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含硫化物(H_2S,S~(2-),HS~-)废水电凝聚与生物处理的技术研究

张克强  
【摘要】:在厌氧处理造纸、食品加工、化工及抗生素制药工业等生产废水时,由于硫酸盐浓度相当高(即COD/SO_4~(2-)较小),硫酸盐还原细菌在产酸阶段终将硫酸盐作为电子供体,还原生成S~(2-)。而S~(2-)对厌氧处理过程造成不利影响。因此利用电凝聚和生物处理方法去除废水中硫化物具有十分重要意义。 本文采用管式电凝聚反应装置处理含硫化物废水,并研究了其过程和特性,结果表明:废水中的pH值,硫化物的浓度,电解时间和电流密度,电解质等因素均影响废水中硫化物的去除效果。当pH值6~9,电流密度为0.42A/dm~2,电解时间为30min,S~(2-) 500mg/l时,废水中去除率达到90%以上。 在生物处理含硫化物废水过程中,首先采用富集培养和稀释平板法分离筛选出一株的排硫硫杆菌,并研究其生长特性。采用快速挂膜法在升流式生物填料塔中进行富集和挂膜。生物处理过程中能稳定生成乳白色的单质硫溶液。 生物处理过程中单因素影响分析试验:对影响硫化物生物氧化硫化物反应的的关键因素:溶解氧、进水硫化物浓度、水力负荷进行单因素影响分析,采用人工模拟含硫化物废水进行生物强化处理实验。研究结果显示:当pH值在6.2-9.0范围内变化时,进水硫化物浓度为148.14mg/L,溶解氧为1.5mg/L,水力负荷从6m~3/(m~3.d)增加到50m~3/(m~3.d),该升流式生物填料塔中硫化物去除率都能达到90%以上。根据不同硫化物进水浓度实验,得到最佳溶解氧值与进水硫化物浓度关系式为y=0.0045x+0.3867(r~2=0.9721),即在该升流式生物填料塔中,要使废水中硫化物去除率达到95%以上时,一个给定的进水硫化物浓度对应一个最佳溶解氧值。当溶解氧和硫化物消耗比(R-mt)在0.53-1.46之间变化,反应器能够稳定形成单质硫,且当R-mt=0.83时,单质硫形成率最大,89%硫化物转化为单质硫; 在供氧量一定的情况下,随着硫化物浓度不断增大,硫化物浓度逐步降低,同时出水pH值逐渐上升。 生物处理过程中多因素影响分析试验:取进水硫化物浓度为85.76,177.83, 269.55, 394.26mg/L,pH值和温度分别控制在7.0±0.1和30±2℃。取三个硫化物容积负荷和溶解氧水平,通过正交试验,并采用MatLab 6.0软件,对数据进行多元线性回归处理。研究该升流式生物填料塔在两个限制因素:硫化物容积负荷与溶解氧的共同作用下,硫化物去除规律; 硫酸盐生成规律以及衡算单质硫生成率。建立如下三个数学模拟方程: Sr=0.0145Cin×VLR-0.0345Cin×DO-0.0343Cin-6.06VLR+17.074DO+110.48 Sp=-0.0511Cin×VLR+1.0082Cin×DO-0.002C~2in+0.8778Cin-1.4348VLR-81.35DO-28.122 W=(Cin×Sr%-1/3×Sp)/Cin×100%


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