[发明专利]从高浓度硫酸盐废水中回收和纯化单质硫的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用微生物处理技术与萃取技术资源化结合处理高浓度硫酸盐废水，具体地说，涉及一种从高浓度硫酸盐废水中回收和纯化单质硫的方法及装置。本发明可应用于烟气脱硫废水、矿山废水、电镀废水、制药等化工环境领域产生的废水处理工艺。

背景技术

化工、制药、制革造纸、发酵、食品加工和采矿等领域在生产过程中排放出大量高浓度硫酸盐废水，对生态环境和人体健康造成了极大的危害。针对硫酸盐废水的处理，传统方法主要有化学沉淀法、电渗析法等。这些方法虽然对于硫酸盐废水处理具有良好的效果，但存在处理方法成本高，容易产生二次污染（CaSO₄沉淀）等问题。采用生物法处理硫酸盐废水，通过硫酸盐还原菌（SRB）将难处理的SO₄^2-转变为较易处理的S^2-，再通过后续处理（或将S^2-选择性氧化成硫磺，或将其与重金属废液接触形成重金属硫化物的沉淀）完成硫酸盐废水的处理。生物处理不仅成本低，同时不产生二次污染，被认为是硫酸盐废水理想的处理方法，也是国内外主要关注的技术。

CN102351381A公开了一种硫酸盐废水的处理方法及装置。处理方法包括以下步骤：一级厌氧处理：将要处理的废水通过添加乙醇通过厌氧膨胀床进行一级厌氧。硫酸盐还原反应以及甲烷发酵基本是在一级厌氧反应器中完成的。二级厌氧处理：硫化物吹脱、厌氧污泥沉淀和二级厌氧进一步处理在组合式沉淀器中完成。

CN102260014A公开了一种高硫酸盐有机废水的处理方法，其特征按如下步骤实现：A、降温结晶、固液分离；B、芬顿氧化；C、耐硫酸盐生物处理。将高浓度硫酸盐有机废水降温结晶，形成固、液两相后进行固液分离，固相硫酸盐水合晶体可进行资源化利用，水相重复降温结晶直至无晶体析出；将降温结晶预处理后的硫酸盐废水进行芬顿氧化；将芬顿处理后的硫酸盐废水与低浓度生活污水按一定比例混合后进入耐硫酸盐SBR活性污泥系统中进行生物处理。

尽管生物脱硫技术得到了广泛的认可，但目前该技术在工业废水实际处理中仍应用较少。实际废水的高钠和高硫酸盐浓度是影响生物脱硫技术工业化应用的一个原因。在实际工业废水中，如：烟气脱硫废水、矿山废水、钛白废水、味精废水等，硫酸根浓度往往高于10g/L，废水中的Na⁺浓度往往也高达20g/L左右。如此高浓度的硫酸盐和钠浓度废水导致该废水不能直接用于SRB进行生物处理，需要额外加入稀释水降低废水中的硫酸盐浓度。大量稀释水的投加，大大增加了工艺的处理成本。

除了废水中高硫酸盐和高钠浓度问题，对于生物脱硫技术产生硫磺的回收和纯化是一个未解决的重要问题。对于废水处理过程中产生的硫磺，现有的工艺是采用各类沉淀技术实现硫磺的分离和回收，但在实际处理系统中，由于生物氧化过程产生的硫磺颗粒本身粒径小（约10～20μm），并且亲水性较好，所以采用沉淀法分离硫磺效果并不好。特别是在处理废水中硫负荷较低时，由于生成硫磺浓度较低，则分离更加困难。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种从高浓度硫酸盐废水中回收和纯化单质硫的方法及装置。本发明所述工艺具有易操控、工艺经济性好、回收硫磺纯度高等优点。

本发明通过将处理后废水部分回流与废水原水混合调节废水中硫酸盐浓度，避免额外稀释水的投加；通过采用嗜盐微生物处理废水中的硫氧化物，解决高盐废水对微生物的抑制问题；通过采用萃取方法解决生成硫磺分离难的问题，并同时实现硫磺纯化。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种从高浓度硫酸盐废水中回收和纯化单质硫的方法，将高浓度硫酸盐废水进行生物脱硫处理后，采用萃取方法使生物脱硫过程产生的单质硫实现回收和纯化。

本发明采用萃取方法从生物脱硫出水中萃取回收硫磺，不仅回收效率高，同时可在分离硫磺的同时对硫磺进行纯化，避免了传统沉淀法分离效果差的缺点。

本发明所述萃取方法的萃取剂为氯代烯烃或氯代芳香烃与石油烃的混合物。本领域技术人员能够从现有技术中获知的氯代烯烃、氯代芳香烃及石油烃均可用于实施本发明。优选地，所述氯代烯烃为三氯乙烯或四氯乙烯，芳香烃为氯代苯乙烯或二甲苯；优选地，所述石油烃为重石脑油或煤油。

本发明所述氯代烯烃或氯代芳香烃与石油烃的体积比为3～7:1，例如可选择3.02～6.99:1，3.3～6.5:1，3.75～6.23:1，4～6:1，4.45～5.7:1，4.8～5.2:1等，进一步优选5:1。