CN201512530U - 从糖蜜酒精废水中回收单质硫和甲烷的装置 - Google Patents

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游少鸿
张学洪
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Abstract

本实用新型公开了从糖蜜酒精废水中回收单质硫和甲烷的装置。建立一个微氧反应器，通过氧化还原电位控制仪自动控制鼓风机向回流桶内鼓进空气，再将曝气后的液体回流至反应器内部，形成微氧环境。在反应器内加入经过驯化的富含硫酸盐还原菌、无色硫细菌和产甲烷菌的活性污泥，利用硫酸盐还原菌将糖蜜酒精废水中的硫酸盐还原成硫化物，无色硫细菌将硫化物氧化成单质硫，降低硫化物对产甲烷菌的抑制，产甲烷菌降解有机物产生甲烷气体。用滤袋过滤出水得到单质硫，用储气罐收集生物气，储气罐中的NaOH溶液吸收生物气中的二氧化碳和硫化氢，得到甲烷气体。

Description

从糖蜜酒精废水中回收单质硫和甲烷的装置
技术领域
本实用新型涉及一种从糖蜜酒精废水中回收单质硫和甲烷的装置。
背景技术
甘蔗制糖的副产品糖蜜可以用于发酵生产酒精，生产过程中排放出大量的糖蜜酒精废水。糖蜜酒精废水属于富含硫酸盐的高浓度有机废水，含大量有机物、维生素、N、P、K元素等。目前，糖蜜酒精废水资源回收的方式主要有：
1.浓缩制肥料或燃料：将糖蜜酒精废水蒸发浓缩，得到的固形物有很高的肥效和热值，可以用来加工成肥料或燃料。
2.做细菌培养基：由于糖蜜酒精废水中含有细菌生长的各种营养元素，是一种优良的细菌培养基，目前已经有利用糖蜜酒精废水来生产培养基的工艺。
3.提取元素钾：糖蜜酒精废水中的钾元素含量较高，中国专利97115798.7和02128100.9都提出了钾的提取方法。
4.厌氧产沼气：糖蜜酒精废水中含有高浓度有机物，可以利用产甲烷菌将有机物转化为甲烷气体，但是，硫酸盐在厌氧状态下被细菌还原成硫化物，对产甲烷菌产生严重抑制。
5.回收单质硫：
中国实用新型专利“从糖蜜酒精废水中回收单质硫装置”(ZL200720003750.X)实现了从糖蜜酒精废水中回收单质硫，该装置是通过向反应器内部直接充入纯氧来控制微氧环境，利用活性污泥将硫酸根最终转化为硫单质，随出水排出反应器，再用砂滤将单质硫与出水分离，得到单质硫。但该装置是直接向反应器内部充入纯氧气，安全性要求高，运行维护复杂，纯氧的使用成本较高；采用砂滤过滤出水中的单质硫，过滤效率较低，操作不方便，较难被广泛地推广。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单、处理效率高、安全性好、操作简单、易于运行管理的装置，从糖蜜酒精废水中回收单质硫和甲烷气体。
本发明的基本思路：在微氧反应器内，利用硫酸盐还原菌将硫酸盐还原成硫化物，同时，无色硫细菌将硫化物氧化成单质硫，降低硫化物对产甲烷菌的抑制，产甲烷菌顺利分解有机物产生甲烷气体。用滤袋将出水过滤，得到单质硫；将微氧反应器产生的生物气收集，用NaOH溶液吸收生物气中的硫化氢和二氧化碳，得到甲烷气体。
本实用新型是这样实现的：建立一个微氧反应器，在反应器中加入经过驯化的活性污泥，活性污泥中富含硫酸盐还原菌、无色硫细菌和产甲烷菌。反应器下部为是污泥区、上部为沉淀区。糖蜜酒精废水从底部进入微氧反应器，微氧反应器外部设置回流桶，微氧反应器的出水进入回流桶，一部分外排，一部分通过回流水泵回流至微氧反应器内部。在回流桶中安装氧化还原电位探头，通过氧化还原电位控制仪监测回流桶中液体的氧化还原电位。鼓风机的曝气头安装在回流桶内，鼓风机开关与氧化还原电位控制仪连接，当液体氧化还原电位低于或高于设定值，氧化还原电位控制仪自动开或关鼓风机，向回流桶中的液体鼓入空气，再利用回流水泵将液体回流至反应器内部，使反应器内部处于微氧状态。糖蜜酒精废水从反应器底部进入反应器后，硫酸盐在硫酸盐还原菌的作用下被还原成硫化物，无色硫细菌将硫化物氧化成单质硫，降低硫化物对产甲烷菌的抑制作用，产甲烷过程顺利降解废水中的有机物被，并产生甲烷气体。
微氧反应器产生的生物气含有甲烷、二氧化碳和少量硫化氢，生物气被收集后，用NaOH溶液吸收二氧化碳和硫化氢，剩余气体主要为可燃气体甲烷。用市售滤布缝成滤袋过滤出水，过滤后将滤袋里面翻出，刮下滤泥，得到单质硫。
本实用新型利用空气增氧，比使用纯氧气安全、经济，用滤袋过滤出水得到单质硫，操作比用砂滤方便，收集可燃气体作燃料，更大程度地回收资源。
附图说明
图1为本实用新型实施例装置示意图。
图中标记为：1.废水池，2.进水泵，3.废水进水管，4.污泥区，5.沉淀区，6.微氧反应器，7.循环保温水套层，8保温水出水口，9.保温水出水管，10.保温水池，11.温度控制器，12.保温水循环水泵，13.三相分离器，14.生物气出气口，15.微氧反应器出水口，16.出水管，17.氧化还原电位控制仪，18.鼓风机，19.空气管，20.回流桶出水口，21.回流桶，22.氧化还原电位探头，23.曝气头，24.回流水管，25.回流泵，26.回流桶出水管，27.滤袋，28.过滤桶，29.过滤桶排水口，30.气管，31.储气罐，32.NaOH溶液，33.密封塞，34.排水管。
具体实施方式
实施例：
如图1所示：微氧反应器6外部套有循环保温水套层7，循环保温水套层7上部有一个保温水出水口8，通过保温水管9与保温水池10相连，保温水通过保温水循环泵12泵入循环保温水套层7；通过温度控制器11控制保温水的温度为(35±1)℃。
废水池1与进水泵2相连，通过废水进水管3连接容积为12L的圆柱形微氧反应器6，微氧反应器6下部为污泥区4，上部为沉淀区5；微氧反应器6上部一侧有一个微氧反应器出水口15，通过出水管16与回流桶21相连；回流桶21设有回流桶出水口20，回流桶21中的液体通过回流水管24被回流泵25泵入微氧反应器6底部的污泥区4；回流泵25的流量与进水泵2的流量比为3∶1，微氧反应器6内部液体的水力停留时间为15小时。
氧化还原电位控制仪17的氧化还原电位探头22插入回流桶21的液体中；氧化还原电位控制仪17通过电线与鼓风机18相连，自动控制鼓风机18的开关；鼓风机18通过空气管19与曝气头23相连，曝气头23插入回流桶21的液体中，鼓风机18开启时，通过曝气头23向液体鼓入空气增氧，控制回流桶21内液体的氧化还原电位为-440mV。
微氧反应器6顶部有一个三相分离器13，三相分离器13的生物气出气口14通过气管30与储气罐31相连，储气罐31设有密封塞33，并装满浓度5％的NaOH溶液32，用于吸收二氧化碳和硫化氢，排水管34用于排放被甲烷排挤出的液体。
回流桶21中的部分出水，通过回流桶出水管26与过滤桶28相连，废水进入过滤桶28中的滤袋27，单质硫被截留，废水从底部的过滤桶排水口29排出。
经过本装置处理，对于化学需氧量(COD)浓度为6000mg/L，硫酸根(SO4 2-)浓度为480mg/L的糖蜜酒精废水，COD、SO4 2-的去除率分别为73.4％、61.3％，硫酸盐向单质硫转化率为30.1％，每升糖蜜酒精废水回收7.8升甲烷气体。

Claims (1)

1.一种从糖蜜酒精废水中回收单质硫和甲烷的装置，包括微氧反应器(6)、回流桶(21)、氧化还原电位控制仪(17)、鼓风机(18)、过滤桶(28)、过滤袋(27)、过滤桶排水口(29)和储气罐(31)，其特征在于废水池(1)与进水泵(2)相连，通过废水进水管(3)连接微氧反应器(6)；微氧反应器(6)上部一侧有一个微氧反应器出水口(15)，通过出水管(16)与回流桶(21)相连；回流桶(21)设有回流桶出水口(20)，回流桶(21)中的部分液体通过回流水管(24)被回流泵(25)泵入微氧反应器(6)底部的污泥区(4)；氧化还原电位控制仪(17)的氧化还原电位探头(22)插入回流桶(21)的液体中；氧化还原电位控制仪(17)通过电线与鼓风机(18)相连，自动控制鼓风机(18)的开关；鼓风机通过空气管(19)与曝气头(23)相连，曝气头(23)插入回流桶(21)的液体中，鼓风机(18)开启时，通过曝气头(23)向液体鼓入空气增氧；微氧反应器(6)顶部有一个三相分离器(13)，三相分离器(13)的生物气出气口(14)通过气管(30)与储气罐(31)相连，储气罐(31)设有密封塞(33)；回流桶出水口(20)通过出水管(26)与过滤桶(28)相连。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102795739A (zh) * 2011-05-27 2012-11-28 中国科学院过程工程研究所 一种基于生物脱硫的酸性硫酸盐有机废水综合处理装置及方法
CN113880246A (zh) * 2021-10-29 2022-01-04 雅邦绿色过程与新材料研究院南京有限公司 一种处理含硫废水的方法及装置

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