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    含硫廢水處理工藝

    中國污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2012-1-5 15:44:56

    污水處理技術(shù) | 匯聚全球環(huán)保力量,降低企業(yè)治污成本

    含硫廢水中的硫化物有毒性、腐蝕性,并具臭味,對環(huán)境造成極大的污染,且會(huì )對廢水構筑物的正常運轉產(chǎn)生很大影響,因此生產(chǎn)、生活中的含硫廢水必須加以妥善的處理。

    目前國內外含硫廢水處理工藝主要有:

    ①加氯法。當廢水中含有較高濃度的硫化物時(shí),采用加氯法可有效去除油田污水中的硫化物;

    ②中和法。當油田廢水中含硫量較少時(shí),多用中和法去除廢水中的硫,采用此法處理含硫低的污水既經(jīng)濟又高效;

    ③曝氣法。曝氣法就是使廢水與空氣保持良好接觸,用空氣氧化硫化物以達到降硫的目的;

    ④氧化法。將低價(jià)硫氧化或將高價(jià)硫還原來(lái)達到去除硫化物的目的;

    ⑤沉淀法。含硫廢水中硫化物主要以二價(jià)硫存在時(shí),用沉淀法可達到很好的去除效果;

    ⑥汽提法。利用水蒸氣在汽提塔中將廢水中的硫化氫、氨氣、揮發(fā)酚等可揮發(fā)組份進(jìn)行分離,目前主要用于石油煉制廢水的預處理;

    ⑦電化學(xué)氧化法。目前國內處于研究階段,還沒(méi)有工程應用的實(shí)例;

    ⑧超臨界水氧化法。SCWO法具有不使用催化劑,在均相下反應速度快、氧化分解徹底、處理效率高和過(guò)程封閉性好等特點(diǎn);

    ⑨樹(shù)脂法。廢水中的硫化氫可以用氧化還原樹(shù)脂處理,并過(guò)濾回收元素硫。該方法僅適用于水量少,廢水中污染物濃度低的情況。主要采用以化學(xué)混凝為基礎復合深度達標處理技術(shù)對含硫廢水進(jìn)行室內工藝研究。

    采用氧化法和汽提法處理含硫廢水,硫去除率大于90。在采用強氧化劑條件下,如使用臭氧、氯氣、高錳酸鉀等強氧化劑工藝,氧化法反應效率很高。國內采用堿吸收法處理含硫廢水時(shí)多用氫氧化鈉作為吸收劑,國外則有采用稀碳酸鈉作吸收劑的處理報道。沉淀法處理效果直觀(guān),在使用中需投加鐵鹽,以生成沉淀物而去除。

    煉油、石化、制藥、燃料、制革等行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì )產(chǎn)生大量的含硫廢水。

    廢水中的硫化物有毒性、腐蝕性,并具臭味,對環(huán)境造成極大的污染,且會(huì )對廢水構筑物的正常運轉產(chǎn)生很大影響,因此生產(chǎn)、生活中的含硫廢水必須加以妥善的處理。

    不同行業(yè)排出的廢水中,硫含量及組分相差很大,所以處理方法也有所不同。從處理方法上分,有物理化學(xué)處理和生化處理兩大類(lèi)。實(shí)踐中,這兩類(lèi)方法常常是聯(lián)合使用,以克服使用單一方法的局限性,達到較理想的處理效果。

    濕式空氣氧化法處理含硫廢水

    濕式空氣氧化法(WAO)是一種有效去除有毒有害工業(yè)污染物的處理技術(shù)。在溫度175~--350℃、壓力2.067--20.67MPa時(shí),利用空氣中的分子氧使廢水中有機化合物和還原性無(wú)機物在液相中氧化的工藝過(guò)程,可以看作是一種不發(fā)生火焰的燃燒。

    20世紀70年代以來(lái),濕式氧化法在國外發(fā)展很快,但由于該法需要在較高壓力和較高溫度條件下運行,對設備的要求較高,投資較大,因此國內運用較少。

    在含硫廢水處理過(guò)程中,WAO法能將廢水中的硫成分充分氧化成無(wú)機硫酸根,有效地脫出了臭味。對于難于生化處理的高濃度有機廢水,經(jīng)wA0處理后,廢水中BOD/COD值顯著(zhù)提高,可作為生化處理的預處理。

    美國某石油化學(xué)公司采用WAO法處理烯烴生產(chǎn)廢洗滌液。進(jìn)水COD為24g/I,出水COD為0.792g/L,去除率達96.7。進(jìn)水硫化物為9g/L,出水硫化物為0.009g/I,去除率達99.9%?梢(jiàn)處理效果顯著(zhù)。

    催化濕式氧化法(CWO)是濕式氧化法(WAO)的發(fā)展,是治理高濃度、難生物降解的有機廢水的一種先進(jìn)技術(shù)。在含硫廢水的處理中,也表現出極大的應用潛力。

    濕式空氣氧化相關(guān):

    濕式空氣氧化(WAO)工藝最早是由美國ZIM—PRO公司研制開(kāi)發(fā),故又稱(chēng)為ZIMPRO處理工藝,1958年由Zimmerman首次將其應用于污水處理。該工藝是將待處理的物料置于密閉的容器中,在高溫高壓條件下通入空氣或純度較高的氧作為氧化劑,按濕式燃燒原理使污水中有機物降解。在此之后,日本、歐共體、美國等陸續將該技術(shù)運用于造紙廢水、化工廢水等高濃度有機物的廢水處理中。據報道,至2000年,世界上采用這種工藝建成的WAO工廠(chǎng)已有200多家,ZIMPRO工藝雖然處理效率高,但由于其反應器終端溫度很高,對反應材質(zhì)要求很高,要求耐高溫高壓、耐腐蝕,因此設備投資高,限制了它的進(jìn)一步推廣。

    為了克服ZIMPRO工藝的缺點(diǎn),各國紛紛推出新型的濕式氧化工藝,如t3本石化公司提出的NPC工藝;70年代后發(fā)展了催化濕式氧化工藝(CWA0);1982年美國MADOR公司開(kāi)發(fā)的超臨界濕式氧化工藝(SWA0)等。

    根據WAO工藝的特點(diǎn),一些人還提出了兩步聯(lián)合處理工藝,因為單獨采用WAO法處理高濃度有機污水,往往達不到排放標準,尤其對某些高濃度有機廢水,其中間產(chǎn)物降解需要較長(cháng)時(shí)間、較高溫度和壓力,經(jīng)濟上不合算,且WAO處理后的中間產(chǎn)物主要為低級有機酸、醇、酮等,它們難以進(jìn)一步被氧化,可是它們很容易被生物降解。因此,采用較低的溫度和壓力預處理,對大分子難降解有機物實(shí)現部分氧化,提高廢水的可生化性,然后再進(jìn)行常規生化處理,可達到很高的COD去除率,還可以用于處理有毒廢液的預處理。兩步法對BOD5,COD的去除率達到99.0%以上,效果十分理想。例如,以聚乙二醇廢水為水樣,DionissiosMantzavinos等提出了化學(xué)氧化一生物法結合WAO的處理工藝,不僅取得了很好的處理效果,處理成本比單純用化學(xué)法降低310倍,DionissiosMantzavinos等認為使用催化劑(CWA0法)還可以促進(jìn)氧化效果和縮短反應時(shí)間以及緩和反應條件等?梢(jiàn),WAO工藝主要應用于難于生物處理的高濃度有毒有害廢水的預處理,具有相當的市場(chǎng)競爭力。

    在WAO工藝的反應器方面,目前多集中在間歇反應器的研究,連續流反應器的研究較少且用于工程實(shí)例還不多。國外采用的工藝可分為兩種,一種是混合型列管式高壓反應器,通常用在采礦工業(yè)和煉油工業(yè),投資費用高,運行上有一些問(wèn)題;另外一種是固定床反應器,如鼓泡塔反應器、滴流床反應器。張蓓、趙建夫等對滴流床反應器的工藝流程和特點(diǎn)進(jìn)行了初步討論,認為滴流床反應器作為一種連續流操作,相對于傳統的間歇式攪拌高壓釜反應器和鼓泡塔反應器來(lái)說(shuō)更適合于處理較大流量高濃度有機廢水。此外,對于濕式氧化反應器的反應動(dòng)力學(xué)和設計參數的研究報道很少,催化設計和研究還處于起步階段。

    空氣氧化法處理含硫廢水

    空氣氧化是利用空氣中的氧氣氧化廢水中有機物和還原性物質(zhì)的一種處理方法,是一種常規處理含硫廢水的方法?諝庋趸哪芰^弱,為提高氧化效果,氧化要在一定條件下進(jìn)行。如采用高溫、高壓條件,或使用催化劑。

    目前,從經(jīng)濟等方面考慮,國內多采用催化劑氧化法,即在催化劑作用下,利用空氣中的氧將硫化物氧化成硫代硫酸鹽或硫酸鹽。采用的催化劑有醌類(lèi)化合物、錳、銅、鐵、鈷等金屬鹽類(lèi),以及活性炭等。一般認為,該處理方法反應時(shí)間長(cháng),能耗較大。

    煉油廠(chǎng)廢水處理工藝所采用的空氣氧化法包括一段空氣氧化法、一段催化空氣氧化法和兩段催化空氣氧化法等。

    一段空氣氧化法是較老的處理含硫廢水的一種方法。理論上氧化1kg硫化物生成硫代硫酸鹽需要1kg氧,相當于4。33kg空氣。由于其中一部分硫代硫酸鹽會(huì )進(jìn)一步氧化成硫酸鹽,因此空氣用量還會(huì )增加。目前,該法已較少使用。

    一段催化氧化法中,氧化塔填充銅和鐵族的金屬催化劑,pH值呈微堿性(7~9),溫度100℃,水與充足的空氣接觸后,廢水中硫化物大部分氧化成硫酸鹽。

    兩段催化空氣氧化法是一種含硫廢水制硫的方法。含硫廢水通過(guò)裝有催化劑的第一段空氣氧化后,廢水中的硫化鈉和硫化氨分別氧化成硫酸鈉、硫代硫酸鈉和硫酸銨,然后廢水進(jìn)入第二段催化空氣氧化塔,生成元素硫和氨。

    化學(xué)藥品反應除硫

    采用化學(xué)藥品與硫化物反應,生成沉淀物、氣體物質(zhì)或其它產(chǎn)物,從而達到除硫的目的。該法很直觀(guān),也是使用較早的方法之一。常用的有堿液吸收法和沉淀法。

    堿液吸收法是利用硫離子在酸性條件下轉化為硫化氫氣體,再利用氫氧化鈉溶液吸收生成硫氫化鈉回收。

    堿吸收法有硫化氫產(chǎn)生,故對設備耐蝕性、密封性要求較高,而且單獨使用該法對硫化物的去除率不高。

    沉淀法采用硫酸亞鐵做沉淀劑,使硫離子轉化為難溶的硫化物沉淀而加以去除。該法生成的細小沉淀物沉淀性能較差,后續泥水分離困難,硫酸亞鐵投加量大,處理費用較高,因此該法目前使用不多。

    有氧生物氧化

    在含硫廢水的生化處理中,菌種的選取是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。只有選擇那些在細胞外形成單質(zhì)硫的細菌作為含硫廢水處理的菌種,才能達到所需的處理效果,并且還應避免在生物作用過(guò)程中,硫化物轉化成硫酸鹽。研究表明,通過(guò)控制硫化物與氧的比例、硫化物濃度及硫化物的污泥負荷,用無(wú)色硫細菌在有氧的條件下氧化硫化物,最終可將硫化物氧化為單質(zhì)硫,以及少量硫酸鹽。

    1993年荷蘭Paques公司首次用Thiopaq工藝,采用無(wú)色硫細菌以一定的生產(chǎn)規模去除經(jīng)厭氧處理的造紙工業(yè)含硫廢水.經(jīng)不斷改進(jìn),已在生物脫硫領(lǐng)域得到應用.該工藝的核心是一個(gè)具有專(zhuān)利權的氣升式生物反應器,在該反應器中,硫細菌在接近常溫常壓條件下將硫化物氧化成單質(zhì)硫。該法采用稀碳酸鈉溶液吸收H2S,生成NaHS,與常規方法利用NaOH溶液吸收HzS相比,避免了對吸收液的二次處理,節省了費用。

    生物接觸氧化法又稱(chēng)固定式活性污泥法,它兼有活性污泥和生物膜法的優(yōu)點(diǎn).楊柳燕等人用二段生物接觸氧化法對經(jīng)汽提后的含硫廢水進(jìn)行了中試研究。結果表明生物接觸氧化法處理含硫廢水對進(jìn)水水質(zhì)變化的適應能力較強,出水水質(zhì)穩定,污泥生成量少,不產(chǎn)生污泥膨脹的危害.此外,該法生物膜上的生物相豐富,除細菌外,還存在求異菌屬的絲狀菌、多種菌屬的原生、后生動(dòng)物,容易形成穩定的生物系。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

    缺氧生物處理

    研究人員在生物處理硫化物的實(shí)驗研究中,采用光合細菌進(jìn)行厭氧氧化,將硫化物氧化為單質(zhì)硫去除。Murtuza等人報道利用綠硫菌(GSB),使用內徑為1.6mill的Tygon材質(zhì)管固定膜連續流光生物反應器處理含硫化氫廢水。最大含硫負荷可達1451mg/Ih,停留時(shí)間僅需6.74min,S2一基本去除。該技術(shù)需要大量輻射能,且當廢水中出現硫顆粒后,透光度會(huì )大大降低,影響處理效果。

    利用反硝化細菌氧化硫化物是另一種缺氧生物處理,但反應中需要硝酸鹽,限制了該技術(shù)的使用。

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