申請日2013.12.04
公開(公告)日2014.04.23
IPC分類號C02F103/18; C02F3/28
摘要
本發(fā)明提供一種火電廠脫硫廢水厭氧生物處理方法,涉及火力發(fā)電廠濕法煙氣脫硫廢水處理領(lǐng)域。利用硫酸鹽還原菌厭氧生物法處理火電廠脫硫廢水,利用SRB將SO42-還原為H2S,溶解態(tài)的S2-與廢水中的重金屬作用生成硫化物沉淀,達到同時去除廢水中SO42-、重金屬,提高出水pH值目的。SRB厭氧生物法可實現(xiàn)脫硫廢水中的SO42-、重金屬、COD及出水pH值的達標排放。本方法工藝過程簡單,對硫酸鹽和重金屬的去處效率高,并可顯著提高出水pH值,有效解決了傳統(tǒng)物化處理方法操作復雜、處理成本高、易造成二次污染等問題,具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
權(quán)利要求書
1.一種火電廠脫硫廢水厭氧生物處理方法,其特征在于包括下列步驟:
(一)快速啟動SRB厭氧生物反應器,
(1)向反應器中接種厭氧顆粒污泥,同時向體系中投加質(zhì)量體積百分比0.05%由酵母浸粉:硫酸亞鐵(w/w)=3:1混合組成的SRB復合生長因子,當SO42-負荷在1.0kg/(m3·d),經(jīng)過7d的運行,SO42-去除率由30%上升至61%,SRB的活性逐漸升高,產(chǎn)甲烷菌逐漸得到抑制;
(2)在此后運行過程中,通過增加進水SO42-濃度提高反應器SO42-負荷,同時向體系中投加質(zhì)量體積百分比0.05%由酵母浸粉:硫酸亞鐵(w/w)=3:1混合組成的SRB復合生長因子,使SO42-負荷在1.0~1.2kg/(m3·d),經(jīng)過5d的運行,SO42-去除率上升至80%;
(3)此后,通過增加進水SO42-濃度提高反應器SO42-負荷,當SO42-去除率達到80%后,負荷再增加20%,其間向體系中投加質(zhì)量體積百分比0.05%由酵母浸粉:硫酸亞鐵(w/w)=3:1混合組成的SRB復合生長因子;
(4)經(jīng)過共28d的運行,當SO42-負荷達到2.0kg/(m3·d),去除率為80%~90%,認為SRB厭氧反應器的快速啟動成功;
(二)、SRB厭氧反應器的運行方式,確定SRB厭氧生物法處理脫硫廢水的最佳工藝參數(shù)為:溫度為35℃,HRT為12h,ρ(COD)/ρ(SO42-)比為3,進水pH為6.5。
說明書
一種火電廠脫硫廢水厭氧生物處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明專利涉及火力發(fā)電廠濕法煙氣脫硫廢水處理領(lǐng)域,具體涉及一種SRB厭氧生物法處理火電廠脫硫廢水的方法,該方法能很好地克服傳統(tǒng)物化方法處理脫硫廢水處理費用高、易造成二次污染等缺點。
背景技術(shù)
石灰石或石膏濕法煙氣脫硫工藝在各種煙氣脫硫工藝中,以其技術(shù)成熟、適應煤種廣、脫硫效率高等優(yōu)點,在實際工程應用中的使用率達到85%以上。然而,利用此法進行脫硫的過程中,不可避免地會產(chǎn)生一定量含高濃度硫酸鹽、亞硫酸鹽、多種重金屬和懸浮物,且pH值較低的脫硫廢水。由于脫硫廢水性質(zhì)特殊,電廠不得不投入大量資金設(shè)置獨立的廢水處理系統(tǒng)對其進行單獨處理,如不對其進行進一步處理直接排放到環(huán)境中,會嚴重污染電廠周邊環(huán)境并危害人體健康,而且會制約電力企業(yè)的“綠色”發(fā)展。
脫硫廢水主要是石灰石或石膏濕法煙氣脫硫過程中吸收塔的排放水,是為了維持脫硫裝置漿液循環(huán)系統(tǒng)物質(zhì)的平衡,防止鍋爐煙氣中可溶物質(zhì)的濃度超過規(guī)定值并保證石膏質(zhì)量,必須從石膏脫水和清洗系統(tǒng)中排放的廢水。脫硫廢水中的雜質(zhì)主要來源于煙氣和脫硫劑,其水質(zhì)特點歸納如下:(1)pH一般為4~6,呈弱酸性;(2)含有大量的SO42-、SO32-、F-和Cl-等陰離子;(3)重金屬含量較高;(4)以石膏顆粒、二氧化硅,鐵、鋁氧化物為主的懸浮物含量較高;(5)化學耗氧量(Chemical oxygen demand, COD)相對較低,形成其COD的主要因素是還原態(tài)的無機物連二硫化酸鹽。鑒于脫硫廢水的特殊水質(zhì),必須加以單獨處理達標排放。
目前,國內(nèi)外火電廠對濕法煙氣脫硫后的廢水通常采用中和、沉淀、絮凝劑濃縮與澄清的傳統(tǒng)物理化學方法進行處理,這些方法雖在不同程度上具有投資小、運行方便、具有一定處理效果等優(yōu)點,但普遍存在經(jīng)濟性差、處理效率低、容易造成二次污染等缺點。
SRB是指一類能夠通過異化作用進行硫酸鹽還原的一類細菌(sulfate reducing bacteria,SRB)的統(tǒng)稱,其生長雖然緩慢,但有極強的生存能力且分布廣泛。SRB對SO42-具有還原代謝作用,它利用SO42-作為最終電子受體,將有機物作為細胞合成的碳源和電子供體,同時將SO42-還原為硫化物,達到減少或耗盡環(huán)境中硫酸鹽的目的。此外,SRB對重金屬還具有降解作用,利用SRB的異化硫酸鹽還原作用,將硫酸鹽還原為H2S,溶解態(tài)的S2-與廢水中的重金屬離子反應生成溶解度低的金屬硫化物沉淀。除此主要途徑之外,還包括SRB能使SO42-轉(zhuǎn)化為硫,從而升高了廢水的pH值,有利于重金屬離子形成氫氧化物沉淀而被去除;另外,SRB代謝過程中分解有機物能夠生成CO2,部分重金屬還可與CO32-反應轉(zhuǎn)化成不溶性碳酸鹽而被去除。這為SRB處理脫硫廢水的可行性提供了有力的理論基礎(chǔ)。
利用SRB處理工業(yè)廢水的技術(shù),近年來已經(jīng)被成功應用于多類含高濃度硫酸鹽工業(yè)廢水處理,如酸性礦山廢水(煤礦、硫鐵礦等)、化學工業(yè)廢水(傳統(tǒng)工藝的鈦白粉廠、硫酸廠等)等。SRB厭氧生物法具有消耗少、效率高、成本低、工藝操作管理方便可靠和無二次污染等顯著特點,是電力環(huán)保行業(yè)應該重視發(fā)展的一項新型脫硫技術(shù),對于火電廠脫硫廢水的有效處理,促進電力行業(yè)的健康發(fā)展具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。然而,目前尚未見利用SRB厭氧生物反應器處理脫硫廢水的研究報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種火電廠脫硫廢水厭氧生物處理方法,以解決含高濃度硫酸鹽脫硫廢水的處理難的問題,并克服傳統(tǒng)物理化學方法處理成本高、易造成二次污染等缺點。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案是,包括下列步驟:
(一)快速啟動SRB厭氧生物反應器,
(1)向反應器中接種厭氧顆粒污泥,同時向體系中投加質(zhì)量體積百分比0.05%由酵母浸粉:硫酸亞鐵(w/w)=3:1混合組成的SRB復合生長因子,當SO42-負荷在1.0kg/(m3·d),經(jīng)過7d的運行,SO42-去除率由30%上升至61%,SRB的活性逐漸升高,產(chǎn)甲烷菌逐漸得到抑制;
(2)在此后運行過程中,通過增加進水SO42-濃度提高反應器SO42-負荷,同時向體系中投加質(zhì)量體積百分比0.05%由酵母浸粉:硫酸亞鐵(w/w)=3:1混合組成的SRB復合生長因子,使SO42-負荷在1.0~1.2kg/(m3·d),經(jīng)過5d的運行,SO42-去除率上升至80%;
(3)此后,通過增加進水SO42-濃度提高反應器SO42-負荷,當SO42-去除率達到80%后,負荷再增加20%,其間向體系中投加質(zhì)量體積百分比0.05%由酵母浸粉:硫酸亞鐵(w/w)=3:1混合組成的SRB復合生長因子;
(4)經(jīng)過共28d的運行,當SO42-負荷達到2.0kg/(m3·d),去除率為80%~90%,認為SRB厭氧反應器的快速啟動成功;
(二)、SRB厭氧反應器的運行方式,確定SRB厭氧生物法處理脫硫廢水的最佳工藝參數(shù)為:溫度為35℃,HRT為12h,ρ(COD)/ρ(SO42-)比為3,進水pH為6.5。
SRB厭氧生物法處理脫硫廢水的實質(zhì)就是利用了硫循環(huán)反應,在厭氧條件下,利用SRB將SO42-還原為H2S,溶解態(tài)的S2-與廢水中的重金屬作用生成硫化物沉淀,利用某些微生物將逸出的H2S氧化為單質(zhì)硫。達到同時去除廢水中SO42-、重金屬,提高出水pH值的目的。
在相對較短時間內(nèi)啟動厭氧生物反應器一直是人們的研究重點。SRB厭氧反應器成功啟動的標志是培養(yǎng)馴化出高活性的SRB,并有效抑制產(chǎn)甲烷菌的生長。為了加速SRB生長繁殖,抑制產(chǎn)甲烷菌活性,向反應器中接種厭氧顆粒污泥,同時向體系中投加0.05%由酵母浸粉:硫酸亞鐵(w/w)=3:1混合組成的SRB復合生長因子(添加生長因子后,需待反應器中水注滿停留一段時間后再恢復連續(xù)進出水),采用高負荷啟動法進行SRB厭氧反應器的快速啟動,并證明復合生長因子通過提供豐富營養(yǎng)和增強酶活性的途徑能夠有效促進SRB的生長繁殖,大大縮短了厭氧反應器的啟動時間。
在步驟(二)中,通過考察SO42-負荷由1kg/(m3·d)增加至8kg/(m3·d)對SO42-去除效果的影響,結(jié)果表明SRB厭氧體系具有較強的SO42-生物還原能力,控制SO42-負荷為6kg/(m3·d)時,SO42-去除率在88%以上,相應的COD利用率在81%以上。
本發(fā)明SRB厭氧生物法對脫硫廢水中重金屬也有去處效果,Ni、Zn的去除率均可達95%以上。
本發(fā)明將SRB厭氧生物反應器在進水高負荷條件下連續(xù)運行60d后,SO42-平均還原率為85%,重金屬去除率平均為94%,COD平均利用率為80%,出水pH值在7以上,證明SRB厭氧生物法處理脫硫廢水具有良好的運行穩(wěn)定性。
本發(fā)明專利的有益效果是,克服了傳統(tǒng)物理化學脫硫廢水處理工藝處理投資高、工藝鏈長、動力消耗大、運行成本高、維護難等弊端。本發(fā)明基于高效UASB反應器,接種成本低廉的厭氧顆粒污泥,主要利用SRB還原SO42-原理,達到有效去除脫硫廢水中的高濃度硫酸鹽,降低重金屬濃度,并提高出水pH值的要求。本發(fā)明在利用SRB處理脫硫廢水的過程中,既充分節(jié)約了處理成本,也大大降低了造成二次污染的風險性。