一种原位形成并分离单质硫的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种原位形成并分离单质硫的装置，包括反应装置、收集装置，所述反应装置内设有分离膜，所述分离膜为生物膜‑微滤膜双层结构；所述分离膜将所述反应装置分为反应区与聚集区，所述生物膜位于所述反应区一侧，所述微滤膜位于所述聚集区一侧；所述收集装置收集所述反应装置排出的气体、液体与固体。本实用新型专利技术将原位形成和分离固体颗粒物的概念引入膜生物反应器，利用水流压力将微生物表面形成的单质硫即时穿过微滤膜，并将穿过微滤膜的单质硫及时收集，实现了单向的生化反应，即硫化物氧化成为单质硫，不会发生单质硫过度氧化或还原。

【技术实现步骤摘要】
一种原位形成并分离单质硫的装置
本技术涉及污水处理领域，具体涉及一种原位形成并分离单质硫的装置。
技术介绍
随着我国经济快速发展，公众环境意识的提高，政府投资加大，2015年全国废水COD排放总量较2012年减少11.37％，但仍高达2148.1万吨。其中，相当一部分来源于石油精炼、造纸、屠宰、制药行业，这些行业生产过程中难以避免会产生含有硫酸盐、硫化物、氨氮/硝酸盐的大量废水，这种类型的废水不妥善处理会产生极大的危害性：(1)硫酸盐，过量排放硫酸盐会使的水体中硫酸盐浓度提高，若水中含有较高的硫酸盐(>400mg/L)就会有苦涩感，如果达到1000～1200mg/L就会导致人产生腹泻；其次，自然环境和废水中往往又富含大量的有机物，因此硫酸盐又极易被硫酸盐还原菌还原为硫化物，从而产生二次污染。(2)硫化物，具有极性的毒性、腐蚀性且气味恶臭，直接排放不仅影响空气质量，也会对排水管道产生腐蚀，直接毒害水体中生物。目前我国环保部尚未发布有关统计硫化物的报告，据美国环境署2015年的发布的美国年度污染物统计报告中，每年美国硫化物排放量可达到美国排放毒性化学品目录中等价加权有毒污染物的40％。(3)硝酸盐和氨氮，导致水体中营养物质富集，引起藻类及其他浮游生物的迅速繁殖，进而形成水华。含硫酸盐有机废水可以通过微生物将硫酸盐还原为硫化物，而后微生物利用硝酸盐作为电子受体将硫化物氧化为单质硫；含有硫化物废水则无需经过硫酸盐还原作用。人们将微生物利用硝酸盐还原去除硫化物的工艺称为反硝化脱硫工艺。单质硫作为硫化物氧化过程中的中间产物，它无毒且为固体，经过分离、回收后可以用于农业肥料、工业生产和改善土壤酸化等方面。反硝化脱硫工艺中污染物以碳、氮、硫三种元素存在，反应过程中有多种价态化合物参与，可以反应出多种物质形态。其中碳化合物基本以+4价存在，常以无机形态或有机化合物形态存在于反应装置中。氮化合物则以无机形态存在，有NO3-、NO2-、N2O、NO、N2，化合价态分别为+5、+4、+1、+2和0价。硫化合物化合价态有为-2、0、+4和+6价，反应装置内有无机硫和有机硫，有机硫以甲基硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚等形态存在，无机硫化合物中主要以S2-、S0、S2O32-、SO42-形态存在。因此反硝化脱硫反应装置内存在多种功能微生物类群，微生物代谢复杂，以微生物功能举例有反硝化菌、固氮菌、硫氧化菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌等，其活性污泥内部存在多种互助和竞争机制，如异养菌为自养菌提供无机底物；硫酸盐还原菌为硫氧化菌提供底物；硝酸盐还原菌与硫酸盐还原菌竞争有机底物等等。目前现有技术中活性污泥反应装置都无法解决硫化物氧化过程中硫过氧化和过还原的问题，同时需要多个运行参数(水力停留时间、进水负荷、污染物之间比例等等)精确且相互调节，单质硫生成率低。鉴于上述缺陷，本技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本技术。
技术实现思路
为解决上述技术缺陷，本技术采用的技术方案在于，提供一种原位形成并分离单质硫的装置，包括反应装置、收集装置，所述反应装置内设有分离膜，所述分离膜为生物膜-微滤膜双层结构；所述分离膜将所述反应装置分为反应区与聚集区，所述生物膜位于所述反应区一侧，所述微滤膜位于所述聚集区一侧；所述收集装置收集所述反应装置排出的气体、液体与固体。较佳的，所述微滤膜孔径大于20nm并小于1μm。较佳的，所述反应装置连接一补料装置，所述补料装置向所述反应区内补充废水。较佳的，所述反应装置通过第一管道连接一氩气钢瓶，所述氩气钢瓶通过第二管道连接所述补料装置，所述补料装置通过第三管道连接所述反应装置。较佳的，所述第三管道的管口位于所述补料装置的底端。较佳的，所述收集装置分为气体收集装置与液体收集装置，所述气体收集装置收集气体，所述液体收集装置收集液体与固体。较佳的，所述反应装置与所述气体收集装置之间设有阀门。较佳的，所述液体收集装置具有固液分离功能。较佳的，所述液体收集装置连接一储水装置，所述液体收集装置与所述储水装置之间设有蠕动泵。较佳的，所述液体收集装置与所述储水装置之间还设有压力表。与现有技术比较本技术的有益效果在于：1、本技术将原位形成和分离固体颗粒物的概念引入膜生物反应器，利用水流压力将微生物表面形成的单质硫即时穿过微滤膜，并将穿过微滤膜的单质硫及时收集，实现了单向的生化反应，即硫化物氧化成为单质硫，不会发生单质硫过度氧化或还原。2、本技术在去除硫化物和实现单质硫原位回收的同时，还可以将硝酸盐污染物还原为氮气。3、本技术反应装置内的硫氧化细菌生化反应速率远高于活性污泥反应器中硫氧化细菌的生化反应速率。4、本技术在实现废水资源化的基础上，还实现了水质过滤及净化。附图说明为了更清楚地说明本技术各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1是本技术实施例一的原位形成并分离单质硫装置配置示意图；图2是本技术实施例二中回收率与跨膜压力检测图；图3是本技术实施例二中最终溶液中无机盐与有机盐的浓度图；图4是本技术实施例二中单质硫与活性污泥法回收的单质硫形态与化学分析图。图中数字表示：1-反应装置，11-长管，12-反应去，13-聚集区，2-第一收集装置，21-第五管道，3-氩气钢瓶，31-第一管道，4-补料装置，41-第二管道，42-第三管道，5-第二收集装置，51-第四管道，6-储水装置，7-泵，8-压力表，9-阀门。具体实施方式以下结合附图，对本技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。实施例一如图1所示，本技术的一种原位形成并分离单质硫的装置，包括，反应装置1、液体收集装置2、氩气钢瓶3、补料装置4、气体收集装置5、储水装置6、泵7、压力表8；反应装置1为生物膜-微滤膜复合反应装置，液体收集装置2设置在反应装置1的下方，液体收集装置2可将反应装置1生成的单质硫进行收集；氩气钢瓶3通过第一管道31与反应装置1进行连接，氩气钢瓶3可向反应装置1中通入氩气，确保反应装置1中始终为完全厌氧环境，也保证反应装置1体系内内外压力保持一致。氩气钢瓶3与反应装置1之间还设置有补料装置4，补料装置4内插有第二管道41与第三管道42，第二管道41用于连接补料装置4与氩气钢瓶3，第三管道42用于连接补料装置4与反应装置1；在补料装置4中，第二管道41的管口位于补料装置4的顶部，第三管道42的管口位于补料装置4的底部，使得补料装置4中的废水在上部气体压力较大时能流通到反应装置1中。反应装置1的上方通过第四管道51连接气体收集装置5，第四管道51上设置有阀门9；反应装置1的下方设置一长管11，长管11插入到液体收集装置2中直至液体收集装置2的底部，液体收集装置2内部还插有第五管道21，第五管道21的管口高于长管11的管口高度，液体收集装置2通过第五管道21连接储水装置6，第五管道21上还设有蠕动泵7与压力表8。如图1所示，反应装置1内设有分离膜，分离膜将反应装置1分为反应区12与聚集区13，分离膜为生物膜-微滤膜双层结构，其中生物膜位于反应区12一侧，微滤膜位于聚集区13一侧，聚集区13位于反应区12的下侧，且反应区12内的液体必须穿过微滤膜才会本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位形成并分离单质硫的装置，包括反应装置、收集装置，其特征在于，所述反应装置内设有分离膜，所述分离膜为生物膜‑微滤膜双层结构；所述分离膜将所述反应装置分为反应区与聚集区，所述生物膜位于所述反应区一侧，所述微滤膜位于所述聚集区一侧；所述收集装置收集所述反应装置排出的气体、液体与固体。

【技术特征摘要】
1.一种原位形成并分离单质硫的装置，包括反应装置、收集装置，其特征在于，所述反应装置内设有分离膜，所述分离膜为生物膜-微滤膜双层结构；所述分离膜将所述反应装置分为反应区与聚集区，所述生物膜位于所述反应区一侧，所述微滤膜位于所述聚集区一侧；所述收集装置收集所述反应装置排出的气体、液体与固体。2.如权利要求1所述的原位形成并分离单质硫的装置，其特征在于，所述微滤膜孔径大于20nm并小于1μm。3.如权利要求1所述的原位形成并分离单质硫的装置，其特征在于，所述反应装置连接一补料装置，所述补料装置向所述反应区内补充废水。4.如权利要求3所述的原位形成并分离单质硫的装置，其特征在于，所述反应装置通过第一管道连接一氩气钢瓶，所述氩气钢瓶通过第二管道连接所述补料装置，所述补料装置通过第三管道连接所述反应装置。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄聪，王爱杰，李智灵，陈帆，赵友康，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23