一種反硫化厭氧氨氧化高效除硫脫氮方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種除硫脫氮方法，具體涉及一種反硫化厭氧氨氧化高效除硫脫氮方法。
【背景技術】
[0002]伴隨著工業(yè)的發(fā)展，很多生產(chǎn)領域都涌現(xiàn)出了大量的含高濃度硫酸鹽和高濃度含硫、含氮有機物的工業(yè)廢水，如味精廠、制藥廠、印染廠、糖蜜酒精廠等。由于大多數(shù)的硫酸鹽在水中的溶解度很大，在自然界中性質(zhì)穩(wěn)定，所以單純的依靠自然凈化作用很難去除掉。含高濃度硫酸鹽的污水的任意排放在短期內(nèi)對自然水體和生態(tài)環(huán)境的影響不大，但是硫酸鹽污染一旦大面積形成，治理是相當?shù)睦щy的。目前我國的很多城市的地下水已經(jīng)受到了不同程度的硫酸鹽污染，重視并研究治理硫酸鹽污染的問題已經(jīng)迫在眉睫。
[0003]自20世紀70年代起國內(nèi)外就開始采用單相厭氧工藝處理高濃度硫酸鹽廢水。但是，反應器運轉(zhuǎn)成功的實例很少。這是因為在厭氧工藝中，當廢水中含有高濃度的硫酸鹽時，就會對厭氧消化過程產(chǎn)生不利的影響。歸納為以下兩個方面:一是由于SRB(硫酸鹽還原菌)和MPB(產(chǎn)甲烷菌)都可以利用乙酸和比而產(chǎn)生的基質(zhì)競爭性抑制作用；二是硫酸鹽還原的終產(chǎn)物一一硫化物對產(chǎn)甲烷菌和其它厭氧細菌直接產(chǎn)生的毒害作用。
[0004]目前，對于含高濃度的硫酸鹽的廢水在進入?yún)捬跆幚砬熬鸵A處理降低硫酸鹽濃度，目前的處理技術有物化法和生化法。物化法就是通過投加石灰，硫酸根與鈣離子反應產(chǎn)生石膏沉淀，以達到去除硫酸根目的。生化法主要是通過培養(yǎng)SRB來將廢水中的硫酸根轉(zhuǎn)化出來。物化法處理需要投加大量的石灰，相應的產(chǎn)生大量的化學污泥一石膏渣，會增加固廢處理成本。而生化法處理的運行成本就相對較低，但產(chǎn)生尾氣中的硫化氫需處理后方可排放，通常由堿液吸收或微氧化(通入空氣，或低濃度的純氧等氧化劑)，生物法增加了尾氣處理的環(huán)節(jié)，進而增加處理基礎投資和運行成本。由于生物法的存在的不足，出現(xiàn)了一些改進的除硫工藝，如專利公開號為CN 102351366 B的“同步生物反硝化反硫化及自養(yǎng)生物脫氮處理制藥廢水的裝置和技術”，提出了在厭氧處理的同時進行反硫化，但未解決SRB和MPB之間的底物競爭問題。如專利公開號為CN 101164923 B的“綜合印染廢水處理工藝”，提出了在厭氧池中直接投加Fe2+，對反硫化產(chǎn)生的S2+進行沉淀，此技術忽略了厭氧池中投加Fe2+不僅增加了厭氧池的鹽濃度，同時也會造成Fe 2+對正常的厭氧產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生不利影響。
[0005]可見，由于對含硫化工、制藥廢水水質(zhì)及生化處理過程微生物作用機制了解不足或沒有給予足夠的重視，盲目的將城市污水的處理工藝簡單疊加后搬到化工、制藥廢水處理工藝上，不僅處理費用昂貴，而且嚴重影響后續(xù)的物化和生化處理?，F(xiàn)有的含硫化工、制藥廢水處理技術沒有很好的將厭氧反硫化、反硝化和反硫化協(xié)調(diào)統(tǒng)一，通常是先只考慮厭氧反硫化反硝化，結(jié)果導致污水中硫酸鹽含量偏高，嚴重影響后續(xù)的REGSB反應器的正常運行。開發(fā)適合含硫化工、制藥廢水水質(zhì)特點的、高效協(xié)同深度去除硫酸鹽的生化技術，是整套含硫化工、制藥廢水處理工藝高效穩(wěn)定運行的關鍵。另外在高硫、高氨氮、高C0D工業(yè)廢水處理中，反硫化的目的是防止在厭氧的條件下，硫化物生成對產(chǎn)酸菌和MPB有抑制和毒害作用的硫化氫、硫醚、硫醇。其次，反硫化是優(yōu)先于氨化和碳化反應進行的，而碳化基本被抑制、處于休眠狀態(tài)。因此需要研發(fā)一種可以顯著地、同時達到除硫脫氮，減少COD的預處理作用的新技術，以保證后續(xù)好氧生化處理的正常運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明解決了化工、制藥含硫廢水反硫化酸化過程中產(chǎn)生的硫酸鹽影響厭氧消化與硫酸鹽難去除的問題，提供一種反硫化厭氧氨氧化高效除硫脫氮方法，該方法簡單、高效，同時投資和運行成本較低。
[0007]本發(fā)明所采用的技術方案如下:
[0008]本發(fā)明的反硫化厭氧氨氧化高效除硫脫氮方法，其包括以下步驟:
[0009]第一步，原水進入AnV反應器(即反硫化氨化反應器，也簡稱AnV池)進行反硫化和氨化反應，并將AnV反應器末端出水部分回流到進水端，通過水質(zhì)混合器將原水和AnV反應器回流水混合；其中AnV反應器結(jié)構為多廊道推流式反應器，在AnV反應器內(nèi)采用懸浮固定床工藝將SRB(即硫酸鹽還原菌)種固定，保證SRB種的停留時間大于其世代時間；
[0010]第二步，將AnV反應器未回流的出水通過管式靜態(tài)混合器加入脫硫劑，使AnV反應器出水中硫化物與脫硫劑充分混合，使AnV反應器出水中硫化物與脫硫劑形成S2鹽沉淀；
[0011]第三步，經(jīng)與脫硫劑混合后的廢水進入EAO池(即高級氧化澄清池)，進行絮凝反應；將EAO池出水分為兩股，一股進入NNIT池(即亞硝化反應器)進行亞硝化反應；
[0012]第四步，將EAO池出水的另一股出水與NNIT池的出水一道引入REGSB反應器(即改型厭氧膨脹顆粒污泥床)，在REGSB反應器內(nèi)進行厭氧氨氧化反應脫氮，同時進行碳化反應；另外設置NNIT池出水回流裝置，回流比為:50%?2000%。
[0013]本發(fā)明的反硫化厭氧氨氧化高效除硫脫氮方法，其進一步的技術方案是所述的脫硫劑為FeS04、FeCl2S FeSO 4和FeCl 2混合物，其中投加的硫脫劑與AnV反應器出水中硫即S2的摩爾比為(I?4):1。
[0014]本發(fā)明的反硫化厭氧氨氧化高效除硫脫氮方法，其進一步的技術方案還可以是第一步中所述的AnV反應器的水力停留時間為8h?20h，水溫控制在30 °C?65 °C，pH值控制在6.5?7.5之間。
[0015]本發(fā)明的反硫化厭氧氨氧化高效除硫脫氮方法，其進一步的技術方案還可以是第一步中所述的AnV反應器末端出水部分回流與未回流的比為100%?1800%，多廊道推流式反應器其廊道寬度與水深之比為1: (I?3)，混合液回流比為100%?1800%，并設置水下推進器，動力混合強度控制在4?12w/m3。
[0016]本發(fā)明的反硫化厭氧氨氧化高效除硫脫氮方法，其進一步的技術方案還可以是第一步中所述的采用懸浮填料固定床采用高密度聚乙稀材質(zhì)，密度為0.95-0.98g/cm2,空隙率為95%，以固定硫酸鹽還原菌，同時在懸浮調(diào)料中加入鐵片和還原鐵粉。
[0017]本發(fā)明的反硫化厭氧氨氧化高效除硫脫氮方法，其進一步的技術方案還可以是所述的EAO池為外環(huán)內(nèi)圓的同心圓結(jié)構，外環(huán)為配水、混合反應區(qū)，內(nèi)圓為沉淀分離區(qū)；夕卜環(huán)設置有水下推流器，推流器的轉(zhuǎn)速為16-120rpm，沉淀分離區(qū)設置角度可調(diào)的回轉(zhuǎn)式斜板，斜板角度調(diào)整范圍為-60°?60°，在水流方向每個四分之一環(huán)流程的GT值分別為10 X 14?8 X 10 4、8 X 14?5X104、4X104?I X 10 4、0.01 X 14?0.1X10 4，其中 G 為速度梯度，T為時間；EAO池截流的污泥部分回流到反硫化AnV反應器起端，部分作為剩余污泥排至污泥濃縮池。更進一步的技術方案是所述的EAO池的外環(huán)外側(cè)設置長度為內(nèi)圓幅射角的1/8?1/4，寬度為0.Sm?1.Sm的混合池，所述的混合池為豎向翻越式折流混合式，混合池水力停留時間為5min?15min，流速為0.2m/s?0.6m/s ;并在混合池入口 1.5m?5m處設置擴散形椎體結(jié)構，以形成射流，提高水流的梯度，增強混合效果；擴散形椎體結(jié)構大頭直徑為0.5?1.7m，小頭直徑為0.2m?0.5m。
[0018]本發(fā)明的反硫化厭氧氨氧化高效除硫脫氮方法，其進一步的技術方案還可以是所述的NNIT池中設置懸浮填料固定床，以固定亞硝酸菌，其中溫度控制在14°C?38°C，pH值控制在7.2?8.8，溶解氧控制在O?2.0mg/Lo
[0019]本發(fā)明的反硫化厭氧氨氧化高效除硫脫氮方法，其進一步的技術方案還可以是所述的REGSB反應器為遮光密閉反應器，REGSB池的氨氮負荷為7.5?20kg N m 3d %溫度控制在23°C?45°C ;pH值控制6.7?8.6 ;絕對的厭氧環(huán)境，在開始啟動時，先曝氮氣或氬氣除氧，當溶解氧含量低于0.05mg/L時，停止除氧；且進水亞硝酸鹽和REGSB反應器內(nèi)部的氨濃度和亞硝酸鹽濃度均低于1000mg/L ;磷酸鹽濃度低于2500mg/L。
[0020]本發(fā)明中:AnV反應器為反硫化氨化反應器，主要對廢水進行反硫化和氨化；ΕΑ0池為高級氧化澄清池，主要使在進入?yún)捬跎到y(tǒng)前將硫酸鹽反硫化去除；REGSB反應器為改型厭氧膨脹顆粒污泥床反應器；NNIT池為亞硝化反應器。
[0021]本發(fā)明的有益效果如下:
[0022]1、本發(fā)明設立兩個獨立的反應器，通過特有的反應器結(jié)構和運行條件的控制，保證兩大類種群細菌在各自的反應器中獲得最佳的生長條件，使整個系統(tǒng)達到較高的處理能力和運行穩(wěn)定性。AnV反應器保證預反硫化池中SRB為優(yōu)勢菌種，環(huán)境氧化還原電位必須低于-100mV，高效的還原廢水中的硫酸鹽，將其反硫化為硫化物。通過投加脫硫劑形成S2鹽沉淀，核心反應為S2與脫硫劑反應生成S 2鹽反應，降低硫酸鹽和硫化物的同時，保證后續(xù)生化系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效地運行。
[0023]2、酸性發(fā)酵菌比MPB能忍耐較高的硫化物濃度，所以酸性發(fā)酵作用可以與硫酸鹽還原作用同時進行，不會影響產(chǎn)酸過程。
[0024]3、在高硫、高氨氮、高COD工業(yè)廢水處理中，反硫化的目的是防止在厭氧的條件下，硫化物生成對產(chǎn)酸菌和甲烷菌有抑制和毒害作用的硫化氫、硫醚、硫醇。其次，反硫化是優(yōu)先于氨化和碳化反應進行的，而碳化基本被抑制、處于休眠狀態(tài)。AnV反應器中先反硫化后氨化，充分利用反硫化和氨化的協(xié)同作用，為后續(xù)工序中除硫脫氮進行預處理。在利用本發(fā)明技術可以顯著同時達到除硫脫氮，減少了硫和氮對高濃度COD在厭氧條件下降解的干擾和抑制作用，保證了后續(xù)好氧生化處理的效率和效果。
[0025]4、在NNIT池內(nèi)進行亞硝化反應，將硝化控制在亞硝化階段，因此可減少64%左右的曝氣量，節(jié)省動力消耗。同時由于反應時間的縮短，可以減少水力停留時間(HRT)，進而減少反應器的體積和占地面積。
[0026]5、在REGSB反應器中進行厭氧氨氧化反應進行脫氮，脫氮去除負荷遠高于常規(guī)的脫氮工藝，適用于高氨氮工業(yè)廢水的脫氮預處理。并且由于厭氧氨氧化菌的細胞產(chǎn)率較低，整個反應器內(nèi)污泥產(chǎn)量也遠低于硝化-反硝化工藝，這將大大降低剩余污泥的處理和處置成本。
[0027]6、本發(fā)明提供的反硫化除硫技術所選用的沉淀劑和脫硫劑均為市售材料，價格低廉，選取方便，可直接購買。
[0028]7、整個反硫化過程中產(chǎn)生的污泥量少、能耗低、產(chǎn)生的SO2 4和S 2032較少、對硫化物去除率較高、反應速率快、可回收S2鹽、避免了將硫酸鹽排入環(huán)境。
[0029]8、本發(fā)明主要針對含硫化工、制藥廢水的厭氧除硫。
【附圖說明】
[〇〇3〇] 附圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖
[0031]附圖2為AnV反應器平面示意圖
[0032]附圖3為ΕΑ0池平面示意圖
[0033]附圖4為ΕΑ0池剖面圖A-A
[0034]附圖5為ΕΑ0池剖面圖B-B
[0035]附圖6為ΕΑ0池剖面圖C-C
[0036]附圖7為NNIT池平面示意圖
【具體實施方式】
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