RO108674B1

RO108674B1 - Procedeu pentru tratamentul apelor continand compusi de sulf

Info

Publication number: RO108674B1
Application number: RO148928A
Authority: RO
Inventors: Cees Jan Nico Buisman
Original assignee: Pacques Bv
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1994-07-29
Also published as: US5449460A; US5366633A; FI101290B1; SI9110668B; NO914804L; HU213847B; BG61072B1; HUT66639A; LV11024A; DE69102848D1; CA2057861A1; EP0477338B1; SI9110668A; AU639561B2; DK0477338T3; KR100196556B1; BY2005C1; WO1991016269A1; PL168378B1; ES2056647T3

Description

Prezenta invenție se referă la tratamentul apelor reziduale. In special, invenția se referă la un procedeu pentru tratamentul apelor conținând sulfuri sau compuși care conțin sulf în stare de oxidare, în grad mai mare, cum ar fi sulfații, sulfitul sau tiosulfatul, care de asemenea pot să conțină substanțe organice, în care compușii de sulf sunt oxidați într-un reactor, folosind nămol (biomasă), conținând bacterii aerobe. în continuare, invenția se referă la un procedeu pentru îndepărtarea metalelor grele din efluenții apoși, prin precipitarea metalelor grele sub formă de sulfuri.

Prezența compușilor cu sulf, cum ar fi sulfurile, în apele reziduale, are multe consecințe adverse, astfel ca: acțiunea corozivă asupra betonului și oțelului, consum mare de oxigen (COD), conducând la epuizarea oxigenului în apele receptoare, după descărcarea apelor reziduale, cauzând poluarea mediului ambiant și/sau valori înalte ale poluării, efecte toxice asupra omului și animalelor, mirosuri grele.

Cu toate că sulfura poate fi îndepărtată din apele reziduale, prin oxidare chimică, stripare și precipitare, metodele biologice de purificare au devenit de o importanță crescândă. îndepărtarea biologică a sulfurii poate fi realizată folosind bacterii sulfuroase, fototrofice, (de asemenea, însoțite de producerea de sulf), la fel de bine ca prin folosirea bacteriilor de denitrificare. Sulfura poate fi, de asemenea, convertită la sulfat, cu ajutorul bacteriilor care consumă oxigen, în nămolurile activate. Producerea de sulf, folosind bacterii care consumă oxigen, are avantaje față de folosirea bacteriilor fototrofice, deoarece conversia aerobă are loc mult mai rapid decât conversia anaerobă (fototrofică) și alimentarea, într-un reactor de sulf cu turbulență nu este ușoară, în timp ce oxigenul poate fi introdus într-un reactor aerob, pe o cale simplă, fără probleme. Nitratul este necesar în cazul bacteriilor denitrificante.

Avantajele conversiei sulfurii, mai avantajoasă decât în sulfat, includ: faptul că este necesar mult mai puțin oxigen și astfel mai puțină energie; procesul are loc mult mai repede; se produce mai puțin nămol biologic, nu se descarcă sulfat sau tiosulfat; există posibilitatea refolosirii sulfului.

Un procedeu pentru îndepărtarea din apele reziduale prin oxidare a sulfurii de sulf elementar este cunoscut din cererea de brevet olandez 8801009 conform căreia producerea sulfului poate fi inițiată prin folosirea unei cantități de oxigen mai mică decât cantitatea stoichiometrică, care este necesară pentru formarea sulfatului. Cu toate că o cantitate substanțială de sulf se produce folosind acest proces cunoscut, se constată necesitatea îmbunătățirii producerii, cu scopul de a minimaliza descărcarea compușilor solubili de sulf, astfel ca sulfura sau sulfatul. Altă problemă legată de sistemele biologice ale apelor reziduale este aceea că sulfura afectează în mod nefavorabil eficiența purificării și retenția nămolului, în timpul purificării aerobe a apelor reziduale, pentru aceasta, se utilizează un proces în care este folosit nămolul activat Una din rațiuni este că oxidarea sulfurii, prin bacterii filamentoase, astfel ca acelea din genurile Thiotrix și Beggiatoa, se pot dezvolta în instalațiile de tratament Aceste bacterii filamentoase stânjenesc o depunere eficientă a nămolului, determinând nămolul să fie eliminat prin spălare (îndepărtarea voluminoasă). Aceasta are două consecințe nedorite:

a) scăderea activității în instalația de tratare a reziduurilor, ducând la o performanță de purificare mai scăzută;

b) creșterea nivelului de poluare ca rezultat al creșterii încărcăturii cu COD datorită nămolurilor spălate.

Prezența unei cantități mari de alți compuși de sulf, de exemplu, un conținut de sulf de mai mult decât 350 - 500 mg

8/1 sau un necesar de sulf față de oxigenul legat chimic (COD/S) de mai puțin decât

10, în apele uzate, provoacă de asemenea dificultăți în tratamentul anaerob al apelor reziduale, deoarece sulfura care se formează inhibă bacteriile care produc metan. Cu toate acestea, purificarea anaerobă a apelor reziduale are în general avantaje față de purificarea aerobă: consumul scăzut de energie, creșterea mică de nămol, producerea de metan etc. Astfel există necesitatea unui procedeu, care permite purificarea anaeroba a efluenților reziduali organici, chiar când aceștia conțin cantități mari de compuși de sulf.

Este cunoscut un procedeu pentru tratamentul anaerob al apelor reziduale conținând compuși de sulf, din cererea de brevet European 0.241.999, conform căreia apele reziduale, conținând sulfat, sunt purificate pe cale anaerobă, în care sulfatul este redus la sulfură. Sulfura este apoi îndepărtată din apele reziduale sub formă de hidrogen sulfurat (H2S). Acest procedeu prezintă dezavantaje prin măsurile care trebuie să fie luate (corectarea pH-ului) pentru a se asigura că sulfura este îndepărtată din apă într-o măsură suficientă și că hidrogenul sulfurat trebuie apoi separat de metal și de celelalte gaze, care la rândul lor conduc la un efluent care nu poate fi utilizat cu ușurință. Mai mult încă, se poate foarte bine să aibă loc intoxicarea bacteriilor anaerobe, dacă încărcătura cu sulfură este mare.

Este cunoscut, în general, că prezența metalelor grele, chiar într-o foarte slabă concentrație, nu este de dorit, din cauza toxicității mari pentru unele plante și animale. Metodele convenționale care stau la dispoziție, astfel ca formarea de hidroxid și separarea, osmoza inversă și schimbul de ioni sunt complicate sau nu duc la rezultatele dorite.

Este cunoscut un procedeu pentru îndepărtarea compușilor de sulf și ionilor de metale grele din apă din cererea de Brevet Internațional WO 80/02281. Conform acestui procedeu, bacteriile care reduc sulfatul sunt cultivate în fermentatoare, în prezența unei soluții nutritive și o parte din apa reziduală, care trebuie să fie tratată, și soluția apoasă de sulfură, care se produce, este alimentată la un rezervor de precipitare împreună cu masa care rămâne din apa reziduală. în cazul depozitului de sulfuri metalice sub formă de precipitat floculent în rezervorul de precipitare, în special când reziduurile conțin ioni de fier (III) Pb, Hg, Cd, Fe, Cu, Ni, Zn, Co, Mn, Ag sunt menționate printre metalele care pot fi precipitate. Cu toate acestea, procedeul cunoscut menționat nu duce la îndepărtarea completă a sulfatului și/sau sulfurii.

S-a constatat recent că producerea de sulf poate fi inițiată folosind un procedeu pentru purificarea apelor conținând sulfura, în care sulfura este oxidată într-un reactor, folosind nămol, care conține bacterii aerobe, procedeu în care este menținută o încărcătură minimă de sulfură în reactorul aerob. într-un prim aspect al invenției, procedeul este caracterizat prin aceea că, o masă de nămol de cel puțin 10 mg de sulfură/mg de azot prezent în mănol/heste folosit în reactor, masa de nămol fiind calculată față de sulfura care oxidează o parte din biomasă.

într-un alt aspect, mai departe, procedeul este realizat în două faze, prima fază cuprinzând oxidarea cel puțin a unei părți din sulfură la sulf elementar într-un prim reactor aerob, folosind o încărcătură minimă de sulfură și o a doua fază cuprinzând oxidarea mai departe, într-un al doilea reactor aerob, la sulfat într-un alt aspect, procedeul este folosit pentru tratamentul apelor conținând nivele mari de compuși de sulf, în care compușii de sulf sunt reduși la început pe cale anaerobă la sulfură, și sulfura astfel produsă este apoi oxidată într-un reactor aerob, folosind o încărcătură minimă de sulfură în reactorul aerob.

Un alt aspect al invenției este acela că procedeul este folosit pentru îndepărtarea ionilor de metale grele, în care apa este determinată să conțină ioni de sulf, care reacționează cu ionii de metale grele pentru a forma sulfuri metalice, după care sulfura care rămâne este oxidată la sulf elementar, într-un reactor aerob, folosind o încărcătură minimă de sulfură în reactorul aerob.

Conform procedeului revendicat de 5 invenție, în reactor se utilizează o încărcătură de nămol de cel puțin 10 mg de sulfură/1 mg de azot prezent în nămol/h, de preferință de cel puțin 20 mg de sulfură / 1 mg de azot prezent în nămol/h, cel 10 mai preferabil de cel puțin 35 mg sulfură/1 mg azot prezent în nămol/h, încărcătura de nămol fiind calculată bazat pe porțiunea din nămol care oxidează sulfura, nămolul utilizatîn reactor fiind sub formă 15 de biofilme fixate pe un material de suport, se reglează cantitatea oxigenului în reactor la o valoare de 0,1 ...9,0 mg/1, se produce reacția de oxidare a sulfurii la sulf elementar, în efluentul din reactor 20 se menține concentrația sulfurii la o valoare de 0,5 ... 30 mg/1, fiind utilizată, în cazul în care apa conține materialul organic, o încărcătură de suprafață cu sulfură de cel puțin 10 g/m7zi. 25 încărcătura minimă de sulfură care este necesară în procedeul conform invenției este de preferință exprimat ca încărcătură de nămol cu sulfură, adică cantitatea de sulfură care este prezentată 30 în reactorul aerob/unitatea de timp cu privire la masa de bacterii din nămol, care oxidează sulfura. încărcătura de nămol este de cel puțin 10 mg S/ mg de N/h. Prin aceasta este determinată can- 35 titatea de bacterii (biomasă) pe baza conținutului său de azot S-a găsit că o încărcătură de nămol cu sulf mai mică decât 10 mg S/mg N/h conduce, în general, exclusiv la formarea de sulfat care, în 40 general, nu este preferată, deoarece sulfatul nu poate fi în mod convenabil separat din tratamentul efluentului, în timp ce sulful elementar, care este format la încărcături mari de nămol, poate fi cu 45 ușurință separat De preferință, este folosită o încărcătură de nămol de cel puțin 20 mg S/mg N/h și mai preferabil de cel puțin 30 mg S/mg N/h. O încărcătură de nămol de circa 35 mg S / mg N/h și mai mult pare să ducă la o producție exclusivă de sulf elementar, în cele mai multe cazuri.

Pentru scopul prezentei invenții, sulfura este înțeleasă ca cuprinde toate speciile de sulf divalent ionic, anorganic și neionic, astfel ca sulfura (S^z ), hidrosulfură (HS'), hidrogen sulfurat (H2S) și specii de polisulfură corespunzătoare.

Prin apele reziduale trebuie să fie înțelese ca orice fluid apos, conținând cel puțin un component, astfel ca un compus de sulf, care trebuie să fie îndepărtat din acestea. Nămolul folosit în reactorul aerob conține bacterii care oxidează sulful, de exemplu genul Thiobacilhis și Thiomicrospira. încărcătura de nămol, care trebuie să fie folosită în procedeul conform invenției, poate fi realizată prin selectarea timpului de retenție potrivit a apelor reziduale în reactorul aerob sau prin corectarea altor parametri, cum ar fi cantitatea de nămol în reactor, concentrația sulfurii în apele reziduale sau concentrația oxigenului.

S-a găsit că concentrația oxigenului nu este critică în procedeul conform prezentei invenții, putând să varieze pe un interval, larg, preferabil situată pe intervalul de 0,1...9,0 mgO^ > mai preferabil circa 4 mg O2/I de material prezent în reactor.

încărcătura de nămol conform procedeului din invenție este neașteptat de mare când se compară cu procedeele cunoscute. Aceasta este ilustrată în tabelul A.

Λ

In procedeele convenționale aerobe încărcătura de nămol este sub 0,1 mg S/mg N/h.

Tabelul A

încărcătura de nămol cu sulfură	Producerea de sulf în procente, din încărcătura totală de sulfură
0 - 10	0
10 - 20	0 - 75
20 - 30	75-95
30-35	95 - 100
peste 55	100

în tabelul A cantitatea de nămol (biomasă) este exprimată ca conținut de azot al bacteriilor. Cu scopul de a calcula conținutul de masă uscată din această expresie, numărul trebuie să fie multi- 5 plicat printr-un factor de 8,3. Rezultă clar din tabelul A că este posibil sa se convertească conținutul total de sulfură în sulf folosind o încărcătură de nămol cu peste 35 mg S/mg N/h. 10

Procedeul, conform invenției, este realizat de preferință prin faptul că o biomasă, este folosită în reactorul în care este prezentă sub formă de biofilme, care sunt legate printr-un material suport 15 Materialele suport potrivite includ unii polimeri sau alte materiale cunoscute pentru acest scop, astfel ca poliuretan, polietilenă, polipropilenă, PVC etc.

De preferință, procedeul produce sulf 20 elementar din numai sau în mod virtual numai produs de sulf. Acesta poate fi, în mod convenabil separat de efluentul apos prin filtrare, centrifugare, depunere etc. Cu scopul de a elimina producerea de 25 specii mari de sulf oxidat, concentrația sulfurii în efluent a reactorului care produce sulf este păstrat la un nivel minim, care este încă acceptabil; de preferință această concentrație este în intervalul de 0,5 ... 30 mg S /1 de efluent

Valorile, după cum s-a menționat în tabelul A, se aplică numai la apele reziduale care curg, care nu conțin substanțe organice. Când sunt prezente materiale organice în apele reziduale, se va dezvolta o biomasă adițională, care nu va oxida sulfura, provocând conținutul de azot al biomasei totale să devină mai mare decât conținutul pe care se bazează tabelul A. în cazul în care sunt prezente substanțe organice în apele reziduale, încărcătura de sulfură de suprafață (în care suprafața este înțeleasă ca fiind suprafața biofilmului) poate fi folosită ca parametrul determinant pentru gradul de conversie al sulfurii în sulf elementar. Valorile acestui parametru sunt menționate în tabelul B.

Tabelul B

încărcătura de suprafață cu sulfură (gS/in² / zi)	Producerea de sulf în procente, din încărcătura totală de sulfură
0 ... 10	0... 80
10 ... 20	80... 95
20... 25	95... 100
peste 25	100

Astfel procedeul conform invenției este de preferință realizat la o încărcătură a suprafeței de sulfură de cel puțin 10 g S/m²/zi și mai preferabil între 20 și 25 g S/m /zi. Când nu sunt prezente 5 substanțe organice, pot fi folosite valorile date din tabelul A.

S-a găsit căpH-ul în reactorul aerob nu trebuie să depășească 9,0 în procedeul conform invenției. Limita inferioară 10 a/711-ul ui nu este critică, poate fi tot atât de bine sub 5, deoarece bacteriile care oxidează sulfura sunt cunoscute că se dezvoltă la un />11 scăzut, astfel ca 0,5. încărcătura minimă de sulfură în reactor 15 necesară pentru realizarea unei conversii eficiente de sulfură poate fi aplicată de asemenea într-un procedeu cu două faze în care:

a) cel puțin o parte din sulfură este 20 oxidată la sulf elementar într-un prim reactor aerob;

b) lichidul obținut în faza a), care conține sulf elementar și posibil sulfură și alte componente, este alimentat într- 25 un al doilea reactor aerob, în care sulful și sulfura sunt oxidate la sulfat

O fază de separare poate fi interpusă între fazele a) și b) pentru a îndepărta cea mai mare parte din sulful sub formă 30 elementară.

Aceasta este avantajos în special când se purifică apele, care în condiții de tratament normal ar conduce la o creștere nedorită a bacteriilor filamentoase astfel ca cele din genurile Thiotrix și Beggiiitoa. Acesta poate fi cazul cu apele conținând cantități relativ mari de reziduuri organice, pe lângă sulfură. încărcătura minimă de sulfură poate fi exprimată ca o cantitate minimă de sulfură pe unitatea de greutate/h, după cum s-a definit mai sus. De asemenea, poate fi exprimată drept cantitatea minimă de suîfură/1 de material prezent în primul reactor aerob/h. în acest caz încărcătura minimă de sulfură este de 25 mg S/l/h.

Este surprinzător faptul, că o creștere a încărcăturii de sulfură a primului reactor aerob, adică, o creștere a concentrației de sulfura, o reducere a timpului de tratare și/sau o reducere a volumului de tratat, ar îmbunătăți eficiența atât a îndepărtării sulfurii însăși cât și al doilea tratament aerob al celorlalți poluanți. în special, prezentul procedeu permite o retenție îmbunătățită a nămolului, în faza a doua de purificare aerobă. Aceasta este ilustrată în tabelul C, care arată rezultatele testului obținut, folosind un reactor, așa cum s-a descris în cererea de brevet olandez 8801009 (pentru conversia sulfurii la sulf).

Tabelul C

Rezultatele după două săptămâni

Eficiența COD	producție
procedeu î n două faze (invenție) 76 procedeu î ntr-o fază (cunoscut) 52	foarte puțin extensiv

Efectul variației parametrilor procedeului privind eficiența îndepărtării sulfurii și dezvoltării bacteriilor filamentoase este ilustrată în tabelul D.

Tabelul D

Rația de scurgere (1/h)	Timp de retenție hidraulică	Concentrația sulfurii în (mgS²71)	încărcătura de sulfură (mgS²'/lh)	Concentrația de sulfură în efluent (mgS^Z71)	Dezvoltare de Thiotrix Beggiatoa
75	0,3	140	525	14	_
15	13	140	105	25	—
1,5	13,3	140	10,5	0,5	+ +
15	1,3	25	18,8	2,0	+ +
71	0,3	3,0	10,5	0,0	+ +

După cum reiese din tabelul D, timpul de retenție hidraulică singur și concentrația sulfurii din apele reziduale singură nu determină direct performanța primei purificări aerobe. Din contră, o dezvoltare 5 considerabilă a bacteriilor filamentoase, nedorite, care oxidează sulful, are loc la o încărcătură mai mică decât 20 mg/S / 1/h. Astfel încărcătura minimală de sulfură în prezentul procedeu trebuie să fie 10 de 25 mg S/l/h. încărcătura de sulfură este de preferință de cel puțin 50 mg S/l/h și mai preferabil cel puțin 100 mg SA/ h. O încărcătură cu sulfură depășind 1000 mg S/l/h nu va fi folosită în general, 15 deoarece aceasta ar duce la viteze inacceptabile de curgere. Astfel, curenții reziduali de mare concentrație vor fi de preferință diluați înainte de purificare.

Oxidarea sulfurii, în procedeul în 20 două faze, poate duce la sulf elementar și/sau sulfat, depinzând de timpul de retenție și concentrația în oxigen. în cele mai multe cazuri, este avantajos să oxideze sulfura la sulf, deoarece ultimul 25 poate fi îndepărtat mai convenabil prin sedimentare, centrifugare, floculare și filtrare. Pentru acest scop, se folosește o cantitate de oxigen limitativă.

Sulfura este oxidată în primul reactor 30 aerob de volum relativ mic și având o rație de curgere mare (timp de retenție câteva zeci de minute până la mai multe ore), și alți componenți oxidabili sunt apoi îndepărtați într-un reactor aerob 35 de mărime relativ mare și având un timp lung de retenție (de exemplu 24 h).

Un dispozitiv pentru separarea sulfului elementar poate fi așezat între cele două reactoare. Ca rezultat este obținut un efluent de ape reziduale, care este mult sau complet liber de compuși de sulf.

Procedeul conform invenției poate fi folosit de asemenea pentru tratamentul aerob al apelor uzate, chiar dacă conțin cantități foarte mari de compuși de sulf, prin care sunt eliberate de compuși de sulf într-un înalt grad. Compușii de sulf sunt reduși la sulf, sunt reduși la sulfuri într-un reactor anaerob și sulfura este apoi îndepărtată prin oxidarea sulfului elementar, după cum s-a descris mai sus. Când concentrația de compuși de sulf, în apele în care trebuie să fie tratate, este foarte mare, o porțiune din apele purificate este de preferință recirculată către apele care trebuie să fie purificate. De preferință, rația de reciclare (diferență între cantitatea de ape purificate, care sunt reciclate la reactorul anaerob și cantitatea de ape purificate, care sunt descărcate) este astfel aleasă pentru a menține conținutul de sulf în reactorul anaerob sub 800 mg SA, mai preferabil sub 5000 mg SA, §i mai preferabil sub 350 mg SA- Procedeul poate fi folosit pentru tratarea apelor reziduale care curg conținând diferiți compuși de sulf în orice concentrație în general. Compușii de sulf pot fi compuși organici de sulf, astfel ca sulfat, sulfit, tiosulfat, tetrationat, sulf elementar și asemănătoare, la fel de bine ca și compușii organici de sulf, astfel ca disulfura de carbon, dialchil sulfuri, dialchil disulfuri, mercaptani, sultane, sulfoxizi, acizi sultanici și asemănătoare. Procedeul este avantajos în special pentru tratamentul apelor conținând sulfat, sulfit sau tiosulfat

Bacteriile potrivite pentru reducerea compușilor de sulf la sulfură includ în special bacterii care reduc sulful și sulfatul, astfel ca speciile din genurile Desulfovibric, Desulfotomaculum, Desul· fomotias, Desulfobulbus, Desulfobacter, Desulfococcus, Desulfonema, Desulfosarcina,Desulfobacterium și Desulforomas. In general, aceste bacterii sunt produse prin diferite culturi anaerobe și/sau dezvoltate în mod spontan în reactoarele anaerobe.

Ca rezultat al reciclării parțiale a efluentului purificat către efluentul supus tratării, concentrația sulfurii în tratamentul anaerob este micșorată pe o astfel de cale, este că flora anaerobă (în special bacteriile care produc metan) nu este inhibată.

Un alt avantaj al acestui aspect al invenției este că pH-ul apelor reziduale parțial purificate nu este necesar să fie scăzut cu scopul de a permite îndepărtarea sulfurii. Mai departe încă, nu este necesară folosirea de epuratoare de gaze, deoarece nu va produce efluenți secundari.

Prin selectarea rației de reciclare potrivită poate fi tratat orice tip de ape reziduale având orice concentrație de sulf. Rația de reciclare poate varia într-un interval mare și poate fi de exemplu 1 - 10. Dacă se tratează apele reziduale care au încărcătură mare de sulf, o fracțiune relativ mare de apă purificată este reciclată.

Astfel apele reziduale conținând de exemplu 30 g/1 de COD și 2 g/1 de compuși de sulf (calculat ca sulf ) pot fi tratate în mod eficient prin procedeul conform invenției.

Un aparat potrivit pentru realizarea procedeului de purificare cuprinde un reactor de tratament anaerob, legat la un reactor pentru oxidarea sulfurii la sulf elementar și un separator pentru separarea sulfului elementar și mai departe o conductă pentru alimentarea unei porțiuni din efluent de 1a separator la reactorul anaerob.

Se dă un exemplu de realizare a invenției în două variante în legătură cu fig. 1 ...3, care reprezintă:

- fig. 1, instalație de depoluare a apelor conținând compuși de sulf;

- fig. 2, instalație de depoluare a apelor conținând sulfuri, sulfați, sulfiți, tiosulfiți și ioni de metale grele;

- fig. 3, grafic ce ilustrează formarea de sulf exprimat în procente în funcție de rata încărcării de noroi activ.

Procedeul pentru îndepărtarea compușilor de sulf poate fi realizat de exemplu într-o instalație de tratament, după cum este arătată schematic în fig. 1.

Conform fig. 1, un curent de apă reziduală 1 este alimentat într- un reactor anaerob 2, în care poluanții organici sunt convertiți în principal în metan și compușii de sulf sunt convertiți în sulfura. Gazele formate sunt conduse mai departe de la reactorul 2 anaerob, printr-o conductă (nefigurată). Reactorul anaerob este conectat printr-o conductă 3, cu un reactor 4, de oxidare, în care sulfurile produse sunt convertite în sulf elementar cu ajutorul bacteriilor care oxidează sulful în astfel de condiții (încărcătura minimă de sulfura, concentrație oxigen), pe care le cere oxidarea în mod necesar pentru a rezulta sulf. Oxigenul este introdus prin 5 la o rație potrivită. Reactorul conține în mod facultativ un suport pentru bacteriile de oxidare a sulfului. Timpul de retenție în reactorul 4 este relativ scurt (de exemplu mai puțin de 20 de min). Conducta 6 conduce apa care a fost tratată în reactorul 4 la un separator 7, unde sulful produs este separat prin 8. Apele reziduale tratate sunt apoi divizate întrun flux de producție 10 și un flux 11 de reciclare; raportul între aceste fluxuri este ajustat la 1 în conformitate cu proprietățile apelor reziduale care trebuie să fie tratate.

în procedeul conform invenției, pentru îndepărtarea ionilor de metale grele din ape, care pot de asemenea să conțină compuși de sulf, apa este provocată să conțină ioni de sulfură, care reacționează cu ionii de metal pentru a forma sulfuri metalice și sulfura care rămâne este oxidată la sulf elementar într-un reactor aerob, folosind o încărcătură minimă cu sulfură, după cum este descris mai sus.

Ionii de sulfură care sunt necesari pentru producerea de sulfuri metalice, pot să fie adăugați la reactor în influent. In mod avantajos, ionii de sulfură sunt generați în apă prin reducerea anaerobă a compușilor de sulf, care pot deja să fie prezenți în apa care trebuie să fie tratată și/sau pot să fie adăugați.

Dacă un compus de sulf trebuie să fie adăugat, este preferat sulful elementar.

De preferință, este folosit un raport sulf/metal, în faza anaerobă, care este suficient să asigure o precipitare complet substanțială a metalelor grele. Astfel, toți ionii de metale grele sunt captați de sulfură în faza anaerobă.

Este de preferat ca sulfurile metalice și sulful elementar, formate în timpul procesului de purificare, să fie separate împreună, de exemplu prin depunere, fierbere, centrifugare sau flotare.

Poate fi de dorit să se adauge un nutrient (donator de electron) cu scopul de a reduce compușii de sulf la sulfură. în cazul tratării apei, care nu conține reziduuri organice, adăugarea unui astfel de donator de electron este necesară. în funcție de folosirea specială, pot fi adăugați următorii nutrienți: hidrogen monoxid de carbon și compuși organici, astfel ca acid formic, zaharuri, acizi grași, alcooli și amidonuri. Dacă este necesar, elementele nutritive sub formă de azot, fosfat și urme de astfel de elemente pot fi tot atât de bine adăugate.

Exemple de ape reziduale, conținând metale grele, care pot fi tratate, folosind procedeul conform invenției, sunt apele de suprafață, efluenții din mină, apele reziduale industriale, de exemplu din industria fotografică și metalurgie și efluenții din apele de la epurarea gazelor. Metalele grele, care pot fi îndepărtate folosind procedeul conform invenției, includ toate metodele ale căror sulfuri corespunzătoare au o slabă solubilitate. Exemple sunt plumbul, cositorul, bismuttul, cadmiul, mercurul, argintul, zincul, cuprul, nichelul, cobaltul, fierul, manganul, cromul, vanadiul și titanul.

Timpul de retenție al sulfurilor metalice în fază aerobă trebuie să fie suficient de scurt pentru a preveni oxidarea excesivă; când oxidarea sulfurii este realizată până la un grad complet, sulfurile metalice nu pot fi menținute ca un precipitat

Prin menținerea unei concentrații de sulfură reziduală mai mici în faza aerobă (oxidarea sulfurii micro-aerofilice) și în faza separării în care sulfura elementară și biomasa crescută sunt separate din apele care curg, se previne redizolvarea metalelor. Această concentrație poate varia într-un interval mare și poate de exemplu să fie 0,1...50 mg/1, preferabil 1...10 mg de sulfură/1. Menținând concentrația necesară în sulfură, ea poate, de exemplu, să fie controlată prin măsurarea concentrației sulfurii sau potențialul redox în reactorul aerob sau separator. Potențialul redox trebuie să fie de preferință negativ, în timpul oxidării și separării sulfurii, de exemplu sub 100 mV. Este de notat că potențialul redox, în timpul primei faze, adică faza de reducere anaerobă a sulfurii, trebuie în general să aibă o valoare în intervalul de la -200 până la -400 mV. Unii ioni de sulfură, care rămân după faza de separare, pot fi oxidați, de exemplu, la sulfat, pe o cale în sine cunoscută (de exemplu prin aerareasau adăugarea peroxidului înainte de descărcare).

Procedeul, conform invenției pentru îndepărtarea metalelor poate fi realizat, de exemplu, într-un aparat astfel, după cum este descris schematic în fig.2.

Conform fig. 2, apele curgătoare de

18 infiltrație, care trebuie să fie tratate 1 (influentul) sunt alimentate la un rezervor 12 de amestecare/tampon. Nutrienții și donatorul de electroni pot fi adăugați prin 13. Lichidul este îndepărtat din 5 rezervorul de tamponare prin 14 și alimentat la un reactor anaerob 2, în care compușii de sulf sunt reduși la sulfură și se formează sulfurile metalice. Acestea sunt scoase afară pe la fundul 10 reactorului 2 (nefigurat). Gazele produse în timpul procesului anaerob sunt conduse prin 15, la un aparat 16 pentru tratarea gazului, unde combustia sau eliminarea H2S poate fi efectuată. Sulfura, 15 conținând lichidul produs în reactorul 2, este condusă prin 3, la un reactor aerob 4, unde se petrece oxidarea sulfurii la sulf elementar. în reactorul 4 aerob este introdus aer prin 5. Gazul este condus prin 17 la un aparat 18 pentru tratarea mirosurilor grele.

Lichidul care conține sulf este îndepărtat din reactorul aerob 4 prin 6 și alimentat la separatorul 7 pentru separarea sulfului. Sulful este separat prin 8, în care efluentul purificat părăsește aparatul 7 prin 10. Rezultatele obținute prin măsurare referitoare la un sistem de tratament realizat prin procedeul conform invenției sunt prezentate în tabelele E și F de mai jos:

Tabelul E

Concentrațiile componențelor principali în îndepărtarea metalelor grele

Fază	zinc	sulfat	sulfură	sulf	etanol	redox
^fig· ²	(mg/1)	(mg/1)	(mg/1)	(mg/1)	(mg/1)	(mV)
influent	(1)	145 960	0	0	500	+ 150
a	(3)	0,5 10	245	0	10	- 410
b	(6)	0,1 15	4	205	1	-300
efluent	(10)	0,1 15	3	5	1	-200

a = după faza anaerobă b = după faza aerobă

Etanolul a fost adăugat în efluent; s-au format încă 350 mg/1 precipitat de sulfură metalică.

Tabelul F Concentrația altor metale în influent și în efluent

Metal	în influent (mg/1)	în efluent (mg/1)
Cadmiu	0,95	0,01
Fer total	25	0,05
Plumb	46	0,01
Cupru	0,57	0,02
Cobalt	0,10	0,015
Nichel	0,10	0,015
Mangan	7,0	3,5
Magneziu	15	7
Calciu	410	275
Aluminiu	10	1

Cu scopul de a stabili relația între producția de sulf și/sau sulfat și rația de încărcare cu nămol cu sulfură într-o instalație de îndepărtare a sulfurii, a fost măsurată într-un număr de situații sigure, în acest experiment nu numai sulfura și substanțele nutritive, dar nici un compus organic nu au fost alimentate la reactor, astfel că, conținutul de azot a fost determinat numai prin biomasa care oxidează sulfura.

Rezultatele sunt arătate în fig. 3. Sulfatul se formează doar sub 10 mg S/mg N/h. La rațiile de încărcare a nămolului, care depășesc 10 mg S/mg N/h, producerea de sulf se mărește.

Conținutul de azot al bacteriilor care oxidează sulful a fost măsurat prin metodă Kjeldahl modificată și dezvoltată de Novozamsky și alții (1983) Comm Soil Science Plani Anal. 14. 239-249.

Claims

Revendicări

1. Procedeu pentru tratamentul apelor conținând compuși de sulf, în care sulfura conținută este oxidată la sulf într-un reactor utilizând nămol activ ce conține bacterii aerobe, caracterizat prin aceea că, în reactor se utilizează o încărcătură de nămol de cel puțin 10 mg de sulfură / 1 mg de azot prezent în nămol/h, de preferință de cel puțin 20 mg de sulfură /1 mg de azot prezent în nămol/h, cel mai preferabil de cel puțin 35 mg sulfură/1 mg azot prezent în nămol/h, încărcătura de nămol fiind calculată bazat pe porțiunea din nămol care oxidează sulfura, nămolul utilizat în reactor fiind sub formă de biofilme, fixate pe un material de suport, se reglează cantitatea oxigenului în reactor la o valoare de 0,1 ... 9,0 mg/1, se produce reacția de oxidare a sulfurii la sulf elementar, în efluentul din reactor se menține concentrația sulfurii la o valoare de 0,5... 30 mg/1, fiind utilizată, în cazul în care apa conține material organic, o încărcătură de suprafață cu sulfură de cel puțin 10 g/m /zi.
2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că este folosită o încărcătură de sulfură de cel puțin 50 mg SA/h sau de preferință de cel puțin 100 mg SA/h.
3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, concentrația oxigenului în reactor este reglată la 4 mg/1.
4. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, pentru tratarea apelor care conțin sulfuri, într-o primă fază a procesului cel puțin o parte din sulfură este oxidată la sulf elementar într-un reactor aerob, utilizându-se o încărcătură de sulfură de cel puțin 25 mg SA/h, de preferință de cel puțin 50 mg S/l/h, cel mai preferabil între 100 ... 1000 mg S/l/h, și într-o a doua fază lichidul conținând sulf elementar și posibil sulfură și alte componente, obținut în prima fază, este alimentat într-un al doilea reactor aerob în care sulful și sulfura sunt oxidate la sulfaE sau eventual o parte din sulf este separată în prealabil sub forma de sulf elementar.
5. Procedeu confonn revendicărilor

1...4 caracterizat prin aceea că, pentru tratamentul anaerob al apelor reziduale cu conținut de compuși de sulf, cum sunt sulfații sau sulfiții sau tiosulfații, acești compuși sunt reduși la sulfură în timpul tratamentului anaerob, sulfura este apoi îndepărtată prin oxidarea ei la sulf elementar, sau prin oxidarea sulfului și sulfurii la sulfat, după îndepărtarea sulfurii din apa purificată, aceasta este reciclată la apa reziduală, care trebuie tratată, astfel încât conținutul în sulf în timpul tratamentului anaerob să fie menținut la o valoare mai mică de 800 mg SA, de preferință mai mică decât 350 mg SA.
6. Procedeu conform revendicărilor 1 ...4, caracterizat prin aceea că pentru îndepărtarea ionilor metalelor grele din apa care poate să conțină de asemenea și compuși cu sulf, apa impură este determinată să conțină ioni de sulfură care reacționează cu ionii de metale pentru a se forma sulfuri ale acestor metale, sulfura care rămâne este oxidată la sulf elementar în cadrul unei faze aerobe conform variantelor procedeului, 5 apa conținând ioni de sulfura ca rezultat al reducerii anaerobe a compușilor cu sulf deja prezenți în și/sau adăugați în apă, în timpul reducerii anaerobe rapor22 tul sulf/metal trebuie să aibă o astfel de valoare, care să fie suficientă pentru ca să asigure precipitarea substanțial completă a ionilor de metale grele, în faza aerobă se menține un potențial redox negativ la o valoare sub - 100 mV și o concentrație a ionilor de sulfură la o valoare de 0,1 ... SO mg/1, de preferință de 1... 10 mg/1.