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活性炭处理废水时硫化氢的发生及对策

编辑:红足一世手机版 日期:2018-07-27 9:23:38 人气:

活性炭处理废水时硫化氢的发生及对策

近几年来,由于工业废水等的再次循环和重新利用,活性炭处理废水方法正在迅速普及。它是利用活性炭的吸附效能,吸附、去除废水中的有机物,是当前相当有效的处理方法。然而,在活性炭吸附塔内却屡次发生硫化氢,特别是在处理工厂废水之际,这种现象尤能见到。

由于硫化氢的产生,可引起许多弊病:(1)产生影响人体健康的恶臭气味:(2)废水处理设备被腐蚀;(3)引起处理水的恶化—由于硫化氢的发生,水中溶解氧减少,CODMn(化学耗氧量)上升,更因为处理水能产生的白浊现象,水中悬浮物(SS)增加;(4)处理水不可再利用。

以往曾有人报导,当活性炭吸附塔内产生厌氧状态时,栖息在活性炭层内的厌氧菌—硫酸还原菌,能把硫酸盐还原成硫化氢。为此,本文着重叙述在废水处理时,活性炭吸附塔内硫化氢的发生机制及其对策。

1.硫化氢发生状况

用再生的活性炭开始排水后不久,处理水中并未产生硫化氢。但是,排水经过10天以上,伴随着BOD的减少,硫化氧的量也在按比例增加。

从活性炭吸附塔内的不同部位取水样,对溶解氧和硫化氢浓度进行测定。结果表明,原废水溶解氧几乎呈饱和状态,但是通过吸附塔内活性炭层之后,溶解氧在急剧地减少,从而了解到在大部份活性炭层内呈现了厌氧状态。而且,也可看到随着溶解氧的减少,硫化氢的量在增加。在原废水、第1吸附塔内活性炭A层、B层、C层、第2吸附塔内活性炭C层,溶解氧依次分别是6.5、6.0、1.0、0.8、0.6ppm,而硫化氢发生量则分别为0、20、220、230、250PPm。

2.硫化氢的发生机制

在活性炭吸附塔内培养、分离出了栖息在活性炭层内的细菌。用好氧性培养,分离出了具有产生硫化氢能力的细菌。此菌是Citrobaeter freunii。用厌氧性培养,也分离出了能够产生硫化氢的细菌,经鉴定是Desulfovibrio sp。Desulfo-vibrio sp.能利用胨、硫酸根离子、硫代硫酸根离子(S2O3-2 )产生硫化氢。而Citrobaeter freundii只能利用硫代硫酸根离子和半胧氨酸作为硫源,产生硫化氢。现已确认在活性炭吸附塔内,产生硫化氢起主导作用的是Desulfovibrio sp。

曾经有人报导,存在于活性炭原废水中的Desulfovibrio sp.在吸附塔内的活性炭层中繁殖。由于这种厌氧菌的作用,可以把废水中硫酸盐还原成硫化氢。

3.硫酸还原菌的性质

实验证明,Desulfovbrio sp.的最适温度是30℃。而混合菌的最适温度却在35°-40℃之间,偏向于温度较高的范围。Desulfovibrio sp.的最适pH值是7,它的pH值曲线相当尖锐。混合菌最适pH值范围稍广,是7一9。

Desulfovibrio sp.可以利用硫酸盐产生硫化氢。其反应式是:

公式1

实验表明,硫酸根离子的量大致相等时,排水中的BOD浓度不同,产生:硫化氢的量与BOD之间有关系。BOD依次分别是42、49、96、88ppm,而SO4 2-又分别是730、600、770、770ppm时,H2S的发生量则分别为8、38、130、115ppm。并且硫化氢的发生量也与废水中硫酸根离子的量同样具有明显地相关关系。当SO42-,依次分别是300、310、300、300、3.3、3ppm,而BOD又分别是116、58、72、72、76、76、76ppm时,H2S的发生量则分别为35、83、90、65、10、5、lppm。

4.处理水的白浊现象

含有硫化氢的活性炭处理水被放置后,会产生白浊现象。活性炭处理水的白浊程度以透明度表示。处理水放置1小时后,白浊现象急速产生,至9-l0小时,透明度可降至5-7厘米。这种现象夏季显著,冬季轻微。白浊现象是因为在活性炭处理水中产生了硫化氢的缘故。

用苯提取白浊物质,并进行提取物的元素分析。结果得知,白浊物质是硫。已经产生的硫化氢,依照下式被空气氧化,由于产生了硫的胶体物质而引起自浊现象。废水中存有微量的铁、锰等金属元素时,它们便成了这一反应的催化剂。

公式2

5.抑制产生硫化氢的对策

抑制产生硫化氢的方法,有下列数种:①去除作为硫源的硫酸根离子和硫代硫酸根离子:②降低原废水中的BOD量;③频繁更替活性炭;④在吸附塔内保持好氧状态:⑤添加杀菌剂:⑥将pH值置于酸性范围或是碱性范围;⑦提高吸附塔内的温度。

①去除硫源的方法:必须依靠发生源的改善以去除硫化氢。要考虑工厂内硫酸根离子和硫代硫酸根离子的再利用。

②降低BOD的方法:基本的是重新考虑发生源。或者,在活性处理之前,设置生物处理工程,以降低废水中的BOD量。例如把活性污泥处理放置在活性炭处理之前,由于活性污泥工程的设置,可以完全不产生硫化氢。

③经常更替活性炭虽好,但是成本却要增大。

④保持吸附塔内的好氧状态:硫酸还原菌是厌氧性细菌,在有氧的条件下不能繁殖。据此,可在原废水中注入空气或氧气,或者在吸附塔内注入空气或氧气。前者,溶解在原废水中的氧充其量在7-8ppm之间,而这些氧又立即被生活在吸附塔内的细菌消耗掉,不能发挥其作用。后者,向吸附塔内注入5%以上的氧,使吸附塔保持好氧状态,以便抑制硫化氢的发生。此外,由于补充了氧,活性炭的寿命也可以延长。

⑤使用杀菌剂灭硫酸还原菌的方法:对使用何种杀菌剂而又使活性炭吸附完好,目前还没有获得明显效果。

⑥变更pH值的方法:把pH值调整到酸性范围或是碱性范围,对这些微生物都有杀灭作用或者使其丧失活性。如前所述,混合菌的pH值曲线显示了扩大其范围的特征,所以在实际应用中,必须把pH值设计在5以下或者10以上。

⑦控制温度的方法:可利用硫酸还原菌的温度特性。高温水的排出在能量消耗方面颇有困难。因此,进行了对暂时排放高温水,使硫酸还原菌死灭或者失去活性方法。塔内温度维持在60℃以上、30一60分钟,约在一周内能够防止硫化氢的发生。用热水处理,硫酸还原菌儿乎大部份死亡,其效果仅能维持一周,一周后仍能产生硫化氢。因此,采用此法必须每周一次的用热水处理。 以上所举对策,均必须添置新设备以及旧设备的改造。然而,在设备方面进行容易,且有成效的对策是硝酸钠抑制法。 添加硝酸根离子(NO3-)使其还原成亚硝酸根离子(NO2-)是阻碍Desulfovi-brio sp.繁殖的物质,同时硫化氢的发生也会受到抑制。添加硝酸钠的量在40ppm以上时,硫化氢的发生量可抑制在200ppm以下。然而,如果再度增大硝酸钠的添加量,硫化氢的发生也不会完全没有。硝酸钠的添加量依次分别是0、10、25、20、25、30、40、40、60ppm时,硫化氢的发生量则分别为650、550、370、500、300、380、115、110、180ppm。

添加了硝酸钠,在水域中将成为富营养化现象。因此,必须测定活性炭处理水中硝酸根离子的浓度。测定结果表明,在原废水中硝酸根离子即使含有40ppm,处理水中也不过10ppm以下。添加了硝酸盐,氮素增加,然而其增加量远比预料的要小。这种减少,大概是由于生物的作用。

6.发生了的硫化氢去除方法

硫化氢是非常活泼的物质,容易氧化。基于这种性质,依靠注气法进行了氧化实验。如前所述,硫化氢被氧化后,产生了硫的胶体物质,使处理水成为白浊状态。然而,把白浊状态的处理水长时间的连续注入空气,白浊现象即刻消失,从而得到了透明的处理水。实验表明,使用空气量3升/升·小时,10小时以上,才可得到透明的处理水。透明现象如下式所示:

公式3

注入空气方法简单,也是使处理水透明的有效方法。但是,处理水至透明状态所需时间要长。再者,产生硫化氢的量增多时,相当多的硫化氢逸散,反而造成弊病。所以,为了促进硫化氢的氧化,可采用过氧化氢方法。

公式4

只是添加过氧化氢,不容易进行氧化。如果添加过氧化氢与注入并用,产生的硫化氢马上被氧化成硫。

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