一種同時(shí)除去硫酸廠排放廢水中硫酸根離子和鉈離子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及至少有一個(gè)生物處理步驟的廢水處理方法，該方法可有效去除廢水中 的硫酸鹽和重金屬鉈。
【背景技術(shù)】
[0002] 硫酸廠排放廢水中一定量重金屬元素鉈和大量硫酸鹽，其中鉈離子的含量可達(dá) 400ug/L，硫酸根離子含量可達(dá)數(shù)百至數(shù)千mg/L。通常處理這些廢水的方法是石灰中和法， 但由于TI+的氫氧化物溶于水，該方法不能處理鉈，此外該方法對(duì)硫酸根離子的去除也極為 有限，因此一直以來(lái)鉈和硫酸根離子都是隨石灰中和后廢水直接排放到環(huán)境中。
[0003] 硫酸廠排放的鉈已對(duì)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅，n對(duì)哺乳動(dòng)物的毒性僅次于甲基汞，遠(yuǎn) 大于Hg、Pb、As等，毒性為氧化砷的3倍多水體中Il的危害早已引起美國(guó)環(huán)保局（USEPA) 的重視，在1993年就規(guī)定飲用水中Tl安全閥值為0. 002mg.L\遠(yuǎn)期安全值為0. 0005mg. L\俄羅斯和我國(guó)建設(shè)部制定城市供水水質(zhì)中Il的安全標(biāo)準(zhǔn)都為0.OOOlmg.Li。廢水中鉈 的去除方法不多，美國(guó)環(huán)保署推薦采用活性氧化鋁和離子交換法吸附分離處理含鉈廢水， 該方法主要針對(duì)n含量不是很高（<IOiig/L)的飲用水，經(jīng)該方法處理后，飲用水中n 含量可以降低到2ug.L\但該方法處理成本很高，很難推廣應(yīng)用于處理鉈含量較多的廢水。
[0004] 國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)1992年12月23日授權(quán)公告了一種"含鉈廢水處理方法"（公開(kāi)號(hào) 為：CN1067229A)的發(fā)明專利申請(qǐng)，該申請(qǐng)需要在酸性環(huán)境下加入大量化學(xué)物質(zhì)，鉈最終以 Tl(OH) 3形式沉淀下來(lái)，因而處理成本較高，并且容易產(chǎn)生二次污染。公開(kāi)號(hào)為CN1715204A 的專利申請(qǐng)公開(kāi)了采用黃鐵礦處理含鉈廢水的方法，該方法使鉈以硫化鉈的形式去除，在 降低成本及防止二次污染方面效果顯著，但該方法并沒(méi)有有效解決排放廢水中的硫酸鹽問(wèn) 題。此外，公開(kāi)號(hào)為CN1778706A的專利申請(qǐng)還公開(kāi)了采用黃鐵礦處理包含鉈在內(nèi)多種金 屬元素的方法，公開(kāi)號(hào)為CN1365953A的專利申請(qǐng)還公開(kāi)了一種高含硫、含氨、含酚廢水綜 合脫硫、脫氨、脫酚的方法，公開(kāi)號(hào)為CN101708926A的專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種同時(shí)脫硫、脫 氮、脫色的廢水生物處理方法。但是，上述現(xiàn)有技術(shù)的處理方法均存在不能同時(shí)去除硫酸廠 排放廢水中殘留硫酸鹽和重金屬鉈的問(wèn)題，同時(shí)存在二次污染的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種同時(shí)除去硫酸廠排放廢水中硫酸根離子 和鉈離子的方法，該方法可同時(shí)去除所述廢水中硫酸根離子和鉈離子，效率高，成本低，無(wú) 二次污染。
[0006] 本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案如下：
[0007] -種同時(shí)除去硫酸廠排放廢水中硫酸根離子和鉈離子的方法，該方法包括以下步 驟：
[0008] (1)預(yù)處理：
[0009] 將硫酸廠排放廢水經(jīng)間隔為5mm的格柵后通入沉砂池去除漂浮物和沉渣；
[0010] 將糞便污水經(jīng)間隔為IOrnm的格柵后通入另一個(gè)沉砂池去除漂浮物和沉渣；
[0011] (2)調(diào)節(jié)水質(zhì)：
[0012] 將經(jīng)步驟（1)預(yù)處理的硫酸廠排放廢水通入到調(diào)節(jié)池，加入經(jīng)步驟（1)預(yù)處理的 糞便污水以補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)源，使得所述廢水的C0D/S0/比為2. 0~3. 0 ;
[0013] (3)硫酸鹽還原沉淀：
[0014] (3. 1)將經(jīng)步驟⑵調(diào)節(jié)后的硫酸廠排放廢水通入U(xiǎn)ASB進(jìn)行馴化，該馴化的方法 為：按污泥重量與UASB反應(yīng)器總?cè)莘e的比為3. 75~4. 25g/L的比例，向UASB反應(yīng)器內(nèi)投 入硫酸廠廢水沉淀池中含硫量為6% -13%重量百分?jǐn)?shù)的污泥作為接種污泥；然后，向UASB 反應(yīng)器通入經(jīng)步驟（2)調(diào)節(jié)的廢水進(jìn)行厭氧處理，厭氧處理后的廢水由UASB反應(yīng)器的上部 溢出，待UASB反應(yīng)器內(nèi)污泥符合以下要求馴化結(jié)束：污泥沉降比為60~85%，污泥指數(shù)為 15~30mL/g，污泥粒徑為1. 5~3mm，UASB反應(yīng)器中污泥內(nèi)硫酸鹽還原菌密度大于9. 0~ 11XIO7個(gè)/cm3;
[0015] (3. 2)馴化結(jié)束后進(jìn)行下述操作投入正常運(yùn)行：經(jīng)步驟（2)調(diào)節(jié)的廢水輸入U(xiǎn)ASB 反應(yīng)器的底部，廢水在上升過(guò)程中與UASB反應(yīng)器內(nèi)活性污泥發(fā)生反應(yīng)，到達(dá)UASB反應(yīng)器的 三相分離器上部并溢出；
[0016] 上述步驟（3. 1)和（3. 2)中，所述的UASB反應(yīng)器的水力停留時(shí)間為8~14小時(shí)；
[0017] (4)深度處理：
[0018] UASB反應(yīng)器溢出的廢水依次經(jīng)5~10小時(shí)的缺氧和好氧處理后溢流排放；其中 所述好氧處理過(guò)程中，好氧池內(nèi)溶解氧的濃度為2. 5~4.Omg/L。
[0019] 上述方案中，所述的UASB(Up-flowAnaerobicSludgeBed/Blanket)反應(yīng)器的中 文名稱為上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，又叫升流式厭氧污泥床。
[0020] 上述方案中，所述的硫酸鹽還原菌（Sulfate-ReducingBacteria，簡(jiǎn)稱SRB)是一 種厭氧的微生物，廣泛存在于土壤、海水、河水、地下管道以及油氣井等缺氧環(huán)境中。目前已 知的SRB它的特別之處是可以氧化脂肪酸，并將硫酸鹽離子還原為硫離子。
[0021] 本發(fā)明根據(jù)硫酸廠排放廢水中硫酸鹽和重金屬鉈的特征，以糞便污水為補(bǔ)充的營(yíng) 養(yǎng)源，調(diào)節(jié)所述廢水中的碳、硫和鉈元素的比例，有效提高了硫酸廠排放廢水的可生化性， 持續(xù)培養(yǎng)硫酸鹽還原菌，該細(xì)菌以有機(jī)物作為電子供體，以硫酸鹽和高價(jià)態(tài)鉈作為電子受 體，在去除有機(jī)物的同時(shí)將硫酸鹽離子還原為硫化態(tài)，進(jìn)而硫化態(tài)硫離子再與鉈離子結(jié)合 生成硫化鉈沉淀而被去除。
[0022] 本發(fā)明所述的方法較現(xiàn)有技術(shù)具有下列顯著的技術(shù)效果：
[0023] 以糞便污水補(bǔ)充微生物處理需要的營(yíng)養(yǎng)源，有效地提高了硫酸廠排放廢水的可生 化性，不僅同時(shí)去除了廢水中的硫酸根離子和鉈離子，而且以廢治廢，運(yùn)行成本低，易于推 廣應(yīng)用。
[0024] 以下結(jié)合附圖及相關(guān)實(shí)驗(yàn)和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述，以便公眾 更好地理解本發(fā)明所能達(dá)到的技術(shù)效果。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為本發(fā)明所述方法的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下述試驗(yàn)一、試驗(yàn)二和實(shí)施例1~3均在按附圖1所示的工藝流程圖所示的流程 進(jìn)行。根據(jù)待處理廢水的流量和UASB反應(yīng)器I的容積，下述試驗(yàn)和實(shí)施例均控制UASB反 應(yīng)器I的水力停留時(shí)間為8~14小時(shí)。
[0027] 試驗(yàn)一：細(xì)菌密度對(duì)硫酸根和鉈去除率的影響
[0028] 1、試驗(yàn)方法
[0029] (1)預(yù)處理：
[0030] 取硫酸根離子含量為490mg/L和鉈離子含量為40ug/L的硫酸廠廢水和糞水分別 先經(jīng)間隔為5mm和IOmm的格柵濾除飄浮物，再沉淀35s去除沉渣。
[0031] (2)調(diào)節(jié)水質(zhì)：
[0032] 將經(jīng)步驟（1)預(yù)處理的硫酸廠排放廢水通入到調(diào)節(jié)池，先加入經(jīng)步驟（1)預(yù)處理 的糞便污水以補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，使得所述廢水的C0D/S0/比為2. 5。
[0033] (3)硫酸鹽還原沉淀：
[0034] (3. 1)將經(jīng)步驟（2)調(diào)節(jié)后的硫酸廠排放廢水通入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器進(jìn)行馴化，該馴化 的方法為：按污泥重量與UASB反應(yīng)器總?cè)莘e的比為4. 00g/L的比例，向UASB反應(yīng)器內(nèi)投入 硫酸廠廢水沉淀池中含硫量為10%重量百分?jǐn)?shù)的污泥作為接種污泥；然后，向UASB反應(yīng)器 通入經(jīng)步驟（2)調(diào)節(jié)的廢水進(jìn)行厭氧處理，厭氧處理后的廢水由UASB反應(yīng)器的上部溢出， 待UASB反應(yīng)器內(nèi)污泥符合以下要求馴化結(jié)束：污泥沉降比為75%，污泥指數(shù)為20mL/g，污 泥粒徑為2mm，UASB反應(yīng)器中污泥內(nèi)硫酸鹽還原菌密度分別為8XIO7個(gè)/cm3;
[0035] (3. 2)馴化結(jié)束后進(jìn)行下述操作投入正常運(yùn)行：經(jīng)步驟（2)調(diào)節(jié)的廢水輸入至 UASB反應(yīng)器的底部，廢水在上升過(guò)程中與UASB反應(yīng)器內(nèi)活性污泥發(fā)生反應(yīng)，到達(dá)UASB反應(yīng) 器的三相分離器上部并溢出；
[0036] (4)深度處理：
[0037] 將UASB反應(yīng)器4的出水引入曝氣生物氧化塘處理裝置II中，曝氣生物氧化塘II 采用間歇式曝氣方式，反應(yīng)過(guò)程可分為好氧和缺氧兩個(gè)狀態(tài)，在缺氧池5中，通過(guò)電動(dòng)攪拌 機(jī)10以25r/min的轉(zhuǎn)速攪拌進(jìn)行缺氧處理，部分難降解的有機(jī)物得到進(jìn)一步的消化，在好 氧池6中，以3.Omg/L的溶解氧濃度進(jìn)行曝氣后使廢水中剩余的有機(jī)物被去除；所述曝氣生 物氧化塘II中的水力停留時(shí)間為12小時(shí)，其中缺氧階段6小時(shí)，好氧階段為6小時(shí)，溢流 外排出水；
[0038] 再按上述4個(gè)步驟四次實(shí)驗(yàn)，這四次實(shí)驗(yàn)不同的是控制UASB反應(yīng)器中污泥內(nèi)硫酸 鹽還原菌密度分別為 9X107,IOX107,IlX107,12XIO7個(gè) /cm3;
[0039] 2、試驗(yàn)結(jié)果
[0040] 取每一次實(shí)驗(yàn)溢流外排的水，分別檢測(cè)其中的SO42和鉈濃度，結(jié)果如下表所示。 [0041 ]
[0042] 由上表可知，處理后的SO42的濃度穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一 級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，去除率在89. 73%~96. 21%之間波動(dòng)；鉈排放濃度低于美國(guó)環(huán)保署制訂的飲用 水標(biāo)準(zhǔn)（2ug/L)，最低為0. 15ug/L，去除率在96. 36%~99. 76%之間波動(dòng)。其中，以細(xì)菌密 度為10XIO7個(gè)/cm3時(shí)的SO42和鉈的處理效果較佳；
[0043] 試驗(yàn)二：C0D/S042比對(duì)硫酸根和鉈去除率的影響
[0044] 1、試驗(yàn)方法
[0045] (1)預(yù)處理：
[0046] 取硫酸根離子含量為500mg/L和鉈離子含量為39ug/L的硫酸廠廢水和糞水分別 先經(jīng)間隔為5mm和IOmm的格柵濾除飄浮物，再沉淀35s去除沉渣。
[0047] (2)調(diào)節(jié)水質(zhì)：
[0048] 將經(jīng)步驟（1)預(yù)處理的硫酸廠排放廢水通入到調(diào)節(jié)池，先加入經(jīng)步驟（1)預(yù)處理 的糞便污水以補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，使得所述廢水的C0D/S0