一种同时除去硫酸厂排放废水中硫酸根离子和铊离子的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及至少有一个生物处理步骤的废水处理方法，该方法可有效去除废水中 的硫酸盐和重金属铊。
【背景技术】
[0002] 硫酸厂排放废水中一定量重金属元素铊和大量硫酸盐，其中铊离子的含量可达 400ug/L，硫酸根离子含量可达数百至数千mg/L。通常处理这些废水的方法是石灰中和法， 但由于TI+的氢氧化物溶于水，该方法不能处理铊，此外该方法对硫酸根离子的去除也极为 有限，因此一直以来铊和硫酸根离子都是随石灰中和后废水直接排放到环境中。
[0003] 硫酸厂排放的铊已对环境构成严重威胁，n对哺乳动物的毒性仅次于甲基汞，远 大于Hg、Pb、As等，毒性为氧化砷的3倍多水体中Il的危害早已引起美国环保局（USEPA) 的重视，在1993年就规定饮用水中Tl安全阀值为0. 002mg.L\远期安全值为0. 0005mg. L\俄罗斯和我国建设部制定城市供水水质中Il的安全标准都为0.OOOlmg.Li。废水中铊 的去除方法不多，美国环保署推荐采用活性氧化铝和离子交换法吸附分离处理含铊废水， 该方法主要针对n含量不是很高（<IOiig/L)的饮用水，经该方法处理后，饮用水中n 含量可以降低到2ug.L\但该方法处理成本很高，很难推广应用于处理铊含量较多的废水。
[0004] 国家知识产权1992年12月23日授权公告了一种"含铊废水处理方法"（公开号 为：CN1067229A)的发明专利申请，该申请需要在酸性环境下加入大量化学物质，铊最终以 Tl(OH) 3形式沉淀下来，因而处理成本较高，并且容易产生二次污染。公开号为CN1715204A 的专利申请公开了采用黄铁矿处理含铊废水的方法，该方法使铊以硫化铊的形式去除，在 降低成本及防止二次污染方面效果显著，但该方法并没有有效解决排放废水中的硫酸盐问 题。此外，公开号为CN1778706A的专利申请还公开了采用黄铁矿处理包含铊在内多种金 属元素的方法，公开号为CN1365953A的专利申请还公开了一种高含硫、含氨、含酚废水综 合脱硫、脱氨、脱酚的方法，公开号为CN101708926A的专利申请公开了一种同时脱硫、脱 氮、脱色的废水生物处理方法。但是，上述现有技术的处理方法均存在不能同时去除硫酸厂 排放废水中残留硫酸盐和重金属铊的问题，同时存在二次污染的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种同时除去硫酸厂排放废水中硫酸根离子 和铊离子的方法，该方法可同时去除所述废水中硫酸根离子和铊离子，效率高，成本低，无 二次污染。
[0006] 本发明解决上述问题的技术方案如下：
[0007] -种同时除去硫酸厂排放废水中硫酸根离子和铊离子的方法，该方法包括以下步 骤：
[0008] (1)预处理：
[0009] 将硫酸厂排放废水经间隔为5mm的格栅后通入沉砂池去除漂浮物和沉渣；
[0010] 将粪便污水经间隔为IOrnm的格栅后通入另一个沉砂池去除漂浮物和沉渣；
[0011] (2)调节水质：
[0012] 将经步骤（1)预处理的硫酸厂排放废水通入到调节池，加入经步骤（1)预处理的 粪便污水以补充营养源，使得所述废水的C0D/S0/比为2. 0~3. 0 ;
[0013] (3)硫酸盐还原沉淀：
[0014] (3. 1)将经步骤⑵调节后的硫酸厂排放废水通入UASB进行驯化，该驯化的方法 为：按污泥重量与UASB反应器总容积的比为3. 75~4. 25g/L的比例，向UASB反应器内投 入硫酸厂废水沉淀池中含硫量为6% -13%重量百分数的污泥作为接种污泥；然后，向UASB 反应器通入经步骤（2)调节的废水进行厌氧处理，厌氧处理后的废水由UASB反应器的上部 溢出，待UASB反应器内污泥符合以下要求驯化结束：污泥沉降比为60~85%，污泥指数为 15~30mL/g，污泥粒径为1. 5~3mm，UASB反应器中污泥内硫酸盐还原菌密度大于9. 0~ 11XIO7个/cm3;
[0015] (3. 2)驯化结束后进行下述操作投入正常运行：经步骤（2)调节的废水输入UASB 反应器的底部，废水在上升过程中与UASB反应器内活性污泥发生反应，到达UASB反应器的 三相分离器上部并溢出；
[0016] 上述步骤（3. 1)和（3. 2)中，所述的UASB反应器的水力停留时间为8~14小时；
[0017] (4)深度处理：
[0018] UASB反应器溢出的废水依次经5~10小时的缺氧和好氧处理后溢流排放；其中 所述好氧处理过程中，好氧池内溶解氧的浓度为2. 5~4.Omg/L。
[0019] 上述方案中，所述的UASB(Up-flowAnaerobicSludgeBed/Blanket)反应器的中 文名称为上流式厌氧污泥床反应器，又叫升流式厌氧污泥床。
[0020] 上述方案中，所述的硫酸盐还原菌（Sulfate-ReducingBacteria，简称SRB)是一 种厌氧的微生物，广泛存在于土壤、海水、河水、地下管道以及油气井等缺氧环境中。目前已 知的SRB它的特别之处是可以氧化脂肪酸，并将硫酸盐离子还原为硫离子。
[0021] 本发明根据硫酸厂排放废水中硫酸盐和重金属铊的特征，以粪便污水为补充的营 养源，调节所述废水中的碳、硫和铊元素的比例，有效提高了硫酸厂排放废水的可生化性， 持续培养硫酸盐还原菌，该细菌以有机物作为电子供体，以硫酸盐和高价态铊作为电子受 体，在去除有机物的同时将硫酸盐离子还原为硫化态，进而硫化态硫离子再与铊离子结合 生成硫化铊沉淀而被去除。
[0022] 本发明所述的方法较现有技术具有下列显著的技术效果：
[0023] 以粪便污水补充微生物处理需要的营养源，有效地提高了硫酸厂排放废水的可生 化性，不仅同时去除了废水中的硫酸根离子和铊离子，而且以废治废，运行成本低，易于推 广应用。
[0024] 以下结合附图及相关实验和具体实施例对本发明进行进一步详细描述，以便公众 更好地理解本发明所能达到的技术效果。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明所述方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0026] 下述试验一、试验二和实施例1~3均在按附图1所示的工艺流程图所示的流程 进行。根据待处理废水的流量和UASB反应器I的容积，下述试验和实施例均控制UASB反 应器I的水力停留时间为8~14小时。
[0027] 试验一：细菌密度对硫酸根和铊去除率的影响
[0028] 1、试验方法
[0029] (1)预处理：
[0030] 取硫酸根离子含量为490mg/L和铊离子含量为40ug/L的硫酸厂废水和粪水分别 先经间隔为5mm和IOmm的格栅滤除飘浮物，再沉淀35s去除沉渣。
[0031] (2)调节水质：
[0032] 将经步骤（1)预处理的硫酸厂排放废水通入到调节池，先加入经步骤（1)预处理 的粪便污水以补充营养，使得所述废水的C0D/S0/比为2. 5。
[0033] (3)硫酸盐还原沉淀：
[0034] (3. 1)将经步骤（2)调节后的硫酸厂排放废水通入UASB反应器进行驯化，该驯化 的方法为：按污泥重量与UASB反应器总容积的比为4. 00g/L的比例，向UASB反应器内投入 硫酸厂废水沉淀池中含硫量为10%重量百分数的污泥作为接种污泥；然后，向UASB反应器 通入经步骤（2)调节的废水进行厌氧处理，厌氧处理后的废水由UASB反应器的上部溢出， 待UASB反应器内污泥符合以下要求驯化结束：污泥沉降比为75%，污泥指数为20mL/g，污 泥粒径为2mm，UASB反应器中污泥内硫酸盐还原菌密度分别为8XIO7个/cm3;
[0035] (3. 2)驯化结束后进行下述操作投入正常运行：经步骤（2)调节的废水输入至 UASB反应器的底部，废水在上升过程中与UASB反应器内活性污泥发生反应，到达UASB反应 器的三相分离器上部并溢出；
[0036] (4)深度处理：
[0037] 将UASB反应器4的出水引入曝气生物氧化塘处理装置II中，曝气生物氧化塘II 采用间歇式曝气方式，反应过程可分为好氧和缺氧两个状态，在缺氧池5中，通过电动搅拌 机10以25r/min的转速搅拌进行缺氧处理，部分难降解的有机物得到进一步的消化，在好 氧池6中，以3.Omg/L的溶解氧浓度进行曝气后使废水中剩余的有机物被去除；所述曝气生 物氧化塘II中的水力停留时间为12小时，其中缺氧阶段6小时，好氧阶段为6小时，溢流 外排出水；
[0038] 再按上述4个步骤四次实验，这四次实验不同的是控制UASB反应器中污泥内硫酸 盐还原菌密度分别为 9X107,IOX107,IlX107,12XIO7个 /cm3;
[0039] 2、试验结果
[0040] 取每一次实验溢流外排的水，分别检测其中的SO42和铊浓度，结果如下表所示。 [0041 ]
[0042] 由上表可知，处理后的SO42的浓度稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一 级B标准，去除率在89. 73%~96. 21%之间波动；铊排放浓度低于美国环保署制订的饮用 水标准（2ug/L)，最低为0. 15ug/L，去除率在96. 36%~99. 76%之间波动。其中，以细菌密 度为10XIO7个/cm3时的SO42和铊的处理效果较佳；
[0043] 试验二：C0D/S042比对硫酸根和铊去除率的影响
[0044] 1、试验方法
[0045] (1)预处理：
[0046] 取硫酸根离子含量为500mg/L和铊离子含量为39ug/L的硫酸厂废水和粪水分别 先经间隔为5mm和IOmm的格栅滤除飘浮物，再沉淀35s去除沉渣。
[0047] (2)调节水质：
[0048] 将经步骤（1)预处理的硫酸厂排放废水通入到调节池，先加入经步骤（1)预处理 的粪便污水以补充营养，使得所述废水的C0D/S0