一种硫酸盐还原装置及其对硫酸盐废水进行处理的方法制造方法及图纸

技术编号：40672670 阅读：4 留言：0更新日期：2024-03-18 19:09

本发明专利技术涉及一种硫酸盐还原装置及其对硫酸盐废水进行处理的方法，包括配液单元、蠕动泵输送单元、硫酸盐还原反应器；配液单元为还原装置的进液桶，桶内添加自来水、含有硫酸根的营养液和玉米发酵液；蠕动泵输送单元，包括输送配液单元溶液进入硫酸盐还原装置的蠕动泵；硫酸盐还原反应器包括从下到上布置的玉米缓释区和玉米芯载体区，并接种菌液；玉米缓释区，包括置于硫酸盐还原反应器底部的用纱布包裹的发酵玉米；玉米芯载体区，包括置于硫酸盐还原反应器内的玉米芯；接种菌液，包含产酸发酵菌和脱硫菌。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硫酸盐废水处理领域，具体为一种以玉米芯为载体，玉米及玉米发酵液为碳源的硫酸盐还原装置和对硫酸盐废水进行处理的方法。

技术介绍

1、硫酸盐生物还原的原理是硫酸盐还原菌在厌氧条件下以低分子有机物作为碳源和电子供体，将硫酸根还原为s2-、hs-以及分子态的h2s等，一些金属离子与s2-反应生成重金属沉淀，最终通过气体或沉淀的方式去除硫酸盐，以沉淀的方式去除废水中的重金属。

2、有机物作为硫酸盐还原菌的碳源、能源及电子供体，对硫酸盐还原菌的生长代谢起着重要作用。除传统化学碳源，如乳酸钠、乳酸、乙酸等，近年来有机废水、固体有机物及发酵液等碳源也有相关的硫酸盐还原应用研究。相对于其它碳源，乳酸钠作碳源时还原效果最佳。但是，乳酸钠的价格较高，处理系统运行成本较大，且出水codcr浓度普遍偏高，需进一步氧化处理。因此，我们提出了一种以玉米芯为载体、玉米和玉米发酵液为碳源的硫酸盐还原处理装置和对硫酸盐废水进行处理的方法。

技术实现思路

1、本专利技术的技术方案是：提出一种硫酸盐还原装置及其应用方法，该装置可以利用低成本玉米芯作为生物载体、玉米发酵产物作为碳源实现硫酸盐生物还原，降低硫酸盐还原装置出水codcr和减少还原成本。

2、本方案中涉及的一种硫酸盐还原装置，其基于下/上流向的厌氧固定床反应器的基础上，根据其功能模块可以划分为配液单元、输送单元和硫酸盐还原反应器。相应的，硫酸盐还原反应器在沿从下往上水流方向依次划分为：玉米缓释区和玉米芯载体区。其中，

3、配液单元为还原装置的进液容器，容器内添加含硫酸根模拟废水、乳酸钠和玉米发酵液等。

4、具体的，含硫酸根模拟废水组分包括：mgso4·7h2o 1g/l、na2so40.5g/l、kh2po40.5g/l、nh4cl 1g/l、feso4·7h200.5g/l、cacl20.1g/l，ph值调至5.0-6.0。玉米发酵液来自于玉米发酵容器，在玉米发酵容器内按固液比1：(1.2-1.5)填充玉米颗粒和自来水，每天按照液体体积10％的比例用自来水换液，换出的液体即为玉米发酵液。

5、输送单元，包括输送配液单元溶液进入硫酸盐还原反应器的泵。所述泵可以是蠕动泵。在硫酸盐还原装置需要连续运行时通过控制进液流速实现所述硫酸盐还原装置内液体的停留时间为16-48h。

6、硫酸盐还原反应器在沿从下往上水流方向依次划分为：玉米缓释区和玉米芯载体区。

7、具体的，硫酸盐还原反应器由有机玻璃制成，为高1m，外径11cm，内径10cm的圆柱体。

8、玉米缓释区内用纱布包裹的发酵玉米颗粒来源于玉米发酵容器。

9、具体的发酵玉米颗粒体积占还原反应器有效容积的0.5-1％，经纱布包裹后放入多孔pvc塑料球壳内，置于硫酸盐还原反应器底部。

10、玉米芯载体区放置的是由多孔pvc塑料球壳包裹的玉米芯。

11、具体的，玉米芯是由完整玉米芯按照一定的长度(例如3cm/段)切割而成，切割后的玉米芯放入多孔pvc塑料球壳内，再装填入还原反应器，装填高度平齐还原反应器上部出液口。

12、优选的是，以实验室正在运行的硫酸盐还原反应器出液为菌液，按照30-40％的接种率将其接种至硫酸盐还原装置。

13、具体的，菌液中含有不动杆菌属acinetobacter、拟杆菌属bacteroidesgraminisolvens和lentimicrobium、互养菌属aminobacterium、厚壁菌属ruminiclostridium、clostridium_sensu_stricto_1、trichococcus和hydrogenispora等产酸发酵菌，以及脱硫弧属desulfovibrio marrakechensis和脱硫球茎菌属desulfobulbus等脱硫菌。

14、优选的是，硫酸盐还原装置的进液硫酸盐浓度为900-1000mg/l，进液水力停留时间为16-48h。

15、优选的是，硫酸盐还原装置连续运行的第一周进液中乳酸钠配置比例为4ml/l，第二周进液中乳酸钠配置比例为3ml/l，第三-四周进液中乳酸钠配置比例为2ml/l，第五-六周进液中乳酸钠配置比例为1ml/l，第七周及以后不再添加乳酸钠。

16、优选的是，硫酸盐还原装置连续运行的第六周进液中玉米发酵液配置浓度(以codcr计)为600-700mg/l，第七周及以后的进液中玉米发酵液配置浓度(以codcr计)为1200-1300mg/l。

17、本专利技术的优点是：

18、1、通过利用玉米芯作为固定硫酸盐还原菌的载体，降低装置建设成本。

19、2、利用还原装置内布置的发酵玉米缓释碳源和直接投加的玉米发酵液作为硫酸盐还原过程的有机碳源，碳源利用率高，降低还原装置的运行成本。

20、3、本装置硫酸盐还原菌所需的碳源通过内部发酵和外部发酵两种途径供应，所以易于根据硫酸盐还原菌活性和碳源利用能力变化优化碳源供应数量，减少碳源浪费，节约碳源成本。

21、4、本装置解决了现有硫酸盐还原系统装置建设成本高，乳酸钠作为碳源还原运行药耗成本高和出水codcr浓度高等问题。

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【技术保护点】

1.一种硫酸盐还原装置，其特征在于：包括配液单元、输送单元、硫酸盐还原反应器；配液单元为还原装置的进液容器，容器内添加硫酸根模拟废水、乳酸钠和玉米发酵液；输送单元，包括输送配液单元溶液进入硫酸盐还原反应器的泵；硫酸盐还原反应器包括从下到上布置的玉米缓释区和玉米芯载体区，并接种菌液；玉米缓释区，包括置于硫酸盐还原反应器底部的发酵玉米；玉米芯载体区，包括置于硫酸盐还原反应器内的玉米芯。

2.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原装置，其特征在于：所述配液单元包括用于盛放硫酸盐还原反应器进液的容器，进液由硫酸根模拟废水、乳酸钠和玉米发酵液配置而成。

3.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原装置，其特征在于：所述硫酸根模拟废水组分包括：MgSO4·7H2O 1g/L、Na2SO40.5g/L、KH2PO40.5g/L、NH4Cl 1g/L、FeSO4·7H200.5g/L、CaCl20.1g/L，pH值调至5.0-6.0。

4.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原装置，其特征在于：所述玉米缓释区内用纱布包裹的发酵玉米来源于玉米发酵容器，所述发酵玉米体积占还原反

5.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原装置，其特征在于：所述玉米芯载体区放置的玉米芯是由完整玉米芯按照一定的长度切割而成，切割后的玉米芯放入塑料球壳内，再装填入还原反应器，装填高度平齐还原反应器上部出液口。

6.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原装置，其特征在于：所述接种菌液来源于实验室正在运行的硫酸盐还原反应器出液，按照30-40％的接种率将其接种至硫酸盐还原反应器，菌液中含有产酸发酵菌和脱硫菌。

7.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原装置，其特征在于：所述硫酸盐还原装置连续运行的第一周进液中乳酸钠配置比例为4mL/L，第二周进液中乳酸钠配置比例为3mL/L，第三-四周进液中乳酸钠配置比例为2mL/L，第五-六周进液中乳酸钠配置比例为1mL/L，第七周及以后不再添加乳酸钠。

8.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原装置，其特征在于：所述硫酸盐还原装置连续运行的第六周进液中玉米发酵液配置浓度以CODcr计、控制为600-700mg/L，第七周及以后的进液中玉米发酵液配置浓度以CODcr计为1200-1300mg/L。

9.一种使用权利要求1-8中任一项所述的一种硫酸盐还原装置对硫酸盐废水进行处理的方法，其特征在于：包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的对硫酸盐废水进行处理的方法，其特征在于：步骤(2)中制备发酵玉米及玉米发酵液，包括如下步骤：

...

【技术特征摘要】

3.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原装置，其特征在于：所述硫酸根模拟废水组分包括：mgso4·7h2o 1g/l、na2so40.5g/l、kh2po40.5g/l、nh4cl 1g/l、feso4·7h200.5g/l、cacl20.1g/l，ph值调至5.0-6.0。

4.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原装置，其特征在于：所述玉米缓释区内用纱布包裹的发酵玉米来源于玉米发酵容器，所述发酵玉米体积占还原反应器有效容积的0.5-1％，经纱布包裹后放入塑料球壳内，置于硫酸盐还原反应器底部。

5.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原装置，其特征在于：所述玉米芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽兵，张子妍，孙占学，陈箭光，赵乔付，蔡高彦，王淼，方靖楠，梁钢竺，原睿，刘亚洁，王学刚，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：

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