CN111925072A - 一种生化法处理硫酸盐的处理***及工艺、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生化法处理硫酸盐的处理***，属于污水处理领域，包括：还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19；所述还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19依次相连。通过硫酸根还原菌的转化，在SRB反应器内，通过还原作用将硫酸根转化为硫离子，再通过硫化铁沉淀，硫化铁的溶解度极低，进而提高了硫酸根的去除效率，硫酸根还原菌在氧化还原电位‑100mv，碳硫比5:1的情况下，去除效率达到90％以上。

Description

一种生化法处理硫酸盐的处理***及工艺、应用
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种生化法处理硫酸盐的处理工艺。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
在工业污水处理行业中，制药行业中的生物发酵制药生产过程中会投入大量硫酸，导致发酵制药废水中含有大量的硫酸根，硫酸根进入污水处理***后造成末端水处理***处理难度大，运行费用高等问题。目前国内污水处理应用去除硫酸根的方法主要为利用石灰中钙离子与硫酸根反应产生石膏的石膏法沉淀法和利用钙离子、铝离子与硫酸根反应形成硫酸钙铝盐(胆矾石)的复盐法，但发明人发现：石膏沉淀法及复盐法存在如下问题：
A、石灰沉淀法存在问题
1、石膏法去除硫酸根应用过程中需要将废水ph调节至3以下，才能确保硫酸根的去除，造成前端运行费用高的问题；
2、介于硫酸钙属于有一定溶解性，硫酸根降至3000mg/l以后难以去除；
3、针对废水ph中性的废水，石膏法去除硫酸根的效率较低，一般不超过50％；
4、石膏法去除硫酸根引入大量的钙离子，导致后端生化处理***结垢严重；B、复盐法存在问题
1、复盐法去除硫酸根过程中需要投加大量的钙离子和铝离子，去除1000mg/l硫酸根的吨水运行成本为6.5元左右，运行成本较高；
2、复盐法为多种离子的复合反应，反应条件控制苛刻，运行难度较大；
3、复盐法根据硫酸根离子浓度确定药剂加药量，检测手段实时性较差，运行抗冲击能力较弱。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供了一种生化法处理硫酸盐的处理工艺。硫酸根转化为硫离子，再通过硫化铁沉淀，硫化铁的溶解度极低，进而提高了硫酸根的去除效率，去除效率达到90％以上。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供了一种生化法处理硫酸盐的处理***，包括：还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19；所述还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19依次相连。
本发明通过硫酸根还原菌的转化，在SRB反应器内，通过还原作用将硫酸根转化为硫离子，再通过硫化铁沉淀，硫化铁的溶解度极低，进而提高了硫酸根的去除效率，硫酸根还原菌在氧化还原电位-100mv，碳硫比5:1的情况下，去除效率达到90％以上；
本发明的第二个方面，提供了一种生化法处理硫酸盐的处理方法，包括：
对废水进行还原、依次加碳源、碳酸氢钠进行处理，得到预处理废水；
将预处理废水在硫酸盐还原菌及厌氧絮状污泥存在下进行厌氧反应；
向厌氧处理后的废水加入铁盐，去除硫酸根，即得。
本发明的反应机理如下：在绝对厌氧环境下，通过菌种接种和驯化，利用厌氧微生物中的水解、产氢产乙酸菌种，将废水中的有机物转化为乳酸、丙酮酸、乙醇或某些脂肪酸，再利用厌氧微生物中脱硫弧菌属、脱硫单胞菌属、脱硫叶菌属和脱硫肠状菌属等微生物菌群，以脂肪酸为碳源及能源，将硫酸盐还原为硫化氢，再利用铁离子与硫离子反应产生硫化铁沉淀，达到去除硫酸根的目的。
本发明的第三个方面，提供了任一上述的生化法处理硫酸盐的处理***在工业污水处理中的应用。
由于本发明的***对硫酸根的除效率高，克服了现有的化学法运行成本高、硫酸根去除效率低，以及引入钙离子导致***结垢问题，因此，有望在工业污水处理中得到广泛的应用。
本发明的有益效果在于：
(1)通过硫酸根还原菌的转化，在SRB反应器内，通过还原作用将硫酸根转化为硫离子，再通过硫化铁沉淀，硫化铁的溶解度极低，进而提高了硫酸根的去除效率，硫酸根还原菌在氧化还原电位-100mv，碳硫比5:1的情况下，去除效率达到90％以上；
(2)生化法利用微生物的生物转化，运行费用较低；
(3)***运行不引入钙离子，解决了后续***结垢问题。
(4)本发明的方法简单、脱除效率高、实用性强，易于推广。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明中还原反应槽的结构示意图；
图3为本发明中SRB厌氧反应器的结构示意图；
图4为本发明的硫铁反应槽18与沉淀池19结构示意图；
其中，1：还原剂加药***；2：复合碳源加药***；3：碳酸氢钠加药***；4、还原反应槽；5：罗茨鼓风机；6：曝气***；7：SRB厌氧反应器；8：提升泵；9：氧化还原电位仪；10：进水流量计；11：布水器；12：三相分离器；13：布水管道；14：排泥***；15：外循环流量计；16：铁盐加药***；17：潜水搅拌机；18：硫铁反应槽；19：沉淀池；20：刮泥机；21：外循环水泵。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语解释部分:本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
一种生化法处理硫酸盐的处理工艺，
工艺流程
(1)废水首先进入还原反应槽，在还原反应槽内通过投加还原剂，将废水的氧化还原电位控制在-100mv以下，同时ph调节至6.5-7.8；
(2)还原反应槽内通过投加碳源，将废水的碳硫比控制在5:1左右，便于生化反应的正常进行；
(3)还原槽内通过投加碳酸氢钠，将废水碱度控制在2000mg/l以上，为厌氧反应提供缓冲能力；
(4)通过还原反应槽之后的废水进入SRB厌氧反应器，反应器内投加混合絮状污泥，菌种投加量为50g/l，***通过2-3个月的微生物驯化，硫酸盐还原菌及厌氧反应菌种发展为优势菌群，最终优势菌群浓度控制在15-20g/l，利用硫酸盐还原菌种，将硫酸根还原成硫化氢，反应产生的硫化氢一部分进入沼气***，一部分进入后续梳理工艺；
(5)经过SRB反应器后废水进入硫铁反应槽，通过投加铁盐，是硫化氢与铁盐反应产生硫化铁沉淀，通过排放铁泥达到去除硫酸根的目的，沉淀池上清液一部分进入后续处理***，一部分回流至SRB反应器。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1：
工艺流程
(1)废水首先进入还原反应槽，在还原反应槽内通过投加还原剂亚硫酸钠，将废水的氧化还原电位控制在-100mv以下，同时ph调节至6.5-7.8；
(2)还原反应槽内通过投加碳源，碳源主要为葡萄糖或糖蜜，将废水的碳硫比控制在5:1左右，便于生化反应的正常进行；
(3)还原槽内通过投加碳酸氢钠，将废水碱度控制在2000mg/l以上，为厌氧反应提供缓冲能力；
(4)通过还原反应槽之后的废水进入SRB厌氧反应器，反应器内投加混合絮状污泥，菌种投加量为50g/l，***通过2-3个月的微生物驯化，硫酸盐还原菌及厌氧反应菌种发展为优势菌群，最终优势菌群浓度控制在15-20g/l，利用硫酸盐还原菌种，将硫酸根还原成硫化氢，反应产生的硫化氢一部分进入沼气***，一部分进入后续梳理工艺；
(5)经过SRB反应器后废水进入硫铁反应槽，通过投加铁盐，铁盐主要为30％浓度的三氯化铁溶液，铁盐投加量为铁盐与硫酸根摩尔比为0.7:1，是硫化氢与铁盐反应产生硫化铁沉淀，通过排放铁泥达到去除硫酸根的目的，沉淀池上清液一部分进入后续处理***，一部分回流至SRB反应器。
实验例2
采用实施例1的装置和工艺对变性淀粉废水进行处理，具体试验数据如下：
表1变性淀粉废水通过生化法去除硫酸根试验数据
Figure BDA0002656139170000061
Figure BDA0002656139170000071
实施例3
一种生化法处理硫酸盐的处理***，包括：还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19；所述还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19依次相连。
本发明通过硫酸根还原菌的转化，在SRB反应器内，通过还原作用将硫酸根转化为硫离子，再通过硫化铁沉淀，硫化铁的溶解度极低，进而提高了硫酸根的去除效率，硫酸根还原菌在氧化还原电位-100mv，碳硫比5:1的情况下，去除效率达到90％以上；
实施例4
一种生化法处理硫酸盐的处理***，包括：还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19；所述还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19依次相连。
(6)所述还原反应槽4与还原剂加药***1、复合碳源加药***2、碳酸氢钠加药***3分别相连。向还原反应槽内分别投加还原剂、碳源、碳酸氢钠，有效地调控废水的氧化还原电位ph、碳硫比、碱度等参数，提高了后续生化和厌氧处理效率。
实施例5
一种生化法处理硫酸盐的处理***，包括：还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19；所述还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19依次相连。
所述还原反应槽4的底部设置有曝气***6，以将气体打入水中，增加水中的溶解氧，提高还原反应效率。
实施例6
一种生化法处理硫酸盐的处理***，包括：还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19；所述还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19依次相连。
所述曝气***6与罗茨鼓风机5相连，以罗茨鼓风机作为气源，满足对气压和风量的要求。
实施例7
一种生化法处理硫酸盐的处理***，包括：还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19；所述还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19依次相连。
所述还原反应槽4、SRB厌氧反应器7之间设置有提升泵8、氧化还原电位仪9、进水流量计10，将还原反应槽之后的废水导入SRB厌氧反应器，利用硫酸根还原菌将硫酸根转化为硫离子。
实施例8
一种生化法处理硫酸盐的处理***，包括：还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19；所述还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19依次相连。
所述SRB厌氧反应器7顶部设置有布水器11，内部设置有：三相分离器12和布水管道13，所述布水管道13与布水器11相连，以提高废水的处理效率。
实施例9
一种生化法处理硫酸盐的处理***，包括：还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19；所述还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19依次相连。
所述硫铁反应槽18与铁盐加药***16相连，通过铁盐的投加与硫离子形成硫化铁沉淀，硫化铁的溶解度极低，进而提高了硫酸根的去除效率。
实施例10
一种生化法处理硫酸盐的处理***，包括：还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19；所述还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19依次相连。
所述硫铁反应槽18内设置有潜水搅拌机17，以提高混合效率，使铁盐与硫离子充分接触。
实施例11
一种生化法处理硫酸盐的处理***，包括：还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19；所述还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19依次相连。
所述沉淀池19设置有刮泥机20，并通过外循环管路与SRB厌氧反应器7相连，以将沉淀池底部的淤泥及时清出，减少污泥溢流。
实施例12
一种生化法处理硫酸盐的处理***，包括：还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19；所述还原反应槽4、SRB厌氧反应器7、硫铁反应槽18、沉淀池19依次相连。
所述外循环管路上设置有外循环流量计15、外循环水泵21，将沉淀池的部分上清液进行回用，提高循环水的利用率。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种生化法处理硫酸盐的处理***，其特征在于，包括：还原反应槽(4)、SRB厌氧反应器(7)、硫铁反应槽(18)、沉淀池(19)；所述还原反应槽(4)、SRB厌氧反应器(7)、硫铁反应槽(18)、沉淀池(19)依次相连。
2.如权利要求1所述的生化法处理硫酸盐的处理***，其特征在于，所述还原反应槽(4)与还原剂加药***(1)、复合碳源加药***(2)、碳酸氢钠加药***(3)分别相连。
3.如权利要求1所述的生化法处理硫酸盐的处理***，其特征在于，所述还原反应槽(4)的底部设置有曝气***(6)。
4.如权利要求3所述的生化法处理硫酸盐的处理***，其特征在于，所述曝气***(6)与罗茨鼓风机(5)相连。
5.如权利要求1所述的生化法处理硫酸盐的处理***，其特征在于，所述还原反应槽(4)、SRB厌氧反应器(7)之间设置有提升泵(8)、氧化还原电位仪(9)、进水流量计(10)。
6.如权利要求1所述的生化法处理硫酸盐的处理***，其特征在于，所述SRB厌氧反应器(7)顶部设置有布水器(11)，内部设置有：三相分离器(12)和布水管道(13)，所述布水管道(13)与布水器(11)相连。
7.如权利要求1所述的生化法处理硫酸盐的处理***，其特征在于，所述硫铁反应槽(18)与铁盐加药***(16)相连。
8.如权利要求1所述的生化法处理硫酸盐的处理***，其特征在于，所述硫铁反应槽(18)内设置有潜水搅拌机(17)；
或所述沉淀池(19)设置有刮泥机(20)，并通过外循环管路与SRB厌氧反应器(7)相连；
或所述外循环管路上设置有外循环流量计(15)、外循环水泵(21)。
9.一种生化法处理硫酸盐的处理方法，其特征在于，包括：
对废水进行还原、依次加碳源、碳酸氢钠进行处理，得到预处理废水；
将预处理废水在硫酸盐还原菌及厌氧絮状污泥存在下进行厌氧反应；
向厌氧处理后的废水加入铁盐，去除硫酸根，即得。
10.权利要求1-8任一项所述的生化法处理硫酸盐的处理***在工业污水处理中的应用。
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