一種酸性高硫酸鹽有機廢水的處理工藝及其裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及廢水處理技術領域，尤其涉及一種酸性高硫酸鹽有機廢水的處理工藝及其裝置。
【背景技術】
[0002]酸性高硫酸鹽有機廢水涵蓋化工、制藥、造紙、食品加工、采礦等多個行業，比如黃姜皂素廢水、味精廢水、酵母廢水、硫酸鹽工藝造紙廢水、抗生素(青霉素、土霉素、麥迪霉素等)廢水、酸性礦山廢水、部分化工廢水等。硫酸鹽廢水進入地表水會導致水體酸化，影響水生生物的生長；污染土壤，造成土壤板結，破壞土壤的生態平衡；硫酸鹽還原產生的h2s等惡臭氣體從水體逸出至大氣中，造成大氣污染。因此，含硫酸鹽廢水尤其是高濃度硫酸鹽的有機廢水的處理具有重要意義，開發有效適用的酸性高硫酸鹽有機廢水處理工藝是環保領域的關注熱點。
[0003]通常采用生物法處理有機廢水，且多采用厭氧生物法處理高濃度有機廢水。若廢水中含有硫酸鹽，在厭氧條件下，S042在硫酸鹽還原菌(Sulfate Reducing Bacteria，簡稱SRB)作用下還原為S2，并與水中的H+結合成H2S。常見含硫化合物的生物毒性順序如下:H2S>S2 >S032 >S2032 >S042，H2S對微生物具有較強的抑制和毒害作用，尤其是對產甲烷菌(Methane Producing Bacteria，簡稱MPB)產生的抑制作用將降低厭氧消化處理的效果。硫酸鹽還原菌與產甲烷菌存在基質競爭關系，當廢水中硫酸鹽濃度較高而碳源相對不足時，即C0D/S0/〈5時，S042促進硫酸鹽還原菌生長，從而使硫酸鹽還原菌占據優勢，產甲烷菌受到抑制，影響厭氧處理效果。因此一般要求厭氧反應器中S042濃度小于2000mg/L，COD/S042彡10，S 2濃度小于150mg/L。此外厭氧出水進入好氧處理系統的S 2含量過高，不僅對好氧微生物有毒害作用，而且大量消耗溶解氧，使供氧量不足，影響好氧生化處理效果。
[0004]要消除S042和S 2對厭氧和后續好氧系統產生的不利影響，必須設法降低廢水中S042和S 2的濃度，常采用的方法如下:
[0005](1)投加石灰生成CaS04沉淀，去除廢水中部分S0 42，適用于酸性廢水的處理。由于CaS04微溶，去除率較低，且產生大量石灰渣和污泥；
[0006](2)投加鋇鹽產生8&304沉淀，沉淀效果好，去除率高，但鋇鹽具有毒性，且運行費用高，產泥量大，易造成二次污染；
[0007](3)采用兩段厭氧處理工藝，一段厭氧反應主要為水解酸化段，二段厭氧反應段主要為產甲烷段，該工藝在一定程度上減輕S2和硫酸鹽還原菌對厭氧產生的影響，但系統產生的大部分S2仍存在于污水中，處理效果有限；
[0008](4)投加抑制劑，如鉬酸鹽、砷酸鹽等，通過抑制硫酸鹽還原菌還原硫酸鹽過程中部分酶的活性，從而抑制硫酸鹽還原菌還原S042的能力。雖有一定效果，但投加量不易掌握，運行費用高，且過量的抑制劑對產甲烷菌等其他微生物同樣產生抑制作用；
[0009](5)在厭氧反應器內投加亞鐵鹽，生成FeS沉淀，通過排泥的方式去除。產生沉淀較多，但FeS沉淀與厭氧污泥無法有效分離，排泥會造成大量厭氧污泥流失；
[0010](6)通過吹脫去除廢水中的比5。常見的吹脫氣體有空氣、沼氣和二氧化碳。采用空氣吹脫時，空氣中的氧氣對厭氧有抑制作用；采用沼氣吹脫時，沼氣易燃易爆，有危險性；采用0)2吹脫時，C0 2穩定性差，易溶于水。以上方法在處理酸性高硫酸鹽有機廢水時，均存在某些方面的缺點和不足，無法有效而可靠地消除S042對厭氧處理系統的影響，使厭氧法處理高濃度硫酸鹽廢水受到了限制。
【發明內容】
[0011]本發明所解決的技術問題是，針對現有酸性高硫酸鹽有機廢水處理技術的不足，提供一種酸性高硫酸鹽有機廢水的處理工藝及其裝置。
[0012]本發明采用如下技術方案:
[0013]本發明的酸性高硫酸鹽有機廢水的處理工藝采用“中和沉淀+ —段厭氧反應+氮氣循環攪拌吹脫除硫+ 二段厭氧反應”的組合工藝。
[0014]本發明的酸性高硫酸鹽有機廢水的處理工藝的具體步驟如下:
[0015](1)中和沉淀:
[0016]將酸性高硫酸鹽有機廢水投入中和沉淀池中，投加過量的石灰乳Ca(0H)Ji[Ca2+]與[S042 ]摩爾比>1.2，將酸性高硫酸鹽有機廢水的pH值調至7.5?8，充分攪拌并反應20min，使水中部分S042與Ca 2+反應形成微溶性的CaSO 4沉淀，為了提高沉淀速度和S042去除效率，同時投加A1C13和PAM，投加量分別為200mg/l和3mg/l，生成的CaSO 4沉淀通過池底部排泥管排出；
[0017](2) —段厭氧反應:
[0018]將中和沉淀后的廢水打入一段厭氧反應器，在硫酸鹽還原菌、產酸菌、產甲烷菌等各種微生物作用下進行厭氧反應，一段厭氧反應控制在水解酸化階段，進水有機負荷為10-15kgC0D/m3.d，水力停留時間為12_20h，廢水pH為4.5?6.0，水溫為25。。-35°C，由于硫酸鹽濃度高，C0D/S042較低，硫酸鹽還原菌在系統中處于競爭優勢地位，此時硫酸鹽還原菌將廢水中大部分S042還原為S 2并與水中H+結合成H2S，H2S經過氮氣循環攪拌吹脫除硫系統從水相中分離和氮氣一起進入液面上的氣相而去除；
[0019](3)氮氣循環攪拌吹脫除硫:
[0020]一段厭氧反應器底部安裝穿孔布氣管，孔徑為5_，孔眼流速3m/s，通入氮氣進行攪拌吹脫，氮氣流量按照氣水比為6:1確定，氮氣在風機作用下通過一段厭氧反應底部進入反應器內，液相中的H2S解析進入氣相并通過反應器頂部的氣體收集管收集至干法脫硫器，經過去除H2S后的氮氣進入儲氣罐，重新由風機引入一段厭氧反應器內循環利用；通過一段厭氧處理后的廢水中S042還原率達到75%以上，吹脫后出水H 2S濃度低于100mg/L ;
[0021](4) 二段厭氧反應:
[0022]將一段厭氧反應和除硫后的廢水打入二段厭氧反應器，二段厭氧反應控制在產甲烷階段，在此完成厭氧產甲烷過程。經過一段厭氧脫硫處理后的廢水中硫酸鹽及硫化物濃度均降至較低濃度，C0D/S0/比值變大，達到10以上，有效減少了厭氧環境中硫酸鹽還原反應，以及減少了 H2S對產甲烷過程的抑制和毒害作用，可保證厭氧產甲烷反應順利進行，進水有機負荷為5-8kgC0D/m3.(!，水力停留時間為24_36h，廢水pH為6.5?7.5，保持厭氧反應器內溫度為35 °C -38 °C，二段厭氧出水進入好氧反應池進一步處理。
[0023]步驟(3)中，脫硫器空塔流速為0.20m/s，脫硫器使用的脫硫劑為鐵肩+木肩，鐵肩和木肩質量比為5:1，脫硫劑裝填高度為1.5m，吸附飽和后經過再生處理可循環重復利用。
[0024]本發明的處理酸性高硫酸鹽有機廢水的裝置包括中和沉淀池、一段厭氧反應器、二段厭氧反應器、脫硫器、氮氣儲氣罐和鼓風機；中和沉淀池的頂部通過管道連接一段厭氧反應器的底部，一段厭氧反應器的頂部通過管道連接二段厭氧反應器的底部，一段厭氧反應器的頂部通過管道連接脫硫器的底部，脫硫器的頂部通過管道依次連接儲氣罐和鼓風機，鼓風機通過管道連接一段厭氧反應器的底部。
[0025]所述的一段厭氧反應器和二段厭氧反應器采用專利產品“螺旋升流自循環厭氧反應器”，專利號:ZL201320758514.4，公開號:CN203593661U，廢水與反應器內的厭氧活性污泥進行接觸反應，在攪拌槳葉旋轉形成的螺旋升力作用下，厭氧活性污泥依次經過氣液分離區、固液分離區并通過回流縫連續不間斷地回流至反應區；利用重力及旋轉升力作用形成污泥的自循環，無須外加回流栗強制循環，節省動力消耗，反應器內部厭氧污泥和廢水處于完全混合狀態，耐沖擊負荷能力強，泥水能夠高效地分離，不會造成厭氧污泥的流失。
[0026]中和沉淀池和一段厭氧反應器的連接管道上設有提升栗。
[0027]一段厭氧反應器底部安裝穿孔布氣管，孔徑為5_，孔眼流速3m/s。
[0028]本發明的積極效果如下:
[0029]1、根據硫酸鹽還原菌和產甲烷菌的代謝特征，采用兩段厭氧反應+氮氣吹脫除硫，并對廢水中產生的H2S進行及時吹脫處理，有效地控制了硫酸鹽還原菌與產甲烷菌的基質競爭，并且降低了硫化物對產甲烷菌等微生物的影響，保證了厭氧反應的順利進行。通過該方法，厭氧進水S042濃度可以提高至5000mg/L，而不會對厭氧反應產生有害影響；
[0030]2、相比于其他技術，本發明找到了一種將厭氧反應器產生的H2S進行及時吹脫分離的理想氣體一氮氣。采用氮氣吹脫去除廢水中的H2s具有如下優點:氮氣對人體安全無毒，對環境無害；獲取方便，制取成本較低；不溶于水，化學穩定性好；不產生沉淀和污泥；對厭氧微生物活性無明顯影響和抑制作用；且經過干法脫硫罐脫除h2s后的氮氣可重復利用，有效避免了 H2s對環境的污染；
[0031]3、一段和二段厭氧反應器使用螺旋升流自循環厭氧反應器