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
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]目前的研宄表明，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宄方式主要有以下几种:(1)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％5，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&S ; (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，目前研宄较多的是钥酸盐；(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，国内外有大量研宄认为可以通过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。
[0005]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、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。
[0006]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】
[0007]1.要解决的问题
[0008]针对现有技术中处理高浓度硫酸盐废水存在可操作性差、硫酸盐还原过程对产甲烷菌的抑制作用强、厌氧系统的处理效率低等问题，本发明提供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。本发明利用厌氧过程产生的厌氧气吹脱去除液相中的H2S气体，从而大幅减少其在液相中的浓度，减轻其对厌氧微生物的毒害作用，使该厌氧反应系统可以承受较高浓度的硫酸盐，本发明的高效厌氧反应器可应用于含高浓度硫酸盐的有机化工废水处理。
[0009]2.技术方案
[0010]为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下:
[0011]一种耐高浓度硫酸盐的高效厌氧反应器，包括内循环厌氧反应器，还包括导气管、回流气管、集气罐、络合铁氧化塔和水封罐；所述的内循环厌氧反应器包括固定台、内循环射流器、进水管、二相分离器、三相分离器、出水管和出水堰；所述的内循环射流器通过固定台固定在内循环厌氧反应器的底部；所述的二相分离器设置在内循环厌氧反应器的中上部；所述的三相分离器设置在二相分离器的上方；所述的出水堰设置在三相分离器的上方并与出水管连接；所述的进水管与内循环射流器的上部连接；所述的水封罐通过导气管与内循环厌氧反应器上的三相分离器连接，所述的导气管的一端深入水封罐的底部，水封罐的出气管位于其顶部并与络合铁氧化塔下部开设的进气口连接，所述的络合铁氧化塔的底部设有硫磺排放管；所述的回流气管一端设有布气口，所述的布气口位于内循环射流器中，回流气管的另一端通过三通阀分成两根管道后分别与络合铁氧化塔和集气罐连接。
[0012]优选地，所述的内循环射流器包括电机、射流口、高速桨叶、扩散口、导流管和稳流口，所述的电机与高速桨叶通过转动轴连接，所述的转动轴上还设有射流挡板，所述的射流挡板、射流口和稳流口均为喇叭口状结构，射流挡板和射流口的喇叭口朝下，稳流口的喇叭口朝上；所述的稳流口与导流管、扩散口依次连接，所述的高速桨叶位于扩散口内部。
[0013]优选地，所述的水封罐为圆柱状结构，其上还设有补水管、排污管、溢流管、水位自动调节装置和加热装置，水封罐的内壁做防腐处理。
[0014]优选地，所述的集气罐为圆柱状结构，其上还设有安全阀、排污阀，集气罐与三通阀之间设有压力控制阀。
[0015]优选地，所述的布气口为倒置锥形漏斗形，位于高速桨叶的上方，距离高速桨叶的高度为20-30cm，漏斗锥形角度为45-75°，锥底直径为导流管直径的1/2-3/4。
[0016]优选地，所述的络合铁氧化塔为圆柱塔式结构，高径比大于5:1，分为反应区、硫单质收集区和排气区，反应区中设有氧化剂；络合铁氧化塔的进气管口位于其底部并设有气体分布器。
[0017]优选地，所述的络合铁氧化塔的反应区占总容积的3/5，硫单质收集区、排气区各占总容积的1/5。
[0018]一种高浓度硫酸盐废水的处理方法，使用上述的一种耐高浓度硫酸盐的高效厌氧反应器进行处理，其步骤为:
[0019]A、待处理废水通过进水管与稳流口收集的内循环水一起进入导流管，并在扩散口内与布气口出来的回流气混合，在高速桨叶的作用下经射流口喷射入内循环厌氧反应器的底部，在射流的作用下，内循环厌氧反应器底部设置的污泥被搅动，形成以内循环射流器轴线为中心上下循环的流化态搅动并充分反应的流化床层；
[0020]B、待处理废水在步骤A的流化床层中反应产生含H2S的混合气体，与废水形成气-水混合废水进入二相分离器中实现污泥和气-水的初步分离；
[0021]C、步骤B中经二相分离器初步分离后的污泥和气-水进入三相分离器中实现污泥、废水、混合气体的同步分离，分离后的混合气体经导气管进入水封罐中，分离后的废水经过出水堰从出水管排出；
[0022]D、步骤C中的混合气体经水封罐中的水处理后进入络合铁氧化塔中，混合气体中的H2S气体与络合氧化铁中的Fe3+发生氧化还原反应产生硫磺单质沉降于塔底，去除H2S后的气体一部分进入集气罐以备资源化利用，另一部分经回流气管进入导流管中，回流气流量为产气总量的50-100%。
[0023]优选地，所述的络合铁氧化塔中的络合铁氧化剂再生