[发明专利]生物去除水中硫化物的方法

说明书

提供了一种从地下水和工业水中生物去除污染物如硫化物的方法。硫化物氧化细菌通过生物氧化而将水中的硫化物氧化以产生可溶性硫酸盐。本发明使用填料床生物反应器构造，其使用填料材料来使硫化物氧化细菌的浓度最大化。

优先权声明

本申请要求2015年12月17日提交的美国申请62/268,647的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明一般涉及从水中去除污染物的方法。更具体地说，本发明涉及从高盐度地下水和工业废水中生物去除硫化物的方法。

背景

环境意识型工业不断努力实现从污染水中去除污染物的目标，以使水在地下水级别和消费级别都安全。政府管制的机构为许多常见的工业污染物设定限制。由于污染物减少和清除技术在达到先前建立的要求方面证明是有效的，因此这些限制趋于变得更加严格。因此，地下水和消费级别的水在纯度和安全性方面不断改进。

在用于减少和去除污染物的方法中，生物修复构成了有效和理想的技术。从广义上说，生物修复包括使用消化污染物作为食物来源的微生物，包括氮和碳化合物。菌代谢可以将污染物转化为具有简单化学结构的代谢物，在需氧方法中转化为二氧化碳和水，或者在厌氧方法中转化为甲烷。在任何方面，由菌产生的代谢产物通常不具有不利的环境影响。

在水力破碎或“压裂”中使用大量的水，这是一种用于提高从含有机物的页岩沉积物中回收天然气的技术，导致地上水和来自饮用地下水的淡水储备使用的限制。使用非饮用深层地下水盐水进行压裂并不会对这些淡水储量造成压力，但它确实带来了新的挑战，特别是在盐水中存在高含量硫化氢方面。已经开发了几种化学工艺，包括用于从废水中去除硫化物的化学氧化或汽提/吸附技术，但是它们倾向于相对昂贵并且需要不理想的大量时间、机械和高运行成本。污泥处置是生物处理系统的主要运营成本之一。在悬浮生长系统中使用产生单质硫的硫氧化菌会产生大量的固体，这些固体有助于单质硫固体和生物固体的污泥形成。

因此，需要一种以成本和时间效率的方式从废水中去除硫化物的改进方法和设备。还希望提供这样的方法和系统，其可以用改进的生物方法代替用于除去硫化物的一些常规化学方法，从而减少进行这些方法所需的时间、机械和操作成本。

概要

本发明的一个实施方案是在生物反应器中从水流中除去硫化物的方法，其中水流含有基于单质硫1mg/L-2500mg/L的硫化合物，包括将水流传送通过固定膜生物反应器，所述固定膜生物反应器含有有效量的固定在生物反应器内的填料材料上的自养专性无机化能营养菌。硫化物被氧化成硫酸盐。空气循环到生物反应器中以向菌提供氧气，并除去含有硫化物的空气，其中硫化物挥发成气相到空气中。一部分含有硫化物的空气被再循环到生物反应器中，以允许再循环空气中的残余硫化物被菌氧化。将包含少于0.5mg/L硫化物的纯化水流从生物反应器中取出。

本发明寻求提供一种以成本和时间有效的方式在生物反应器中从水流中除去硫化物的方法。本发明的益处在于硫化物的生物氧化方法比现有技术方法快并且产生可溶性硫酸盐而不是单质硫，其在从咸地下水中去除硫化物方面存在问题。该方法有利地避免了固体分离和处置问题。考虑到以下详细描述、附图和所附权利要求，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。

附图的简要说明

图1是本发明实施方案的方法的示意图。

图2是根据本发明实施方案的用于从废水中去除污染物的生物活性组件的横截面图。

详细说明

通过使用菌，特别是光合作用细菌将硫化物氧化成悬浮生长模式的单质硫而将还原硫物质微生物氧化是已知的。细菌已经开发出比通过分子氧非生物氧化硫化物更高效的酶。本发明提供了一种使用非光合作用无机化能营养的硫氧化细菌的方法，其可将硫化物氧化成可溶性硫酸盐而不是单质硫。将硫化物氧化成单质硫的细菌经常产生硫颗粒，使得硫保留在生物质中。