一種能夠提高單質(zhì)硫轉化率的硫化物廢水厭氧脫硫方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種提高硫化物廢水厭氧脫硫工藝中單質(zhì)硫轉化率的方法，該方法通過測定受污染水樣中的硫化物濃度確定添加氨氮的濃度，并根據(jù)氨氮濃度確定廢水停留的時間，當進水中硫化物濃度為50～150mg/L時，用銨鹽調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為60～120mg/L，停留48小時。本發(fā)明利用氨氮與硝氮反應，中斷其繼續(xù)氧化單質(zhì)硫為硫酸鹽的反應，大幅度提高單質(zhì)硫的轉化率，降低出水硫酸鹽的濃度。反應可在中性條件下進行，簡單易行，生物活性高，反應器運行穩(wěn)定。
【專利說明】一種能夠提高單質(zhì)硫轉化率的硫化物廢水厭氧脫硫方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程領域，涉及硫化物廢水厭氧生物處理方法，具體涉及一種能夠提聞單質(zhì)硫轉化率的硫化物廢水厭氧脫硫方法。
【背景技術】
[0002]目前工業(yè)生產(chǎn)中量最大的常規(guī)硫化物廢水的硫化物濃度在50~150mg/L，硫化物廢水中含有一定量的雜質(zhì)氨氮。工業(yè)生產(chǎn)中還會產(chǎn)生一種硝酸鹽廢水，將這兩種廢水混合，脫氮硫桿菌在厭氧條件下可以利用廢水中的硫化物和硝酸鹽，達到同時脫氮除硫的目的，在此基礎上開發(fā)的厭氧脫硫工藝在硫化物廢水的處理、管網(wǎng)系統(tǒng)臭味和腐蝕控制、以及油田硫化物污染控制等領域具有廣闊的應用前景，近年來許多學者對該工藝進行了廣泛深入的研究。然而，硫化物極易被硝氮氧化為硫酸鹽而不是單質(zhì)硫，致使厭氧脫硫工藝中單質(zhì)硫的轉化率不高、出水硫酸鹽濃度較高，限制了該工藝的推廣應用。如何提高硫化物廢水的厭氧脫硫工藝中單質(zhì)硫轉化率是目前本領域需要克服的技術難題。
[0003]現(xiàn)有方法通過提高硫化物濃度來提高單質(zhì)硫轉化率或通過亞硝氮代替硝氮為電子受體降低出水中硫酸鹽的含量，盡管這些方法在一定程度上提高了單質(zhì)硫的轉化率，但是由于硫化物、亞硝氮毒性太大，抑制了生物的生長，反應器持續(xù)時間短，很難在實際中應用。開發(fā)一種新型的提高單質(zhì)硫轉化率的方法具有重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明旨在提供一種能夠提聞單質(zhì)硫轉化率的硫化物廢水厭氧脫硫方法，該方法針對工業(yè)生產(chǎn)中排放量最大的常規(guī)硫化物廢水，能夠在提高單質(zhì)硫轉化率的同時降低毒性，不抑制生物的生長。
`[0005]為了實現(xiàn)上述技術任務，本發(fā)明采用如下技術方案予以實現(xiàn):
[0006]一種能夠提高單質(zhì)硫轉化率的硫化物廢水厭氧脫硫方法，該方法包括以下步驟:
[0007]步驟一，向厭氧反應器中接種厭氧污泥和脫氮硫桿菌菌懸液的混合液，厭氧污泥和脫氮硫桿菌菌懸液的體積比為1:(1~2)，對厭氧反應器進行加熱，使得厭氧反應器中溫度控制在33 ± I °C，整個厭氧反應器厭氧密閉，無氧氣進入；
[0008]步驟二，進水管從厭氧反應器的進水孔伸到厭氧反應器中，進水管的端部處于沉積后的厭氧污泥的泥面之上并且處于脫氮硫桿菌菌懸液的液面之下；
[0009]步驟三，將含有硫化物的廢水與含有硝酸鹽的廢水混合，得到混合廢水，記為進水，所述的進水中硝酸鹽對應的氮元素與硫化物對應的硫元素之間的摩爾比為0.4，記為N/S=0.4 ；
[0010]步驟四，通過進水管將混合廢水通入?yún)捬醴磻?，記為進水，在反應器中進行厭氧脫硫:
[0011]當進水中硫化物濃度為50~150mg/L時,用銨鹽調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為60~120mg/L，停留48小時。[0012]本發(fā)明還具有如下技術特征:
[0013]所述的銨鹽為氯化銨。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術比，具有如下有益技術效果:
[0015](I)本發(fā)明的方法通過氨氮中斷單質(zhì)硫轉化為硫酸鹽的途徑，大幅度提高單質(zhì)硫的轉化率。
[0016](2)本發(fā)明的方法大幅度降低了出水硫酸鹽的濃度，將大部分硫化物轉化為單質(zhì)硫?，F(xiàn)有技術中提聞厭氧脫硫工藝單質(zhì)硫轉化率的方法需要將進水硫化物濃度提聞到500~1000mg/L，這一方法僅在堿性條件下可以實現(xiàn)脫硫，而且高濃度的硫化物會抑制生物的活性，導致反應器運行失效。而本發(fā)明的方法在中性條件下進行，針對濃度為50~150mg/L的硫化物廢水單質(zhì)硫轉化率高達80%，實現(xiàn)硫化物廢水的無害化處理。
[0017](3)厭氧條件下氨氮和硫化物都會被硝氮氧化，但當二者共存時，氧化氨氮會消耗一部分硝氮，干擾單質(zhì)硫被氧化的過程，阻礙單質(zhì)硫被進一步氧化為硫酸鹽，從而提高單質(zhì)硫的轉化率。具體原理如下:
[0018]同步脫氮除硫:
[0019]/AT + 0.4yvo: +XAH+ -^S + 0.2,V2 + 1.1II2O (I)
[0020]S +1.2NO, + QAH2O SO^ + 0.6N2 + 0.8// ! (II)
[0021]缺點:如上所述，方程(I)產(chǎn)生的單質(zhì)硫通過方程(II)會被繼續(xù)氧化為硫酸鹽，降低單質(zhì)硫的轉化率，提高出水硫酸鹽的濃度。
`[0022]添加氨氮后:
[0023]HS — + 0.5N03 — — 0.5N02 — + S + 0.5H20 (III)
[0024]NH4+ 十 NO2 — N2 十 2H20 (IV)
[0025]5NH4 + + 3N0S — — 4N2 + 9H20+2H+ (V )
[0026]優(yōu)點:添加氨氮后，單質(zhì)硫的生成方程由方程(I )變?yōu)榉匠?III)，改變了氧化還原電位，氨氮會與剩余硝氮反應，見方程(IV)和(V)，中斷上述方程(II)轉化單質(zhì)硫為硫酸鹽的途徑，大幅度提高單質(zhì)硫的轉化率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是進水中硫化物濃度為50mg/L時，調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為60mg/L的條件下，出水硫化物濃度、硝氮濃度和厭氧反應器中的濁度隨時間的變化曲線。
[0028]圖2是進水中硫化物濃度為50mg/L時，調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為90mg/L的條件下，出水硫化物濃度、硝氮濃度和厭氧反應器中的濁度隨時間的變化曲線。
[0029]圖3是進水中硫化物濃度為50mg/L時，調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為120mg/L的條件下，出水硫化物濃度、硝氮濃度和厭氧反應器中的濁度隨時間的變化曲線。
[0030]圖4是進水中硫化物濃度為100mg/L時，調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為60mg/L的條件下，出水硫化物濃度、硝氮濃度和厭氧反應器中的濁度隨時間的變化曲線。
[0031]圖5是進水中硫化物濃度為100mg/L時，調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為90mg/L的條件下，出水硫化物濃度、硝氮濃度和厭氧反應器中的濁度隨時間的變化曲線。
[0032]圖6是進水中硫化物濃度為100mg/L時，調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為120mg/L的條件下，出水硫化物濃度、硝氮濃度和厭氧反應器中的濁度隨時間的變化曲線。
[0033]圖7是進水中硫化物濃度為150mg/L時，調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為60mg/L的條件下，出水硫化物濃度、硝氮濃度和厭氧反應器中的濁度隨時間的變化曲線。
[0034]圖8是進水中硫化物濃度為150mg/L時，調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為90mg/L的條件下，出水硫化物濃度、硝氮濃度和厭氧反應器中的濁度隨時間的變化曲線。
[0035]圖9是進水中硫化物濃度為150mg/L時，調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為120mg/L的條件下，出水硫化物濃度、硝氮濃度和厭氧反應器中的濁度隨時間的變化曲線。
[0036]圖10是進水中硫化物濃度為50mg/L時，厭氧反應器中的pH值隨著時間的變化曲線。
[0037]圖11是進水中硫化物濃度為100mg/L時，厭氧反應器中的pH值隨著時間的變化曲線。
[0038]圖12是進水中硫化物濃度為150mg/L時，厭氧反應器中的pH值隨著時間的變化曲線。
[0039]以下結合附圖和實施例對本發(fā)明的具體內(nèi)容作進一步詳細地說明。
【具體實施方式】
[0040]本申請經(jīng)過大量實驗研究發(fā)現(xiàn)，添加低濃度的氨氮到厭氧脫硫方法中，氨氮消耗部分硝氮，從而中斷硝氮將單質(zhì)硫氧化為硫酸鹽的途徑，降低出水硫酸鹽的濃度，提高該工藝單質(zhì)硫的轉化率?？朔爽F(xiàn)有厭氧脫硫方法中出水硫酸鹽含量高、單質(zhì)硫轉化率低的弊`端。
[0041]在厭氧反應器的頂部開設有進水孔、排水孔和集氣孔，進水孔用來輸入待處理的廢水，排水孔用來輸出經(jīng)過處理的廢水，集氣孔用來收集廢水處理過程中產(chǎn)生的氣體。實際工業(yè)廢水處理過程中允許廢水中含有一定濃度的有機物，COD濃度低于200mg/L即可。
[0042]遵從上述技術方案,下述實施例給出一種能夠提高單質(zhì)硫轉化率的硫化物廢水厭氧脫硫方法，該方法包括以下步驟:
[0043]步驟一，向厭氧反應器中接種厭氧污泥和脫氮硫桿菌菌懸液的混合液，厭氧污泥和脫氮硫桿菌菌懸液的體積比為1:(1~2)，對厭氧反應器進行加熱，使得厭氧反應器中溫度控制在33 ± I °C，整個厭氧反應器厭氧密閉，無氧氣進入；
[0044]步驟二，進水管從厭氧反應器的進水孔伸到厭氧反應器中，進水管的端部處于沉積后的厭氧污泥的泥面之上并且處于脫氮硫桿菌菌懸液的液面之下；
[0045]步驟三，將含有硫化物的廢水與含有硝酸鹽的廢水混合，得到混合廢水，記為進水，所述的進水中硝酸鹽對應的氮元素與硫化物對應的硫元素之間的摩爾比為0.4，記為N/S=0.4 ；
[0046]步驟四，通過進水管將混合廢水通入?yún)捬醴磻?，記為進水，在反應器中進行厭氧脫硫:
[0047]當進水中硫化物濃度為50~150mg/L時,用銨鹽調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為60~120mg/L，停留48小時。
[0048]步驟四中，優(yōu)選的厭氧脫硫條件為:
[0049]當進水中硫化物濃度為50mg/L時，用銨鹽調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為60~120mg/L，停留48小時；
[0050]當進水中硫化物濃度為100mg/L時，用銨鹽調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為60~120mg/L，停留48小時；
[0051]當進水中硫化物濃度為150mg/L時，用銨鹽調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為60~120mg/L，停留48小時。 [0052]以下給出本發(fā)明的具體實施例，需要說明的是本發(fā)明并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本發(fā)明的保護范圍。
[0053]需要說明的是本申請中的硝氮為進水中硝酸鹽中對應的氮元素；氨氮為進水中銨鹽中對應的氮元素；N/S比為進水中硝酸鹽對應的氮元素與硫化物對應的硫元素之間的摩爾比。
[0054]需要說明的是以下實施例采用人工配制的廢水來模擬工業(yè)廢水來探尋提高單質(zhì)硫轉化率的硫化物廢水厭氧脫硫方法。由于Na2S *9H20不穩(wěn)定，容易分解，硫化物濃度越高分解程度越大。
[0055]實施例1:確定最佳N/S比
[0056]步驟一，向容積為IL的厭氧反應器中接種厭氧污泥和脫氮硫桿菌菌懸液的混合液，厭氧污泥和脫氮硫桿菌菌懸液的體積比為1:1，厭氧污泥和脫氮硫桿菌菌懸液的混合液的用量占厭氧反應器的1/3，在恒溫水箱中對厭氧反應器進行加熱，使得厭氧反應器中溫度控制在33 ± I °C，整個厭氧反應器厭氧密閉，無氧氣進入；
[0057]步驟二，進水管從厭氧反應器的進水孔伸到厭氧反應器中，進水管的端部處于沉積后的厭氧污泥的泥面之上并且處于脫氮硫桿菌菌懸液的液面之下；
[0058]步驟三，采用煮沸的去離子水添加Na2S *9H20模擬硫化物廢水，采用煮沸的去離子水添加NaNO3模擬硝氮廢水，將硫化物廢水與硝氮廢水混合，得到混合廢水，記為進水，使得進水硫化物的濃度為100mg/L ;通過進水管將進水通入?yún)捬醴磻?，在反應器中進行厭氧脫硫；
[0059]步驟四，共設5組厭氧反應器，通過進水管將進水通入?yún)捬醴磻髦跋认騾捬醴磻髦屑勇然@，調(diào)整5組厭氧反應器中進水氨氮濃度依次為0mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L，再將進水通入?yún)捬醴磻髦?，進行進水中不同氨氮濃度對厭氧同步脫氮除硫的影響試驗，進水停留時間為24h，并設置進水N/S比分別為0.4、0.6和0.8，進行上述試驗。
[0060]試驗過程中采用集氣法從厭氧反應器的集氣孔中測定產(chǎn)氣量。從厭氧反應器的排水孔中取水樣，每隔24h取樣測定，采用亞甲基藍分光光度法測定硫化物(S2_-S)濃度；采用紫外分光光度法測定硝氮(NO3--N)濃度；采用納氏試劑法測定氨氮濃度。測定結果如表I所示。
[0061]表1不同氨氮濃度、N/S比條件下單質(zhì)硫的轉化率
[0062]
【權利要求】
1.一種能夠提高單質(zhì)硫轉化率的硫化物廢水厭氧脫硫方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一，向厭氧反應器中接種厭氧污泥和脫氮硫桿菌菌懸液的混合液，厭氧污泥和脫氮硫桿菌菌懸液的體積比為1:(1~2)，對厭氧反應器進行加熱，使得厭氧反應器中溫度控制在33 ± I °C，整個厭氧反應器厭氧密閉，無氧氣進入； 步驟二，進水管從厭氧反應器的進水孔伸到厭氧反應器中，進水管的端部處于沉積后的厭氧污泥的泥面之上并且處于脫氮硫桿菌菌懸液的液面之下； 步驟三，將含有硫化物的廢水與含有硝酸鹽的廢水混合，得到混合廢水，記為進水，所述的進水中硝酸鹽對應的氮元素與硫化物對應的硫元素之間的摩爾比為0.4，記為N/S=0.4 ； 步驟四，通過進水管將混合廢水通入?yún)捬醴磻?，記為進水，在反應器中進行厭氧脫硫: 當進水中硫化物濃度為50~150mg/L時,用銨鹽調(diào)節(jié)厭氧反應器中氨氮濃度為6 0~120mg/L，停留48小時。
2.如權利要求1所述的能夠提高單質(zhì)硫轉化率的硫化物廢水厭氧脫硫方法，其特征在于，所述的銨鹽為氯化銨。
【文檔編號】C02F3/34GK103482762SQ201310379361
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權日:2013年8月27日
【發(fā)明者】徐金蘭, 阮泳馨, 雷絨娟, 宋少花, 張森森 申請人:西安建筑科技大學