專利名稱:從廢水中除去硫酸鹽的方法和裝置的制作方法
本發(fā)明涉及在廢水中添加沉淀劑，再從廢水中除去硫酸鹽的方法以及實(shí)施該方法的裝置。
眾所周知，廢水中硫酸鹽濃度較高會(huì)對下水道和污水凈化裝置產(chǎn)生有害的影響。硫酸鹽含量超過200毫克/升時(shí)就會(huì)侵蝕混凝土。此外，在普通的污水凈化裝置中，硫酸鹽含量超過500毫克/升會(huì)妨礙淤泥腐化，因?yàn)橥ㄟ^微生物還原產(chǎn)生硫化氫，這又妨礙沼氣利用。這樣，使硫酸鹽含量高的富有有機(jī)物的工業(yè)廢水不能進(jìn)行厭氧發(fā)酵，因?yàn)榇藭r(shí)硫酸鹽相對地優(yōu)先于甲烷化而先行還原。
通過廢水中添加鈣離子是能夠除去一定量的硫酸鹽，借助于石膏沉淀，硫酸鹽含量達(dá)到大約1400毫克/升。此外，可通過用不含硫酸鹽的水如冷卻水稀釋過高的硫酸鹽濃度。這樣，連同稀釋水一起，又必須處理大量的廢水，就相應(yīng)地需要大的凈化裝置。還有，以此稀釋硫酸鹽并不減少大量用水量。
本發(fā)明的任務(wù)基于上述的已有技術(shù)的方法以及實(shí)施該方法所安排的裝置，以致于可以以簡單而經(jīng)濟(jì)的方法使得硫酸鹽的實(shí)際去除到最低限度達(dá)到日常允許或者可容忍的濃度值。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，使用一種含鉛的定量溶液作為沉淀劑，分離沉淀狀硫酸鉛，再經(jīng)厭氧菌處理沉淀后的廢水。
本發(fā)明的方法是利用形成鉛的二種難溶的硫化物，即硫酸鉛和更難溶的硫化鉛。首先，通過混合含定量溶液，廢水中現(xiàn)存的硫酸鹽與溶液中的鉛生成較難容的硫酸鉛，然后例如在沉降過程中再把硫酸鉛從廢水中分離。在沉淀后的廢水再處理時(shí)，通常廢水還含有殘留硫酸鹽和相應(yīng)的少量已溶解的鉛，在厭氧菌處理的條件下使殘留的硫酸鹽盡可能地還原成硫化物，硫化物立即與已溶的鉛反應(yīng)生成實(shí)際上不溶的硫化鉛。
有利的方法是使再處理時(shí)的沉淀后的廢水通過厭氧菌淤泥。厭氧菌淤泥可被置于例如厭氧菌吸附反應(yīng)器中。厭氧菌淤泥一方面使不溶性硫化鉛留下，另一方面還使已沉淀后的廢水中的多余鉛通過微生物團(tuán)的吸附作用被完全去除。這樣，不但可以依據(jù)加到廢水中的鉛定量溶液盡可能地去除硫酸鹽，而且可以完全除去被添加的沉淀劑中的鉛，確保安全，因?yàn)殂U沉淀劑以有毒的重金屬被加到排出的廢水中。按照流過的沉淀和吸附級(jí)以前硫酸鹽含量高的廢水是可經(jīng)通常每種厭氧菌和需氧菌生物凈化以達(dá)到凈化的目的。
鑒于已沉淀后的廢水接著經(jīng)生物凈化，使用醋酸鉛和(或)甲酸鉛和(或)硝酸鉛作為含鉛定量溶液對本發(fā)明是有利的。引入鉛的醋酸鹽、甲酸鹽或者硝酸鹽通過生物分解而在厭氧菌和(或)需氧菌凈化級(jí)中去除并且因此不必二次廢水處理。
為了節(jié)省沉淀劑和能夠保證最大可能地從排出的廢水中去除有毒的重金屬鉛，以低于按硫酸鹽化學(xué)計(jì)算得出的鉛量再以定量溶液加入廢水中，這樣做是有利的。雖然，這往往不可能達(dá)到完全除去硫酸鹽，但是可以排除過量的鉛成份。即使按照法律上規(guī)定，完全除去硫酸鹽并非是絕對必需的，這種方法是特別實(shí)用的。
因?yàn)橐殉恋沓龅牧蛩徙U以及富集硫酸鉛的厭氧菌淤泥是含鉛量高的產(chǎn)物，所以已沉淀出、被分離的硫酸鉛以及在沉淀后廢水厭氧菌再處理時(shí)所沉淀的含鉛的厭氧菌淤泥可作為鉛的回收以重新使用，例如可在鉛冶煉廠進(jìn)行。通過這些含鉛產(chǎn)物的再加工，可以相當(dāng)大地降低沉淀劑的費(fèi)用。
實(shí)施本發(fā)明方法的一種裝置包括一個(gè)用于添加沉淀劑的混合容器，該容器有一根待處理廢水輸入管道和一根沉淀劑供給管道。本發(fā)明的裝置的特征在于沉淀劑供給管道接在含鉛定量溶液的貯料容器上，混合容器后接一個(gè)分離裝置，該裝置有一根已沉淀的硫酸鹽的排出管道，分離裝置后面接連已沉淀后廢水再處理的厭氧菌反應(yīng)器。已沉淀出的硫酸鉛的分離裝置可被制成如簡單的沉降容器。從實(shí)用的方式來看，混合容器設(shè)有一個(gè)攪拌裝置，用這個(gè)攪拌裝置使輸入的廢水和含鉛的定量溶液混合，同時(shí)，混合容器的大小可以小些，因?yàn)樯呻y溶硫酸鉛是一種自發(fā)的沉出反應(yīng)。
用于已沉淀后廢水再處理且接在沉淀分離器上的厭氧菌反應(yīng)器最好被制成進(jìn)行厭氧菌吸附的淤泥床式反應(yīng)器。這種淤泥床式反應(yīng)器的任務(wù)不僅在于在有厭氧菌的條件下自廢水中現(xiàn)有硫酸鹽中生成的硫化鉛貯藏在厭氧菌淤泥中，而且使多余的鉛從廢水中除去并且達(dá)到如此高的濃度，以致產(chǎn)生一種可用于鉛再生的產(chǎn)物，并且在接著的厭氧菌和(或)需氧菌生物凈化級(jí)中沉降的淤泥中是無鉛的。
在帶有攪拌裝置的混合室的下部有一個(gè)這種淤泥床式反應(yīng)器，混合室上設(shè)有一個(gè)向上擴(kuò)張的截錐狀的沉降室，使進(jìn)一步沉降。待處理廢水以及必需生成厭氧菌淤泥床的淤泥(例如從通常腐化塔中排走的淤泥)的輸入管道以下面通入混合室，在混合室中借助于攪拌裝置使廢水和淤泥之間進(jìn)行攪拌。
在向上擴(kuò)張的沉降室中，由于其本身橫截面擴(kuò)大使懸浮淤泥的上升速度逐步變緩，以致在沉降室的上部逐漸形成一個(gè)無淤泥區(qū)，從這個(gè)區(qū)域中可以抽出除去了含鉛淤泥的廢水。富集鉛的淤泥在沉降室下部排出。
本發(fā)明裝置的另一種良好的結(jié)構(gòu)形式是用于含鉛厭氧菌淤泥的厭氧菌反應(yīng)器的排出管道以及分離裝置已沉淀的硫酸鉛的排出管道接至用于鉛再生的一個(gè)選礦裝置上。
以下，較詳細(xì)地?cái)⑹龈綀D中所示的實(shí)施本發(fā)明方法的一種裝置的實(shí)施例。
附圖中，混合室以1表示，具有高的硫酸鹽含量的待處理廢水經(jīng)輸入管道2引入混合室。硫酸鹽含量高的廢水系來自諸如食品工業(yè)、酵母生產(chǎn)、食油提煉或者蛋白質(zhì)制造。為了把硫酸鹽含量降低到可容許的值，將貯料容器11中來的含鉛定量溶液經(jīng)過供應(yīng)管道10輸入混合容器1中，經(jīng)用攪拌裝置使與廢水徹底地混合。由此使廢水生成難溶的硫酸鉛。
廢水與已生成的硫酸鉛一起從混合容器1中出來送入分離裝置3中，在這種情況下3被當(dāng)作一個(gè)簡單的澄清器。難溶的硫酸鉛向下沉降到沉降器3的下部，經(jīng)過排出管道4從沉降器中排出。
為了有利地避免定量溶液中過多鉛量，所用的含鉛定量溶液中的鉛量應(yīng)低于按硫酸鹽的化學(xué)計(jì)算所得的量，從沉降器3出來經(jīng)管道5流出的已除去難溶硫酸鉛的廢水仍包含殘留的硫酸鹽部分以及日常環(huán)境中有的少量已溶解的鉛。因此，廢水要經(jīng)管道5輸給厭氧菌反應(yīng)器6進(jìn)行再處理，實(shí)際證明，厭氧菌反應(yīng)器被制成用厭氧菌淤泥沉降的吸附反應(yīng)器。在存在厭氧菌的條件下，硫酸鹽被還原或硫化物，立即再與溶解的鉛反應(yīng)生成實(shí)際上不溶的硫化鉛。這些被殘留在吸附反應(yīng)器6的淤泥中并可以使其與廢水分離。此外，多余的鉛通過吸附反應(yīng)器中現(xiàn)有的生物團(tuán)的吸附作用從廢水中完全被除去。故而，在沉降和吸附級(jí)經(jīng)處理的廢水可以被引入到接著的厭氧菌和(或)需氧菌的生物凈化以去除有機(jī)污染物。
如圖所示，這種淤泥床式反應(yīng)器在下部設(shè)有一個(gè)帶有攪拌裝置7的混合室6，在上部設(shè)有一個(gè)向上擴(kuò)張呈截錐狀的沉降室12。沉降器3的連接管道5以及厭氧菌淤泥的淤泥輸入管道13均在下面接在混合室6上。攪拌裝置7通過緩慢而不斷地?cái)嚢枋箯U水和厭氧菌淤泥10混合通過氣溝形成不致形成流動(dòng)短路。廢水和淤泥在沉降室12中分離，這是因?yàn)闄M截面的擴(kuò)張使懸浮的淤泥上升速度逐漸變得相當(dāng)慢之故。去除了含鉛的淤泥的廢水經(jīng)接在沉降室12上部的排出管道8排出，而沉降室12下部的含鉛厭氧菌淤泥經(jīng)淤泥排出管道9放走。
因?yàn)椴粌H厭氧菌反應(yīng)器6中富集鉛的淤泥而且沉降室3中得到的硫酸鉛均是含鉛量很高的產(chǎn)物，所以是實(shí)用的，為此，將含鉛的厭氧菌淤泥的厭氧菌反應(yīng)器6的排出管道9以及用于沉降硫酸鉛的沉降器3的排出管道4均接至用于鉛再生的選礦裝置上。
以下的數(shù)字實(shí)例應(yīng)當(dāng)表明本發(fā)明的方法的效果有一每天產(chǎn)生100立方米的廢水廠家，該廢水含有高的硫酸鹽含量，為2500毫克SO2-4/升。而且，要求硫酸鹽含量≤400毫克/升，才能將這種廢水放入下水道。
將由低于化學(xué)計(jì)算的配料劑量的醋酸鉛溶液加入廢水中，該溶液可由Pb(CH3CO2)2·3H2O溶解或者由PbO加稀釋醋酸轉(zhuǎn)化來制備。
在18℃下，PbSO4的溶解度為1.06×10-8。
添加Pb(CH3CO2)2·3H2O 794公斤(1.8立方米用440克/升)從計(jì)算上看會(huì)導(dǎo)致大約500毫克/升的多余的硫酸鹽含量和84微克Pb/升的多余的鉛含量Pb＝ (1.06×10-8)/0.026 ＝4.08×10-7摩爾/升＝84微克Pb/升這樣，每天可沉降631公斤硫酸鉛，并送去再生。
已沉淀后的廢水輸給淤泥床式反應(yīng)器。在此，在盡可能的厭氧菌發(fā)酵使帶鉛的醋酸鹽降解，用于養(yǎng)活厭氧菌的生物團(tuán)。此外，如果廢水中沒有現(xiàn)存的養(yǎng)份，則可配入少量含N和含P的化學(xué)試劑作為養(yǎng)料。
在淤泥床式反應(yīng)器(反應(yīng)器容積大約為20立方米)中，多余的硫酸鹽部分地還原成硫化物，例如50%硫化鉛的溶解度極小，為3.4×10-28時(shí)，計(jì)算的殘留鉛濃度為Pb＝ (3.4×10-28)/(7.8×10-3) ＝4.36×10-26摩爾/升＝9.0×10-24克/升。
權(quán)利要求
1.一種把沉淀劑加入廢水，再從廢水中除去硫酸鹽的方法，其特征在于用含鉛的定量溶液作為沉淀劑，分離已沉淀的硫酸鉛以及已沉淀后的廢水經(jīng)厭氧菌再處理。
2.如權(quán)利要求
1的所述的方法，其特征在于在再處理時(shí)，使已沉淀后的廢水通過含厭氧菌的淤泥。
3.如權(quán)利要求
1或2的所述的方法，其特征在于在應(yīng)用醋酸鉛和(或)甲酸鉛和(或)硝酸鉛作為含鉛的規(guī)定劑量的溶液。
4.如權(quán)利要求
1到3中之一所述的方法，其特征在于在以低于按硫酸鹽化學(xué)計(jì)算得出所需的鉛量，用定量溶液加至廢水中。
5.如權(quán)利要求
1到4之一所述的方法，其特征在于在把已沉淀且分離出的硫酸鉛以及在用厭氧菌再處理已沉淀后的廢水時(shí)所沉降的含鉛厭氧菌淤泥送給再生裝置。
6.一種實(shí)施如權(quán)利要求
1到5之一所述方法的裝置，具有一個(gè)用于添加沉淀劑的混合容器，一根待處理廢水的輸入管道以及一根沉淀劑的供給管道，其特征在于沉淀劑的供給管道(10)接在含鉛定量溶液的貯料容器(11)上，將用于沉降硫酸鉛的分離裝置(3)后接在混合容器(1)上，并在(3)上設(shè)有一根硫酸鉛的排出管道(4)，已沉淀后的廢水再處理的厭氧菌反應(yīng)器(6)后接在分離裝置(3)上。
7.如權(quán)利要求
6的所述的裝置，其特征在于使厭氧菌反應(yīng)器(6)形成淤泥床式反應(yīng)器。
8.如權(quán)利要求
6或7所述的裝置，其特征在于用于含鉛的厭氧菌淤泥的厭氧菌反應(yīng)器(6)的排出管道(9)以及分離裝置(3)的已沉淀的硫酸鉛的排出管道(4)被接至用于鉛再生的選礦裝置上。
專利摘要
本發(fā)明涉及從廢水中除去硫酸鹽的方法，該方法是把沉淀劑經(jīng)供給管道10送到混合容器1加至廢水中。為了以簡單而經(jīng)濟(jì)的方法使硫酸鹽的實(shí)際去除到最低限度達(dá)到日常允許或可容忍的濃度，則規(guī)定用含鉛定量溶液作沉淀劑，在混合容器1的后接分離裝置3中分離沉降的硫酸鉛，經(jīng)排出管道4排出，已沉淀后的廢水在淤泥床式反應(yīng)器6中進(jìn)行厭氧菌再處理。
文檔編號(hào)C02F1/52GK86101565SQ86101565
公開日1986年9月24日 申請日期1986年3月8日
發(fā)明者曼弗雷德·莫佩 申請人:琳德股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan