申请日2013.08.27
公开(公告)日2015.07.01
IPC分类号C02F3/34; C02F3/28
摘要
本发明提供了一种提高硫化物废水厌氧脱硫工艺中单质硫转化率的方法，该方法通过测定受污染水样中的硫化物浓度确定添加氨氮的浓度，并根据氨氮浓度确定废水停留的时间，当进水中硫化物浓度为50～150mg/L时，用铵盐调节厌氧反应器中氨氮浓度为60～120mg/L，停留48小时。本发明利用氨氮与硝氮反应，中断其继续氧化单质硫为硫酸盐的反应，大幅度提高单质硫的转化率，降低出水硫酸盐的浓度。反应可在中性条件下进行，简单易行，生物活性高，反应器运行稳定。
权利要求书
1.一种能够提高单质硫转化率的硫化物废水厌氧脱硫方法，其特征在于：
该方法包括以下步骤：
步骤一，向容积为1L的厌氧反应器中接种厌氧污泥和脱氮硫杆菌菌悬液 的混合液，厌氧污泥和脱氮硫杆菌菌悬液的体积比为1:1，厌氧污泥和脱氮硫 杆菌菌悬液的混合液的用量占厌氧反应器的1/3，在恒温水箱中对厌氧反应器 进行加热，使得厌氧反应器中温度控制在33±1℃，整个厌氧反应器厌氧密闭， 无氧气进入;
步骤二，进水管从厌氧反应器的进水孔伸到厌氧反应器中，进水管的端 部处于沉积后的厌氧污泥的泥面之上并且处于脱氮硫杆菌菌悬液的液面之 下;
步骤三，采用煮沸的去离子水添加Na2S·9H2O模拟硫化物废水，采用煮 沸的去离子水添加NaNO3模拟硝氮废水，将硫化物废水与硝氮废水混合，得 到混合废水，记为进水，使得进水硫化物的浓度为50mg/L，使得混合废水 N/S比为0.4;通过进水管将进水通入厌氧反应器，在反应器中进行厌氧脱硫;
步骤四，共设5组厌氧反应器，通过进水管将进水通入厌氧反应器之前 先向厌氧反应器中加氯化铵，调整5组厌氧反应器中进水氨氮浓度依次均为 60mg/L、90mg/L、120mg/L，再将进水通入厌氧反应器中，进行进水中不同 氨氮浓度对厌氧同步脱氮除硫的影响试验，进水停留时间为108h;
整个反应的pH为7-8;
或者该方法包括以下步骤：
步骤一，向容积为1L的厌氧反应器中接种厌氧污泥和脱氮硫杆菌菌悬液 的混合液，厌氧污泥和脱氮硫杆菌菌悬液的体积比为1:1.5，厌氧污泥和脱氮 硫杆菌菌悬液的混合液的用量占厌氧反应器的1/3，在恒温水箱中对厌氧反应 器进行加热，使得厌氧反应器中温度控制在33±1℃，整个厌氧反应器厌氧密 闭，无氧气进入;
步骤二，进水管从厌氧反应器的进水孔伸到厌氧反应器中，进水管的端 部处于沉积后的厌氧污泥的泥面之上并且处于脱氮硫杆菌菌悬液的液面之 下;
步骤三，采用煮沸的去离子水添加Na2S·9H2O模拟硫化物废水，采用煮 沸的去离子水添加NaNO3模拟硝氮废水，将硫化物废水与硝氮废水混合，得 到混合废水，记为进水，使得进水硫化物的浓度为100mg/L，使得混合废水 N/S比为0.4;通过进水管将进水通入厌氧反应器，在反应器中进行厌氧脱硫;
步骤四，共设5组厌氧反应器，通过进水管将进水通入厌氧反应器之前 先向厌氧反应器中加氯化铵，调整5组厌氧反应器中进水氨氮浓度依次均为 60mg/L、90mg/L、120mg/L，再将进水通入厌氧反应器中，进行进水中不同 氨氮浓度对厌氧同步脱氮除硫的影响试验，进水停留时间为108h;
整个反应的pH为7-8;
或者该方法包括以下步骤：
步骤一，向容积为1L的厌氧反应器中接种厌氧污泥和脱氮硫杆菌菌悬液 的混合液，厌氧污泥和脱氮硫杆菌菌悬液的体积比为1:2，厌氧污泥和脱氮硫 杆菌菌悬液的混合液的用量占厌氧反应器的1/3，在恒温水箱中对厌氧反应器 进行加热，使得厌氧反应器中温度控制在33±1℃，整个厌氧反应器厌氧密闭， 无氧气进入;
步骤二，进水管从厌氧反应器的进水孔伸到厌氧反应器中，进水管的端 部处于沉积后的厌氧污泥的泥面之上并且处于脱氮硫杆菌菌悬液的液面之 下;
步骤三，采用煮沸的去离子水添加Na2S·9H2O模拟硫化物废水，采用煮 沸的去离子水添加NaNO3模拟硝氮废水，将硫化物废水与硝氮废水混合，得 到混合废水，记为进水，使得进水硫化物的浓度为150mg/L，使得混合废水 N/S比为0.4;通过进水管将进水通入厌氧反应器，在反应器中进行厌氧脱硫;
步骤四，共设5组厌氧反应器，通过进水管将进水通入厌氧反应器之前 先向厌氧反应器中加氯化铵，调整5组厌氧反应器中进水氨氮浓度依次均为 60mg/L、90mg/L、120mg/L，再将进水通入厌氧反应器中，进行进水中不同 氨氮浓度对厌氧同步脱氮除硫的影响试验，进水停留时间为108h;
整个反应的pH为7-8。
说明书
一种能够提高单质硫转化率的硫化物废水厌氧脱硫方法
技术领域
本发明属于环境工程领域，涉及硫化物废水厌氧生物处理方法，具体涉 及一种能够提高单质硫转化率的硫化物废水厌氧脱硫方法。
背景技术
目前工业生产中量最大的常规硫化物废水的硫化物浓度在50～150mg/L， 硫化物废水中含有一定量的杂质氨氮。工业生产中还会产生一种硝酸盐废水， 将这两种废水混合，脱氮硫杆菌在厌氧条件下可以利用废水中的硫化物和硝 酸盐，达到同时脱氮除硫的目的，在此基础上开发的厌氧脱硫工艺在硫化物 废水的处理、管网系统臭味和腐蚀控制、以及油田硫化物污染控制等领域具 有广阔的应用前景，近年来许多学者对该工艺进行了广泛深入的研究。然而， 硫化物极易被硝氮氧化为硫酸盐而不是单质硫，致使厌氧脱硫工艺中单质硫 的转化率不高、出水硫酸盐浓度较高，限制了该工艺的推广应用。如何提高 硫化物废水的厌氧脱硫工艺中单质硫转化率是目前本领域需要克服的技术难 题。
现有方法通过提高硫化物浓度来提高单质硫转化率或通过亚硝氮代替硝 氮为电子受体降低出水中硫酸盐的含量，尽管这些方法在一定程度上提高了 单质硫的转化率，但是由于硫化物、亚硝氮毒性太大，抑制了生物的生长， 反应器持续时间短，很难在实际中应用。开发一种新型的提高单质硫转化率 的方法具有重要的现实意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种能够提高单质硫转化率的硫 化物废水厌氧脱硫方法，该方法针对工业生产中排放量最大的常规硫化物废 水，能够在提高单质硫转化率的同时降低毒性，不抑制生物的生长。
为了实现上述技术任务，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种能够提高单质硫转化率的硫化物废水厌氧脱硫方法，该方法包括以 下步骤：
步骤一，向厌氧反应器中接种厌氧污泥和脱氮硫杆菌菌悬液的混合液， 厌氧污泥和脱氮硫杆菌菌悬液的体积比为1：(1～2)，对厌氧反应器进行加 热，使得厌氧反应器中温度控制在33±1℃，整个厌氧反应器厌氧密闭，无氧 气进入;
步骤二，进水管从厌氧反应器的进水孔伸到厌氧反应器中，进水管的端 部处于沉积后的厌氧污泥的泥面之上并且处于脱氮硫杆菌菌悬液的液面之 下;
步骤三，将含有硫化物的废水与含有硝酸盐的废水混合，得到混合废水， 记为进水，所述的进水中硝酸盐对应的氮元素与硫化物对应的硫元素之间的 摩尔比为0.4，记为N/S=0.4;
步骤四，通过进水管将混合废水通入厌氧反应器，记为进水，在反应器 中进行厌氧脱硫：
当进水中硫化物浓度为50～150mg/L时，用铵盐调节厌氧反应器中氨氮 浓度为60～120mg/L，停留48小时。
本发明还具有如下技术特征：
所述的铵盐为氯化铵。
本发明与现有技术比，具有如下有益技术效果：
(1)本发明的方法通过氨氮中断单质硫转化为硫酸盐的途径，大幅度提 高单质硫的转化率。
(2)本发明的方法大幅度降低了出水硫酸盐的浓度，将大部分硫化物转 化为单质硫。现有技术中提高厌氧脱硫工艺单质硫转化率的方法需要将进水 硫化物浓度提高到500～1000mg/L，这一方法仅在碱性条件下可以实现脱硫， 而且高浓度的硫化物会抑制生物的活性，导致反应器运行失效。而本发明的 方法在中性条件下进行，针对浓度为50～150mg/L的硫化物废水单质硫转化 率高达80%，实现硫化物废水的无害化处理。
(3)厌氧条件下氨氮和硫化物都会被硝氮氧化，但当二者共存时，氧化 氨氮会消耗一部分硝氮，干扰单质硫被氧化的过程，阻碍单质硫被进一步氧 化为硫酸盐，从而提高单质硫的转化率。具体原理如下：
同步脱氮除硫：
(Ⅰ)
(Ⅱ)
缺点：如上所述，方程(Ⅰ)产生的单质硫通过方程(Ⅱ)会被继续氧化 为硫酸盐，降低单质硫的转化率，提高出水硫酸盐的浓度。
添加氨氮后：
HS-+0.5NO3-→0.5NO2-+S+0.5H2O (Ⅲ)
NH4++NO2-→N2+2H2O (Ⅳ)
5NH4++3NO3-→4N2+9H2O+2H+ (Ⅴ)
优点：添加氨氮后，单质硫的生成方程由方程(Ⅰ)变为方程(Ⅲ)， 改变了氧化还原电位，氨氮会与剩余硝氮反应，见方程(Ⅳ)和(Ⅴ)，中断 上述方程(Ⅱ)转化单质硫为硫酸盐的途径，大幅度提高单质硫的转化率。