申请日2013.12.04
公开(公告)日2014.04.23
IPC分类号C02F103/18; C02F3/28
摘要
本发明提供一种火电厂脱硫废水厌氧生物处理方法，涉及火力发电厂湿法烟气脱硫废水处理领域。利用硫酸盐还原菌厌氧生物法处理火电厂脱硫废水，利用SRB将SO42-还原为H2S，溶解态的S2-与废水中的重金属作用生成硫化物沉淀，达到同时去除废水中SO42-、重金属，提高出水pH值目的。SRB厌氧生物法可实现脱硫废水中的SO42-、重金属、COD及出水pH值的达标排放。本方法工艺过程简单，对硫酸盐和重金属的去处效率高，并可显著提高出水pH值，有效解决了传统物化处理方法操作复杂、处理成本高、易造成二次污染等问题，具有良好的经济和环境效益。
权利要求书
1.一种火电厂脱硫废水厌氧生物处理方法，其特征在于包括下列步骤：
(一)快速启动SRB厌氧生物反应器，
(1)向反应器中接种厌氧颗粒污泥，同时向体系中投加质量体积百分比0.05%由酵母浸粉：硫酸亚铁(w/w)=3:1混合组成的SRB复合生长因子，当SO42-负荷在1.0kg/(m3·d)，经过7d的运行，SO42-去除率由30%上升至61%，SRB的活性逐渐升高，产甲烷菌逐渐得到抑制;
(2)在此后运行过程中，通过增加进水SO42-浓度提高反应器SO42-负荷，同时向体系中投加质量体积百分比0.05%由酵母浸粉：硫酸亚铁(w/w)=3:1混合组成的SRB复合生长因子，使SO42-负荷在1.0~1.2kg/(m3·d)，经过5d的运行，SO42-去除率上升至80%;
(3)此后，通过增加进水SO42-浓度提高反应器SO42-负荷，当SO42-去除率达到80%后，负荷再增加20%，其间向体系中投加质量体积百分比0.05%由酵母浸粉：硫酸亚铁(w/w)=3:1混合组成的SRB复合生长因子;
(4)经过共28d的运行，当SO42-负荷达到2.0kg/(m3·d)，去除率为80%~90%，认为SRB厌氧反应器的快速启动成功;
(二)、SRB厌氧反应器的运行方式，确定SRB厌氧生物法处理脱硫废水的最佳工艺参数为：温度为35℃，HRT为12h，ρ(COD)/ρ(SO42-)比为3，进水pH为6.5。
说明书
一种火电厂脱硫废水厌氧生物处理方法
技术领域
本发明专利涉及火力发电厂湿法烟气脱硫废水处理领域，具体涉及一种SRB厌氧生物法处理火电厂脱硫废水的方法，该方法能很好地克服传统物化方法处理脱硫废水处理费用高、易造成二次污染等缺点。
背景技术
石灰石或石膏湿法烟气脱硫工艺在各种烟气脱硫工艺中，以其技术成熟、适应煤种广、脱硫效率高等优点，在实际工程应用中的使用率达到85%以上。然而，利用此法进行脱硫的过程中，不可避免地会产生一定量含高浓度硫酸盐、亚硫酸盐、多种重金属和悬浮物，且pH值较低的脱硫废水。由于脱硫废水性质特殊，电厂不得不投入大量资金设置独立的废水处理系统对其进行单独处理，如不对其进行进一步处理直接排放到环境中，会严重污染电厂周边环境并危害人体健康，而且会制约电力企业的“绿色”发展。
脱硫废水主要是石灰石或石膏湿法烟气脱硫过程中吸收塔的排放水，是为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，防止锅炉烟气中可溶物质的浓度超过规定值并保证石膏质量，必须从石膏脱水和清洗系统中排放的废水。脱硫废水中的杂质主要来源于烟气和脱硫剂，其水质特点归纳如下：(1)pH一般为4~6，呈弱酸性;(2)含有大量的SO42-、SO32-、F-和Cl-等阴离子;(3)重金属含量较高;(4)以石膏颗粒、二氧化硅，铁、铝氧化物为主的悬浮物含量较高;(5)化学耗氧量(Chemical oxygen demand, COD)相对较低，形成其COD的主要因素是还原态的无机物连二硫化酸盐。鉴于脱硫废水的特殊水质，必须加以单独处理达标排放。
目前，国内外火电厂对湿法烟气脱硫后的废水通常采用中和、沉淀、絮凝剂浓缩与澄清的传统物理化学方法进行处理，这些方法虽在不同程度上具有投资小、运行方便、具有一定处理效果等优点，但普遍存在经济性差、处理效率低、容易造成二次污染等缺点。
SRB是指一类能够通过异化作用进行硫酸盐还原的一类细菌(sulfate reducing bacteria，SRB)的统称，其生长虽然缓慢，但有极强的生存能力且分布广泛。SRB对SO42-具有还原代谢作用，它利用SO42-作为最终电子受体，将有机物作为细胞合成的碳源和电子供体，同时将SO42-还原为硫化物，达到减少或耗尽环境中硫酸盐的目的。此外，SRB对重金属还具有降解作用，利用SRB的异化硫酸盐还原作用，将硫酸盐还原为H2S，溶解态的S2-与废水中的重金属离子反应生成溶解度低的金属硫化物沉淀。除此主要途径之外，还包括SRB能使SO42-转化为硫，从而升高了废水的pH值，有利于重金属离子形成氢氧化物沉淀而被去除;另外，SRB代谢过程中分解有机物能够生成CO2，部分重金属还可与CO32-反应转化成不溶性碳酸盐而被去除。这为SRB处理脱硫废水的可行性提供了有力的理论基础。
利用SRB处理工业废水的技术，近年来已经被成功应用于多类含高浓度硫酸盐工业废水处理，如酸性矿山废水(煤矿、硫铁矿等)、化学工业废水(传统工艺的钛白粉厂、硫酸厂等)等。SRB厌氧生物法具有消耗少、效率高、成本低、工艺操作管理方便可靠和无二次污染等显著特点，是电力环保行业应该重视发展的一项新型脱硫技术，对于火电厂脱硫废水的有效处理，促进电力行业的健康发展具有一定的经济效益和社会效益。然而，目前尚未见利用SRB厌氧生物反应器处理脱硫废水的研究报道。
发明内容
本发明提供一种火电厂脱硫废水厌氧生物处理方法，以解决含高浓度硫酸盐脱硫废水的处理难的问题，并克服传统物理化学方法处理成本高、易造成二次污染等缺点。
本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：
(一)快速启动SRB厌氧生物反应器，
(1)向反应器中接种厌氧颗粒污泥，同时向体系中投加质量体积百分比0.05%由酵母浸粉：硫酸亚铁(w/w)=3:1混合组成的SRB复合生长因子，当SO42-负荷在1.0kg/(m3·d)，经过7d的运行，SO42-去除率由30%上升至61%，SRB的活性逐渐升高，产甲烷菌逐渐得到抑制;
(2)在此后运行过程中，通过增加进水SO42-浓度提高反应器SO42-负荷，同时向体系中投加质量体积百分比0.05%由酵母浸粉：硫酸亚铁(w/w)=3:1混合组成的SRB复合生长因子，使SO42-负荷在1.0~1.2kg/(m3·d)，经过5d的运行，SO42-去除率上升至80%;
(3)此后，通过增加进水SO42-浓度提高反应器SO42-负荷，当SO42-去除率达到80%后，负荷再增加20%，其间向体系中投加质量体积百分比0.05%由酵母浸粉：硫酸亚铁(w/w)=3:1混合组成的SRB复合生长因子;
(4)经过共28d的运行，当SO42-负荷达到2.0kg/(m3·d)，去除率为80%~90%，认为SRB厌氧反应器的快速启动成功;
(二)、SRB厌氧反应器的运行方式，确定SRB厌氧生物法处理脱硫废水的最佳工艺参数为：温度为35℃，HRT为12h，ρ(COD)/ρ(SO42-)比为3，进水pH为6.5。
SRB厌氧生物法处理脱硫废水的实质就是利用了硫循环反应，在厌氧条件下，利用SRB将SO42-还原为H2S，溶解态的S2-与废水中的重金属作用生成硫化物沉淀，利用某些微生物将逸出的H2S氧化为单质硫。达到同时去除废水中SO42-、重金属，提高出水pH值的目的。
在相对较短时间内启动厌氧生物反应器一直是人们的研究重点。SRB厌氧反应器成功启动的标志是培养驯化出高活性的SRB，并有效抑制产甲烷菌的生长。为了加速SRB生长繁殖，抑制产甲烷菌活性，向反应器中接种厌氧颗粒污泥，同时向体系中投加0.05%由酵母浸粉：硫酸亚铁(w/w)=3:1混合组成的SRB复合生长因子(添加生长因子后，需待反应器中水注满停留一段时间后再恢复连续进出水)，采用高负荷启动法进行SRB厌氧反应器的快速启动，并证明复合生长因子通过提供丰富营养和增强酶活性的途径能够有效促进SRB的生长繁殖，大大缩短了厌氧反应器的启动时间。
在步骤(二)中，通过考察SO42-负荷由1kg/(m3·d)增加至8kg/(m3·d)对SO42-去除效果的影响，结果表明SRB厌氧体系具有较强的SO42-生物还原能力，控制SO42-负荷为6kg/(m3·d)时，SO42-去除率在88%以上，相应的COD利用率在81%以上。
本发明SRB厌氧生物法对脱硫废水中重金属也有去处效果，Ni、Zn的去除率均可达95%以上。
本发明将SRB厌氧生物反应器在进水高负荷条件下连续运行60d后，SO42-平均还原率为85%，重金属去除率平均为94%，COD平均利用率为80%，出水pH值在7以上，证明SRB厌氧生物法处理脱硫废水具有良好的运行稳定性。
本发明专利的有益效果是，克服了传统物理化学脱硫废水处理工艺处理投资高、工艺链长、动力消耗大、运行成本高、维护难等弊端。本发明基于高效UASB反应器，接种成本低廉的厌氧颗粒污泥，主要利用SRB还原SO42-原理，达到有效去除脱硫废水中的高浓度硫酸盐，降低重金属浓度，并提高出水pH值的要求。本发明在利用SRB处理脱硫废水的过程中，既充分节约了处理成本，也大大降低了造成二次污染的风险性。