用于从水和废水减少硫化物的方法技术

本申请涉及从废水流除去硫化物的方法。所述废水流的pH被调节为7.0‑8.0。将第一氧化剂与所述废水流混合，氧化所述硫化物为元素硫。所述废水流然后通过将石灰与所述废水流混合而软化。添加石灰还升高所述废水流的pH至10.0或更高，并将所述元素硫转变成可溶性硫化物(S

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从水和废水减少硫化物的方法相关申请本申请根据35U.S.C.§119(e)要求以下美国临时申请的优先权：2016年2月15日提交的申请序列号62/295182。本申请在此通过引用以其整体结合。
本申请涉及水和废水的处理。
技术介绍
自然和工业过程在环境中产生硫化物。自然界中存在的硫化物主要由厌氧条件下的生物过程产生，并在低于7.0的pH作为游离的硫化氢(H2S)存在。在碱性条件下，其作为二硫化物(HS-)/硫化物(S2-)离子存在。源于生物的H2S可见于地下水、沼泽和湿地、污水、天然气矿藏等。来自工业的废水中的硫化物源包括煤炭处理、油气精炼以及金属和采矿操作。从审美、健康、生态和工业观点来看，含硫化物的水必须在排放之前谨慎处理。此外，随着对水再利用越来越关注，膜(NF/RO)过程越来越普遍。从硫化物产生的元素硫对于膜堵塞是潜在的威胁。为了保护膜，硫化物必须在膜过程之前被减少至极低水平(优选地检测不到)。数种硫化物处理备选方案是可用的，包括：洗提，用氯、过氧化氢、臭氧、高锰酸盐氧化；化学沉淀、吸附，和生物过程。各过程具有由水质、流量、过程目标和适用性支配的小生境。由于合宜性、过程可靠性和灵活性，利用过氧化氢的化学氧化越来越普遍。然而，为了将硫化物彻底氧化成硫酸盐，需要高剂量的过氧化氢，这常常使得该过程在经济上不利。因此，需要一种改进的成本效益高的将硫化物氧化为硫酸盐而不产生任何元素硫的方法。概述本申请涉及用于从废水流除去硫化物的方法。在一个实施方案中，废水流的pH被调节为7.0-8.0。将第一氧化剂与废水流混合，氧化所述硫化物为元素硫。废水流然后通过将石灰与废水流混合而软化。添加石灰还升高废水流的pH至10.0或更高，并将元素硫转变成可溶性硫化物(S2-)和/或硫代硫酸盐。碳酸钙被沉淀，而硫化物(S2-)和/或硫代硫酸盐被吸附于其上。此后，废水流被导向固-液分离过程，后者从废水流分离碳酸钙和吸附的硫化物(S2-)和/或硫代硫酸盐。固-液分离器产生包含残留元素硫的排出物(通常在碱性条件下表现为S2-)。然后将排出物与第二氧化剂混合，后者将残留元素硫氧化为硫酸盐，产生经处理的排出物。在另一个实施方案中，提供一种用于从废水流除去硫化物的两步氧化方法。在第一步骤中，将氧化剂与废水流混合。至少一些硫化物被氧化为元素硫。此后，添加软化剂至废水流。软化剂增加废水流的pH。该pH的增加将元素硫转变成可溶性硫化物(S2-)和/或硫代硫酸盐，并引起硬度化合物沉淀。可溶性硫化物和/或硫代硫酸盐此后吸附到硬度化合物上。在第一步骤之后，废水流被导向固-液分离器。固-液分离器除去其上吸附有硫化物和/或硫代硫酸盐的硬度化合物，并产生包含残留元素硫的排出物。在第二步骤中，将氧化剂与来自固-液分离器的排出物混合，引起残留元素硫被转变成硫酸盐。在第二步骤之后，废水流可被进一步处理或排放。附图简述图1描述本文所述方法的一个实施方案。图2描述本文所述方案的第二实施方案。图3描述本文所述方法的另一个实施方案。详述本专利技术的目的是开发成本效益高的硫化物处理技术。基本的理念包括一种将硫化物氧化为硫酸盐的两步氧化方法：通过石灰-苏打软化来除去钙和镁；通过吸附到软化期间产生的碳酸钙淤泥上来除去第1步骤氧化过程中产生的元素硫；在第2步骤氧化过程中将残留硫化物彻底氧化为硫酸盐；后中和；淤泥处理和处置。本专利技术的一个新特征是以成本效益高的方式彻底地从水除去硫化物。另一个新特征是通过氧化以及通过共沉淀和吸附过程(吸附到软化过程中形成的CaCO3淤泥上)彻底除去硫/硫化物来保护RO/NF膜免于该污染物堵塞。转向附图，图1描述本文公开的方法的一个实施方案10。提供含有硫化物的废水。如果废水的pH在7.0-8.0的范围之外，那么将其调节为7.0-8.0。废水被导向第一氧化罐12。在一个优选实施方案中，第一氧化罐12是具有用于废气的通风口连接的密闭的顶部罐(toptank)。在第一氧化罐12中，废水与过氧化氢混合。在一个优选实施方案中，过氧化物和硫化物之间的重量比是0.8：1。此外，可在第一氧化罐12中添加铁催化剂。在一些实施方案中，铁催化剂是氯化铁或硫酸铁。废水中的硫化物在铁催化剂的存在下被过氧化氢氧化为元素硫。也可能产生一些硫酸盐。添加铁作为催化剂的目的是增强氧化反应动力学。因此，在pH7.0-8.0下的第1阶段氧化过程中的化学反应为：H2S+H2O2→S0+2H20来自第一氧化罐12的排出物被导向软化罐14。将石灰添加到软化罐14中以调节pH高于10，优选地为10.0-10.5。在一些实施方案中，也可添加纯碱。添加石灰到软化罐14中还引起碳酸钙(CaCO3)沉淀。在一些实施方案中，氢氧化镁(Mg(OH)2)沉淀或与碳酸钙共沉淀。在一些实施方案中，废水还可包含镁，其可通过调节软化罐14中的pH至10.8-11.2而经沉淀除去。在碱性条件下，第一氧化罐12中产生的不溶性元素硫在软化罐14中被转变成可溶性硫化物(S2-)和硫代硫酸盐。可溶性硫化物和硫代硫酸盐被吸附到CaCO3或Mg(OH)2淤泥上。硫化物和硫代硫酸盐的浓度取决于未净化水质和过氧化氢剂量。软化罐14的内容物被导向分离器16。在一个优选实施方案中，分离器16是澄清器。在一些实施方案中，软化罐14和分离器16可组合在单个软化澄清器单元中。分离器16分离沉淀的淤泥，并产生排出物。来自分离器16的排出物被导向第二氧化罐18。将过氧化氢添加到第二氧化罐18中。在一些实施方案中，也可添加铁催化剂到第二氧化罐18中。应当注意，对于pH高于10.5的废水，没有观察到添加铁催化剂的额外益处。在第二氧化罐18中，将残留元素硫(在碱性条件下表现为硫化物离子)氧化为硫酸盐通过遵从下述反应发生：S2-+4H2O2→SO42-+4H2O在一些实施方案中，推荐的H2O2与硫化物的重量比是5：1到6.1。然而，该比值取决于水质。图2描述本文所述方法的另一个实施方案20。含有硫化物的废水被导向第一反应器22。将氧化剂与废水流混合。废水流中的至少一些硫化物被氧化。在一个优选实施方案中，氧化剂是过氧化氢。也可在第一反应器22中添加铁催化剂。在硫化物被氧化之后，将软化剂添加到废水中。在一些实施方案中，软化剂是石灰。软化剂增加废水的pH。因此，硬度化合物从废水沉淀，而元素硫被转变成硫化物和/或硫代硫酸盐。硫化物和/或硫代硫酸盐吸附到沉淀的硬度化合物上。在软化步骤之后，废水被导向固-液分离器24。其上吸附有硫化物和/或硫代硫酸盐的沉淀的硬度化合物被除去，产生包含残留元素硫的排出物。排出物被导向第二反应器26。将氧化剂与排出物混合。氧化剂可为与在第一反应器22中使用的氧化剂相同的氧化剂，或可为不同的氧化剂。在一个优选实施方案中，在第二反应器中使用的氧化剂是过氧化氢。氧化剂引起残留元素硫被转变成硫酸盐。来自第二反应器的带有硫酸盐的废水流可随后进行进一步处理。例如，在一些实施方案中，可调节废水的pH为更低，并可使其通过过滤器28。过滤器28可除去任何额外的悬浮固体。可用于过滤器28的过滤器实例包括多介质过滤器、砂滤器、微量过滤器和超滤器。在通过过滤器28处理之后，废水还可通过反渗透或纳米过滤处理以回收。也可将其放出。在其他实施方案中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从废水流除去硫化物的方法，包括：a. 维持或视需要调节所述废水流的pH为7.0‑8.0；b. 将第一氧化剂与所述废水流混合，并氧化所述硫化物为元素硫；c. 通过将石灰与所述废水流混合而软化所述废水流，并升高所述废水流的pH至10.0或更高，并将所述元素硫转变成可溶性硫化物(S2‑)和/或硫代硫酸盐(thio‑suflate)，并沉淀碳酸钙和吸附所述硫化物(S2‑)和/或硫代硫酸盐(thio‑suflate)到所述碳酸钙上；d. 在软化所述废水流之后，将所述废水流导向固‑液分离过程并从所述废水流分离所述碳酸钙和吸附的硫化物(S2‑)和/或硫代硫酸盐，并产生包含残留元素硫的排出物；和e. 将第二氧化剂与来自固‑液分离器的所述排出物混合，并氧化所述残留元素硫为硫酸盐，以产生经处理的排出物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.15 US 62/2951821.一种用于从废水流除去硫化物的方法，包括：a.维持或视需要调节所述废水流的pH为7.0-8.0；b.将第一氧化剂与所述废水流混合，并氧化所述硫化物为元素硫；c.通过将石灰与所述废水流混合而软化所述废水流，并升高所述废水流的pH至10.0或更高，并将所述元素硫转变成可溶性硫化物(S2-)和/或硫代硫酸盐(thio-suflate)，并沉淀碳酸钙和吸附所述硫化物(S2-)和/或硫代硫酸盐(thio-suflate)到所述碳酸钙上；d.在软化所述废水流之后，将所述废水流导向固-液分离过程并从所述废水流分离所述碳酸钙和吸附的硫化物(S2-)和/或硫代硫酸盐，并产生包含残留元素硫的排出物；和e.将第二氧化剂与来自固-液分离器的所述排出物混合，并氧化所述残留元素硫为硫酸盐，以产生经处理的排出物。2.权利要求1的方法，其中在氧化所述残留元素硫之后，过滤所述经处理的排出物，并在过滤所述经处理的排出物之后，在膜分离过程中处理所述经处理的排出物。3.权利要求1的方法，还包括将铁催化剂与所述废水流和所述第一氧化剂混合以增强氧化反应动力学。4.权利要求1的方法，其中所述第一氧化剂和所述第二氧化剂是过氧化氢。5.权利要求1的方法，其中软化所述废水流还包括将纯碱与所述废水流混合。6.权利要求1的方法，其中在转变残留元素硫为硫酸盐之后，在膜分离单元中处理所述经处理的排出物，且从所述废水流除去硫化物(S2-)和/或硫代硫酸盐减少所述膜分离单元堵塞的趋势。7.权利要求1的方法，其中在将残留元素硫转变成硫酸盐之后，降低所述排出物的pH至大约7.0-大约8.0。8.权利要求1的方法，其中在将所述残留元素硫转变成硫酸盐之后，将次氯酸盐与所述经处理的排出物混合，以消毒所述经处理的排出物并除去所述经处理的排出物中存在的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：K巴纳杰，S穆达萨尼，D帕克，BR麦克，
申请(专利权)人：威立雅水务技术支持公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR