一种脱硫废水生物软化及单质硫回收的系统及方法与流程

1.本发明属于废水处理领域，涉及一种脱硫废水生物软化及单质硫回收的系统及方法。


背景技术：

2.石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术是目前大多数燃煤电厂应用最为广泛的so2脱除技术，该技术具有脱硫效率高、系统运行稳定可靠等优点，但同时该技术产生了大量的脱硫废水，脱硫废水不仅悬浮物含量高、含盐量大、致垢离子多(ca
2+
、mg
2+
、so
42-等)、还含有大量重金属，包括汞(hg)、铅(pb)、镉(cd)、铬(cr)、镍(ni)、锌(zn)及砷(as)等，必须进行严格处理后排放，否则将对电厂周边环境造成严重影响。
3.脱硫废水中所含的硫酸盐(so
42-)和重金属是造成环境污染的两大主要因素。含so
42-的脱硫废水排入水体会使受纳水体酸化，危害水生生物；排入农田土壤会破坏土壤性质和结构，导致农作物产量和品质下降。脱硫废水中所含的许多重金属都有较大的毒性、生物蓄积性和不可降解性，一旦进入环境后就会在环境中不断地累积而难以去除，将会严重危害生态环境和生命健康。
4.目前，脱硫废水的处理多采用“中和+沉淀+絮凝”的三联箱工艺，以降低脱硫废水中的悬浮物、氟离子、重金属等污染物浓度，但是由于该工艺存在配置设备多、投资大、运行成本高、设备检修维护量大等缺点，导致该工艺在实际运行过程中存在诸多不便与困难。同时，由于三联箱工艺需添加石灰乳、有机硫、凝聚剂、助凝剂等多种化学药剂，加药系统过于复杂，进而影响系统的长期稳定运行。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种脱硫废水生物软化及单质硫回收的系统及方法，该系统具有处理效率高、处理成本低、不易造成二次污染的优点，能够同时去除脱硫废水中的重金属离子和硫酸根离子，同时通过微氧化法实现单质硫的资源回收，实现了脱硫废水和污泥的协同处理，达到以废治废的目的。
6.为达到上述目的，本发明所述的一种脱硫废水生物软化及单质硫回收的系统及方法包括前置反应澄清器、污泥厌氧发酵装置、厌氧生物反应器、硫化物微氧化装置、单质硫回收装置、深度处理系统。
7.前置反应澄清器的出水口和污泥厌氧发酵装置的出水口汇集与厌氧生物反应器底部侧面的进水口相连通，所述厌氧生物反应器内自下到上依次设置有布水系统及三相分离器，其中，布水系统与所述进水口相连通，三相分离器的出水口与硫化物微氧化装置的入口相连通，硫化物微氧化装置的出水口与深度处理系统相连通。
8.前置反应澄清器的出水口和污泥厌氧发酵装置的出水口汇集与厌氧生物反应器底部侧面的进水口相连通。
9.三相分离器的出水口与硫化物微氧化装置的入口相连通。
10.硫化物微氧化装置的出水口与深度处理系统相连通。
11.还包括三相分离器的出水口与前置反应澄清器的上部相连通，硫化物微氧化装置的上部排气口与前置反应澄清器的液面下部相连通，硫化物微氧化装置侧面与单质硫回收装置相连通，厌氧生物反应器侧面的排泥管与污泥厌氧发酵装置上部相连通。
12.本发明所述的一种脱硫废水生物软化及单质硫回收的系统及方法包括以下步骤：
13.1)脱硫废水与厌氧生物反应器回流液进入前置反应澄清器进行缓冲稀释、沉淀反应、排泥，回流液中的溶解态s
2-和硫化物氧化装置产生的h2s气体进入废水中产生的s
2-与脱硫废水中的重金属反应生成溶度积较小的硫化物沉淀，实现重金属的高效去除；
14.2)经处理后的废水与污泥厌氧发酵装置产生的污泥发酵液混合进入厌氧生物反应器，在厌氧条件下，硫酸盐还原菌(srb)利用污泥发酵液中的有机物作为细胞合成的碳源及电子供体，将脱硫废水中的硫酸盐还原为硫化物，实现硫酸根离子去除；
15.3)处理后的废水进入硫化物微氧化装置，在微曝气的条件下，将硫化物氧化为硫单质，产生的泡沫硫单质通过机械刮板装置及时有效地刮出，进入单质硫回收装置；出水进入深度处理系统。
16.前置反应澄清器控制ph值为8左右。
17.厌氧生物反应器的反应温度为30～40℃，控制ph值为7～8，控制碳硫比ρ(cod)/ρ(so
42-)为2～3。
18.硫化物微氧化装置中控制氧化还原电位为s1mv＜orp＜s2mv。
19.本发明具有以下有益效果：
20.本发明所述的脱硫废水生物软化及单质硫回收的系统及方法在具体操作时，通过回流厌氧反应器出水至前置反应澄清器，回流液中s
2-与脱硫废水中的重金属离子反应形成硫化物沉淀，实现了重金属离子的去除；通过硫酸盐还原菌以厌氧污泥发酵液中的有机物作为细胞合成的碳源和电子供体，将so
42-还原为硫化物，实现脱硫废水中硫酸盐生物还原，同时通过微氧化法回收单质硫，具有处理效率高、处理成本低、无需加药、不易造成二次污染等优点，同时实现脱硫废水与污泥的协同处理，达到以废治废的目的，具有良好的经济、社会和环境效益，对火电厂脱硫废水达标排放、零排放处理具有重要意义，推广应用前景广阔。
附图说明
21.图1为本发明的结构图。
22.其中，1为前置反应澄清器、2为污泥厌氧发酵装置、3为厌氧生物反应器、4为布水系统、5为三相分离器、6为硫化物微氧化装置、7为曝气风机、8为在线氧化还原电位计、9为机械刮板装置、10为单质硫回收装置、11为深度处理系统、12为风机。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
24.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
25.参考图1，本发明所述的脱硫废水生物软化及单质硫回收的系统包括前置反应澄清器1、污泥厌氧发酵装置2、厌氧生物反应器3、布水系统4、三相分离器5、硫化物微氧化装置6、曝气风机7、在线氧化还原电位计8、机械刮板装置9、单质硫回收装置10、深度处理系统11及风机12。
26.前置反应澄清器1的出水口和污泥厌氧发酵装置2的出水口汇集与厌氧生物反应器3底部侧面的进水口相连通，所述厌氧生物反应器内自下到上依次设置有布水系统4及三相分离器5，其中，布水系统与所述进水口相连通，三相分离器的出水口与硫化物微氧化装置6的入口相连通，硫化物微氧化装置的出水口与深度处理系统11相连通。三相分离器的出水口与前置反应澄清器的上部相连通，硫化物微氧化装置的上部排气口与前置反应澄清器的液面下部相连通。硫化物微氧化装置的侧面与单质硫回收装置10相连通。厌氧生物反应器侧面的排泥管与污泥厌氧发酵装置上部相连通。
27.本发明所述的脱硫废水生物软化及单质硫回收的方法包括以下步骤：
28.1)脱硫废水与厌氧生物反应器回流液进入前置反应澄清器1进行缓冲稀释、沉淀反应、排泥，可起到对脱硫废水的缓冲稀释作用，降低后续厌氧生物反应器3的运行压力。回流液中的溶解态s
2-和硫化物氧化装置产生的h2s气体进入废水中产生的s
2-与脱硫废水中的重金属反应生成溶度积较小的硫化物沉淀，实现重金属的高效去除，降低其对厌氧生物反应器中硫酸盐还原菌的毒性。
29.2)经处理后的废水与厌氧发酵装置2产生的污泥发酵液混合进入厌氧生物反应器3，脱硫废水含有丰富的硫酸根离子，可为硫酸盐还原菌(srb)提供电子受体，但脱硫废水有机物浓度较低，缺乏碳源，本发明将厌氧污泥发酵液作为碳源，为硫酸盐还原过程提供充足的电子供体，实现脱硫废水与污泥的协同处理，达到以废治废的目的；排放的污泥进入污泥厌氧发酵装置2，进行污泥回用；
30.在厌氧条件下，srb利用有机物作为细胞合成的碳源和电子供体，将硫酸盐(so
42-)还原为硫化物(so
42-+e-→s2-)，实现硫酸根离子去除；
31.厌氧生物反应器的反应温度为30～40℃，控制ph值为7～8，控制碳硫比ρ(cod)/ρ(so
42-)为2～3。
32.3)处理后的废水进入硫化物微氧化装置6，装置内设有曝气风机7和在线氧化还原电位计8，根据监测的氧化还原电位精准控制曝气量，在微曝气的条件下，将硫化物氧化为硫单质，产生的泡沫硫单质通过机械刮板装置9及时有效地刮出，进入单质硫回收装置10；产生的少量h2s气体通过风机12进入前置反应澄清器。
33.4)处理后的废水进入深度处理系统11进行处理。
34.本发明通过硫酸盐还原菌厌氧生物法处理脱硫废水，能够同时实现脱硫废水中硫
酸盐及重金属的高效去除，并通过微氧化法回收单质硫，以替代传统三联箱处理工艺，可实现脱硫废水和污泥的协同处理，达到以废治废的目的。其处理效率高、处理成本低、无需加药、无二次污染。