厌氧反应除硫酸盐的新工艺.doc

厌氧反应除硫酸盐的新工艺引言近年来由于轻工制药等行业的发展造成了大量的含高浓度硫酸盐的工业废水急需处理如硫酸盐法造纸废水柠檬酸废水等工业有机废水中由于硫酸盐的存在而产生的主要问题包括高浓度的硫酸盐对产甲烷菌产生强烈的抑制致使消化过程难以进行其次大量的硫酸盐废水被排入已污染严重的水体中不仅会产生具有恶臭味和腐蚀性的硫化氢而且直接危害人体健康和影响生态平衡本文提出了一种处理硫酸盐废水的新工艺它主要由两相厌氧反应器和微电解反应池组成利用硫酸盐还原菌将还原成硫化物再经过微电解反应池与结合生成沉淀以去除大部分硫酸盐致使后一厌氧反应中产甲烷过程不受抑制工艺的比较与评价对于含硫化物和硫酸盐废水以往的处理方法主要有控制值消化液的值影响的离解程度在厌氧消化中起抑制作用的硫化物主要是未电离的当值升高时未电离的浓度降低从而其毒性也相应降低一般认为值在范围内较为适宜两段厌氧消化工艺采用两段厌氧消化工艺在第一阶段控制产酸菌适宜的环境条件产物以低级脂肪酸和为主出水经脱装置脱除在第二阶段进行以甲烷为主要产物的甲烷发酵投加抑制剂主要是抑制的活性使得正常参与产氢产乙酸过程的细菌数量减少对于第种方法控制值是很困难的也很繁琐因为这需要时刻监测并且要求控制得非常精确这种方法很难推广且药剂用量大运行费用较高第种方法目的是在第二段厌氧处理前去除硫酸盐这取决于前一段厌氧体系的还原能力和厌氧体系的运转状况由于除装置复杂实际操作困难处理效果无法保证第种方法投加抑制剂虽然抑制了的生成量但也同时抑制了的活性使甲烷的产量降低以上几种工艺都有各自的弊病和实际操作困难等缺点有必要提出一种更为实用的新工艺该工艺是将两相厌氧反应器和微电解组合主要利用硫酸盐还原菌将硫酸盐还原成硫化物再经过微电解反应池使之与结合生成沉淀去除大部分硫酸盐致使后一厌氧反应器产甲烷过程不受抑制同时增加回流设施提高硫酸盐的转化率新工艺的流程如图所示粗细格栅混凝沉淀池第一微电解反应池沉淀池第一厌氧反应器第二微电解反应池第二厌氧反应器新工艺的特点和原理特点整个工艺的目的是将厌氧反应分两个阶段进行从而有效地去除硫酸盐提高可生化性降低与第一厌氧反应器使硫酸盐转变成硫化物然后硫化物在第二微电解池中被去除出水硫化物的去除消除了对的次级抑制为有机物在第二厌氧反应器中的厌氧消化创造了一个适宜的条件此外工艺中增加了回流设施主要是考虑当进水中含有较高的硫酸盐时回流可使硫酸盐浓度降低同时提高了硫酸盐的还原率原理第一微电解反应池根据金属材料在水溶液中的腐蚀理论可知任何形式的腐蚀必发生在电极之间且两电极之间存在电流通过铸铁是铁与碳的合金因此铸铁屑浸于水中时就构成了完整的电路在它的表面上就有电流电流在成千上万个细小的微电池内流动纯铁成为阳极被腐蚀而碳成为阴极在酸性条件下主反应如下阳极反应阴极反应本工艺对第一微电解反应池曝气目的是将氧化成则发生氧化还原反应曝气氧化中和絮凝新生态的经石灰中和后生成的是胶体凝聚剂它的吸附能力高于一般药剂水解法得到的的吸附能力这样污水中原有的悬浮物以及通过微电解产生的不溶物和构成色度的有机物可被吸附凝聚混凝沉淀池它的作用是将预处理部分残余的悬浮物部分有机物和第一微电解反应池中产生的絮状物经混合絮凝沉淀进一步分离防止带入第一厌氧反应器同时去除部分第一厌氧反应器硫酸盐的还原是在硫酸盐还原菌的作用下完成是属专性厌氧菌在厌氧消化过程起主要作用的种微生物种群中属产氢产乙酸菌在不存在硫酸盐的厌氧环境中则呈现产氢产乙酸菌的功能在稳态的厌氧消化过程中产甲烷菌利用产氢产乙酸菌的代谢产物氢和乙酸产生甲烷和二氧化碳当厌氧消化中存在硫酸盐时则不仅具有了产氢产乙酸菌转化有机酸和乙酸的功能而且具有还原硫酸盐为的特性存在硫酸盐的厌氧消化过程中本可能被利用还原二氧化碳生成甲烷的一切分子氢均被所竞争利用从而使还原二氧化碳生成甲烷的反应受阻硫酸盐在的作用下还原成硫化物是污泥驯化的过程硫化物浓度超过时对甲烷菌细胞的功能产生直接抑制作用当原水含量较高时就有可能转化为较高浓度的硫化物并且是不可避免的因此采用第一厌氧反应器将大部分硫酸盐转化成硫化物第二微电解反应池第二微电解反应池是封闭装置主要防止空气中的氧带入后面的厌氧反应器造成对厌氧反应的抑制从第一厌氧反应器出来的含有大量硫化物的水到第二微电解反应池与结合成沉淀这样消除了硫酸盐对的抑制影响保证了第二厌氧反应器的良好运行且反应池内设有截流装置不会使沉淀带出反应池第二厌氧反应器在前序阶段中针对进水硫酸盐产生的进行了脱除降低了进入第二厌氧反应器的硫酸盐浓度消除了对厌氧反应的抑制影响则此反应器可顺利地进行产甲烷过程大幅度地去除与新工艺的试验验证实验室配水验证经测定生活污水中含量为试验取值为加配水后将原水含量调至表中整数值试验数据见表表配水试验结果进水浓度第一厌氧池出水浓度的转化率第一厌氧池出水浓度第二微电解池出水浓度的去除率工艺最终出水验证根据对某制药厂废水进行试验配水采取生物制药废水加生活污水试验数据见表表生物制药废水加生活污水试验结果项目原水沉淀池出水第一厌氧池出第二微电解池出水第二厌氧池出总去除率水水色度倍以上数据是在不打开回流装置的条件下测定的当进水硫酸盐浓度非常高时则打开回流装置以提高硫酸盐的转化率从而降低硫酸盐浓度使后一厌氧反应器反应顺利进行这些试验结果为进一步开展这种新工艺处理高浓度硫酸盐有机废水的研究及工程实践奠定了理论基础结语采用硫酸盐还原微电解除硫化物厌氧反应的新工艺可以有效地消除高浓度的硫酸盐对产甲烷菌的影响达到了厌氧反应中产甲烷过程不受抑制的目的采用微电解工艺设备简单运转成本低及色度去除效果良好并可较大幅度提高污水的可生化性为后续生化处理创造了有利条件第二微电解池在使用一段时间后用稀酸再生可恢复使用从理论分析及小型试验数据判断这种工艺技术经济方面可行但需经更深入地研究实践来验证其实用价值