RU2079450C1 - Способ переработки воды, содержащей соединения серы (варианты) - Google Patents

Способ переработки воды, содержащей соединения серы (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2079450C1
RU2079450C1 SU915010587A SU5010587A RU2079450C1 RU 2079450 C1 RU2079450 C1 RU 2079450C1 SU 915010587 A SU915010587 A SU 915010587A SU 5010587 A SU5010587 A SU 5010587A RU 2079450 C1 RU2079450 C1 RU 2079450C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sulfide
sulfur
reactor
water
biomass
Prior art date
Application number
SU915010587A
Other languages
English (en)
Inventor
Ян Нико Бейсман Сес
Original Assignee
Паквес Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from NL9000879A external-priority patent/NL9000879A/nl
Priority claimed from NL9000878A external-priority patent/NL9000878A/nl
Priority claimed from NL9000880A external-priority patent/NL9000880A/nl
Priority claimed from NL9000877A external-priority patent/NL9000877A/nl
Application filed by Паквес Б.В. filed Critical Паквес Б.В.
Application granted granted Critical
Publication of RU2079450C1 publication Critical patent/RU2079450C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/06Aerobic processes using submerged filters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30Aerobic and anaerobic processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/06Preparation of sulfur; Purification from non-gaseous sulfides or materials containing such sulfides, e.g. ores
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28Anaerobic digestion processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C02F3/345Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used for biological oxidation or reduction of sulfur compounds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S210/00Liquid purification or separation
    • Y10S210/902Materials removed
    • Y10S210/903Nitrogenous
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S210/00Liquid purification or separation
    • Y10S210/902Materials removed
    • Y10S210/911Cumulative poison
    • Y10S210/912Heavy metal

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Medical Preparation Storing Or Oral Administration Devices (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)

Abstract

Изобретение относится к 4 вариантам способа переработки воды, содержащей соединения серы, путем биохимического окисления сульфида серы до элементарной серы в аэробном реакторе в присутствии кислорода и биомассы в виде сульфидокисляющих бактерий. В первом варианте количество сульфида, поступающего в реактор в единицу времени, к содержанию азота в биомассе по меньшей мере 10 мг сульфида на мг азота в час. Во втором варианте при переработке сульфидсодержащей воды в присутствии органических загрязнений количество сульфида, поступающего в реактор в сутки, составляет по меньшей мере 10 г на 1 м2 поверхности биомассы. Для предотвращения роста волокнистых бактерий типа Thiothrix и Beggiafoa в 3 варианте количество сульфида, поступающего в реактор, составляет по меньшей мере 25 сульфида на 1 л содержимого в реакторе в час, при этом часть сульфида окисляют до серы, а образовавшуюся в реакторе жидкость после отделения серы направляют на вторую стадию аэробного окисления до сульфата. В 4 варианте при переработке воды, содержащей или сульфат, или сульфит, или тиосульфат, или их смеси, или тетратионат, или элементарную серу, или соединения органической серы, воду предварительно подвергают анаэробной обработке в присутствии серу- и сульфатвосстанавливающих бактерий до восстановления соединений серы до сульфида с последующим окислением сульфида. При одновременном присутствии в воде ионов тяжелых металлов на стадии анаэробной обработки воды отношение содержания соединения серы в пересчете на элементарную серу к концентрации ионов тяжелых металлов поддерживают необходимым для полного осаждения ионов тяжелых металлов в виде сульфидов. 4 с. и 12 з.п. ф-лы, 6 табл. 3 ил.

Description

Изобретение относится к области переработки воды, содержащей соединения серы. В частности, это изобретение относится к процессу для переработки воды, содержащей сульфид или содержащей соединения серы, имеющей более высокие окислительные состояния, такие как сульфат, сульфит и тиосульфат, эта вода может также содержать органическое вещество, согласно этому процессу соединения серы окисляются в реакторе с использованием пульпы (биомассы), содержащей аэробные бактерии.
Присутствие соединений серы, таких как сульфид, в сточных водах имеет много неблагоприятных последствий, таких как:
коррозионное воздействие на сталь и бетон,
высокая химическая потребность в кислороде (ХПК), приводящая к кислородному обеднению принимающего водного бассейна после сброса в него сточных вод, включая загрязнение окружающей среды и/или высокие налоги за загрязнения окружающей среды,
токсичные воздействия на человека и животных,
сильный неприятный запах.
Хотя сульфид может извлекаться из сточных вод путем химического окисления, десорбции и осаждения, все большее значение приобретают биологические методы очистки. Биологическое удаление сульфида может осуществляться, используя фототропные серные бактерии (также сопровождаясь производством серы), а также используя денитрифицирующие бактерии. Сульфид может также прекращаться в сульфид с помощью бактерий, потребляющих кислород, в активированной пульпе. Производство серы с использованием бактерий, потребляющих кислород, имеет преимущества по сравнению с использованием фототропных бактерий поскольку аэробное превращение происходит много быстрее, чем анаэробное (фототропное) превращение, и подача света в серный реактор с плотной газовой средой не является легкой задачей, в то время как кислород может подаваться в аэробный реактор простым способом без проблем. В случае денитрифицирующих бактерий необходим нитрат.
Преимущества превращения сульфида в серу, а не сульфат, состоят в следующем:
много меньше требуется кислорода и тем самым много меньше требуется энергии;
процесс происходит много быстрее;
производится меньше биологической пульпы;
не происходит сброса сульфата или тиосульфата;
имеется возможность повторного использования серы.
Известен способ переработки воды, содержащей соединения серы, путем окисления серосодержащих сточных вод, в частности сульфидов, в аэробных условиях до элементарной серы с последующим окислением до сульфатов.
Этот способ осуществляют с использованием бактерий таких видов, как Thiothrix и Beggiatoa в обрабатывающих установках. Эти волокнистые бактерии затрудняют эффективное отстаивание пульпы, вызывая омывание пульпы (снижение объема). Это явление имеет два нежелательных последствия: снижение активности установки по переработке сточных вод, ведущее к пониженной производительности очистки, и увеличение налогов, как результат увеличения загрузки соединений с высокой химической потребностью в кислороде из-за смытой пульпы.
Присутствие высоких количеств других соединений серы, например, при содержании серы более, чем 350 500 мг/л или при содержании серы по отношению к химической потребности сточных вод в кислороде (ХПК/S) менее 10 в сточных водах также вызывает трудности в анаэробной переработке сточных вод, поскольку образующийся сульфид ингибирует бактерии, производящие метан. В то же время анаэробная очистка сточных вод в целом имеет преимущество по сравнению с аэробной очисткой низкое потребление энергии, малое увеличение пульпы, получение метана и т. д. Таким образом, существует огромная потребность в процессе, допускающем анаэробную очистку органических стоков, даже когда эти стоки содержат высокие количества соединений меры.
Было обнаружено, что подбором необычно высокой концентрации сульфида на единицу количества биомассы достигают высокую эффективность производства серы.
В первом аспекте изобретения способ характеризуется тем, что в реакторе используется загрузка пульпы по меньшей мере 10 мг сульфида на мг азота, присутствующего в пульпе в час, загрузка пульпы рассчитывается по окисляющей сульфид части биомассы.
В следующем аспекте изобретения способ характеризуется тем, что при переработке сульфидсодержащей воды в присутствии органических загрязнений, количество сульфида, поступающего в реактор в сутки, составляет по меньшей мере 10 г на 1 м2 поверхности биомассы.
В еще одном аспекте способ выполняется за две стадии, первая стадия, включающая окисление по меньшей мере части сульфида до элементарной серы в первом аэробном реакторе, используя минимальную сульфидную загрузку, и вторая стадия, включающая дальнейшее окисление во втором аэробном реакторе до сульфата.
В другом аспекте способ используется для переработки воды, содержащей высокие уровни соединения серы, по которому соединения серы сперва анаэробным способом восстанавливаются до сульфида, и таким образом полученный сульфид затем окисляют в аэробном реакторе, используя минимальную сульфидную загрузку в аэробном реакторе.
Минимальная сульфидная загрузка, которая является необходимой в процессе согласно изобретению предпочтительно выражается как загрузка сульфидной пульпы, т. е. количество сульфида, которое присутствует в аэробном реакторе в единицу времени по отношению к массе бактериальной пульпы, которая окисляет сульфид. Загрузка пульпы составляет по меньшей мере 10 мг S на мг N в час. Здесь количество бактерий (биомасса) определяется на основе содержания азота в ней. Установлено, что загрузка сульфидной пульпы меньше, чем 10 мг S/мг N час приводит почти исключительно к образованию сульфата, который вообще не является желательным, поскольку сульфат не может быть соответствующим образом отделен от переработанного вытекающего потока, в то время как элементарная сера, которая образуется при более высоких загрузках пульпы, может быть отделена просто. Предпочтительно, когда используется загрузка пульпы по меньшей мере 20 мг S/мг N час, и еще более предпочтительно по меньшей мере 30 мг S/мг N час. Загрузка пульпы около 35 мг S/мг N час и более проявляется в результате в исключительном получении элементарной серы в большинстве случаев.
Для цели настоящего изобретения предполагается, что сульфид включает все органические, ионные и неионные соединения двухвалентной серы, такие как сульфид (S-2), гидросульфид (HS-), сульфид водорода (H2) и соответствующие полисульфидные вещества.
Предлагается, что под сточными водами обозначается любая жидкость на основе воды, содержащая по меньшей мере один компонент, такой как соединение серы, который должен быть извлечен из нее.
Пульпа, используемая в аэробном реакторе, содержит окисляющие серу бактерии, например видов Thiobacillus и Thiomicrospira.
Загрузка пульпы, которая должна быть использована в этом процессе, может достигаться выбором соответствующего времени удерживания сточных вод в аэробном реакторе или других параметров, таких как количество пульпы в реакторе, концентрация сульфида в сточных водах или концентрация кислорода.
Обнаружено, что концентрация кислорода не является критическим параметром в процессе по настоящему изобретению. Она может охватывать очень широкие границы и предпочтительно будет находиться в пределах 0,1 9,0 мг O2, еще более предпочтительно около 4 мг O2 на литр материала, находящегося в реакторе.
Загрузка пульпы согласно процессу этого изобретения неожиданно высокая по сравнению с известными процессами. Это представлено в табл. 1. В обычных процессах загрузка пульпы ниже 0,1 мг S/мг N час.
В таблице 1 количество пульпы (биомассы) выражается как содержание азота в бактериях. Для того, чтобы рассчитать содержание сухой массы из этого выражения, это число должно быть умножено на коэффициент 8,3. Это очевидно следует из таблицы 1, что дает возможность преобразовать полное содержание сульфида в серу путем использования загрузки пульпы выше 35 мг S/мг N час.
Процесс этого изобретения предпочтительно выполняется по такому пути, что в реакторе используется биомасса, которая представляется в форме биопленок, которые связываются с несущим материалом. Подходящие несущие материалы включают любой полимерный и другой материал, известный для этой цели, такой как полиуретан, полиэтилен, полипропилен, полихлорвинил и т.д.
Предпочтительно, когда процесс производит элементарную серу в качестве единственного или практически единственного серного продукта. Это продукт может отделяться от вытекающего водного потока путем фильтрации, центрифугирования, осаждения т.д. Для того, чтобы избежать получения сильнее окисленных соединений серы, концентрация сульфида в выходящем потоке реактора, производящего серу, поддерживается на том минимальном уровне, который еще только приемлем, предпочтительным является, когда эта концентрация лежит в пределах 0,5 30 мг S2- на литр вытекающего потока.
Значения, приведенные в таблице 1, применимы только к потокам сточных вод, которые не содержат органического вещества. Когда органическое вещество присутствует в сточных водах, будет вырастать дополнительная биомасса, которая не окисляет сульфид, приводя к тому, что содержание азота всей биомассы становится выше того содержания, на котором основана таблица 1. В том случае, когда органические вещества присутствуют в сточных водах, в качестве определяющего параметра для степени превращения сульфида в элементарную серу может использоваться поверхностная загрузка сульфида (где понимается, что поверхностью является поверхность биопленки). Значения этого параметра приводятся в таблице 2.
Таким образом, процесс согласно этому изобретению предпочтительно выполняется при поверхностной загрузке сульфида по меньшей мере 10г S/м2•сутки, и еще более предпочтительно между 20 и 25 г S/м2•сутки. Когда никакое органическое вещество не присутствует, могут использоваться значения, данные в таблице 1.
Обнаружено, что в процессе этого изобретения показатель pH в аэробном реакторе не должен превышать 9,0. Нижний предел показателя pH не является критическим параметром, он может быть значительно ниже 5, поскольку известно, что окисляющие серу бактерии растут при показателе pH ниже, чем 0,5.
Минимальная загрузка сульфида и реактора, необходимая для достижения эффективного превращения сульфида, также может применяться в двухстадийном процессе, в котором: a) по меньшей мере часть сульфида окисляется до элементарной серы в первом аэробном реакторе;
b) жидкость, полученная на этапе (a), которая содержит элементарную серу и возможно сульфид и другие компоненты, подается во второй аэробный реактор, в котором сера и сульфид окисляются до сульфата. Этап сепарации может располагаться между стадиями (a) и (b) для того, чтобы извлечь основную часть серы в элементарной форме.
Это проявляется как исключительное преимущество, когда очищаемая вода - это та вода, которая при нормальных условиях переработки привела бы к нежелательному росту волокнистых бактерий таких видов, как: Thiothrix и Beggiatoa. Это может быть случай с водой, содержащей относительно высокие количества органических загрязнений в дополнение к сульфиду. Минимальная загрузка сульфида может выражаться как минимальное количество сульфида на единицу веса биомассы в час, как определялось выше. Она также может быть выражена в качестве минимального количества сульфида на литр материала, присутствующего в первом аэробном реакторе в час. В этом случае минимальная загрузка сульфида составляет 25 мг S/л•час.
Является неожиданным, что увеличение загрузки сульфида в первом аэробном реакторе, т.е. увеличение концентрации сульфида, уменьшение времени переработки и/или уменьшение переработанного объема, улучшило бы эффективность и самого по себе извлечения серы и вторичной аэробной переработки других загрязняющих веществ. В частности, настоящий процесс разрешает улучшенное удерживание пульпы на второй стадии аэробной очистки. Это показывается в таблице 3, которая показывает результаты испытаний, полученные с использованием реактора, описанного в заявке на патент Нидерландов N 8801009 (для превращения сульфида в серу).
Влияние изменения параметров процесса на эффективность извлечения сульфида и рост волокнистых бактерий показывается в таблице 4.
Из таблицы 4 следует, что только время гидравлического удерживания и только концентрация сульфида в сточных водах не определяют непосредственно производительность первичной аэробной очистки. Наоборот, значительный рост нежелательных волокнистых бактерий, окисляющих серу, происходит при загрузке сульфида менее, чем около 20 мг S2-л•час.
Таким образом, минимальная загрузка сульфида в настоящем процессе должна быть 25 мг S/л•час. Предпочтительно, когда загрузка сульфида составляет по меньшей мере 25 мг/S/л•час и еще более предпочтительно по меньшей мере 100 мг S/л•час. Загрузка сульфида, превышающая 1000 мг S/л•час, вообще не будет использоваться, поскольку это привело бы к приемлемым расходам. Таким образом, высококонцентрированные потоки сточных вод предпочтительно будут разбавляться до очистки.
Окисление сульфида в двухстадийном процессе может иметь результатом элементарную серу и/или сульфат в зависимости от времени удерживания и концентрации кислорода. В большинстве случае является преимущественным окислением до серы, поскольку последняя может извлекаться более удобно осаждением, центрифугированием, флоакуляцией или фильтрацией. Для этой цели используется ограниченное количество кислорода. Сульфид окисляется в первом аэробном реакторе относительно малого размера и имеющего высокий расход (время удерживания от нескольких десятков минут до нескольких часов), и другие окисляемые компоненты затем извлекаются в аэробном реакторе относительно большого размера и имеющем длительное время удерживания (например 24 часа).
Устройство для отделения элементарной серы может размещаться между двумя реакторами. Как результат, вытекающий поток после обработки сточных вод, который большей частью или полностью освобожден от соединений серы.
Процесс согласно изобретению может также использоваться для анаэробной переработки сточных вод, даже если они содержат очень высокие количества соединений серы, посредством чего они освобождаются от соединений серы в высокой степени. Соединения серы восстанавливаются до сульфида в анаэробном реакторе, и сульфид затем извлекается путем окисления до элементарной серы, как описывалось выше. Когда концентрация соединений серы в воде, которая должна быть переработана является очень высокой, часть очищенной воды предпочтительно рециркулируется к воде, которая должна быть очищена. Предпочтительно, когда кратность рециркулирована соотношение между количеством воды, которая рециркулирует в анаэробный реактор, и количеством очищенной воды, которая сбрасывается) вырабатывается так, чтобы поддержать содержание серы в анаэробно реакторе ниже 800 мг/S/л, более предпочтительно ниже 500 мг S/л, и еще более предпочтительно ниже 350 мг S/л.
Процесс может использоваться для переработки сточных потоков, содержащих разные соединения серы в почти любых концентрациях. Соединения серы могут быть неорганическими соединениями, такими как сульфат, сульфит, тиосульфат, тетратионат, элементарная сере и тому подобные, а также органическими соединениями, такими как дисульфид углерода, диалкимлсульфиды, диалкилсульфиды, меркаптаны, сульфоны, сульфоксиды, сульфокислоты и тому подобные. Процесс является особенно пригодным для переработки воды, содержащей сульфаты, сульфиты и тиосульфаты.
Пригодные бактерии для восстановления соединений серы до сульфида включают, главным образом, бактерии, восстанавливающие серу и сульфат, такие группы видов, как: Desulfovibrio, Desulfotomaculum, Desulfomonas, Desulfobulbus, Desulfobacter, Desulfococcus, Desulfonema, Desulfosarcina, Desulfobacterium и Desulforomas.
В целом эти бактерии доступны из различных анаэробных культур, и/или они растут самопроизвольно в анаэробных реакторах.
Как результат частичного рециркулирования очищенного вытекающего потока во втекающую воду, концентрация сульфида в анаэробной переработке уменьшается по такому пути, что анаэробная флора (главным образом бактерии, производящие метан) не ингибируется.
Следующее преимущество этого изобретение заключается в том, что нет необходимости в снижении показателя pH частично очищенных сточных вод для того, чтобы разрешить извлечение сульфида, кроме того, отсутствует потребность в газовых скрубберах, которые в свою очередь производят вторичные стоки.
Путем выбора соответствующей кратности рециркулирования может перерабатываться любой тип сточных вод, имеющих любую концентрацию серы. Кратность рециркулирования может изменяться в широких пределах и может быть, например, 1 10. Когда перерабатываемые сточные воды имеют высокую загрузку серы, рециркулирует относительно большая часть очищенной воды. Таким образом, сточные воды, содержащие, например, 30 г/л вещества с высокой ХПК и 2 г/л соединений серы (рассчитанных как сера), могут эффективно перерабатываться по процессу согласно этому изобретению.
Устройство, пригодное для выполнения процесса очистки, включает реактор анаэробной переработки, связанный с реактором для окисления сульфида до элементарной серы, и сепаратор для отделения элементарной серы, и затем трубопровод для подачи части вытекающего потока сепаратора в анаэробный реактор.
Процесс для удаления соединений серы может выполняться, например, в перерабатывающих установках, как схематично показано на фиг. 1, согласно которой поток сточных вод 1 подается в анаэробный реактор 2, в котором органические загрязнения превращаются, главным образом, в метан и соединения серы превращаются в сульфид. Образованные газы удаляются из анаэробного реактора 2 через трубопровод (не показан). Анаэробный реактор соединяется через трубопровод 3 с окисляющим реактором 4, где полученные сульфиды превращаются в элементарную серу бактериями, окисляющими серу или таких условиях (минимальная загрузка серы, концентрация кислорода), что окисление обязательно приводит к сере. Кислород вводится через вход 5 с соответствующим расходом. Реактор необязательно содержит носитель для окисляющих серу бактерий. Время удерживания в реакторе 4 относительно короткое (например меньше 20 минут). Трубопровод 6 вводит воду, которая уже переработана в реакторе 4, в сепаратор 7, где полученная сера отделяется через выход 8. Переработанные сточные воды затем разделяются на конечный поток 10 и рециркулирующий поток 11, соотношение между этими потоками регулируется на входе 1 в соответствии со свойствами сточных вод которые должны быть переработаны.
В процессе согласно этому изобретению с целью удаления ионов тяжелых металлов из воды, которая также содержит соединения серы, в воду искусственно вводятся сульфидные ионы, которые реагируют с ионами металлов с образованием сульфидов металлов, и остающийся сульфид окисляется до элементарной серы в аэробном реакторе, используя минимальную загрузку сульфида как описывалось выше.
Сульфидные ионы, которые необходимы для получения сульфидов металлов, могут добавляться в поток на входе в реактор. Преимущественно, сульфидные ионы получаются в воде путем анаэробного восстановления соединений серы, которые могут уже присутствовать в воде, которая должна быть переработана, и/или могут быть добавлены в нее. Если соединение серы должно быть добавлено, предпочтительной является элементарная сера.
Предпочтительно, когда на анаэробной стадии используется отношение сера/металл, которое является достаточным, чтобы обеспечить практически полное осаждение тяжелых металлов. Таким образом, все ионы тяжелых металлов захватываются сульфидом на анаэробной стадии.
Желательно, чтобы сульфиды металлов и элементарная сера, образованные во время процесса очистки, отделялись вместе, например, осаждением, фильтрацией, центрифугированием или флотацией.
Может быть желательным добавлять питательную среду (донор электронов) для того, чтобы восстанавливать соединения серы до сульфида. В случае переработки воды, которая не содержит органических загрязнений, добавление такого донора электронов является необходимым. В зависимости от конкретного использования могут добавляться следующие питательные среды: водород, окись углерода и органические соединения, такие как муравьиная кислота, сахар, жирные кислоты, спирты и крахмал. Если необходимо, также могут добавляться питательные элементы, в форме азота, фосфора и микроэлементы.
Пример сточных вод, содержащих тяжелые металлы, которые могут перерабатываться, используя процесс этого изобретения, представляют собой грунтовые воды, стоки горных разработок, промышленные сточные воды, например, в фотографической промышленности и металлургии, и стоки скрубберов для отходящих газов. Тяжелые металлы, которые могут удаляться, используя процесс этого изобретения, включают все металлы, имеющие плохо растворимый продукт соответствующего сульфида. Их примерами являются свинец, олово, висмут, кадмий, ртуть, серебро, цинк, медь, никель, кобальт, железо, марганец, хром, ванадий и титан.
Время удерживания сульфидов металлов на аэробной стадии должно быть значительно короче для того, чтобы предотвратить избыточное окисление, когда окисление сульфида проводится до полного завершения, сульфиды металлов не могут сохраняться в виде осадка.
Путем сохранения низкой остаточной концентрации сульфида на аэробной стадии (микро-аэрофильное окисление сульфида) и на стадии сепарации, где элементарная сера и высокая биомасса отделяются от потока воды, предупреждается повторное растворение металлов. Эта концентрация может изменяться в очень широком пределе и может быть, например, 0,1-50 мг/л, предпочтительно 1-10 мг сульфида/л. Поддержание требуемой концентрации сульфида может, например, контролироваться путем измерения концентрации сульфида или окислительно-восстановительного потенциала в аэробном реакторе или в сепараторе. Окислительно-восстановительный потенциал должен быть, предпочтительно, отрицательным в течение окисления сульфида и сепарации, например, ниже 100 мБ. Отмечается, что окислительно-восстановительный потенциал в течение первой стадии, т. е. анаэробной стадии восстановления серы, должен вообще иметь значение в пределах от -200 до -400 мВ.
Любые сульфидные ионы, остающиеся после стадии сепарации, могут окисляться, например до сульфида, по любому уже известному способу (например путем аэрации или добавления пероксида) до сбрасывания.
Процесс для извлечения тяжелых металлов согласно этому изобретению может, например, выполняться в устройстве, которое схематично обрисовано на прилагающейся фиг 2. Согласно фиг.2 поток сточных вод, который должен перерабатываться (втекающий), 1 подается в буферную /смесительную емкость 12. Питательные среды и донор электронов могут добавляться через вход 13. Жидкость удаляется из буферной емкости через вход 14 и подается в анаэробный реактор 2, где соединения серы восстанавливаются до сульфида и образуются сульфиды металлов. Сульфиды металлов спускаются на дно реактора 2 (не показано). Газы, полученные во время этого анаэробного процесса, отводятся через трубопровод 15 к газоперерабатывающему аппарату 16, где может осуществляться сжигание или выделение H2S. Содержащая сульфид жидкость, полученная в реакторе 2, отводится по трубопроводу 3 в аэробный реактор 4, где происходит окисление сульфида до элементарной серы. Воздух вводится в аэробный реактор 4 через вход 5. Газ отводится через трубопровод 17 в аппарат для удаления неприятного запаха 18.
Жидкость, которая содержит серу, удаляется из аэробного реактора 4 через выход 6 и подается в сепаратор 7 для отделения серы. Сера отделяется через выход 8, а в то время как очищенный вытекающий поток покидает сепарационный аппарат 7 через выход 10.
Результаты измерений, относящихся к перерабатывающей системе, работающей согласно процессу этого изобретения, суммируются в таблицах 5 и 6 ниже. a после анаэробной стадии, b после аэробной стадии.
Пример. Для того, чтобы оценить соотношение между производством серы и/или сульфата и расходной степенью загруженности сульфидной пульпы в установке по извлечению сульфида, образование серы измерялось в целом ряде стационарных ситуаций.
В этом эксперименте в реактор подавались только сульфид и питательные среды, но не органические соединения, так что содержание N определялось только окисляющей сульфид биомассой.
Результаты показаны на фиг.3. Ниже 10 мг S/мг N•час. образуется только сульфат. При степени загруженности пульпы, превышающей 10 мг S/мг N•час, растет выход серы.
Содержание азота в бактериях, окисляющих серу, измерялось с помощью модифицированного метода Kjeldahl, разработанного Novozomsky et.al. (1983) Comm. soil Science Plant. Aual. 14.239-249.

Claims (16)

1. Способ переработки воды, содержащей соединения серы, включающий биохимическое окисление сульфида до элементарной серы в аэробном реакторе в присутствии кислорода и биомассы в виде сульфидокисляющих бактерий, отвод очищенной воды, отличающийся тем, что при переработке сульфидсодержащей воды количество сульфида, поступающего в реактор в единицу времени, к содержанию азота в биомассе составляет по меньшей мере 10 мг сульфида на мг азота в час.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество сульфида, поступающего в реактор, составляет, по меньшей мере, 20 мг сульфида на мг азота в час.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество сульфида, поступающего в реактор, составляет по меньшей мере 35 мг сульфида на мг азота в час.
4. Способ переработки воды, содержащий соединения серы, включающий биохимическое окисление сульфида до элементарной серы в аэробном реакторе в присутствии кислорода и биомассы в виде сульфидокисляющих бактерий, отвод очищенной воды, отличающийся тем, что при переработке сульфидосодержащей воды в присутствии органических загрязнений количество сульфида, поступающего в реактор в сутки, составляет по меньшей мере 10 г на 1 м2 поверхности биомассы.
5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что концентрацию кислорода в аэробном реакторе регулируют в пределах 0,1 9,0 мг/л, предпочтительно 4 мг/л.
6. Способ по пп. 1 5, отличающийся тем, что биомасса в аэробном реакторе присутствует в виде биопленки, закрепленной на полимерном носителе.
7. Способ по пп. 1 6, отличающийся тем, что концентрацию сульфида в выходящем после реактора потоке воды, поддерживают в пределах 0,5 30 мг/л.
8. Способ переработки воды, содержащей соединения серы, включающий биохимическое окисление сульфида до элементарной серы в аэробном реакторе в присутствии кислорода и биомассы в виде сульфидокисляющих бактерий, отвод очищенной воды, отличающийся тем, что при переработке сульфидосодержащей воды в присутствии органических загрязнений в высокой концентрации для предотвращения роста волокнистых бактерий типа Thiothrix и Beggiatoa, количество сульфида, поступающего в аэробный реактор на окисление, составляет по меньшей мере 25 мг сульфида на 1 л содержимого в реакторе в час, при этом по меньшей мере часть сульфида окисляют до серы, а образовавшуюся в реакторе жидкость после отделения серы направляют на вторую стадию аэробного окисления до сульфата.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что количество сульфида составляет по меньшей мере 50 мг сульфида на 1 л биомассы в час.
10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что количество сульфида составляет 100 1000 мг сульфида на 1 л биомассы в час.
11. Способ переработки воды, содержащей соединения серы, включающий биохимическое окисление сульфида до элементарной серы в аэробном реакторе в присутствии кислорода и биомассы в виде сульфидокисляющих бактерий, отвод очищенной воды, отличающийся тем, что при переработке воды, содержащей или сульфат, или сульфит, или тиосульфат, или их смеси, или тетратионат, или элементарную серу, или соединения органической серы, воду предварительно подвергают анаэробной обработке в присутствии серу- и сульфатвосстанавливающих бактерий до восстановления соединений серы до сульфида с последующим окислением сульфида по одному из пп. 1 10.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что анаэробную обработку воды ведут при поддержании содержания соединений серы (в пересчете на элементарную серу) ниже 800 мг/л, предпочтительно ниже 350 мг/л.
13. Способ по пп. 11 и 12, отличающийся тем, что содержание соединений серы во время анаэробной обработки поддерживают путем рециркуляции части очищенной после окисления сульфида воды.
14. Способ по пп. 11 и 12, отличающийся тем, что при одновременном присутствии в воде ионов тяжелых металлов на стадии анаэробной обработки воды отношение содержания соединений серы в пересчете на элементарную серу к концентрации ионов тяжелых металлов поддерживают необходимым для полного осаждения ионов тяжелых металлов в виде сульфидов, при этом их последующее окисление ведут на стадии аэробной обработки по одному из пп. 1 10.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что на стадии аэробной обработки поддерживают окислительно-восстановительный потенциал системы ниже 100 мВ.
16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что на стадии аэробной обработки концентрацию сульфидных ионов поддерживают 0,1 50 мг/л, предпочтительно 1 - 10 мг/л.
SU915010587A 1990-04-12 1991-04-11 Способ переработки воды, содержащей соединения серы (варианты) RU2079450C1 (ru)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9000880 1990-04-12
NL9000879A NL9000879A (nl) 1990-04-12 1990-04-12 Werkwijze voor de zuivering van sulfidehoudend afvalwater.
NL9000878 1990-04-12
NL9000878A NL9000878A (nl) 1990-04-12 1990-04-12 Werkwijze voor de zuivering van sulfidehoudend afvalwater.
NL9000880A NL9000880A (nl) 1990-04-12 1990-04-12 Werkwijze voor het verwijderen van zwavelverbindingen en ionen van zware metalen uit water.
NL9000877 1990-04-12
NL9000877A NL9000877A (nl) 1990-04-12 1990-04-12 Werkwijze voor het anaeroob zuiveren van afvalwater met een hoog gehalte aan zwavelverbindingen en inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze.
NL9000879 1990-04-12
PCT/NL1991/000059 WO1991016269A1 (en) 1990-04-12 1991-04-11 Process for the treatment of water containing sulphur compounds

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2079450C1 true RU2079450C1 (ru) 1997-05-20

Family

ID=27483929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU915010587A RU2079450C1 (ru) 1990-04-12 1991-04-11 Способ переработки воды, содержащей соединения серы (варианты)

Country Status (24)

Country Link
US (2) US5366633A (ru)
EP (1) EP0477338B1 (ru)
KR (1) KR100196556B1 (ru)
AT (1) ATE108422T1 (ru)
AU (1) AU639561B2 (ru)
BG (1) BG61072B1 (ru)
BR (1) BR9105710A (ru)
BY (1) BY2005C1 (ru)
CA (1) CA2057861C (ru)
CZ (1) CZ284751B6 (ru)
DE (1) DE69102848T2 (ru)
DK (1) DK0477338T3 (ru)
ES (1) ES2056647T3 (ru)
FI (1) FI101290B (ru)
HU (1) HU213847B (ru)
LV (1) LV11024B (ru)
NO (1) NO302942B1 (ru)
PL (1) PL168378B1 (ru)
RO (1) RO108674B1 (ru)
RU (1) RU2079450C1 (ru)
SI (1) SI9110668B (ru)
SK (1) SK280745B6 (ru)
WO (1) WO1991016269A1 (ru)
YU (1) YU66891A (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2664929C1 (ru) * 2014-02-03 2018-08-23 Пакелл Б.В. Способ биологического превращения бисульфида в элементарную серу

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1092152C (zh) * 1992-05-26 2002-10-09 帕克斯 除去水中含硫化合物的方法
GB9216457D0 (en) * 1992-08-03 1992-09-16 Wrc Plc Treatment of sewage sludge
NO176837B1 (no) * 1992-12-30 1995-06-07 Yara Int Asa Fremgangsmate for a fjerne hydrogensulfid fra oljeholdig vann
NL9301000A (nl) * 1993-06-10 1995-01-02 Pacques Bv Werkwijze voor de zuivering van sulfidehoudend afvalwater.
FR2717460B1 (fr) * 1994-03-21 1996-05-15 Omnium Traitement Valorisa Procédé et installation de traitement d'effluents chargés en matière organique, notamment par oxydation en milieu humide, avec recyclage interne des résidus solides.
NL9401036A (nl) * 1994-06-23 1996-02-01 Tno Anaerobe verwijdering van zwavelverbindingen uit afvalwater.
NL9500577A (nl) * 1995-03-24 1996-11-01 Pacques Bv Werkwijze voor het reinigen van gassen.
US5587079A (en) * 1995-04-21 1996-12-24 Rowley; Michael V. Process for treating solutions containing sulfate and metal ions.
WO1997029055A1 (en) * 1996-02-06 1997-08-14 Thiopaq Sulfur Systems B.V. Process for the treatment of water containing heavy metal ions
DE69706179T2 (de) * 1996-05-10 2002-05-02 Paques Bio Syst Bv Verfahren zur reinigung von schwefelwasserstoff-enthaltenden gasen
KR20000029684A (ko) * 1996-07-29 2000-05-25 파케스 바이오 시스템즈 비 . 브이. 소모된부식제의생물학적처리방법
US6136193A (en) * 1996-09-09 2000-10-24 Haase; Richard Alan Process of biotreating wastewater from pulping industries
EP0845288A1 (en) * 1996-11-27 1998-06-03 Thiopaq Sulfur Systems B.V. Process for biological removal of sulphide
RU2107042C1 (ru) * 1997-01-22 1998-03-20 Галина Александровна Шугина Способ очистки загрязненных подземных вод
US5705072A (en) * 1997-02-03 1998-01-06 Haase; Richard Alan Biotreatment of wastewater from hydrocarbon processing units
DE19716939C2 (de) * 1997-04-23 2002-06-27 Bernd Diering Verfahren und Abwasserbehandlungsanlage zur biologischen Aufbereitung von farbstoffhaltigen Abwässern aus der Textil- und Lederindustrie
US6852305B2 (en) * 1998-11-16 2005-02-08 Paques Bio Systems B.V. Process for the production of hydrogen sulphide from elemental sulphur and use thereof in heavy metal recovery
DE10221362C5 (de) * 2002-05-07 2009-05-07 Friedrich, Michael, Dipl.-Ing. Verfahren zur Oxidation von in Abwasser gelöstem Sulfid
AP1798A (en) * 2002-05-17 2007-11-24 Water Res Commission A process for treating water.
US20080190844A1 (en) * 2007-02-13 2008-08-14 Richard Alan Haase Methods, processes and apparatus for biological purification of a gas, liquid or solid; and hydrocarbon fuel from said processes
EA201001279A1 (ru) * 2008-02-13 2011-02-28 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ и установка для биологической очистки отработанного каустика
US8277648B2 (en) * 2010-05-24 2012-10-02 Safe Mines And Waterways, Llc Remediation system for transition metal ions and method for same
US20130157334A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 Shell Oil Company Process for converting a lignocellulosic biomass
JP6164102B2 (ja) * 2014-01-24 2017-07-19 新日鐵住金株式会社 排水処理方法
CA2955423C (en) * 2014-07-18 2021-01-12 Water Research Commission Method and plant for the treatment of sulphate containing waste water
CN108602704B (zh) * 2016-04-20 2022-01-18 环球油品公司 用于含硫化氢的废水和地下水的生物硫化物氧化的非汽提式生物反应器
US10538444B2 (en) * 2016-12-21 2020-01-21 Uop Llc Digestion of elemental sulfur in bioreactor during biological oxidation of sulfide in wastewater and groundwater
CN112823141A (zh) 2018-06-28 2021-05-18 水循环有限责任公司 可按比例缩放的连续流微生物燃料电池
PT3824136T (pt) * 2018-07-19 2023-05-08 Paques Ip Bv Um processo para controlar o equilíbrio de sódio e enxofre numa fábrica de celulose
US11552322B2 (en) 2018-07-24 2023-01-10 Aquacycl, Inc. Branched anodes for microbial fuel cells
AU2020228386A1 (en) 2019-02-27 2021-09-16 Aquacycl Llc Scalable floating micro-aeration unit, devices and methods
US11604482B2 (en) 2020-03-16 2023-03-14 Aquacycl, Inc. Fluid flow control for water treatment systems

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7908138A (nl) * 1979-11-07 1981-06-01 Gist Brocades Nv Werkwijze voor het bereiden en in stand houden van biomassa op drager.
NL8006094A (nl) * 1980-11-07 1982-06-01 Landbouw Hogeschool Werkwijze voor het zuiveren van afvalwater en/of afvalwaterslib.
US4537682A (en) * 1982-01-29 1985-08-27 Environmental Research & Technology Activated sludge wastewater treating process
US4584271A (en) * 1983-09-28 1986-04-22 Joy Manufacturing Company Bacterial regeneration apparatus and process
US4522723A (en) * 1984-06-01 1985-06-11 Kerr-Mcgee Corporation Process for the removal and recovery of heavy metals from aqueous solutions

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент Нидердандов N 8801009, кл. C 02 F 3/02, 1989. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2664929C1 (ru) * 2014-02-03 2018-08-23 Пакелл Б.В. Способ биологического превращения бисульфида в элементарную серу

Also Published As

Publication number Publication date
FI101290B1 (fi) 1998-05-29
CA2057861A1 (en) 1991-10-13
CA2057861C (en) 1998-11-10
CS9101039A2 (en) 1991-11-12
DE69102848T2 (de) 1994-12-22
AU7683791A (en) 1991-11-11
SK280745B6 (sk) 2000-07-11
PL168378B1 (pl) 1996-02-29
KR920702670A (ko) 1992-10-06
US5366633A (en) 1994-11-22
YU66891A (sh) 1993-11-16
BY2005C1 (ru) 1997-12-30
HUT66639A (en) 1994-12-28
DK0477338T3 (da) 1994-08-15
ES2056647T3 (es) 1994-10-01
EP0477338A1 (en) 1992-04-01
US5449460A (en) 1995-09-12
NO914804L (no) 1991-12-10
KR100196556B1 (ko) 1999-06-15
FI915681A0 (fi) 1991-12-02
HU913895D0 (en) 1992-04-28
ATE108422T1 (de) 1994-07-15
AU639561B2 (en) 1993-07-29
SI9110668B (sl) 1999-08-31
HU213847B (en) 1997-11-28
NO914804D0 (no) 1991-12-06
EP0477338B1 (en) 1994-07-13
SI9110668A (en) 1996-02-29
BG95615A (bg) 1993-12-24
RO108674B1 (ro) 1994-07-29
DE69102848D1 (de) 1994-08-18
FI101290B (fi) 1998-05-29
PL293028A1 (en) 1992-06-01
BG61072B1 (bg) 1996-10-31
WO1991016269A1 (en) 1991-10-31
LV11024A (lv) 1996-02-20
BR9105710A (pt) 1992-08-04
NO302942B1 (no) 1998-05-11
LV11024B (en) 1996-10-20
CZ284751B6 (cs) 1999-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2079450C1 (ru) Способ переработки воды, содержащей соединения серы (варианты)
EP0051888B1 (en) Process for the purification of waste water and/or waste water sludge
RU2178391C2 (ru) Способ обработки воды, содержащей ионы тяжелых металлов
BG63467B1 (bg) Бактерия редуцираща сярата и нейното използване при биологични десулфориращи процеси
RU2107664C1 (ru) Способ извлечения соединений серы из воды и способ обработки серосодержащего отходящего газа
FR2586411A1 (fr) Procede et dispositif pour la reduction de la toxicite des sulfites
RU2108982C1 (ru) Способ удаления соединений серы из воды (варианты) и способ обработки серусодержащего дымового газа
NL9000876A (nl) Werkwijze voor het verwijderen van zwavelverbindingen uit water.
US8828230B2 (en) Wastewater treatment method for increasing denitrification rates
JP2799247B2 (ja) 水から硫黄化合物を除去する方法
KR100290578B1 (ko) 황산화 세균을 이용한 중금속 함유 폐기물의 생물학적 중금속 제거방법
JP2603392B2 (ja) 硫黄化合物含有水の処理方法
CA1329957C (en) Process for removing metal contaminants from liquids and slurries
PL169127B1 (pl) Sposób beztlenowego oczyszczania ścieków o wysokiej zawartości związków siarki
PL169170B1 (pl) Sposób usuwania jonów metali ciężkich z wody zawierającej związki siarki
CN219384960U (zh) 一种用于酸性高硫化物废水生化处理的脱硫装置
CN212356922U (zh) 一种制药废水处理系统
LT3624B (en) Process for the treatment of water containing sulphur compounds
Renedo Omaechevarría et al. First essays for cadmium wastewater elimination by sulphate-reducing bacteria
Widanapathirana Biotechnology of waste water treatment with special reference to removal of toxic metals from industrial waste waters
NL9000880A (nl) Werkwijze voor het verwijderen van zwavelverbindingen en ionen van zware metalen uit water.
VAN HEERINGEN et al. Development of a family of large-scale biotechnological processes to desulphurise industrial gasses

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080412

REG Reference to a code of a succession state

Ref country code: RU

Ref legal event code: MM4A

Effective date: 20080412