Способ преработки воды, содержащей соединения серы (варианты)

Номер патента: 2005

Опубликовано: 30.12.1997

Автор: Сес Ян Нико БЕЙСМАН

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(72) Автор Сес Ян Нико Бейсман(57) 1. Способ переработки воды, содержащей соединения серы, включающий биохимическое окисление сульфида до элементарной серы в аэробном реакторе в присутствии кислорода и биомассы в виде сульфидокисляющих бактерий, отвод очищенной воды, отличающийся тем, что при переработке сульфидосодержащей воды количество сульфида, поступающего в реактор в единицу времени, к содержанию азота в биомассе составляет, по меньшей мере, 10 мг сульфида на 1 мг азота в час. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество сульфида, поступающего в реактор, составляет, по меньшей мере, 20 мг сульфида на 1 мг азота в час. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество сульфида, поступающего в реактор, составляет, по меньшей мере, 35 мг сульфида на 1 мг азота в час. 4. Способ переработки воды, содержащей соединения серы, включающий биохимическое окисление сульфида до элементарной серы в аэробном реакторе в присутствии кислорода и биомассы в виде сульфидокисляющих бактерий, отвод очищенной воды, отличающийся тем, что при переработке сульфидосодержащей воды в присутствии органических загрязнений количество сульфида, поступающего в реактор в сутки, составляет, по меньшей мере, 10 г на 1 м 2 поверхности биомассы. 5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что концентрацию кислорода в аэробном реакторе регулируют в пределах 0,1-9,0 мг/л, предпочтительно 4 мг/л. 6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что биомасса в аэробном реакторе присутствует в виде биопленки, закрепленной на полимерном носителе. 7. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что концентрацию сульфида в выходящем после реактора потоке воды поддерживают в пределах 0,5-30 мг/л. 2005 1 8. Способ переработки воды, содержащей соединения серы, включающий биохимическое окисление сульфида до элементарной серы в аэробном реакторе в присутствии кислорода и биомассы в виде сульфидокисляющих бактерий, отвод очищенной воды, отличающийся тем, что при переработке сульфидосодержащей воды в присутствии органических загрязнений в высокой концентрации для предотвращения роста волокнистых бактерий типаиколичество сульфида, поступающего в аэробный реактор на окисление, составляет, по меньшей мере, 25 мг сульфида на 1 л содержимого в реакторе в час, при этом,по меньшей мере, часть сульфида окисляют до серы, а образовавшуюся в реакторе жидкость после отделения серы направляют на вторую стадию аэробного окисления до сульфата. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что количество сульфида составляет, по меньшей мере, 50 мг сульфида на 1 л биомассы в час. 10. Способ по п.8, отличающийся тем, что количество сульфида составляет 100-1000 мг сульфида на 1 л биомассы в час. 11. Способ по одному из пп.1-10 отличающийся тем, что при переработке воды, содержащей или сульфат, или сульфит, или тиосульфат, или их смеси, или тетратионат, или элементарную серу, или соединения органической серы, воду предварительно подвергают анаэробной обработке в присутствии серу- и сульфатвосстанавливающих бактерий до восстановления соединений серы до сульфида. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что анаэробную обработку воды ведут при поддержании содержания соединений серы (в пересчете на элементарную серу) ниже 800 мг/л, предпочтительно ниже 350 мг/л. 13. Способ по одному из пп.11, 12, отличающийся тем, что содержание соединений серы во время анаэробной обработки поддерживают путем рециркуляции части очищенной после окисления сульфида воды. 14. Способ по одному из пп.11, 12, отличающийся тем, что при одновременном присутствии в воде ионов тяжелых металлов на стадии анаэробной обработки воды отношение содержания соединений серы в пересчете на элементарную серу к концентрации ионов тяжелых металлов поддерживают необходимым для полного осаждения ионов тяжелых металлов в виде сульфидов, при этом их последующее окисление ведут на стадии аэробной обработки по одному из пп.1-10. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что на стадии аэробной обработки поддерживают окислительно-восстановительный потенциал системы ниже 100 мВ. 16. Способ по п.14, отличающийся тем, что на стадии аэробной обработки концентрацию сульфидных ионов поддерживают 0,1-50 мг/л, предпочтительно 1-10 мг/л.(56) Заявка Нидерландов 8801009, МКИ С 02 3/02, 1989 г. Изобретение относится к области переработки воды, содержащей соединения серы. В частности, это изобретение относится к процессу для переработки воды, содержащей сульфид или содержащей соединения серы, имеющие более высокие окислительные состояния, такие как сульфат, сульфит и тиосульфат. Эта вода может также содержать органические вещества. Согласно предложенному процессу соединения серы окисляются в реакторе с использованием пульпы (биомассы), содержащей аэробные бактерии. Присутствие соединений серы в сточных водах имеет много неблагоприятных последствий, таких как- коррозионное воздействие на сталь и бетон- высокая химическая потребность в кислороде (ХПК), приводящая к кислородному обеднению принимающего водного бассейна после сброса в него сточных вод, включая загрязнение окружающей среды и/или высокие налоги за загрязнение окружающей среды- токсичные воздействия на человека и животных- сильный неприятный запах. Хотя сульфид может извлекаться из сточных вод путем химического окисления, десорбции и осаждения,все большее значение приобретают биологические методы очистки. Биологическое удаление сульфида может осуществляться при использовании фототропных серных бактерий, завершаясь производством серы, а также при использовании денитрифицирующих бактерий. Сульфид может превращаться в сульфат также с помощью бактерий, потребляющих кислород, в активированной пульпе. Производство серы с использованием бактерий, потребляющих кислород, имеет преимущества по сравнению с использованием фототропных бактерий, поскольку аэробное превращение происходит намного быстрее, чем анаэробное(фототропное) превращение, и подача света в серный реактор с плотной газовой средой не является легкой задачей, в то время как кислород может подаваться в аэробный реактор простым способом без проблем. В случае денитрифицирующих бактерий необходим нитрат. Преимущества превращения сульфида в серу, а не в сульфат, состоят в следующем- меньше требуется кислорода, а потому меньше требуется энергии,- процесс происходит быстрее,- производится меньше биологической пульпы,2- не происходит сброса сульфата или тиосульфата,- имеется возможность повторного использования серы. Известен способ переработки воды, содержащей соединения серы, путем окисления серосодержащих сточных вод, в частности, сульфидов, в аэробных условиях до элементарной серы с последующим окислением до сульфатов 1. Этот способ осуществляют с использованием бактерий видовив обрабатывающих установках. Однако эти волокнистые бактерии затрудняют эффективное отстаивание пульпы, вызывая омывание пульпы(снижение объема). Это явление имеет два нежелательных последствия снижение активности установки по переработке сточных вод, ведущее к пониженной производительности очистки, и увеличение налогов, как результат увеличения загрузки соединений с высокой химической потребностью в кислороде из-за смытой пульпы. Присутствие высоких количеств других соединений серы, например, при содержании серы более, чем 350500 мг/л или при содержании серы по отношению к химической потребности сточных вод в кислороде (ХПК/) менее 10 в сточных водах также вызывает трудности в анаэробной переработке сточных вод, поскольку образующийся сульфид ингибирует бактерии, производящие метан. В то же время анаэробная очистка сточных вод в целом имеет преимущества по сравнению с аэробной очисткой (низкое потребление энергии, малое увеличение пульпы, получение метана и т.д.). Таким образом, существует огромная потребность в процессе, допускающем анаэробную очистку органических стоков, даже когда эти стоки содержат высокие количества соединений серы. Было обнаружено, что подбором необычно высокой концентрации сульфида на единицу количества биомассы достигают высокой эффективности производства серы. В первом аспекте изобретения способ характеризуется тем, что в реакторе используется загрузка пульпы, по меньшей мере, 10 мг сульфида на мг азота, присутствующего в пульпе в час, загрузка пульпы рассчитывается по окисляющей сульфид части биомассы. В следующем аспекте изобретения способ характеризуется тем, что при переработке сульфидсодержащей воды в присутствии органических загрязнений, количество сульфида, поступающего в реактор в сутки,составляет, по меньшей мере, 10 г на 1 м 2 поверхности биомассы. В еще одном аспекте способ выполняется в две стадии первая стадия, включающая окисление, по меньшей мере, части сульфида до элементарной серы в первом аэробном реакторе, используя минимальную сульфидную загрузку и вторая стадия, включающая дальнейшее окисление во втором аэробном реакторе до сульфата. В другом аспекте способ используется для переработки воды, содержащей высокие уровни соединений серы, по которому соединения серы сначала анаэробным способом восстанавливают до сульфида, и таким образом полученный сульфид затем окисляют в аэробном реакторе, используя минимальную сульфидную загрузку в аэробном реакторе. Минимальная сульфидная загрузка, которая является необходимой в процессе, согласно изобретению, предпочтительно выражается как загрузка сульфидной пульпы, т.е. количество сульфида, которое присутствует в аэробном реакторе в единицу времени по отношению к массе бактериальной пульпы, которая окисляет сульфид. Загрузка пульпы составляет, по меньшей мере, 10 мгна мгчас. Здесь, количество бактерий (биомасса) определяется на основе содержания азота в ней. Установлено, что загрузка сульфидной пульпы меньшее чем 10 мг /мгчас приводит почти исключительно к образованию сульфата, который вообще не является желательным, поскольку сульфат не может быть соответствующим образом отделен от переработанного вытекающего потока, в то время как элементарная сера, которая образуется при более высоких загрузках пульпы, может быть отделена просто. Предпочтительно, когда используется загрузка пульпы, по меньшей мере, 20 мг /мгчас, и еще более предпочтительно, по меньшей мере, 30 мг /мгчас. Загрузка пульпы около 35 мг /мгчас и более обеспечивает в результате получение элементарной серы в большинстве случаев. Для цели настоящего изобретения предполагается, что сульфид включает все органические, ионные и неионные соединения двухвалентной серы, такие как сульфид (-2), гидросульфид (-), сульфид водорода(Н 2) и соответствующие полисульфидные вещества. Предполагается, что сточными водами следует считать любую жидкость на основе воды, содержащую,по меньшей мере, один компонент, такой как соединение серы, который должен быть извлечен из нее. Пульпа, используемая в аэробном реакторе, содержит окисляющие серу бактерии, например видови . Загрузка пульпы, которая должна быть использована в этом процессе, может достигаться выбором соответствующего времени удерживания сточных вод в аэробном реакторе или других параметров, таких как количество пульпы в реакторе, концентрация сульфида в сточных водах или концентрация кислорода. Обнаружено, что концентрация кислорода не является критическим параметром в процессе по настоящему изобретению. Она может охватывать очень широкие границы и, предпочтительно, будет находиться в пределах 0,1-9,0 мг О 2 еще более предпочтительно, около 4 мг О 2 на литр материала, находящегося в реакторе. 3 2005 1 Загрузка пульпы согласно процессу по изобретению неожиданно высокая по сравнению с известными процессами. Это представлено в таблице 1. В обычных аэробных процессах загрузка пульпы ниже 0,1 мг/мгчас. Таблица 1 Загрузка сульфидной пульпы (мг /мгчас) 0-10 10-20 20-30 30-35 35 Выход серы как процент от общей загрузки сульфида 0 0-75 75-95 95-100 100 В таблице 1 количество пульпы (биомассы) выражается как содержание азота в бактериях. Для того, чтобы рассчитать содержание сухой массы из этого выражения, это число должно быть умножено на коэффициент 8,3. Это очевидно следует из таблицы 1, что дает возможность преобразовать полное содержание сульфида в серу путем использования загрузки пульпы выше 35 мг /мгчас. Для осуществления способа по изобретению в реакторе используют биомассу в виде биопленок, связанных с несущим материалом. Подходящие несущие материалы включают любой полимерный и другой материал, известный для этой цели, такой как полиуретан, полиэтилен, полипропилен, полихлорвинил и т.д. Предпочтительно, когда процесс производит элементарную серу в качестве единственного или практически единственного серного продукта. Этот продукт может отделяться от вытекающего водного потока путем фильтрации, центрифугирования, осаждения и т.д. Для того, чтобы избежать получения сильнее окисленных соединений серы, концентрация сульфида в выходящем потоке реактора, производящего серу,поддерживается на том минимальном уровне, который еще допустим, предпочтительным является, когда эта концентрация лежит в пределах 0,5-30 мг -2 на литр вытекающего потока. Значения, приведенные в таблице 1, применимы только к потокам сточных вод, которые не содержат органических веществ. Когда органические вещества присутствуют в сточных водах, будет вырастать дополнительная биомасса, которая не окисляет сульфид, приводя к тому, что содержание азота всей биомассы становится выше того содержания, на котором основана таблица 1. В том случае, когда органические вещества присутствуют в сточных водах, в качестве определяющего параметра для превращения сульфида в элементарную серу может использоваться поверхностная загрузка сульфида (где понимается, что поверхностью является поверхность биопленки). Значения этого параметра приводятся в таблице 2. Таблица 2 Поверхностная загрузка сульфида(г, /м 2. сутки) Выход серы как процент от полной загрузки сульфида 0-80 80-95 95-100 100 Таким образом, процесс согласно изобретению предпочтительно выполняют при поверхностной загрузке сульфида, по меньшей мере, 10 г, /м 2 сутки, и еще более предпочтительно между 20 и 25 г /м 2 сутки. Когда никакое органическое вещество не присутствует, могут использоваться значения, данные в таблице 1. Обнаружено, что в процессе по этому изобретению показатель рН в аэробном реакторе не должен превышать 9,0. Нижний предел показателя рН не является критическим параметром, он может быть значительно ниже 5, поскольку известно, что окисляющие серу бактерии растут при показателе рН ниже, чем 0,5. Минимальная загрузка сульфида в реакторе, необходимая для достижения эффективного превращения сульфида, также может применяться в двухстадийном процессе, в котором а) по меньшей мере, часть сульфида окисляется до элементарной серы в первом аэробном реакторе,в) жидкость, полученная на этапе (а), которая содержит элементарную серу, возможно, сульфид и другие компоненты, подается во второй аэробный реактор, в котором сера и сульфид окисляются до сульфата. Этап сепарации может располагаться между стадиями (а) и (в) для того, чтобы извлечь основную часть серы в элементарной форме. Этот процесс имеет исключительные преимущества в сравнении с процессом, когда очищаемая вода - это та вода, которая при нормальных условиях переработки привела бы к нежелаемому росту волокнистых бактерий,таких как бактерии видови . Это относится к случаю с водой, содержащей относительно высокие количества органических загрязнений в дополнение к сульфиду. Минимальная загрузка сульфида может выражаться как минимальное количество сульфида на единицу веса биомассы в час, как определялось выше. Она также может быть выражена в качестве минимального количества сульфида на литр материала, присутствующего в первом аэробном реакторе в час. В этом случае минимальная загрузка сульфида составляет 25 мг /л час. 2005 1 Неожиданным является то, что увеличение загрузки сульфида в первом аэробном реакторе, т.е. увеличение концентрации сульфида, уменьшение времени переработки и/или уменьшение переработанного объема, улучшает эффективность и самого по себе извлечения серы, и вторичной аэробной переработки других загрязняющих веществ. В частности, настоящий процесс обеспечивает улучшенное удерживание пульпы на второй стадии аэробной очистки. Это показано в таблице 3, которая содержит результаты испытаний, полученные с использованием реактора, описанного в заявке на патент Нидерландов 8801009 (для превращения сульфида в серу). Таблица 3 Результаты после двух недель Эффективность по ХПК Влияние изменения параметров процесса на эффективность извлечения сульфида и рост волокнистых бактерий показано в таблице 4. Таблица 4 Расход (л/час) Время гидравлического удерживания (час) 0,3 1,3 13,3 1,3 0,3 Концент-рация сульфида при вытекании (мг 2-/л) 14 25 0,5 2,0 0,0 Из таблицы 4 следует, что только время гидравлического удерживания и только концентрация сульфида в сточных водах не определяют непосредственно производительность первичной аэробной очистки. Наоборот,значительный рост нежелательных волокнистых бактерий, окисляющий серу, происходит при загрузке сульфида менее, чем около 20 мг 2-/л. Таким образом минимальная загрузка сульфида в настоящем процессе должна быть 25 мг /л час. Предпочтительно, когда загрузка сульфида составляет, по меньшей мере, 25 мг /л час и еще более предпочтительно - по меньшей мере 100 мг /л час. Загрузка сульфида, превышающая 1000 мг /л.час не будет использоваться, поскольку ведет к неприемлемым расходам. Таким образом, высококонцентрированные потоки сточных вод необходимо разбавлять до очистки. Окисление сульфида в двухстадийном процессе дает в результате элементарную серу и/или сульфат в зависимости от времени удерживания и концентрации кислорода. В большинстве случаев преимущественным является окисление сульфида до серы, поскольку извлечение последней более удобно осаждением, центрифугированием,флокуляцией или фильтрацией. Для этой цели используется ограниченное количество кислорода. Сульфид окисляется в первом аэробном реакторе относительно малого размера и имеющего высокий расход (время удерживания от нескольких десятков минут до нескольких часов), другие окисляемые компоненты затем извлекаются в аэробном реакторе относительно большого размера и имеющем длительное время удерживания (например 24 часа). Устройство для отделения элементарной серы может быть размещено между двумя реакторами. В результате вытекающий поток после обработки сточных вод большей частью или полностью свободен от соединений серы. Процесс согласно изобретению может также использоваться для анаэробной переработки сточных вод,даже если они содержат очень высокие количества соединений серы, посредством которого они освобождаются от соединений серы в высокой степени. Соединения серы восстанавливают до сульфида в анаэробном реакторе, и сульфид затем извлекают путем окисления до элементарной серы, как описывалось выше. Когда концентрация соединений серы в воде, которая должна быть переработана, является очень высокой,часть очищенной воды предпочтительно рециркулирует к воде, которая должна быть очищена. Предпочтительно, когда кратность рециркулирования (соотношение между количеством воды, которая рециркулирует в анаэробный реактор, и количеством очищенной воды, которая отбрасывается) выбирают так, чтобы поддерживать содержание серы в анаэробном реакторе ниже 800 мг /л, более предпочтительно - ниже 500 мг/л, и еще более предпочтительно - ниже 350 мг /л. Процесс может использоваться для переработки сточных потоков, содержащих разные соединения серы в почти любых концентрациях. Соединения серы могут быть неорганическими соединениями, такими как сульфат, сульфит, тиосульфат, тетратионат, элементарная сера и тому подобные, а также органическими соединениями, такими как дисульфид углерода, диалкилсульфиды, диалкилдисульфиды, маркаптаны, сульфоны, сульфоксиды, сульфо 5 2005 1 кислоты и тому подобные. Процесс является особенно пригодным для переработки воды, содержащей сульфаты,сульфиты и тиосульфаты. Используемые бактерии для восстановления соединений серы до сульфида включают, главным образом,бактерии, восстанавливающие серу и сульфат, такие, как группы видов , , , , , ,и . В целом эти бактерии доступны из различных анаэробных культур и/или они растут самопроизвольно в анаэробных реакторах. В результате частичного рециркулирования очищенного вытекающего потока во втекающую воду, концентрация сульфида в анаэробной переработке уменьшается таким образом, что анаэробная флора (главным образом бактерии, производящие метан) не ингибируется. Следующее преимущество изобретения заключается в том, что нет необходимости в снижении показателя рН частично очищенных сточных вод для извлечения сульфида, кроме того, отсутствует потребность в газовых скрубберах, которые, в свою очередь, производят вторичные стоки. Путем выбора соответствующей кратности рециркулирования может перерабатываться любой тип сточных вод,имеющий любую концентрацию серы. Кратность рециркулирования может изменяться в широких пределах и может быть, например, 1-10. Когда перерабатываемые сточные воды имеют высокую загрузку серы, рециркулирует относительно большая часть очищенной воды. Таким образом, сточные воды, содержащие, например, 30 г/л вещества с высокой ХПК и 2 г/л соединений серы (рассчитанных как сера), могут эффективно перерабатываться способом согласно изобретению. Устройство, предназначенное для выполнения процесса очистки, включает реактор анаэробной переработки, связанный с реактором для окисления сульфида до элементарной серы, сепаратор для отделения элементарной серы, и затем трубопровод для подачи части вытекающего потока из сепаратора в анаэробный реактор. Процесс для удаления соединений серы может быть осуществлен в перерабатывающей установке, схематично показанной на фиг.1. Согласно приведенной схеме поток сточных вод 1 подают в анаэробный реактор 2, в котором органические загрязнения превращаются главным образом в метан, а соединения серы превращаются в сульфид. Образованные газы удаляют из анаэробного реактора 2 через трубопровод (не показан). Анаэробный реактор 2 соединен через трубопровод 3 с окисляющим реактором 4, где полученные сульфиды превращаются в элементарную серу бактериями, окисляющими серу при таких условиях (минимальная загрузка серы, концентрация кислорода),при которых окисление обязательно ведет к образованию серы. Кислород вводят через вход 5 с соответствующим расходом. Реактор необязательно содержит носитель для окисляющих серу бактерий. Время удерживания в реакторе 4 относительно короткое (например меньше 20 минут). Трубопровод 6 вводит воду, которая уже переработана в реакторе 4, в сепаратор 7, где полученная сера отделяется через выход 8. Переработанные сточные воды - поток 9 затем разделяют на конечный поток 10 и рециркулирующий поток 11, соотношение между этими потоками регулируют на входе 1 в соответствии со свойствами сточных вод, которые должны быть переработаны. Для удаления ионов тяжелых металлов из воды, которая также содержит соединения серы, в воду искусственно вводят сульфидные ионы, которые реагируют с ионами металлов с образованием сульфидов металлов, а остающийся сульфид окисляется до элементарной серы в аэробном реакторе при минимальной загрузке сульфида, как описывалось выше. Сульфидные ионы, которые необходимы для получения сульфидов металлов, могут добавляться в поток на входе в реактор. Преимущественно, сульфидные ионы образуются в воде путем анаэробного восстановления соединений серы, которые могут уже присутствовать в воде, подлежащей переработке, и/или могут быть добавлены в нее. Если соединение серы должно быть добавлено, предпочтительным является введение элементарной серы. Предпочтительно, когда на анаэробной стадии используется такое отношение сера/металл, которое является достаточным, чтобы обеспечить практически полное осаждение тяжелых металлов. Таким образом, все ионы тяжелых металлов захватываются сульфидом на анаэробной стадии. Желательно, чтобы сульфиды металлов и элементарная сера, образованные во время процесса очистки, отделялись вместе, например, осаждением, фильтрацией, центрифугированием или флотацией. Может быть желательным добавление питательной среды (донор электронов) для того, чтобы восстанавливать соединения серы до сульфида. В случае переработки воды, которая не содержит органических загрязнений, добавление такого донора электронов является необходимым. В зависимости от конкретного использования могут добавляться следующие питательные среды водород, окись углерода и органические соединения, такие как муравьиная кислота, сахар, жирные кислоты, спирты и крахмал. Если необходимо, также могут добавляться питательные элементы в форме азота, фосфата и микроэлементы. Сточные воды, содержащие тяжелые металлы, которые могут быть переработаны с использованием этого изобретения, представляют собой грунтовые воды, стоки горных разработок, промышленные сточные воды, например, в фотографической промышленности и металлургии, и стоки скруберов для отходящих га 6 2005 1 зов. Тяжелые металлы, которые могут быть удалены из сточных вод, включают все металлы, имеющие плохо растворимый продукт соответствующего сульфида. Их примерами являются свинец, олово, висмут, кадмий, ртуть, серебро, цинк, медь, никель, кобальт, железо, марганец, хром, ванадий и титан. Время удерживания сульфидов металлов на аэробной стадии должно быть значительно короче для того,чтобы предотвратить избыточное окисление, когда окисление сульфида проводится до полного завершения,сульфиды металлов не могут сохраняться в виде осадка. Путем сохранения низкой остаточной концентрации сульфида на аэробной стадии (микро-аэрофильное окисление сульфида) и на стадии сепарации, где элементарная сера и выросшая биомасса отделяются от потока воды, предупреждается повторное растворение металлов. Эта концентрация может изменяться в очень широком пределе и может быть, например, 0,1-50 мг/л, предпочтительно 1-10 мг сульфида/л. Поддержание требуемой концентрации сульфида может, например, контролироваться путем измерения концентрации сульфида или окислительновосстановительного потенциала в аэробном реакторе или в сепараторе. Окислительно-восстановительный потенциал должен быть, предпочтительно, отрицательным в течение окисления сульфида и сепарации, например, ниже - 1 мВ. Отмечается, что окислительно-восстановительный потенциал в течение первой стадии, т.е. анаэробной стадии восстановления серы, должен вообще иметь значение в пределах от -200 до -400 мВ. Любые сульфидные ионы, остающиеся после стадии сепарации, могут окисляться, например до сульфата, по любому уже известному способу (например путем аэрации или добавления пероксида) до сбрасывания. Процесс извлечения тяжелых металлов согласно изобретению может, например, выполняться в устройстве, которое схематично показано на фиг.2. Согласно фиг.2, поток 1 сточных вод, который должен перерабатываться (втекающий), подается в буферную смесительную емкость 12. Питательные среды и донор электронов могут добавляться через вход 13. Жидкость удаляется из буферной емкости через вход 14 и подается в анаэробный реактор 2, где соединения серы восстанавливаются до сульфида и образуются сульфиды металлов. Сульфиды металлов опускаются на дно реактора 2 (не показано). Газы, полученные во время этого анаэробного процесса, отводятся через трубопровод 15 к газоперерабатывающему аппарату 16, где может осуществляться сжигание или выделение Н 2. Содержащая сульфид жидкость, полученная в реакторе 2, отводится по трубопроводу 3 в аэробный реактор 4, где происходит окисление сульфида до элементарной серы. Воздух вводится в аэробный реактор 4 через вход 5. Газ отводится через трубопровод 17 в аппарат для удаления неприятного запаха 18. Жидкость, которая содержит серу, удаляется из аэробного реактора 4 через выход 6 и подается в сепаратор 7 для отделения серы. Сера отделяется через выход 8, в то время как очищенный вытекающий поток покидает сепарационный аппарат 7 через выход 10. Результаты измерений, относящиеся к перерабатывающей системе, работавшей согласно изобретению,суммируются в таблицах 5 и 6 ниже. Таблица 5 Концентрации основных компонентов при извлечении тяжелых металлов Стадия фиг.2 втекающий (1) а (3) в (6) вытекающий (10) апосле анаэробной стадии, впосле аэробной стадии. После добавления во втекающий поток этанола образуется около 350 мг/л осадка сульфидов металлов. Таблица 6 Концентрация других металлов во втекающем и вытекающем потоках Металл Кадмий Железо в целом Свинец Медь Кобальт Никель Марганец Магний Кальций Алюминий 2005 1 Пример 1. Для того, чтобы оценить соотношение между производством серы и/или сульфата и расходной степенью загруженности сульфидной пульпы в установке по извлечению сульфида, образование серы измерялось в целом ряде стационарных ситуаций. В этом эксперименте в реактор подавались только сульфид и питательные среды, но не органические соединения, так что содержаниеопределялось только окисляющей сульфид биомассой. Результаты показаны на фиг.3. Ниже 10 мг /мгчас. образуется только сульфат. При степени загруженности пульпы, превышающей 10 мг /мгчас, растет выход серы. Содержание азота в бактериях, окисляющий серу, измерялось с помощью модифицированного метода, разработанного.(1983) .. .,14.239-249. Пример 2. В установке согласно фиг.2 поток сточной воды, содержащей тяжелые металлы, был очищен путем биологического удаления сульфида. Установка состоит из смесительной емкости 12, анаэробного реактора 2 (объем 12 м 3) для снижения сульфатов и металлических сульфидов, аэробного реактора 4 (объем 5 м 3), в котором избыток сульфида окисляется до получения элементарной серы, и тарельчатого сепаратора 7. Анаэробный реактор содержит смешанную анаэробную среду, включающую восстанавливающие сульфат группы видови . Аэробный реактор содержит смешанную аэробную среду, включающую окисляющие серу группы видови . Процесс протекает при удельном расходе воды 6,5 м 3/час. Концентрации металлов и соединений серы во втекающем и вытекающем потоках анаэробного реактора 2 (стрелки 14 и 3 соответственно) были такими, как приведены в таблице ниже Таблица 7 Компоненты Концентрации основных соединений серы во входящем и выходящем потоках аэробного реактора(стрелки 3 и 6 соответственно) приведены в таблице ниже Таблица 8 Соединение На входе 3 мг/л На выходе 6 мг/л сульфид 300 0 сульфат 150 250 сера 0 270 Концентрация кислорода в аэробном реакторе с неподвижной оболочкой составляет 0,1 мг/л. Измерение показало, что редокс-потенциал (окислительно-восстановительный) в аэробном реакторе имеет значение между 400 и -350 мВ по отношению соответственно к / электроду. Поверхность носителя в реакторе с неподвижной оболочкой составила 550 м 2 и поверхность сульфидной загрузки составила (0,3 кг 2-/м 2 6,5 м 3/час х 24/сутки/550 м 285 г/м 2 сутки). Концентрация биомассы составила между 0,5 и 5 мг /л, в загрузке шлама между 60 и 600 мг 2-/мг . Элементарная сера, выходящая из аэробного реактора, была отделена в сепараторе при производительности выше 90. Этот пример показывает, что тяжелые металлы удаляют из процесса при очень высокой производительности и в то же время сульфат, присутствующий в процессе, также удаляют при производительности около 80. оставитель А.С. Жаврид Редактор В.Н. Позняк Корректор Т.Н. Никитина Заказ 7055 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 9

МПК / Метки

МПК: C02F 3/30

Метки: варианты, соединения, преработки, способ, содержащей, воды, серы

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/9-2005-sposob-prerabotki-vody-soderzhashhejj-soedineniya-sery-varianty.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ преработки воды, содержащей соединения серы (варианты)</a>

Похожие патенты