[發明專利]一種原位形成并分離單質硫的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810776913.0
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN108862867B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 黃聰;王愛杰;李智靈;陳帆;趙友康
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C12M1/34;C12M1/12;C12M1/107;C12M1/04;C12M1/00;C12P3/00
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11473
• 代理人: 閆冬;吳航

本發明公開一種原位形成并分離單質硫的裝置及方法，包括反應裝置、收集裝置，反應裝置內設有分離膜，分離膜為生物膜?微濾膜雙層結構；分離膜將反應裝置分為反應區與聚集區，生物膜位于反應區一側，微濾膜位于聚集區一側；收集裝置分為氣體收集裝置與液體收集裝置，氣體收集裝置收集反應裝置排出的氣體，液體收集裝置收集反應裝置排出的液體與固體，氣體收集裝置連接反應區，液體收集裝置連接聚集區。本發明將原位形成和分離固體顆粒物的概念引入膜生物反應器，利用水流壓力將微生物表面形成的單質硫即時穿過微濾膜，并將穿過微濾膜的單質硫及時收集，即硫化物氧化成為單質硫，不會發生單質硫過度氧化或還原。

技術領域

本發明涉及污水處理領域，具體涉及一種原位形成并分離單質硫的裝置及方法。

背景技術

隨著我國經濟快速發展，公眾環境意識的提高，政府投資加大，2015年全國廢水COD排放總量較2012年減少11.37％，但仍高達2148.1萬噸。其中，相當一部分來源于石油精煉、造紙、屠宰、制藥行業，這些行業生產過程中難以避免會產生含有硫酸鹽、硫化物、氨氮/硝酸鹽的大量廢水，這種類型的廢水不妥善處理會產生極大的危害性：(1)硫酸鹽，過量排放硫酸鹽會使的水體中硫酸鹽濃度提高，若水中含有較高的硫酸鹽(400mg/L)就會有苦澀感，如果達到1000～1200mg/L就會導致人產生腹瀉；其次，自然環境和廢水中往往又富含大量的有機物，因此硫酸鹽又極易被硫酸鹽還原菌還原為硫化物，從而產生二次污染。(2)硫化物，具有極性的毒性、腐蝕性且氣味惡臭，直接排放不僅影響空氣質量，也會對排水管道產生腐蝕，直接毒害水體中生物。目前我國環保部尚未發布有關統計硫化物的報告，據美國環境署2015年的發布的美國年度污染物統計報告中，每年美國硫化物排放量可達到美國排放毒性化學品目錄中等價加權有毒污染物的40％。(3)硝酸鹽和氨氮，導致水體中營養物質富集，引起藻類及其他浮游生物的迅速繁殖，進而形成水華。含硫酸鹽有機廢水可以通過微生物將硫酸鹽還原為硫化物，而后微生物利用硝酸鹽作為電子受體將硫化物氧化為單質硫；含有硫化物廢水則無需經過硫酸鹽還原作用。人們將微生物利用硝酸鹽還原去除硫化物的工藝稱為反硝化脫硫工藝。單質硫作為硫化物氧化過程中的中間產物，它無毒且為固體，經過分離、回收后可以用于農業肥料、工業生產和改善土壤酸化等方面。

反硝化脫硫工藝中污染物以碳、氮、硫三種元素存在，反應過程中有多種價態化合物參與，可以反應出多種物質形態。其中碳化合物基本以+4價存在，常以無機形態或有機化合物形態存在于反應裝置中。氮化合物則以無機形態存在，有NO₃^-、NO₂^-、N₂O、NO、N₂，化合價態分別為+5、+4、+1、+2和0價。硫化合物化合價態有為-2、0、+4和+6價，反應裝置內有無機硫和有機硫，有機硫以甲基硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚等形態存在，無機硫化合物中主要以S^2-、S⁰、S₂O₃^2-、SO₄^2-形態存在。因此反硝化脫硫反應裝置內存在多種功能微生物類群，微生物代謝復雜，以微生物功能舉例有反硝化菌、固氮菌、硫氧化菌、硫酸鹽還原菌、產甲烷菌等，其活性污泥內部存在多種互助和競爭機制，如異養菌為自養菌提供無機底物；硫酸鹽還原菌為硫氧化菌提供底物；硝酸鹽還原菌與硫酸鹽還原菌競爭有機底物等等。

目前現有技術中活性污泥反應裝置都無法解決硫化物氧化過程中硫過氧化和過還原的問題，同時需要多個運行參數(水力停留時間、進水負荷、污染物之間比例等等)精確且相互調節，單質硫生成率低。

鑒于上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終于獲得了本發明。

發明內容

為解決上述技術缺陷，本發明采用的技術方案在于，提供一種原位形成并分離單質硫的裝置，包括反應裝置、收集裝置，所述反應裝置內設有分離膜，所述分離膜為生物膜-微濾膜雙層結構；