)競爭，并且降低了硫化物對產(chǎn)甲烷菌等微生物的影響，保證了厭氧反應(yīng)的順利進行。通過該方法，厭氧進水S042濃度可以提高至5000mg/L，而不會對厭氧反應(yīng)產(chǎn)生有害影響；
[0030]2、相比于其他技術(shù)，本發(fā)明找到了一種將厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的H2S進行及時吹脫分離的理想氣體一氮氣。采用氮氣吹脫去除廢水中的H2s具有如下優(yōu)點:氮氣對人體安全無毒，對環(huán)境無害；獲取方便，制取成本較低；不溶于水，化學(xué)穩(wěn)定性好；不產(chǎn)生沉淀和污泥；對厭氧微生物活性無明顯影響和抑制作用；且經(jīng)過干法脫硫罐脫除h2s后的氮氣可重復(fù)利用，有效避免了 H2s對環(huán)境的污染；
[0031]3、一段和二段厭氧反應(yīng)器使用螺旋升流自循環(huán)厭氧反應(yīng)器