[发明专利]一种耐高浓度硫酸盐的高效厌氧反应器及其处理废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于污水生物处理技术领域，更具体地说，涉及一种耐高浓度硫酸盐的高效厌氧反应器及其处理废水的方法。

背景技术

随着工农业的飞速发展，工业废水排放量也迅速增加，导致自然水体的承载负荷也日益加重，某些工业生产过程中大量使用了不同形式的硫酸盐、亚硫酸盐以及硫代硫酸盐等，导致高硫酸盐有机废水的种类和水量也随之大幅增加，由原来的几种废水发展成包括味精废水、酵母废水、糖蜜废水、柠檬酸废水、麦迪霉素废水等十几种废水。这些废水中含有大量的有机物和高浓度的硫酸盐，未经处理排入水体不仅会产生具有恶臭味和腐蚀性的H₂S气体，而且直接危害人体健康和生态平衡。

对于高浓度的有机废水，一般采用厌氧处理方法。但由于高浓度硫酸盐的存在，使得厌氧处理复杂化，其主要受两方面因素的影响：一是硫酸盐还原菌(SRB)与产甲烷菌(MPB)竞争基质(乙酸、H₂)；二是硫酸盐还原作用的产物硫化物浓度很高时会引起产甲烷菌活性的降低。因此，厌氧反应器中硫酸盐的浓度往往是限制厌氧处理的一个重要因素。

目前的研究表明，含高浓度硫酸盐有机废水的厌氧生物处理过程中遇到的最大困难就是如何消除硫酸盐还原过程对产甲烷菌的抑制作用。控制硫酸盐对厌氧过程的影响的研究方式主要有以下几种：(l)稀释，该方法大多用含硫酸盐较少的废水与高浓度硫酸盐废水混合来实现，厌氧出水回流也常用作稀释手段；(2)从消化液中吹脱H₂S，采用装有气体循环净化装置的厌氧反应器，用一种加鳌合剂的高价铁溶液洗涤产生的沼气，将净化后的沼气回流入反应器来吹脱H₂S；(3)投加抑制剂，因为硫酸盐对厌氧消化的影响主要由硫酸盐还原菌的生长和代谢活动引起，所以人们想到寻找某种能抑制硫酸盐还原菌生长和代谢的化学药剂，目前研究较多的是钥酸盐；(4)控制pH值，在厌氧消化中起抑制作用的硫化物主要是未电离的H₂S，而消化液的pH值是影响硫化物离解程度的重要因素，当pH升高时，未电离的H₂S浓度较低，其毒性也相应降低，一般认为，pH值在7.5-8.0范围内较为适宜，国内外有大量研究认为可以通过pH值的控制来减少H₂S对MPB的毒害作用；(5)投加金属盐类物质以化学沉淀法去除硫化物，通过向反应器中投加金属盐类物质，使其与溶解性硫化物形成硫化物沉淀，从而降低反应器中硫化物的浓度，这是高浓度硫酸盐有机废水处理中最简便的方法；(6)硫化物的生物氧化，利用微生物将水中的硫化物氧化为单质硫是近年来才发展起来的一项新工艺。

经检索，中国专利申请公开号CN 102260014 A，申请日为2011年5月24日的专利申请文件公开了一种高硫酸盐有机废水的处理方法，该发明包括如下步骤：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。该发明的优点在于采取多个方法联合的形式，具有经济、高效和灵活等优点，但是由于硫酸盐在水中的溶解度很大，所以经结晶处理后的废水中硫酸盐浓度仍然很高，其对SBR活性污泥中微生物的抑制作用无法消除。中国专利申请公开号CN 102351381 A，申请日为2011年8月16日的专利申请文件公开了一种硫酸盐废水的处理装置及方法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，二级厌氧对硫酸盐还原量很小，但可以去除30％～70％的有机物，并且COD去除率随一级厌氧降低而升高，保证了整套系统的有机物去除效率在较高水平，但是该发明存在工艺复杂，COD去除效率较低，需要额外投加乙醇，无法回收S单质，甲烷产率低等不足之处。

以上虽提出了多种解决含硫酸盐有机废水的厌氧处理方法，但由于可操作性差、实施调控难度大、产生二次问题、影响MPB的活性等原因，难以较好的解决含高浓度硫酸盐有机废水的厌氧处理。

发明内容

1.要解决的问题