一种含硫废水的处理装置及含硫废水的处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种含硫废水的处理装置及含硫废水的处理方法。

背景技术

废水处理就是利用物理、化学和生物等方法对废水进行处理，使废水净化，减少污染，以至达到废水回收、复用，充分利用水资源。根据废水的来源，可以分为生活废水和工业废水，而工业废水又包括了电镀废水、重金属废水等，由于不同来源的废水成分不同，因此需要不同的处理方式。

对于炼油、石化、制药、燃料、制革等行业在生产过程中会产生大量含有硫离子的废水，即含硫废水，含硫废水在工业生产中常见的一种，含有硫化物的废水具有毒性大、腐蚀性强的特点。废水中的硫元素以多种形式存在，危害比较大的是硫化氢。硫化物含硫高的废水能够腐蚀金属的管道和设备，给生产带来很大的经济损失；并且当含硫废水储存环境存在微生物时，会产生硫酸盐还原菌，这种微生物能够将硫酸盐还原成硫化物或硫化氢，增加废水的酸性以及对环境的危害。

目前，比较常见的含硫废水的处理方法包括化学沉淀法、电化学氧化法、生化法等，化学沉淀法主要是采用生石灰、硫酸亚铁等药剂和硫离子发生反应形成沉淀，最后从废水中分离出来；电化学氧化法是利用空气中的氧气、双氧水等对含硫废水中的硫化物进行氧化，生成硫酸盐，硫酸盐是呈溶解状态，需要结合其他的方式将硫酸盐去除；生化法是在厌氧环境中通过硫自养反硝化细菌将硫离子氧化为硫单质再沉淀去除的方法。由于污水中不仅含有硫，还含有大量的氨氮类化合物，但目前并没有相关技术能够简单便捷的实现脱氮除硫。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种含硫废水的处理装置及含硫废水的处理方法。

第一方面，本发明提供了一种含硫废水的处理装置，所述处理装置包括：初级消解池、次级消解池、深度消解池和上升流沉淀池，其中：

所述深度消解池和所述上升流沉淀池位于所述初级消解池内部，且所述上升流沉淀池位于所述深度消解池上方，并与所述深度消解池通过三相分离器连通，所述初级消解池与所述深度消解池连通，所述上升流沉淀池设置溢流口通向所述初级消解池外部；

所述上升流沉淀池的顶面密封且顶面直径大于底面直径，所述深度消解池的内部填充好氧颗粒污泥，所述深度消解池的底部连通排泥管，所述排泥管上设置潜污泵和排泥阀；

所述次级消解池设置于所述初级消解池上游，并与所述初级消解池通过三级进水通道连通；

所述初级消解池内部设置初级MABR，所述初级MABR设置于所述初级消解池内壁与所述深度消解池外壁和所述上升流沉淀池外壁形成的空腔内，所述次级消解池内部设置次级MABR。

在本发明中，待处理的含硫废水能够进入次级消解池，并在次级消解池进行调节，使其中含有的硫化物和硝态氮含量的比值调节至最适宜进行同步硝化-短程硫自养反硝化-厌氧氨氧化反应或同步硝化-硫自养反硝化反应的状态，而后在初级消解池进行同步硝化-短程硫自养反硝化-厌氧氨氧化反应或同步硝化-硫自养反硝化反应，随后反应液流入深度消解池，在深度消解池中能够继续除去残余的污染物并能够吸附在初级消解池中产生的硫单质颗粒。

因此，本发明提供的含硫废水的处理装置能够同时实现硫化物、氨氮以及亚硝态氮的充分脱除，不仅如此，还能够在不产生任何副产物的前提下实现部分硫酸盐的去除，也能够在较低的COD值的前提下正常运行，且占地面积小，能耗药耗低。

作为本发明的一种优选技术方案，所述处理装置还包括有机碳源加药箱，所述有机碳源加药箱通过有机碳源加药管与所述次级消解池连通，所述有机碳源加药管上设置有机碳源加药泵和有机碳源加药阀。

作为本发明的一种优选技术方案，所述深度消解池和所述上升流沉淀池的外壁设置蓄能管，所述蓄能管的进水口设置于所述上升流沉淀池外侧壁与所述初级消解池内侧壁形成的空腔内，且所述进水口的水平高度高于所述上升流沉淀池的溢流口的水平高度，所述蓄能管的出水口连通所述深度消解池的底部。

作为本发明的一种优选技术方案，所述初级MABR包括顶板和底板，所述初级MABR的底板固定于所述初级消解池的底部，所述初级MABR的顶板固定于所述初级消解池的顶部和/或所述深度消解池的外侧壁，所述初级MABR的内层接种硝化细菌，所述初级MABR的外层接种硫自养反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌。

所述次级MABR包括顶板和底板，所述次级MABR的底板固定于所述次级消解池的底部，所述次级MABR的顶板固定于所述次级消解池的顶部，所述次级MABR的内层接种硝化细菌，所述次级MABR的外层接种硫酸盐还原菌和反硝化细菌。

本发明提供的含硫废水的处理装置巧妙地利用了硫酸盐还原菌，不仅能够达到去除部分硫酸盐的目的，同时还能够为硫自养反硝化细菌补充反应底物。

作为本发明的一种优选技术方案，所述处理装置还包括初级MABR曝气装置、初级内腔曝气装置、次级MABR曝气装置和次级内腔曝气装置。

所述初级MABR曝气装置连接所述初级MABR的底板，所述初级内腔曝气装置的布气管道设置于所述深度消解池的底部。

所述次级MABR曝气装置连接所述次级MABR的底板，所述次级内腔曝气装置的布气管道设置于所述次级消解池的底部。

作为本发明的一种优选技术方案，所述处理装置还包括与所述初级消解池连接的初级进水通道，所述初级进水通道的出水口位于所述初级消解池的底部。

所述处理装置还包括与所述次级消解池连接的次级进水通道和三级进水通道，所述次级进水通道的进水口与所述初级进水通道连通，出水口位于所述次级消解池的底部，所述三级进水通道的进水口位于所述次级消解池的顶部，出水口与所述初级进水通道连通，所述次级进水通道与所述初级进水通道的连通口位于所述三级进水通道与所述初级进水通道连通口的上游。

所述初级进水通道上设置初级控制阀，所述初级控制阀位于所述次级进水通道的进水口和所述三级进水通道的出水口之间，所述次级进水通道上设置次级控制阀，所述次级控制阀紧邻所述次级进水通道的进水口，所述三级进水通道上设置三级控制阀，所述三级控制阀紧邻所述三级进水通道的出水口。

在本发明中，所述控制阀的作用是通过开关控制是否需要走水。

所述处理装置还包括连接所述次级消解池和所述三级进水通道的四级进水通道，所述四级进水通道与所述三级进水通道的连通口位于所述三级进水通道进水口和所述三级控制阀之间，所述四级进水通道上设置四级控制阀，所述四级控制阀紧邻所述四级进水通道的出水口。

作为本发明的一种优选技术方案，所述初级进水通道上设置初级总氮检测计、初级COD检测计、初级硫化物检测计和初级硫酸盐检测计，所述初级总氮检测计、所述初级COD检测计、所述初级硫化物检测计和所述初级硫酸盐检测计位于所述初级进水通道的进水口和所述次级进水通道的进水口之间。

在本发明中，所述初级总氮检测计、初级COD检测计、初级硫化物检测计和初级硫酸盐检测计用于监测初始进水的总氮浓度（mg/L）、COD值（mg/L）、硫离子浓度（mg/L）和硫酸根离子浓度（mg/L）。

所述三级进水通道上设置次级总氮检测计和次级硫化物检测计，所述次级总氮检测计和所述次级硫化物检测计位于所述三级进水通道的进水口处。

在本发明中，所述次级总氮检测计和次级硫化物检测计用于检测次级消解池出水口处的总氮浓度（mg/L）和硫离子浓度（mg/L）。

第二方面，本发明提供了一种含硫废水的处理方法，所述处理方法利用第一方面所述的含硫废水的处理装置进行，所述处理装置利用PLC系统进行控制，所述PLC系统按照如下公式运行：

其中：

S1为初始进水的含硫废水的硫离子浓度, mg/L；

N1为初始进水的含硫废水的总氮浓度, mg/L；

C为初始进水的含硫废水的COD数值, mg/L；

S2为次级消解池出水口处的硫离子浓度, mg/L；

N2为次级消解池出水口处的总氮浓度, mg/L。

作为本发明的一种优选技术方案，当PLC系统下达运行一级程序的指令时，初级控制阀开启，次级控制阀和三级控制阀关闭，次级MABR曝气装置和次级内腔曝气装置关闭；

当PLC系统下达运行二级程序的指令时，初级控制阀和四级控制阀关闭，次级控制阀和三级控制阀开启，次级MABR曝气装置和次级内腔曝气装置开启；

当PLC系统下达运行三级程序的指令时，初级控制阀和四级控制阀关闭，次级控制阀和三级控制阀开启，次级MABR曝气装置开启，次级内腔曝气装置关闭；

当PLC系统下达运行四级程序的指令时，初级控制阀和三级控制阀关闭，次级控制阀和四级控制阀开启，次级MABR曝气装置开启，次级内腔曝气装置关闭，所述次级内腔曝气装置的曝气速率以预设斜率下降；

当PLC系统下达运行五级程序的指令时，初级控制阀和三级控制阀关闭，次级控制阀和四级控制阀开启，次级MABR曝气装置开启，次级内腔曝气装置关闭，所述次级内腔曝气装置的曝气速率以预设斜率提升；

当PLC系统下达运行六级程序的指令时，初级控制阀和四级控制阀关闭，次级控制阀和三级控制阀开启，次级MABR曝气装置开启，次级内腔曝气装置关闭，有机碳源加药箱以预设加药量投加有机碳源；

当PLC系统下达运行七级程序的指令时，初级控制阀和三级控制阀关闭，次级控制阀和四级控制阀开启，次级MABR曝气装置开启，次级内腔曝气装置关闭，所述次级内腔曝气装置的曝气速率以预设斜率提升，有机碳源加药箱以预设加药量投加有机碳源；

在所述处理方法中，初级MABR曝气装置和初级内腔曝气装置持续运行，待处理废水直接进入所述初级消解池或经所述次级消解池处理后进入所述初级消解池，随后在重力自流的作用下先后流经所述初级消解池、蓄能管、所述深度消解池、所述三相分离器和所述上升流沉淀池。

作为本发明的一种优选技术方案，所述有机碳源加药箱的预设加药量的COD当量不低于(4×N1-C) mg/L且不高于(4×N1-C+2×SP) mg/L，SP为初始进水的硫酸根离子浓度, mg/L。

作为本发明的一种优选技术方案，所述深度消解池中含有的好氧颗粒污泥经所述三相分离器拦截后，以预设周期沉降并通过所述排泥管排出所述深度消解池，所述预设周期为40天~50天，所述好氧颗粒污泥表面附着的硫单质颗粒进行分离回收。

在本发明提供的所述处理方法中，所述处理方法利用PLC系统控制，包括如下步骤：

S1，初级硫化物检测计以固定频率记录进水硫离子浓度S1（mg/L），初级总氮检测计以固定频率记录进水总氮浓度N1（mg/L），初级COD检测计以固定频率记录进水COD数值C（mg/L），初级硫酸盐检测计以固定频率记录进水硫酸根离子浓度SP（mg/L），次级硫化物检测计以固定频率记录次级消解池中的硫离子浓度S2（mg/L），次级总氮检测计以固定频率记录次级消解池中的总氮浓度N2（mg/L），并向PLC系统发送反馈信号；

S2，PLC系统接收信号后，按照如下公式分别运行一级程序、二级程序、三级程序、四级程序、五级程序、六级程序和七级程序：

S3，初级MABR曝气装置和初级内腔曝气装置持续运行，待处理水直接进入初级消解池或经次级消解池处理后进入初级消解池，随后在重力自流的作用下先后流经初级消解池、蓄能管、深度消解池、三相分离器和上升流沉淀池。

本发明实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明提供的处理装置不仅能够除去污水中含有的总氮，还能够针对含硫废水进行处理，可以将含硫废水中的硫化物充分脱除，实现了硫化物、总氮（氨氮、亚硝态氮和硝态氮）的综合去除。

（2）本发明提供的含硫废水的处理装置不仅能够将含硫的污废水中的部分硫酸盐去除，还能够将这部分硫酸盐转化成硫化物副产物进行应用。

（3）本发明提供的含硫废水的处理装置在待处理废水COD含量较低的情况下也可正常运行，无需补充有机碳源或仅在特定情况下精确补充少量有机碳源，待处理废水无需携带活性污泥进行回流，能够实现连续出水，并且避免了活性污泥的浪费，显著地节约了能耗和药耗；

（4）本发明提供的处理装置高度集成，能够显著节约占地面积。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述含硫废水的处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述含硫废水的处理装置对含硫废水进行处理的程序控制图。

其中：

1-初级消解池；101-初级MABR；102-初级MABR曝气装置；103-初级进水通道；1031-初级控制阀；104-初级总氮监测计；105-初级COD检测计；106-初级硫化物检测计；107-初级硫酸盐检测计；

2-次级消解池；201-次级MABR；202-次级MABR曝气装置；203-次级内腔曝气装置；204-次级进水通道；2041-次级控制阀；205-三级进水通道；2051-三级控制阀；206-四级进水通道；2061-四级控制阀；207-次级总氮检测计；208-次级硫化物检测计；

3-深度消解池；301-排泥管；3011-排泥阀；3012-潜污泵；302-初级内腔曝气装置；

4-上升流沉淀池；

5-三相分离器；

6-有机碳源加药箱；601-有机碳源加药管；6011-有机碳源加药阀；6012-有机碳源加药泵；

7-蓄能管。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

本实施例提供了一种用于处理含硫废水的处理装置。

如图1所示，所述处理装置包括初级消解池1、次级消解池2、深度消解池3和上升流沉淀池4，其中：

所述深度消解池3和所述上升流沉淀池4位于所述初级消解池1内部，且所述上升流沉淀池4位于所述深度消解池3上方，并与所述深度消解池3通过三相分离器5连通，所述上升流沉淀池4设置溢流口通向所述初级消解池1外部；

所述深度消解池3和所述上升流沉淀池4的外壁设置蓄能管7，所述蓄能管7的进水口设置于所述上升流沉淀池4外侧壁与所述初级消解池1内侧壁形成的空腔内，且所述进水口的水平高度高于所述上升流沉淀池4的溢流口的水平高度，所述蓄能管7的出水口连通所述深度消解池3的底部，在所述处理装置中，待处理废水能够通过蓄能管从初级消解池中流入深度消解池中，而后经过三相分离器进入上升流沉淀池内，最后通过溢流口流至初级消解池外；

所述上升流沉淀池4的顶面密封且顶面直径大于底面直径，所述深度消解池3的内部填充好氧颗粒污泥，所述深度消解池3的底部连通排泥管301，所述排泥管301上设置排泥阀3011和潜污泵3012，所述深度消解池中填充的好氧颗粒污泥能够定期通过所述排泥管排出，同时其表面附着有硫单质颗粒能够进行分离回收；

所述初级消解池1内部设置初级MABR 101，所述初级MABR 101设置于所述初级消解池1内壁与所述深度消解池3外壁和所述上升流沉淀池4外壁形成的空腔内，所述初级MABR 101包括顶板、底板和多组MABR膜，所述初级MABR 101的底板固定于所述初级消解池1的底部，所述初级MABR 101的顶板固定于所述初级消解池1的顶部和/或所述深度消解池3的外侧壁，所述初级MABR 101的内层接种硝化细菌，所述初级MABR 101的外层接种硫自养反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌；

所述次级消解池2设置于所述初级消解池1上游，并与所述初级消解池1通过三级进水通道205连通，所述次级消解池2内部设置次级MABR 201，所述次级MABR 201包括顶板和底板，所述次级MABR 201的底板固定于所述次级消解池2的底部，所述次级MABR 201的顶板固定于所述次级消解池2的顶部，所述次级MABR 201的内层接种硝化细菌，所述次级MABR201的外层接种硫酸盐还原菌和反硝化细菌；

所述处理装置还包括有机碳源加药箱6，所述有机碳源加药箱6通过有机碳源加药管601与所述次级消解池2连通，所述有机碳源加药管601上设置有机碳源加药阀6011和有机碳源加药泵6012；

所述处理装置还包括初级MABR曝气装置102、初级内腔曝气装置302、次级MABR曝气装置202和次级内腔曝气装置203；

所述初级MABR曝气装置102连接所述初级MABR 101的底板，所述初级内腔曝气装置302的布气管道设置于所述深度消解池3的底部；

所述次级MABR曝气装置202连接所述次级MABR 201的底板，所述次级内腔曝气装置203的布气管道设置于所述次级消解池2的底部；

所述处理装置还包括与所述初级消解池1连接的初级进水通道103，所述初级进水通道103的出水口位于所述初级消解池1的底部；

所述处理装置还包括与所述次级消解池2连接的次级进水通道204，所述次级进水通道204的进水口与所述初级进水通道103连通，出水口位于所述次级消解池2的底部，所述三级进水通道205的进水口位于所述次级消解池2的顶部，出水口与所述初级进水通道103连通，所述次级进水通道204与所述初级进水通道103的连通口位于所述三级进水通道205与所述初级进水通道103连通口的上游；

所述初级进水通道103上设置初级控制阀1031，所述初级控制阀1031位于所述次级进水通道204的进水口和所述三级进水通道205的出水口之间，所述次级进水通道204上设置次级控制阀2041，所述三级进水通道205上设置三级控制阀2051；

所述处理装置还包括连接所述次级消解池2和所述三级进水通道205的四级进水通道206，所述四级进水通道206与所述三级进水通道205的连通口位于所述三级进水通道205进水口和所述三级控制阀2051之间，所述四级进水通道206上设置四级控制阀2061；

所述初级进水通道上设置初级总氮检测计104、初级COD检测计105、初级硫化物检测计106和初级硫酸盐检测计107，所述初级总氮检测计104、所述初级COD检测计105、所述初级硫化物检测计106和所述初级硫酸盐检测计107位于所述初级进水通道103的进水口和所述次级进水通道204的进水口之间；

所述三级进水通道205上设置次级总氮检测计207和次级硫化物检测计208），所述次级总氮检测计207和所述次级硫化物检测计208位于所述三级进水通道205的进水口处。

实施例2

本实施例提供了一种利用实施例1提供的含硫废水的处理装置进行含硫废水的处理方法。

S1，所述初级硫化物检测计以固定频率记录进水硫离子浓度S1（mg/L），所述初级总氮检测计以固定频率记录进水总氮浓度N1（mg/L），所述初级COD检测计以固定频率记录进水COD数值C（mg/L），所述初级硫酸盐检测计以固定频率记录进水硫酸根离子浓度SP（mg/L），所述次级硫化物检测计以固定频率记录所述次级消解池出水口处的硫离子浓度S2（mg/L），所述次级总氮检测计以固定频率记录所述次级消解池出水口处的总氮浓度N2（mg/L），并向PLC系统发送反馈信号；

S2，PLC系统接收到信号后，按照图2所示程序分别运行一级程序、二级程序、三级程序、四级程序、五级程序、六级程序和七级程序：

各程序的运行方法如下：

当PLC系统下达运行一级程序的指令时，所述初级控制阀开启，所述次级控制阀和所述三级控制阀关闭，所述次级MABR曝气装置和所述次级内腔曝气装置关闭；

当PLC系统下达运行二级程序的指令时，所述初级控制阀和所述四级控制阀关闭，所述次级控制阀和所述三级控制阀开启，所述次级MABR曝气装置和所述次级内腔曝气装置开启；

当PLC系统下达运行三级程序的指令时，所述初级控制阀和所述四级控制阀关闭，所述次级控制阀和所述三级控制阀开启，所述次级MABR曝气装置开启，所述次级内腔曝气装置关闭；

当PLC系统下达运行四级程序的指令时，所述初级控制阀和所述三级控制阀关闭，所述次级控制阀和所述四级控制阀开启，所述次级MABR曝气装置开启，所述次级内腔曝气装置关闭，所述次级内腔曝气装置的曝气速率以预设斜率下降；

当PLC系统下达运行五级程序的指令时，所述初级控制阀和所述三级控制阀关闭，所述次级控制阀和所述四级控制阀开启，所述次级MABR曝气装置开启，所述次级内腔曝气装置关闭，所述次级内腔曝气装置的曝气速率以预设斜率提升；

当PLC系统下达运行六级程序的指令时，所述初级控制阀和所述四级控制阀关闭，所述次级控制阀和所述三级控制阀开启，所述次级MABR曝气装置开启，所述次级内腔曝气装置关闭，所述有机碳源加药箱以预设加药量投加有机碳源；

当PLC系统下达运行七级程序的指令时，所述初级控制阀和所述三级控制阀关闭，所述次级控制阀和所述四级控制阀开启，所述次级MABR曝气装置开启，所述次级内腔曝气装置关闭，所述次级内腔曝气装置的曝气速率以预设斜率提升，所述有机碳源加药箱以预设加药量投加有机碳源，其中，预设有机碳源加药量的COD当量不低于(4×N1-C) mg/L且不高于(4×N1-C+2×SP) mg/L；

在上述程序运行过程中，所述初级MABR曝气装置和所述初级内腔曝气装置持续运行，待处理废水直接进入所述初级消解池或经所述次级消解池处理后进入所述初级消解池，随后在重力自流的作用下先后流经所述初级消解池、所述蓄能管、所述深度消解池、所述三相分离器和所述上升流沉淀池；

S3，深度消解池中含有的好氧颗粒污泥经所述三相分离器拦截后，以预设周期沉降并通过所述排泥管排出所述深度消解池，所述预设周期为40天~50天，所述好氧颗粒污泥表面附着的硫单质颗粒进行分离回收。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。