CN111302566A - 一种硫自养型短程反硝化脱硫废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫自养型短程反硝化脱硫废水处理方法，该方法包括：将待处理的湿法脱硫废水进行沉淀处理，将一级污水净化池的上层污水送入二级污水净化池，通过气泵向安装在二级污水净化池内的曝气，将步骤S2中去除悬浮物的脱硫废水与工业中排放氨氮废水混合均匀，本发明的有益效果如下：本方法可以使脱硝和湿法脱硫处理后脱硫脱硝废水中的碳源被充分利用，并且可以同时降解两种废水中的氮、硫污染物效率高、能耗低、流程简单、无二次污染环境效益和经济效益高，同时反硝化细菌附着在气体渗透膜上，能够直接利用从膜内侧传递来的电子供体与模外侧污水中的硝态氮进行反应，解决了甲烷等气体电子供体在水中溶解度低、反应利用率低的问题。

Description

一种硫自养型短程反硝化脱硫废水处理方法
技术领域
本发明公开了一种硫自养型短程反硝化脱硫废水处理方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
我国大多数工业行业生产都会使用燃煤锅炉，产生的大量含二氧化硫、氮氧化物烟气需要进行脱硫脱硝净化，据2015年全国环境统计公报数据，我国工业SO2排放总量高达1556.7万吨，工业排放氮氧化物总量达1180.9万吨。随着我国《大气污染防治行动计划》(简称“大气十条”)、新《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)及特别排放限值、《环境空气质量标准》(GB3095-2012)等一系列相关环保法规标准的实施，烟气脱硫脱硝设施的建设逐渐完善，随之而来的含硝酸盐及硫酸盐的脱硫脱硝废水也大量排放，容易造成二次污染。
反硝化生物滤池属于生物膜法污水处理技术，快速有效地在滤料表面挂膜、启动反硝化生物滤池以保证污染物的去除效率，是反硝化生物滤池运行的关键因素与限制性步骤。一般来说反硝化生物滤池启动阶段挂膜方式有闷曝法、密闭循环法等，但目前运行的硝化反硝化工艺往往通过反应池反硝化反应，这样的运行工艺能耗高，去除率偏低，运行效果不理想。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述不足而提供一种硫自养型短程反硝化脱硫废水处理方法。
一种硫自养型短程反硝化脱硫废水处理方法，该方法包括以下步骤：
S1、将待处理的湿法脱硫废水进行沉淀处理，清理沉淀池底部的沉降物质，将沉淀池上层污水回收送到一级污水净化池，将一级污水净化池的pH值调为7～8，进行搅拌30～50min，边搅拌边加入多孔吸附剂，进行沉淀，并清理一级污水净化层底部的沉淀物质。
S2、将一级污水净化池的上层污水送入二级污水净化池，通过气泵向安装在二级污水净化池内的曝气，曝气的同时，加入氧化剂、助凝剂和絮凝剂，然后静置8～12小时，最后将二级污水净化池的底部沉淀物质进行清理，去除表面悬浮物；
S3、将步骤S2中去除悬浮物的脱硫废水与工业中排放氨氮废水混合均匀，混合时间30～50min；
S4、准备反硝化池，反硝化池中间设置有气体渗透膜以及填充在气体渗透膜周围的改性凝胶生物炭填料以及缓释硫杆菌填料；
S5、将污水引入污水反硝化池，污水中含有可以进行反硝化反应的反硝化细菌，反硝化细菌进入污水脱氮装置后附着在气体渗透膜外侧表面上；
S6、向气体渗透膜的内侧通入可作为反硝化反应的电子供体的气体有机物；
S8、附着在气体渗透膜外侧表面的反硝化细菌利用界面两侧的硝态氮和气体有机物进行反硝化反应，将污水中的硝态氮还原为氮气的同时，部分气体有机物穿过气体渗透膜分散并进入污水中，进入改性凝胶生物炭填料的微孔结构中，部分反硝化细菌附着在改性凝胶生物炭填料上，利用附近的气体有机物与硝态氮进行反硝化反应，将污水中的硝态氮还原为氮气；
S9、将步骤S8的污水通入含有硫酸盐型厌氧氨氧化菌和亚硝酸还原厌氧氨氧化菌的污泥厌氧生物反应池中，将其进行固液分离，回收单质硫。
作为优选，所述改性凝胶生物炭填料的制作步骤为：
(1)制备生物炭粉：以玉米杆、棉花壳、黍糠、秸秆、稻壳中几种组合为原料，在300～800℃下热解1～6h，将得到的生物炭去灰，然后进行球磨处理，得到粒径在400～1000目以下的生物炭粉；
(2)将生物炭粉浸渍于卡拉胶或海藻酸钠的凝胶悬液中，采用超声处理使两者充分混合；
(3)将所得沉淀干燥处理，即得到直径在30～70mm的改性凝胶生物炭填料。
作为优选，所述步骤S3后的脱硫废水中硫酸盐的浓度为30～1100mg/L，硝酸盐的浓度为80～1200mg/L。
作为优选，所述步骤S3中COD浓度为30～1300mg/L。
作为优选，所述步骤S9中通入厌氧生物反应池的废水的水力停留时间为5～10h，pH为7～8，温度为30～55℃。
作为优选，所述步骤S9中硫酸盐型厌氧氨氧化菌的浓度为20％～50％，亚硝酸还原厌氧氨氧化菌的浓度20％～50％。
作为优选，所述步骤S4中缓释硫杆菌填料为无机化能自养型的硫杆菌属。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本方法可以使脱硝和湿法脱硫处理后脱硫脱硝废水中的碳源被充分利用，并且可以同时降解两种废水中的氮、硫污染物效率高、能耗低、流程简单、无二次污染环境效益和经济效益高，同时反硝化细菌附着在气体渗透膜上，能够直接利用从膜内侧传递来的电子供体与模外侧污水中的硝态氮进行反应，解决了甲烷等气体电子供体在水中溶解度低、反应利用率低的问题。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
S1、将待处理的湿法脱硫废水进行沉淀处理，清理沉淀池底部的沉降物质，将沉淀池上层污水回收送到一级污水净化池，将一级污水净化池的pH值调为7，进行搅拌30min，边搅拌边加入多孔吸附剂，进行沉淀，并清理一级污水净化层底部的沉淀物质。
S2、将一级污水净化池的上层污水送入二级污水净化池，通过气泵向安装在二级污水净化池内的曝气，曝气的同时，加入氧化剂、助凝剂和絮凝剂，然后静置8小时，最后将二级污水净化池的底部沉淀物质进行清理，去除表面悬浮物；
S3、将步骤S2中去除悬浮物的脱硫废水与工业中排放氨氮废水混合均匀，混合时间30min，控制脱硫废水中硫酸盐的浓度为200mg/L，硝酸盐的浓度为200mg/L，COD浓度为200g/L；
S4、准备反硝化池，反硝化池中间设置有气体渗透膜以及填充在气体渗透膜周围的改性凝胶生物炭填料以及缓释硫杆菌填料；
S5、将污水引入污水反硝化池，污水中含有可以进行反硝化反应的反硝化细菌，反硝化细菌进入污水脱氮装置后附着在气体渗透膜外侧表面上；
S6、向气体渗透膜的内侧通入可作为反硝化反应的电子供体的气体有机物；
S8、附着在气体渗透膜外侧表面的反硝化细菌利用界面两侧的硝态氮和气体有机物进行反硝化反应，将污水中的硝态氮还原为氮气的同时，部分气体有机物穿过气体渗透膜分散并进入污水中，进入改性凝胶生物炭填料的微孔结构中，部分反硝化细菌附着在改性凝胶生物炭填料上，利用附近的气体有机物与硝态氮进行反硝化反应，将污水中的硝态氮还原为氮气；
S9、将步骤S8的污水通入含有20％硫酸盐型厌氧氨氧化菌和20％亚硝酸还原厌氧氨氧化菌的污泥厌氧生物反应池中，通入厌氧生物反应池的废水的水力停留时间为5h，pH为7，温度为30℃，将其进行固液分离，回收单质硫。
实施例二
S1、将待处理的湿法脱硫废水进行沉淀处理，清理沉淀池底部的沉降物质，将沉淀池上层污水回收送到一级污水净化池，将一级污水净化池的pH值调为7，进行搅拌40min，边搅拌边加入多孔吸附剂，进行沉淀，并清理一级污水净化层底部的沉淀物质。
S2、将一级污水净化池的上层污水送入二级污水净化池，通过气泵向安装在二级污水净化池内的曝气，曝气的同时，加入氧化剂、助凝剂和絮凝剂，然后静置10小时，最后将二级污水净化池的底部沉淀物质进行清理，去除表面悬浮物；
S3、将步骤S2中去除悬浮物的脱硫废水与工业中排放氨氮废水混合均匀，混合时间40min，控制脱硫废水中硫酸盐的浓度为600mg/L，硝酸盐的浓度为600mg/L，COD浓度为600g/L；
S4、准备反硝化池，反硝化池中间设置有气体渗透膜以及填充在气体渗透膜周围的改性凝胶生物炭填料以及缓释硫杆菌填料；
S5、将污水引入污水反硝化池，污水中含有可以进行反硝化反应的反硝化细菌，反硝化细菌进入污水脱氮装置后附着在气体渗透膜外侧表面上；
S6、向气体渗透膜的内侧通入可作为反硝化反应的电子供体的气体有机物；
S8、附着在气体渗透膜外侧表面的反硝化细菌利用界面两侧的硝态氮和气体有机物进行反硝化反应，将污水中的硝态氮还原为氮气的同时，部分气体有机物穿过气体渗透膜分散并进入污水中，进入改性凝胶生物炭填料的微孔结构中，部分反硝化细菌附着在改性凝胶生物炭填料上，利用附近的气体有机物与硝态氮进行反硝化反应，将污水中的硝态氮还原为氮气；
S9、将步骤S8的污水通入含有30％硫酸盐型厌氧氨氧化菌和30％亚硝酸还原厌氧氨氧化菌的污泥厌氧生物反应池中，通入厌氧生物反应池的废水的水力停留时间为8h，pH为8，温度为45℃，将其进行固液分离，回收单质硫。
实施例三
S1、将待处理的湿法脱硫废水进行沉淀处理，清理沉淀池底部的沉降物质，将沉淀池上层污水回收送到一级污水净化池，将一级污水净化池的pH值调为8，进行搅拌50min，边搅拌边加入多孔吸附剂，进行沉淀，并清理一级污水净化层底部的沉淀物质。
S2、将一级污水净化池的上层污水送入二级污水净化池，通过气泵向安装在二级污水净化池内的曝气，曝气的同时，加入氧化剂、助凝剂和絮凝剂，然后静置12小时，最后将二级污水净化池的底部沉淀物质进行清理，去除表面悬浮物；
S3、将步骤S2中去除悬浮物的脱硫废水与工业中排放氨氮废水混合均匀，混合时间50min，控制脱硫废水中硫酸盐的浓度为1100mg/L，硝酸盐的浓度为1200mg/L，COD浓度为1300g/L；
S4、准备反硝化池，反硝化池中间设置有气体渗透膜以及填充在气体渗透膜周围的改性凝胶生物炭填料以及缓释硫杆菌填料；
S5、将污水引入污水反硝化池，污水中含有可以进行反硝化反应的反硝化细菌，反硝化细菌进入污水脱氮装置后附着在气体渗透膜外侧表面上；
S6、向气体渗透膜的内侧通入可作为反硝化反应的电子供体的气体有机物；
S8、附着在气体渗透膜外侧表面的反硝化细菌利用界面两侧的硝态氮和气体有机物进行反硝化反应，将污水中的硝态氮还原为氮气的同时，部分气体有机物穿过气体渗透膜分散并进入污水中，进入改性凝胶生物炭填料的微孔结构中，部分反硝化细菌附着在改性凝胶生物炭填料上，利用附近的气体有机物与硝态氮进行反硝化反应，将污水中的硝态氮还原为氮气；
S9、将步骤S8的污水通入含有50％硫酸盐型厌氧氨氧化菌和50％亚硝酸还原厌氧氨氧化菌的污泥厌氧生物反应池中，通入厌氧生物反应池的废水的水力停留时间为10h，pH为8，温度为55℃，将其进行固液分离，回收单质硫。
实施例一、二和三种，缓释硫杆菌填料在无氧或缺氧的环境下利用硫代硫酸盐(S2O32-)、单质硫(S)、硫化物(S2-)等为电子供体，以硝酸盐为电子受体将硝氮(NO3-)还原为氮气(N2)，同时将硫氧化为硫酸盐的自养反硝化过程，相比硫代硫酸钠，采用单质硫床生物有如下优势：单质硫价格便宜，降低填料费用；反应速率快，效果好；出水硫酸盐浓度较低；工艺流程相对缩短，操作简单，以硫粉作为电子供体在30.4～32.6mg/L硝酸盐氮浓度范围内，可达到77％的去除率，HRT为1.5h的条件下，对于50mg/L以下的硝酸盐氮去除率为80％以上，以硫单质作为电子供体的反应方程式如下：
Figure BDA0002403811460000071
Figure BDA0002403811460000072
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本方法可以使脱硝和湿法脱硫处理后脱硫脱硝废水中的碳源被充分利用，并且可以同时降解两种废水中的氮、硫污染物效率高、能耗低、流程简单、无二次污染环境效益和经济效益高，同时反硝化细菌附着在气体渗透膜上，能够直接利用从膜内侧传递来的电子供体与模外侧污水中的硝态氮进行反应，解决了甲烷等气体电子供体在水中溶解度低、反应利用率低的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种硫自养型短程反硝化脱硫废水处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1、将待处理的湿法脱硫废水进行沉淀处理，清理沉淀池底部的沉降物质，将沉淀池上层污水回收送到一级污水净化池，将一级污水净化池的pH值调为7～8，进行搅拌30～50min，边搅拌边加入多孔吸附剂，进行沉淀，并清理一级污水净化层底部的沉淀物质。
S2、将一级污水净化池的上层污水送入二级污水净化池，通过气泵向安装在二级污水净化池内的曝气，曝气的同时，加入氧化剂、助凝剂和絮凝剂，然后静置8～12小时，最后将二级污水净化池的底部沉淀物质进行清理，去除表面悬浮物；
S3、将步骤S2中去除悬浮物的脱硫废水与工业中排放氨氮废水混合均匀，混合时间30～50min；
S4、准备反硝化池，反硝化池中间设置有气体渗透膜以及填充在气体渗透膜周围的改性凝胶生物炭填料以及缓释硫杆菌填料；
S5、将污水引入污水反硝化池，污水中含有可以进行反硝化反应的反硝化细菌，反硝化细菌进入污水脱氮装置后附着在气体渗透膜外侧表面上；
S6、向气体渗透膜的内侧通入可作为反硝化反应的电子供体的气体有机物；
S8、附着在气体渗透膜外侧表面的反硝化细菌利用界面两侧的硝态氮和气体有机物进行反硝化反应，将污水中的硝态氮还原为氮气的同时，部分气体有机物穿过气体渗透膜分散并进入污水中，进入改性凝胶生物炭填料的微孔结构中，部分反硝化细菌附着在改性凝胶生物炭填料上，利用附近的气体有机物与硝态氮进行反硝化反应，将污水中的硝态氮还原为氮气；
S9、将步骤S8的污水通入含有硫酸盐型厌氧氨氧化菌和亚硝酸还原厌氧氨氧化菌的污泥厌氧生物反应池中，将其进行固液分离，回收单质硫。
2.根据权利要求1所述的一种硫自养型短程反硝化脱硫废水处理方法，其特征在于：所述改性凝胶生物炭填料的制作步骤为：
(1)制备生物炭粉：以玉米杆、棉花壳、黍糠、秸秆、稻壳中几种组合为原料，在300～800℃下热解1～6h，将得到的生物炭去灰，然后进行球磨处理，得到粒径在400～1000目以下的生物炭粉；
(2)将生物炭粉浸渍于卡拉胶或海藻酸钠的凝胶悬液中，采用超声处理使两者充分混合；
(3)将所得沉淀干燥处理，即得到直径在30～70mm的改性凝胶生物炭填料。
3.根据权利要求1所述的一种硫自养型短程反硝化脱硫废水处理方法，其特征在于：所述步骤S3后的脱硫废水中硫酸盐的浓度为30～1100mg/L，硝酸盐的浓度为80～1200mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种硫自养型短程反硝化脱硫废水处理方法，其特征在于：所述步骤S3中COD浓度为30～1300mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种硫自养型短程反硝化脱硫废水处理方法，其特征在于：所述步骤S9中通入厌氧生物反应池的废水的水力停留时间为5～10h，pH为7～8，温度为30～55℃。
6.根据权利要求1所述的一种硫自养型短程反硝化脱硫废水处理方法，其特征在于：所述步骤S9中硫酸盐型厌氧氨氧化菌的浓度为20％～50％，亚硝酸还原厌氧氨氧化菌的浓度20％～50％。
7.根据权利要求1所述的一种硫自养型短程反硝化脱硫废水处理方法，其特征在于：所述步骤S4中缓释硫杆菌填料为无机化能自养型的硫杆菌属。
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