两相厌氧处理高浓度含硫有机废水改造设计.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流两相厌氧处理高浓度含硫有机废水改造设计.精品文档.两相厌氧处理高浓度含硫有机废水改造设计概况江西某生化有限公司以生产赤霉素为主，该公司在生产过程中产生的废水主要来自提炼的溶媒萃取余液和板框过滤、超纳滤膜的洗涤废液。其主要的污染物及指标见表1。1.jpg (58.54 KB)2009-9-29 21:57根据废水出水水质要求，出水需达到污水综合排放标准(GB8978-1996)二级标准。排放指标见表2。2.jpg (16.71 KB)2009-9-29 21:572原工艺分析2.1原处理工艺流程该公司原废水处理工艺采用化学混凝和生物处理联合工艺。其主要构筑物有：中和池、沉淀池、调节池、加药池、混凝池、气浮池、水解酸化池、UASB、SBR、生物接触氧化、斜板沉淀池。其工艺流程如图1所示。3.jpg (29.91 KB)2009-9-29 21:572.2原工艺存在的问题及原因分析原工艺在运行过程中COD、BOD5长期不能达标，其主要影响因素是高浓度的硫酸根离子抑制后续生物处理过程。原工艺中化学混凝的作用主要是去除硫酸根离子，但在高浓度的有机废水环境中，混凝的效果很差，使硫酸根离子的去除没有达到预期的效果，从而严重抑制了后续生物处理过程。原工艺存在的问题还有以下三方面。(1)原工艺中的SBR采用人工控制，自动化程度太低。(2)设备腐蚀现象非常严重。(3)化学混凝需要投加的药品较多，运行费用高。3工艺改进与设计新工艺采用生物法，利用硫酸盐还原菌(SRB)去除硫酸根离子。新工艺最大限度地利用和改造了原有处理设施，并增加了处理硫酸根离子的两相厌氧工艺。其主要工艺流程见图2。4.jpg (32.75 KB)2009-9-29 21:573.1污水部分萃取废液中含有高浓度的硫酸根离子，抑制后续的生物处理过程。本工艺采用两相厌氧法，利用硫酸盐还原菌将硫酸根离子还原成H2S，去除高浓度硫酸根离子对后续处理的影响。在厌氧条件下，硫酸盐还原菌(SRB)在反应器UASB1中将大部分的硫酸根还原成H2S。生成的H2S大部分溶解在水中进入微氧池后在氧化池内被氧化成为单质S，在加入混凝剂后在竖流式沉淀池中沉淀分离。综合废水与经过预处理的萃取废水在调节池2中充分混合后进入后续的常规处理单元，经过UASB2，A/O池，竖流式沉淀池，生物接触氧化池，斜板沉淀池后达标排放。3.2污泥部分整个系统的污泥主要来自三个沉淀池，两个UASB反应器和IC反应器。污泥进入污泥浓缩池后加入适量的药剂进行重力浓缩，后进入好氧消化池消化，消化后的污泥泵入板框压滤机进行脱水处理，脱水污泥外运填埋。污泥浓缩池上清液及压滤机滤液返回调节池2。3.3曝气部分曝气部分主要有微氧曝气池，A/O池的好氧段，生物接触氧化池，和污泥好氧消化池。3.4加药部分萃余液中的pH值为23，在中和池中加NaOH溶液第一次中和，在进入UASB1前再次加NaOH溶液第二次中和，控制pH值在67之间，以利于硫酸盐还原菌的生长。经过预处理的萃取废水与综合废水混合时，在调节池2将混合废水的pH值在6.87.2之间以利于UASB2中甲烷菌的生长。NaOH溶液的投加均采用在线自动控制。经过微氧曝气池后的出水进入加药池，在加药池中加入适量的PAC和PAM，生成的S单质在竖流式沉淀池中充分去除。污泥浓缩池中也需要加入适量的PAC和PAM，以利于污泥浓缩和脱水。4新工艺设计要点4.1构筑物尺寸(见表3)5.jpg (140.92 KB)2009-9-29 21:574.2新建主要构筑物设计参数(1)UASB1UASB1是该工艺的主体设备，主要使SO2-4在硫酸盐还原菌的作用下还原成H2S。其规格为：ª3.75m×615m，池容72m3。水利停留时间为6小时。硫酸盐负荷：5kg/m3·d。(2)微氧曝气池规格为：ª4.8m×4.8m。主要作用是将生成的H2S氧化成S单质从而在后续竖流式沉淀池中分离。曝气强度：012m3/min。(3)竖流式沉淀池规格：ª2.5m×3.5m，泥斗高115m，池容22m3。混凝沉淀去除单质S和SS。中心管直径400mm，水流流速0103m/s。上升流速：010008m/s。(4)IC反应器4-5池容106m3。COD负荷：25kg/m3·d。(5)UASB2(2座)COD负荷：9kg/m3·d，停留时间：6小时。4.3旧构筑物相关参数(1)A/O池A段停留时间12h;O段停留时间8h;COD负荷：2kg/m3·d。气水比8：1。(2)生物接触氧化池停留时间1.2h;COD负荷：2kg/m3·d;气水比10：1。5运行成本(1)电费：总装机容量10018kW，每天电耗2420kW，运行系数018，电费按016元/(kW·h)计，电费为1160元/天。(2)药剂费：每天需PAC、PAM、NaOH的费用约为300元/天。(3)人工费：处理站调试完成后，自控运行，由3人轮流值班计150元/天。(4)折旧费：(300×90%×010481×104)/365=35518元/天。(5)管理维修费：35518×30%=10617元/天。(6)总运行成本：不计折旧和维修，合计运行费用为1610元/天，折合单位废水为119元/m3;计折旧和维修，合计运行费用为2073元/天，折合单位废水为2144元/m3。结论(1)两相厌氧工艺成功地实现了产酸相与产气相的分离，将硫酸盐还原作用控制在产酸阶段完成，然后利用微氧池将生成的H2S分离，从而实现了生物脱硫的过程。解决了高浓度硫酸根离子对后续生物处理过程的影响。(2)硫酸根离子经过处理后，最终主要以S单质的形式在微氧曝气池后的竖流式沉淀池中沉淀下来，减少了H2S气体的产生，有利于大气环境，且可以减轻对设备的腐蚀作用。(3)生物脱硫技术成功地解决了在高浓度有机废水环境下，化学混凝对硫酸根离子去除效果较差的问题。(4)生物脱硫工艺所需要的药剂费比化学混凝法大大减低，节省了运行成本。(5)新工艺中两相厌氧工艺采用了UASB和IC反应器，具有处理负荷高，处理效果好，占地面积小，运行管理简单等优点。经过处理后的废水完全可以达到污水综合排放标准(GB897821996)二级排放标准。在处理该类型废水中有较强的竞争优势。生物法处理含硫酸盐酸性废水及回收单质硫工艺前言化工、制药、金属加工和采矿等工业部门排出的废水中以及用某些固体脱硫剂去除烟气中 SO2时固体脱硫剂再生废液中都含有高浓度的硫酸盐。特别是硫化系矿山在开采过程中所含的硫化物被氧化为硫酸而产生的酸性矿山废水中含有高浓度的硫酸盐。我国北方酸性矿井水主要分布在陕、宁、鲁和内蒙等省区。我国南方煤矿大部分为高硫煤，特别是川、贵、桂等省区，矿井水多呈酸性，pH值最低至2.53.0，其硫酸盐含量高达3000mg/L。含硫酸盐酸性废水不经处理直接排入水体使受纳水体酸化，降低pH，危害水生生物，并产生潜在腐蚀性。含硫酸盐酸性废水也会破坏土壤结构，减少农作物产量。酸性矿山废水的污染是一个全球性问题，因此酸性矿山废水处理受到国内外学者的广泛关注。目前，国内外处理酸性矿山废水主要采用石灰石或石灰作中和剂的中和法处理。该法的严重缺点是中和产生巨量难以处置的固体废弃物硫酸钙(石膏)，产生严重的二次污染。湿地法是国内外近年来研究的一种新处理工艺。但由于湿地法占地面积大，处理程度受环境影响很大，而且由于残余硫化氢从土壤中逸出污染大气环境，因此湿地法在应用上有很大的局限性。由于中和法和湿地法的明显缺陷和局限，利用自然界硫循环原理的生物法处理酸性矿山废水技术就成为研究的前沿课题。生物法处理酸性矿山废水的基本原理就是在厌氧条件下利用硫酸盐还原菌(Sulfate Reduction Bacteria, SRB)使SO42-还原为H2S，再用化学法或生物法将H2S氧化为单质硫，进而从水中回收紧缺物资单质硫。由于单质硫的回收，使处理本身产生环境社会效益的同时又具有一定的经济效益。只有当存在电子供体时SRB才能将SO42-还原为H2S。酸性矿山废水中有机物含量通常很低，所以利用SRB还原SO42-的关键是选择技术可行、经济合理的碳源物质。一些学者曾采用过多种碳源对SRB还原SO42-进行了研究，这些碳源物质有乙酸、糖蜜、乙醇、发生炉煤气、H2/CO/CO2混合气体、初沉池污泥、剩余活性污泥、橡胶废水以及经过气提的乳清废水。上述碳源或由于成本高或由于SO42-还原能力低，限制了生产上的应用。生活垃圾来源充足方便，生活垃圾酸性发酵成本低廉，发酵产物挥发脂肪酸浓度高，因此生活垃圾酸性发酵产物有可能成为利用SRB生物处理含SO42-废水的经济合理的碳源，使生物处理含SO42-酸性废水工艺经济可行。用垃圾酸性发酵产物作SRB碳源还原SO42-处理含SO42-酸性废水国内外尚未见其他人的有关报道。课题组通过三年的实验室研究提出了以生活垃圾酸性发酵产物为硫酸盐还原菌碳源的生物法处理含硫酸盐酸性废水及单质硫回收工艺路线。其工艺流程如图1。以生活垃圾酸性发酵产物为硫酸盐还原菌碳源生物法处理含硫酸盐酸性废水及单质硫回收的研究分为四个部分： (1)生活垃圾酸性发酵的产酸特性研究；(2)以生活垃圾酸性发酵产物为碳源，利用硫酸盐还原菌处理含硫酸盐酸性废水的研究；(3)利用无色硫细菌生物氧化硫化物生成单质硫的研究；(4)无色硫细菌生物氧化硫化物出水中单质硫的回收。 现将四个部分的研究结果总结如下：1生活垃圾的产酸发酵1.jpg (48.28 KB)2009-9-29 22:04对于垃圾的厌氧产酸发酵，研究报道很少。研究者多是关注垃圾厌氧发酵过程中产酸阶段结束时挥发有机酸的浓度及由产酸阶段进入产甲烷阶段中间存在的停滞期的长短。研究生活垃圾酸性发酵的特点，目的是为SRB处理含硫酸盐酸性废水寻找一种新的经济碳源。试验中取太原理工大学北区生活垃圾进行酸性发酵研究。其成分为塑料4.6%，纸张7 .6%，无机成分7.8%，易于生物分解的厨房垃圾80.0%。采用手工分拣、粉碎的厨房垃圾作酸性发酵原料，其粉碎粒度为0.51.0cm。经测定，试验所用生活垃圾含水率为67.4% ，挥发性固体含量为29.6%。一次投料批量运行小试研究结果表明：生活垃圾产酸发酵可以在较低的pH值(4.354.45)和较高的氧化还原电位( 200 340mV)下进行。酸性发酵最佳固体浓度为15%。采用无回流CSTR反应器进行生活垃圾产酸发酵时，进料固体浓度为15%，最佳HRT为30d。连续126d稳定运行结果表明，反应器中VFA浓度稳定在18g/L左右，VFA产率为0 .361gVFA/(L·d)或22.54gVFA/(kg垃圾·d)。2以生活垃圾酸性发酵产物为碳源，利用SRB还原硫酸盐在温度为35时，利用以陶粒为填料的上向流厌氧滤池研究了以生活垃圾中温发酵产物为碳源生物还原SO42-的影响因素和反应器的还原能力。研究结果表明：通过反应器出水回流可以防止SO42-还原产物H2S对SRB的抑制作用并可以提高进入反应器酸性废水的pH值，最佳回流比为501。作为SRB碳源的VFA投加量用投加VFA后废水的COD控制。废水中VFA最佳投量的大小既要保证SRB还原SO42-时有充足的碳源(大于按生化反应计算的理论值)，又要尽量减少SO42-还原后废水中残留的COD值。对不同VFA投加量的试验结果表明，最佳COD/SO42-值约为1.12。在最佳回流比和最佳COD/SO42-值条件下，HRT12h时，经过SRB厌氧生物处理后，进水中SO42-浓度从2000mg/L还原为265.2mg/L，即反应器进水SO42-负荷为4.0gSO42-/(L·d)时，反应器的SO42-容积还原能力达3.47gSO42-/(L·d)，SO42-的比还原能力达0.40gSO42-/(gVSS·d)，SO42-的还原率为86.73%。理论上SRB每还原1gSO42-产生1.04g碱度，因此酸性废水可以不经中和直接进入反应器。当进水pH值由5.5以上逐渐降低至4.0时，SO42-的还原能力基本不变。此时，SO42-生物还原所产生的碱度可以中和进水中的酸度，使还原后出水pH7.0。当进水pH值为3.5时，由于出水回流对进水的中和作用，仍有84%的SO42-还原率，此时生物还原出水pH略大于或等于7.0。当进水pH为2.5时，生物还原出水pH为6.3。3利用无色硫细菌(CSB)生物氧化硫化物生成单质硫SRB还原SO42-的产物H2S仍然是废水中的污染物，而且在合适的条件下又能被氧化为SO42-，所以必须将SRB生物还原出水中的H2S氧化为单质硫。研究中采用陶粒为填料的CSB生物膜反应器将硫化物生物氧化为单质硫。研究结果表明：CSB对pH值的最高忍耐值为9.1。当硫化物负荷一定时，单质硫的转化率与溶解氧浓度有关。在每种硫化物负荷下，当单质硫的转化率最高时，尾气中硫化氢含量随硫化物负荷的增加而增加。综合考虑硫化物的去除率和单质硫的转化率两个因素，得出试验的最佳运行工况是：硫化物负荷为5.0kg/(m3·d)，进水与进气同向，DO为1.95mg/L时，硫化物去除率高达98%，单质硫的转化率为84.5%，尾气中未检测出硫化氢。4CSB生物氧化反应器出水中单质硫的回收H2S经CSB生物氧化产生的单质硫颗粒系由微生物体内排出的微小颗粒，在水中呈胶体状态，难以自然沉淀。悬浮于水中的单质硫颗粒虽然可以通过混凝沉淀的方法加以富集，但是由于混凝剂将单质硫颗粒紧密地包裹起来，无法用萃取的方法来回收混凝沉淀下来的单质硫。研究中采用慢砂滤池过滤方法对CSB生物氧化硫化氢出水进行固液分离。当慢砂滤池的滤速分别为0.14m/h，0.18m/h，0.23m/h和0.27m/h时，慢砂滤池对单质硫的截留能力分别为445g/(m2·d)、572g/(m2·d)、712g/(m2·d)和839g/(m2·d)。慢砂滤池的过滤周期用水头损失控制，分别为25d，17d，11d和8d。过滤周期终了时将截留单质硫颗粒的慢砂滤池表面56cm厚的砂层刮下，用二硫化碳对砂和单质硫混合物进行萃取、蒸馏，可以回收纯度较高的单质硫。刮下的砂滤料可以在慢砂滤池中重复使用。研究表明，采用"慢滤池过滤刮砂萃取蒸馏"的工艺可有效地回收单质硫，CSB生物氧化反应器出水的单质硫回收率在76.1%80.0%之间(出水中微生物体内的单质硫无法用萃取方法回收)。5结论由于生活垃圾来源充足方便，生活垃圾酸性发酵成本低廉，产酸浓度高，酸性发酵产物可以作为SRB生物处理含SO42-废水的经济合理碳源，有利于降低生物处理含SO42-酸性废水的费用。而且由于单质硫回收，使酸性废水处理本身产生环境社会效益的同时又具有一定的经济效益。所研究的工艺流程可以将酸性废水中58.5%的SO42-S以单质硫形式加以回收。粉煤灰微电解预处理含硫废水的研究摘要：粉煤灰是具有一定活性的含有6%炭的球状细小颗粒对于水中杂质具电解和吸附性能力，利用粉煤灰对工业废水进行处理可谓以废治废，且处理废水费用低效果好。这已得到有关科技界的广泛重视，在利用粉煤灰对废水处理方面已做了大量的研究工作，取得了可喜的成绩。研究了粉煤灰与铁屑构成微电池处理含硫废水的方法并探讨其作用机理。设计正交实验考查了在动态零回流小试中pH值、煤铁比和水力停留时间三因素的影响，而且对反应时间和煤铁比作了单因素影响实验。对废水的进水浓度和回流比作了实验研究。实验结果表明，再pH值为8.00、煤铁比为1：水力停留时间为30min、进水浓度为15mg/l和回流比为5：1时处理效果最好，可达807%，排放浓度可以控制在2mg/l以内，达到国家三级排放标准。引言水中硫化物包括溶解性的H2S、HS-、S 2-，和存在于悬浮物中的可容性硫化物、酸可容性金属硫化物以及未电解的有机、无机类硫化物。硫化氢轻易从水中散逸于空气，产生臭味，且毒性很大。它可以与人体内细胞色素、氧化酶及该类物质中的二硫键作用，影响细胞氧化过程，造成细胞组织缺氧，危及人的生命。硫化氢除自身能腐蚀金属外，还可以被污水中的微生物氧化成硫酸，进而腐蚀下水管道等。因此，硫化物是水体污染的一项重要指标。在工业生产过程中任何情况下都不可以向空气中排放硫化氢。使用这中气体的工作必须在密封的系统中或高效排风厨中进行。空气中如含有0.1%的H2S就会迅速引起头痛、晕眩等现象。吸入大量H2S就会造成昏迷或死亡。经常接触能引起慢性中毒，引起感觉变坏、消瘦、头痛等。工业上，空气中不得H2S含量不得超过0.01mg/L。第1章实验部分1实验器材PVC离子交换柱。离子交换柱的水泵2台。滤纸：酸洗并经过硬化处理、25ml或50ml酸式滴定管、锥形瓶、移液管、容量瓶。滤纸：酸洗并经过硬化处理、能阻留微细沉淀的致密无灰分滤纸、滴定管架，4套。150ml或250ml碘量瓶。25ml或50ml棕色滴定管。PHS-3C精密pH仪。试剂及器材盐酸：=19g/ml、磷酸：=69g/ml、盐酸溶液：，用盐酸配制。、磷酸溶液：。氢氧化钠溶液：C=1mol/L。将20g氢氧化钠容于250ml水中，冷却至室温，稀释至500ml。重铬酸钾标准溶液：C=0.1000mol/L。称取105烘干2h的基准或优级重铬酸钾9030g溶于水中，稀释至1000ml。重铬酸钾标准溶液：C=0.2500mol/L称取105烘干2h的基准或优级重铬酸钾1258g溶于水中，稀释至1000ml。碘化钾。硫代硫酸钠C=0.1mol/L。配制：称取24682g五水合硫代硫酸钠C和0.2003g无水碳酸钠溶于水中，转移到1000ml容量瓶中，稀释到标准刻度，摇匀，贮于棕色瓶内。标定：于250ml碘量瓶内，加入1g碘化钾及50ml水，加入100ml；加重铬酸钾标准溶液入盐酸溶液5ml，密塞摇匀。暗处静置5min。用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定到溶液呈淡黄色时，加入1ml定粉指示剂，继续滴定至蓝色刚好消失，记录标准溶液用量，同时作空白滴定。硫代硫酸钠浓度C(mol/L)由下式求出：C=0.1000×15.00÷(V1-V2)式中：V1滴定重铬酸钾标准溶液时硫代硫酸钠标准溶液用量（ml）；V2滴定空白溶液是硫代硫酸钠标准溶液用量（ml）；0.1000重铬酸钾标准溶液的浓度(mol/L)。硫代硫酸钠标准滴定液C(Na2S2O3)=0.1mol/L：移取10.00ml上述刚标定过的碘标准溶于硫代硫酸钠标准溶液于100ml棕色容量瓶中，用水稀释到刻度，摇匀，使用时配制。碘标准溶液C(1/2I2)=0.1mol/L：称取12.70g 碘于500ml烧杯中，加入40g碘化钾，加适量水溶解后，转移至1000ml棕色溶解瓶中，稀释至标线，摇均，移至棕色瓶中保存待用。碘标准溶液C(1/2I2)=0.01 mol/L：移取10.00 ml碘标准溶液于100ml棕色容量瓶中。用水稀释至标线，摇均，使用前配制。粉煤灰1g可容性淀粉，用沸水溶解，在定容到100ml,冷却备用。表 11粉煤灰的灰成分分析/%1.jpg (37.34 KB)2009-9-29 22:10煤灰的预处理用待处理的溶液浸泡24h。15）铁屑来源：芜湖市花塘铁粉厂。预处理：每次使用前取适量的干铁粉加入适量的洗衣粉洗涤两次，并每次充分搅拌清洗至没有黑色液体为止。再使用1+3的盐酸洗涤至没有浑浊的液体为止，并使用蒸馏水漂洗三次保证去锈铁粉表面没有盐酸残留。1.3实验测量内容1.3.1硫化物的测量将所要测量的各试样各加入10.00ml0.01molL碘标准溶液，再加5ml盐酸溶液，密塞混匀。在暗处放置10min，用0.01molL硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈淡黄色时，加入1ml淀粉指示液，继续滴定至蓝色刚好消失为止。1.3.2结果表示处理硫化物含量ci(mgL)按下式计算：2.jpg (10.99 KB)2009-9-29 22:10式中：V0空白试验中，硫代硫酸钠标准溶液用量，ml；Vi滴定硫化物含量时，硫代硫酸钠标准溶液用量，ml；V试样体积，50ml；16.03硫离子(1/2S2-)摩尔质量（g/mol）c硫代硫酸钠标准溶液浓度（molL）。1.3.3排放标准本实验所测量的对象是S2-,其初始浓度约为10mg/L，其排放浓度为国家三级（？）排放标准：2mg/L。1.4空白试验以双重蒸馏水代替试样，取50ml加入与测定时相同体积的试剂，按（1.3） 所述步骤进行空白试验。标定Na2S2O3是的消耗体积是15.7ml则：C Na2S2O3=0.1×15÷(15.7-3)=0.118mol /L则所配的试剂的Na2S2O3的标准溶液的浓度是0.00118 mol /L用此浓度的令：k=C×16.03×1000÷V     =3.8468k是在此时计算的通用值为3.8468第2章 实验设计及结果讨论2.1单因素正交实验：本实验对废水pH值、粉煤灰和铁屑的比和反应时间，三因素做了水平正交实验，水平表和正交实验结果如表2-1和表2-2所示。表 21静态处理实验因素水平表3.jpg (30.16 KB)2009-9-29 22:10分步实验步骤：1.取已配Na2S（约1mol/l）溶液2mL定容到2000mL。并调节pH到所需要的数值。2. 取大约1000mL体积的粉煤灰，用硫化纳的液体浸泡24h，待用。3. 取约有400mL体积的铁屑，并按照上面的方法进行预处理。4.  按照实验的要求对湿的粉煤灰和湿的铁屑体积进行配比，用铁棒充分的搅拌使之均匀混合。动态正交实验数据及处理表 22    动态实验正交试验L9结果及极差分析5.jpg (109.13 KB)2009-9-29 22:10用直观分析法对正交实验结果进行分析。Xi为某因素第i水平的实验之和。根据表九中A、B、C三因素的Xi值，求出极差XimaxXimin，极差大则说明该因素对去除率影响大。由此得出影响大小顺序为C>B > A,优水平组合为A2、 B3、C2。即废水得进水pH为8，煤铁比为1：2，水力停留时间为30min。2.2 单因素实验正交实验极差分析可知，最优水平组合为A2、 B3、C2，反应时间长，铁屑用量多，S2-的去除率就越高。为了验证反应时间和铁屑的用量的影响，对两个因素进行了单因素影响实验。2.2.1 水力停留时间对处理效率的影响条件为pH=8.00、煤：铁=1：2的情况下，分别设置20min、30min和40min三个实验实验影响因素。 标定Na2S2O3：消耗体积为：8.4ml-24.2ml由实验可以得出时间短处理效果不好有可能是一方面接触时间太短，另一方面是开始的废水导电性较差所致。但时间到30min后去除率由51.64变为48.41，其相差仅为3.23，即可以视为基本不变，因此，废水的最佳停留时间为30min。不同浓度对处理效果的影响在确定了pH值、反应时间和铁屑比，处理效率还受到处理前的浓度的影响，取已经配制的硫化钠溶液（2.1.3.2.9）2ml、2.3ml、2.6ml、3.5ml。其他条件：水力停留时间：30minpH值：8.00煤铁比：      1：2表 25    不同浓度对处理效果的影响   6.jpg (137.2 KB)2009-9-29 22:10由图可以得出，浓度变化时处理效率也相应的变动，由图表可以得出方程：y=-0.0091×X2+0.261X-1.2062  由此可以积分知道最佳的浓度是14.5mg/l，此时的处理效率最高是66.5%。在高浓度是由于反应的接触面积和结束时间有限，不能充分的反应而直接流出，九造成一种溶液的短路现象，是未反应或只有部分反应的的液体直接排放，使得排放的液体浓度升高，处理效率也就下降了。2.2.4 确定最佳的回流比在工程上并不是如上面所分析的那样是开放式，而是回流式的，这样以提高其处理效率2.2.4.1      实验条件   水力停留时间：30minpH值：      8.00煤铁比：      1：2浓度：      14.5mg/L（具体的数值以标定为准）实验原始数据及数据处理在条件相同的情况下设计五组实验7.jpg (149.55 KB)2009-9-29 22:10进水浓度是13.4mg/l，处理效率以65计算，出水浓度以1.5mg/l计算，则理论回流比是：2.3，而由表和图得出实际的最佳回流比是5：1，其原因主要是因为在反应的过程中有未反应或部分反应的溶液直接流出了出口。在最佳的浓度、  pH值、煤铁比和水力停留时间的条件下反应的理论值和实际值之间有一点差别。2.3 验证性实验实验条件：pH值为8.00；水力停留时间为30min；煤铁比是1：2；进水浓度是14mg /l；回流比是5：1。将所要测量的各试样各加入10.00ml0.01molL碘标准溶液（2.1.3.2.3），再加5ml盐酸溶液(2.1.3.2.12)，密塞混匀。在暗处放置10min，用0.01molL硫代硫酸钠标准溶液（2.1.3.2.10）滴定至溶液呈淡黄色时，加入1ml淀粉指示液（2.1.3.2.15），继续滴定至蓝色刚好消失为止。标定Na2S2O3的浓度是消耗的体积为：16.4ml31.5ml   V=15.1ml则：C Na2S2O3=0.1×15÷(15.1-3)                                                                             =0.124mol/L则所配的试剂的Na2S2O3的标准溶液的浓度是0.0124 mol /L令：k=k是在此时计算的通用值为3.983浓度的公式即为  C= k×(8.8×0.0126÷0.0118-V)   V消耗Na2S2O3体积在已经有了最佳的浓度、 回流比、 pH值、煤铁比和水力停留时间的条件下，其出水排放浓度可以控制在2 mol/L以内，达国家三级排放标准。第3章  存在问题及展望3.1 存在问题综上所述，可以看出粉煤灰微电解处理含硫废水的微电解技术是可行的。因为其以废治废的特点，在环境领域有着巨大的开发潜能和广阔的应用前景。但在实际应用方面尚存在四方面的问题：一是粉煤灰的催化效率需要进一步提高；二是灰水分离问题；三是在工程上间隔的加入铁的量的确定；四是理论研究基础薄弱,对粉煤灰电解机理及动力学的研究还不够透彻，绝大多数研究还停留在实验室阶段。3.2 展望上述的实际应用方面存在的四方面的问题，也正是粉煤灰微电解需要深入研究的四个方向。3.2.1 进一步提高粉煤灰的电解效率提高粉煤灰的电解效率，可以选择一些含炭量较高的粉煤灰。其粒度也控制在150目以内，粒度太大会是粉煤灰中的硅酸盐成分和其他的不具有电解作用的物质含量加大。由于在反应的过程中粉煤灰没有损失，除了在废水的流出会带走部分的粉煤灰。因而也因该对反应的粉煤灰的量也要进行适量的补充，以保证反映在控制的范围之内。3.2.2 提高灰水分离效率目前在工程上除了重量沉淀法易实现灰水分离外，其他一些方法灰水分离法要么成本昂贵要么实现有一定困难。在本实验中就用了重量沉淀法，但是对实验结果有一定的影响。这在某种程度上也阻碍了该项技术的推广应用。所以寻找一种比较好的灰水分离方法是非常必要的。3.2.3 工程上间隔的加入铁的量的确定由于，反应的不断进行，反应期中的铁屑含量越来越少，在体积比1：2左右，在偏离此值得反应中都会有不利的影响。而实际准确的是两者的体积比为1：2是很困难的，只有在长时间的工程实际操作中的不断的积累才可以有一个大概的数值。3.2.4 加强理论研究理论研究基础薄弱,对粉煤灰微电解机理及动力学的研究还不够透彻,多数研究还停留在实验室阶段。所以要重视粉煤灰微电解处理废水的过程机理及反应动力学等理论的研究，只有这样才能够在提高粉煤灰的煤灰微效率方面有所突破。另外，应加强实用性技术及配套设备的研究与开发，使科学技术尽快转化为生产力，从而促进粉煤灰在废水处理领域的推广与应用。内循环三相好氧流化床用于废水脱硫摘要：采用内循环好氧反应器处理模拟的含硫废水，以颗粒活性炭为载体，探讨影响反应器效果的主要因素，探求合理的运行参数。研究表明，对于不同的硫化物负荷，总存在一个最佳曝气量，使反应器的处理效率达到92%以上；HRT的减小、进水硫化物浓度的增加会降低硫化物的去除率；增加曝气量会提高反应器的去除能力；进水pH在7.58.5变化时对处理效果没有明显的影响；尾气中硫化物损失比率与出水硫化物浓度呈正相关，与进水pH有一定关系；反应器出水呈乳白色浑浊状时，处理效果最好。近年来，烟气的微生物脱硫技术与含硫酸盐废水的厌氧处理工艺迅速发展，产生大量的硫化物留在废水中，对环境造成严重危害。本文采用人工合成的含硫废水来模拟含硫酸盐废水生物还原反应器的出水，研究以活性炭为载体的好氧内循环三相流化床反应器去除硫化物并将其转化为单质硫的工艺特性，对生物脱硫的效果及主要影响因素进行研究，控制条件使硫化物主要被氧化成单质硫从而对其进行回收。1材料与方法1.1试验装置采用内循环三相好氧流化床反应器处理含硫废水。反应器材料为有机玻璃，总容积为10L，外筒下部高1000mm，外径100mm；上部高300mm，外径200mm；内筒高850mm，外径65mm。上部与下部筒体连接处的锥度为45°。反应器上部设导流筒防止载体流失，下部安装微孔曝气砂头。试验选用粒径为0.40.8mm的颗粒活性炭做载体，堆积密度为650kg·m-3。1.2试验废水整个试验阶段，为了更好地控制研究条件，采用人工合成废水作为处理对象。用Na2S配制含硫化物废水，以葡萄糖作为微生物生长碳源，加尿素、NaH2PO4以保证微生物生长，配制比例为COD:N=100:5:1，驯化阶段加入微生物生长需要的微量元素。1.3分析项目及测试方法COD：5B-3C型COD快速测定仪；硫酸根离子：铬酸钡光度法；溶解硫化物：PAg/S-1型银硫电极法；气体中H2S浓度：醋酸锌吸收碘量法；溶解氧：碘量法；pH：E-201-C型pH复合电极。1.4启动方式目前，生物膜反应器的挂膜广泛采用的方法有密闭循环法和快速排泥挂膜法，但密闭循环法挂膜需要设置循环池和循环泵，而且需要较多的接种污泥，操作不方便。因此，本研究为了缩短启动时间，采用快速排泥挂膜法。取实验室自行培养的活性污泥（MLVSS为2.48g·L-1）4L与400mL活性炭载体混合，静置10h后，排走上层污泥，将接种后的载体和污水加入反应器内，闷曝13h后开始连续进料。2结果与讨论流化床连续进水4d后，载体表面开始有生物膜生长，此后15d内，反应器的水力停留时间（HRT）从3.7h降低到1h，进水硫化物（S2-）从50mg·L-1提高到120mg·L-1，进水COD控制在250300mg·L-1之间，曝气量从75L·h-1提高到90L·h-1，进水pH控制在7.58.5之间。反应器运行到第19d时，HRT为1h，COD和硫化物负荷分别为7.5kg·m-3·d-1和3.0kg·m-3·d-1，去除率分别为78.3%和92.62%，出水为乳白色浑浊状，生成了胶体状的单质硫颗粒，出水pH升高0.5左右。同时，根据显微镜观察，发现生物膜结构由丝状菌和菌胶团组成，微生物相对比较丰富，说明生物膜驯化成功。从第20d起反应器正常运行，开始正式试验。试验废水温度为1821，进水COD确定为350mg·L-1左右。试验分为五个阶段，第阶段研究HRT对生物氧化废水中硫化物的影响，第阶段研究进水硫化物浓度的改变对反应器处理效果的影响，第阶段研究不同曝气量对反应器处理效果的影响，第阶段研究进水pH的改变对反应器处理效果的影响，第阶段研究进水硫化物浓度和曝气量对反应器运行效果的综合影响。阶段各历时12d，第阶段历时20d。反应器整体运行情况见表1。1.jpg (40.89 KB)2009-9-29 22:142.1硫化物容积负荷与曝气量2.jpg (73.84 KB)2009-9-29 22:14硫化物容积负荷直接影响着无色硫细菌的生长繁殖和硫化物的去除效果。如图1、图2所示，第、阶段的研究表明，当负荷一定时，较大的曝气量虽然可以提高硫化物的去除率，但生成S的比例下降，使硫化物的氧化不仅进行第一步生成单质硫，同时进行第二步生成硫酸盐，提高出水SO42-的浓度。较小的曝气量虽然使硫化物的去除率有所下降，但是生成S的比例较高。另外，硫化物容积负荷越高，反应器越能保持良好的运行效果，且不易发生出水中SO42-浓度升高的现象，运行效果较为稳定。第阶段的研究表明，对于反应器来说，在一定范围内任意一个给定的硫化物容积负荷，都可以通过改变曝气量，提高硫化物的去除率，同时S占氧化产物的比例也比较高。反应器运行过程中，每次提高负荷，处理效率都呈下降趋势，但反应器能很快恢复，说明反应器具有很好的抗冲击性。结论(1)内循环三相好氧流化床用于处理含硫废水非常合适，硫化物94%以上被氧化为单质硫，反应器脱硫效果相当明显。(2)对于好氧升流式流化床反应器，在一定范围内，当其他影响因素确定时，即给定某个HRT、进水硫化物浓度、曝气量和进水pH值，都可以通过调整，使得反应器处理硫化物的去除率达到95%以上，同时氧化产物中S占的比例超过93%，有机物的去除率在25%左右。(3)硫化物去除率主要与硫化物容积负荷和曝气量有关，当反应器运行良好时，反应器内所需要的硫化物容积负荷和曝气量具有正相关性。(4)随着硫化物被氧化，反应器内pH值会升高，其升高值由单质硫生成量决定。(5)尾气中H2S含量与出水硫化物浓度是正相关的，另外与反应器的pH值有一定关系。(6)反应器进水硫化物浓度高或者曝气量小时，会出现出水SO42-浓度比进水SO42-浓度低的情况。(7)反应器出水的形态与操作条件密切相关，只有在出水呈乳白色浑浊状时，反应器的处理效果才好，单质硫生成率也高。均匀设计法处理含硫废水的研究对钠盐型和铵盐型含硫工业废水进行脱硫处理，采用均匀设计法设计试验，得到定量描述试验内在规律的多元非线性回归方程。用该回归方程计算的预测值与试验结果一致。对影响脱硫效果和脱硫效率的影响因素絮凝剂投加量、pH以及废水含硫量进行了考察。利用回归方程，对反应体系进行了模拟优化处理。研究表明，在试验条件下，用聚合氯化铝作为絮凝剂、pH=7的条件下，采用两段工艺，可以使脱硫后废水含硫量降至40mg/L以下，满足下游污水处理装置对含硫量的要求。1试验部分1.1废水来源1#原水为制革废水，钠盐型，硫主要以Na2S的形式存在，pH=12。2#原水为炼油废水，铵盐型，硫主要以NH4HS、(NH4)2S存在，pH=9。1.2试验仪器和试剂PHB29901pH计；MY300026智能型混凝试验搅拌仪。聚合氯化铝(P