应用高效厌氧技术处理含高浓度硫酸盐废水

1、应用高效厌氧技术处理含高浓度硫酸盐废水摘要：结合EGSB反应器，采用高效厌氧技术处理含高浓度硫酸盐有机废水，在COD容积负荷为20 kg/(m3?d)的条件下，确定了最佳上升水流速度（vup）为6 m/h左右。驯化1个月以后，在进水COD为4000 mg/L的情况下，本试验的最适进水SO42为15212028 mg/L，对应的最适COD/ SO42比值为2.02.6。当COD去除负荷为20 kg/(m3?d)时，SO42还原负荷达到了7.60 kg/(m3?d)以上，并且有进一步提升的潜力。 关键词：硫酸盐 EGSB 上升水流速度 高效厌氧技术 含硫酸盐废水中的硫酸盐本身虽然无害，但是它遇到厌

2、氧环境会在硫酸盐还原菌(SRB)作用下产生H2S，H2S能严重腐蚀处理设施和排水管道，且气味恶臭，严重污染大气。另外硫酸盐废水排入水体会使受纳水体酸化，pH降低，危害水生生物；排入农田会破坏土壤结构，使土壤板结，减少农作物产量及降低农产品品质。目前，我国很多城市的地下水已经受到不同程度的硫酸盐污染，寻求行之有效的硫酸盐废水处理工艺早已成为环境工程界普遍关注的问题1。硫酸盐废水来源广泛，按硫酸盐废水的特点可将其分为两大类：第一类废水含有大量的SO42和高浓度有机物；第二类废水也含有大量SO42，但有机物含量较少。本研究主要针对第一类废水进行。此类废水的厌氧生物处理工艺可归纳为两大类：（1）单相处

3、理工艺；（2）两相处理工艺2，3。比较两种处理工艺，单相处理工艺具有经济简便的优势。应用单相处理工艺时最大的困难在于硫酸盐还原菌（SRB）对产甲烷菌（MPB）的竞争与抑制作用：（1）竞争作用，因为在厌氧反应器内SRB与MPB同时存在，并且这两类菌可利用同种底物，从而在底物浓度不足时会发生竞争作用，不过由于高浓度有机废水可提供较充足的营养，故对本类废水这已不成为问题；（2）抑制作用，主要是由硫酸盐的还原产物硫化物引起的，尽管由于实验条件、方法的不同，关于抑制程度不同研究人员4，5所得出的结果不尽相同，但存在这一抑制作用却是毋庸质疑的。能否成功解除这一抑制作用就成了单相法处理这类废水的关键，这方面

4、已有人提出了多种解决途径，例如气提法、金属离子沉淀法、出水硫化物氧化（如利用各种各样的微生物进行的生物氧化法）与回流工艺相结合的方案等等1，6，7。以上方法虽然都有一定的作用，但是操作起来都显得较为繁琐，本试验采用EGSB反应器，通过在反应器内维持一定的上升水流速度(vup)，从而在vup以及反应自身所产气体的推动之下将产生抑制作用的H2S从液相转移至气相，减轻或解除硫化物的抑制作用。本研究采用上述技术处理含硫酸盐高浓度有机废水，希望在保证废水COD去除效果的前提下达到高的硫酸盐去除率和还原负荷。一旦硫酸盐还原成硫化物就可以通过化学或者生物法转化成单质硫810，从而实现废水脱硫的最终目的。1

5、材料与方法1.1 接种污泥取自某柠檬酸生产企业IC反应器中的厌氧颗粒污泥，根据荷兰Lettinga推荐的接种量11，本反应器内的种泥量控制在1015 kgVSS/m3。1.2 试验用水采用人工模拟废水，其中COD:N:P=200:5:1，硫酸盐浓度通过另外添加硫酸钠控制，具体配方见表1。 表1 模拟废水成分 12 mg/L 主要成分 质量浓度 微量元素 质量浓度 COD 4000 H3BO3 0.1 蛋白胨 800 ZnCl2 0.1 葡萄糖 2800 CuCl2 0.06 牛肉膏 500 MnSO4H2O 0.1 NH4Cl 400 (NH4)6Mo7O244H2O 0.1 KH2PO4 9

6、0 AlCl3 0.1 CaCl22H2O 60 CoCl26H2O 0.1 MgSO47H2O 50 NiCl2 0.1 FeSO47H2O 40 H3BO3 0.1 NaHCO3 5000 1.3 试验装置试验中的EGSB反应器由有机玻璃制成，总体积为7.0 L，其中反应区为3.8 L。反应区高度为104.3 cm，内径为6.2 cm，高径比约为16.8。整套试验装置置于恒温室内，温度控制在30 左右。2007-05-17试验装置及流程如图1所示，整套装置形成了一个闭路循环，在换水周期内连续运转。图2 不同vup阶段的反应器运行情况注：从左至右对应vup分别为2、4、6及8 m/h。2.2

7、 硫酸盐废水处理过程从图4可以看出，在整个驯化过程中COD去除率较为平稳，基本在90%上下波动，说明高浓度硫酸盐并未对COD的去除造成不利影响，SRB和MPB对COD去除都有一定的作用。图4 硫酸盐废水的COD变化曲线2.3 硫酸盐还原负荷的变化过程随着驯化过程的进行，硫酸盐还原负荷（阶段平均值）得以逐渐提升（图6），在进水SO42为1521 mg/L(COD：SO42值约为2.6)时，硫酸盐还原负荷已经达到了7.60 kg/(m3d)，图6 硫酸盐还原负荷变化曲线3 结 论（1）在COD容积负荷为20 kg/(m3d)的情况下，从有利于污泥生长的角度得出最佳vup为6 m/h左右，并作为本技

8、术的运行参数。（2）经过1个多月的驯化，在进水COD为4000 mg/L的条件下，最适进水SO42在15212028 mg/L，对应的最适COD/ SO42比值在2.02.6，并验证了6 m/h的vup作用于本试验的有效性。（3）在COD去除负荷为20 kg/(m3d)的情况下，SO42还原负荷可达到7.60 kg/(m3d)以上，并且有进一步提升的潜力。总之，本技术操作运行非常简便经济，这既体现在单相工艺上，又因为它与一般的EGSB流程相比，省却了一个进水泵，减少投资的同时又简化了操作；同时从试验结果可以看出，它对于处理含硫酸盐高浓度有机废水又是非常有效的，因此极有推广应用的价值。参考文献2 康风先.硫酸盐还原-甲烷化两相厌氧法过程和机理研究：博士学位论文.无锡：无锡轻工业学院，1994.43 康 宁，伦世仪.硫酸盐还原-甲烷化两相厌氧消化系统运行工艺条件的研究.工业微生物，1996，26(3)：196 张耀斌.铁锈及Fe(OH)3处理硫酸盐废水厌氧方法试验.中国环境科学，1999，19