申请日2001.06.21
公开(公告)日2003.01.29
IPC分类号C02F1/58; C02F3/30; C02F9/04
摘要
本发明涉及环境保护，特别是处理含硫酸根有机废水的方法。含硫酸根有机废水(1)在缺氧单元(2)和好氧单元(3)多次循环，可以脱除硫酸根，从而利于废水的后续处理。在多种工业领域，包括酿造、制药等行业的有机废水和城市污水中均存在大量的硫酸根。本发明提供了一种解决硫酸根问题的方法。
摘要附图
权利要求书
1.一种处理含硫酸根有机废水的方法，采用微生物将硫酸根转化为单 质硫，其特征在于使用缺氧段(缺氧单元)和高溶解氧段(好氧单元)交 替的方法，对含硫酸根有机废水进行处理，使废水中所含的硫酸根在缺氧 段转化为S2-，进一步在高溶解氧段S2-转化为单质硫，剩余的硫酸根在下一 个缺氧段转化为S2-，新产生的S2-在下一步的高溶解氧段转化为单质硫，如 此往复，直至将废水中所含的硫酸根降至所需要的达到的浓度以下，含硫 酸根有机废水在每个缺氧段的停留时间为2～100分钟，在每个高溶解氧段， 含硫酸根有机废水的停留时间为1～100分钟。
2.根据权利要求1所述的一种处理含硫酸根有机废水的方法，其特征在 于在每个缺氧段使用推流器(或称搅拌器)，促使污泥处于悬浮状态。
3.根据权利要求1所述的一种处理含硫酸根有机废水的方法，其特征在 于缺氧段和高溶解氧段之间用隔板分开，不设推硫器或者搅拌器，依靠水 流向上的推动力，维持污泥在缺氧段处于悬浮状态，并顺利流向下一个缺 氧段。
4.根据权利要求1或2所述的一种处理含硫酸根有机废水的方法，其特 征在于曝气管上方为高溶解氧段，未铺设曝气管的区域为缺氧段，缺氧段 与高溶解氧段交替构成长条形反应区域，高溶解氧段和缺氧段之间没有严 格的分隔，是完全相通的池体。
5.根据权利要求1所述的一种处理含硫酸根有机废水的方法，其特征在 于采用间歇反应器，缺氧段和高溶解氧段使用同一个反应器，曝气时执行 高溶解氧段的功能，停止曝气时执行缺氧段的功能。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种处理含硫酸根有机废水的方 法，其特征在于可以在任何一个高溶解氧段后设沉淀池，沉淀出的 污泥由泵直接向前方任何一个高溶解氧段或者缺氧段回流。
7.根据权利要求1或2或3或4或6所述的一种处理含硫酸根有机废水 的方法，其特征在于缺氧段的溶解氧浓度为0～0.9毫克/升，高溶解 氧段的溶解氧浓度为0.1～5毫克/升，相邻的缺氧段和高溶解氧 段，总是保持缺氧段的溶解氧浓度低于高溶解氧段的溶解氧浓度。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一种处理含硫酸根 有机废水的方法，其特征在于高溶解氧段的个数大于等于2，缺氧段的个数 大于等于2。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的一种处理含硫 酸根有机废水的方法，其特征在于含硫酸根有机废水中含氨氮和有机氮， 氨氮与有机氮浓度之和大于2000毫克/升。
说明书
一种处理含硫酸根有机废水的方法
本发明涉及环境保护，特别是处理含硫酸根有机废水的方法。
目前国内外处理含硫酸根有机废水的方法，包括厌氧、好氧、兼氧、 长期驯化提高细菌耐受性以及以上方法的联合应用。如杨景亮，左剑恶， 胡纪萃的研究(两相厌氧工艺处理含硫酸根有机废水的研究.环境科学，1995 年，第三期，8～11页)
由于含硫酸根有机废水中含有硫酸根(SO42-)，在使用厌氧方法处理时， 硫酸根在硫酸盐还原菌(SRB)的作用下，转变为二价硫根S2-，S2-对微生 物具有较大毒性，对于主要依靠微生物进行的厌氧生化的过程具有较强的 破坏性。如冀滨弘等的研究(克服硫酸盐还原作用对厌氧消化影响规律的 研究，给水排水2000年12期)为了阻止S2-对厌氧生化的破坏，普遍采用 稀释、沼气回流气提等方法。从而导致系统处理能力低下、系统过于复杂， 投资规模增大。
对于单纯使用好氧处理的系统，首先是存在能源消耗过大的 问题，其次对于硫酸根含量大于2000毫克/升，化学耗氧量(COD) 大于4000毫克/升，氨氮含量大于2000毫克/升的废水，单纯的好 氧处理很难使COD降低到300毫克/升的浓度以下，具体的机理 目前尚不清楚。
部分研究者提出使用兼氧或称微氧的方法。如郭养浩等(固 定化红螺菌生物转盘反应器处理味精工业废水，中国环境科学 2000年，第三期，229-232页)保持废水中的溶解氧维持在0.1～0.3 毫克/升，使废水中的硫酸根转化为S2-，进一步转化为单质硫，从 而消除S2-的破坏性。但是在实际运行中溶解氧的浓度很难控制， 由于第一步SO42-转化为S2-的过程，是在硫酸盐还原菌的作用下完 成的，希望在完全的无氧环境下完成，溶解氧的存在会对该过程 产生抑制，氧浓度愈高则抑制作用愈强。第二步S2-转化为单质硫 的过程，则需要无色硫细菌的作用和溶解氧的参与。研究证明， 对于经过驯化的无色硫细菌，溶解氧的提高将显著提高转化效率， 甚至在溶解氧高达2毫克/升的情况下，其转化速度仍随溶解氧的 增大而提高。兼氧环境同时降低了第一步和第二步的效率，是一 种低效率和难以控制的方法。
本发明的目的在于提供一种高效、低能耗、易于控制的处理 含硫酸根有机废水的方法。
本发明采用多级处理单元，使用缺氧段(缺氧单元)和高溶 解氧段(好氧单元)交替的方法，对含硫酸根有机废水进行处理， 使含硫酸根有机废水中所含的硫酸根在缺氧段转化为S2-，进一步 在高溶解氧段S2-转化为单质硫，剩余的硫酸根在下一个缺氧段转 化为S2-，新产生的S2-在下一步的高溶解氧段转化为单质硫。如此 往复，直至将含硫酸根有机废水中所含的硫酸根降至所需要达到 的浓度以下。
含硫酸根有机废水在每个缺氧段的停留时间为2～100分钟， 在每个高溶解氧段，含硫酸根有机废水的停留时间为1～100分钟。 其中缺氧段的溶解氧浓度为0～0.9毫克/升，高溶解氧段的溶解氧 浓度为0.1～5毫克/升。对于相邻的缺氧段和高溶解氧段，总是保 持缺氧段的溶解氧浓度低于高溶解氧段的溶解氧浓度。
溶解氧浓度的调节依靠不同的曝气量来实现，曝气方式可以 采用穿孔管、微孔曝气器、射流曝气器、直接在空中喷淋或者其 它的曝气方式。缺氧段溶解氧的降低依靠废水中存在的消耗溶解 氧的菌群对溶解氧的消耗和减少曝气量乃至在缺氧段停止曝气来 实现。
污泥的回流可以在任何一个高溶解氧段后设沉淀池，沉淀出 的污泥由泵直接向前方任何一个高溶解氧段或者缺氧段回流，此 时沉淀池同时兼具缺氧段的功能。为了减小投资，同时提高系统 的稳定性，污泥回流的方式可以采用在最后一个高溶解氧段后设 沉淀池，沉淀出的污泥泵送第一个处理单元。
以上过程需要在硫酸盐还原菌SRB和无色硫细菌(或者其它 在溶解氧存在的条件下可以将S2-转化为单质硫的细菌，例如红螺 菌)的共同作用，因此生化污泥中应存在SRB和无色硫细菌等在 溶解氧存在的条件下可以将S2-转化为单质硫的细菌。
由于硫酸根不断地转化为S2-，进而转化为单质硫，导致废水 的碱度不断上升，需要不断添加不含硫酸根的酸性物质，例如盐 酸或者氯化钙等强酸弱碱盐，后者在生化过程中产生的二氧化碳 的作用下，钙离子转化为碳酸钙沉淀，氯离子转化为盐酸。调节 废水的PH值维持在6～9之间，从而利于生化的进行。但是在废 水中存在较多铵离子(铵离子的摩尔浓度与硫酸根的摩尔浓度之 比大于2)的情况下，无需添加酸性物质，因为随着硫酸根转化为 单质硫，铵离子同时转化为氨，在高溶解氧段的曝气作用下，氨 被吹脱，从而自动维持废水的PH值在6～9之间。对于铵离子的 摩尔浓度与硫酸根的摩尔浓度之比小于或者等于2的有机废水， 需要在处理过程的后若干级单元添加不含硫酸根的酸性物质，维 持每一个单元的PH在6～9之间。
硫酸根转化为单质硫的过程将释放出大量游离氧，借助生物 作用可以去除含硫酸根有机废水的部分有机物，从而减少曝气量。
本发明与现有技术相比，具有处理效率高、能耗低、操作稳 定、投资小的优点。