[发明专利]一种利用厌氧膜生物反应器制备H2 在审
申请号: | 202010927972.0 | 申请日: | 2020-09-07 |
公开(公告)号: | CN112028237A | 公开(公告)日: | 2020-12-04 |
发明(设计)人: | 辛宝平;祁诗月;董凯;王佳;陈吉;苗雅慧 | 申请(专利权)人: | 北京理工大学 |
主分类号: | C02F3/28 | 分类号: | C02F3/28;C02F3/34;C02F101/20;C02F101/22 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 100081 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 利用 厌氧膜 生物反应器 制备 base sub | ||
本发明应用厌氧膜生物反应器制取气态和液态H2S,分别用于高酸度重金属废水(冶炼行业污酸和不锈钢行业酸洗废水)和低酸度(中性)重金属废水(电镀废水和电池生产废水)中有毒金属离子的硫化沉淀脱除。通过膜的高效截留作用和营养培养条件调控大幅提高了厌氧MBR反应器中SRB种群浓度,解决了传统工艺SRB生长缓慢且难以优势生长的难题,从而增加了H2S(S2‑)的产收率。同时该发明将厌氧MBR高效、稳定、持续的H2S(S2‑)生物制备和废水中重金属硫化沉淀去除相耦合,隔绝了SRB与有毒金属离子的直接接触,不但消除了有毒金属对SRB的毒害而且提高了H2S(S2‑)的产收率,显著改善了重金属的硫化沉淀脱除效能。
技术领域
本发明涉及一种利用厌氧膜生物反应器稳定、高效、低成本、大规模制备H2S气体并用于重金属废水及冶炼行业污酸中有毒重金属硫化沉淀脱除的方法,属于废水处理、固废处置和环境微生物技术交叉领域。
背景技术
重金属废水指含有汞、铅、铬、镉、砷、铜、镍、锌、钴等一种或多种重金属离子的工业废水。不同于有机类毒物,重金属在自然界中不能降解,因此具有更大的潜在环境危害和健康威胁。选矿、冶炼、电子、仪表、电镀、酸洗、化工、电池生产、机械制造等诸多行业都产生重金属废水,故其水质复杂多变、排放量巨大、来源广泛。通常重金属废水中不仅含有多种金属离子,还含有各种有机物、氟氯硫磷氮阴离子以及不同浓度的氢离子(单一酸或混合酸),如冶金行业硫酸制备产生的污酸和不锈钢酸洗产生的酸洗废水等。
包括污酸和酸洗废水在内的重金属废水的处理处置技术也多种多样,包括物理法(如离子交换,活性炭吸附,膜分离)、化学法(如化学沉淀,氧化还原,溶剂萃取)、生物法(生物絮凝,生物吸附、生物还原)。其中,化学沉淀法因其极强的水质适应性成为应用最广的处理工艺。石灰沉淀法应用廉价易得的石灰石/石灰乳辅以无机/有机高分子絮凝剂,可同时中和废水酸度并去除有毒金属,是重金属废水处理处置的主流工艺。但该工艺产生大量的涉重危废污泥,需要很高的无害化处置费用;此外,酸碱中和消耗很多药剂,不但增加了处理成本而且酸回用可能完全丧失。
与石灰沉淀法相比,硫化钠沉淀法大幅减低了废渣产生量,而且在去除有毒金属的同时保留了酸;但生成的钠盐又为酸的回用造成了困扰。H2S通气沉淀法在高效硫化沉淀脱除有毒金属的同时对废水水质不产生任何影响,为酸回用创造了有条件;但当前主流的H2S化学制备工艺通过催化裂解甲醇生成H2,后者与硫磺激烈反应所得。该化学制备工艺虽然速度快、效率高、产率大;但高爆中间物生成以及氢气-硫磺高反应使得制备过程存在极大安全风险,对于过程防泄漏和防腐蚀带来很大挑战。国内几个示范工程都由于存在安全隐患和泄露腐蚀方面的问题而不得不中止或停止运行。
硫酸盐还原菌(SRB)是一类以小分子有机物为电子供体、以SO42-为电子受体的古生菌。该类菌群在厌氧环境中氧化小分子有机物得到 NADH/NADPH,后者还原SO42-生成大量H2S,此过程释放的能量用于菌株生长繁殖和其他生理活动。厌氧条件下SRB和产甲烷菌争夺小分子碳源;但通过 pH调节、温度调控、搅拌方式改变、添加微量生长调理剂等可以抑制产甲烷菌生长并促进SRB的优势生长,从而大幅提高H2S产率。选择廉价、易得、广谱的有机碳源生物还原SO42-,绿色、安全、低成本、高效率生物制备H2S气体替代化学制备对于污酸和重金属废水的硫化沉淀脱除具有非常重要的意义。
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