申请日2004.07.15
公开(公告)日2006.08.23
IPC分类号C02F3/28; C02F1/58; C02F1/20
摘要
本发明的目的是提供针对含有无机硫化合物的有机废水的高效能的上流式厌氧污泥床处理(甲烷发酵处理)方法，以及用于该方法的设备。本发明涉及含有硫化合物的有机废水的甲烷发酵处理方法，所述方法包括：检测来自甲烷发酵处理步骤产生的生物气中的硫化氢的浓度;和在所述生物气中的硫化氢的浓度超过预定值的情况下，使所述有机废水经受脱硫处理操作以进行控制，还涉及用于所述方法的设备。优选所述硫化氢浓度的预定值是1%至4%，更优选是1%至2%，并且所述脱硫处理操作包括加入含有铁离子的脱硫剂，以使铁离子与硫的摩尔比例为0.05至1。
权利要求书
1.含有硫化合物的有机废水的甲烷发酵处理方法，所述方法包 括：
检测由甲烷发酵处理步骤产生的生物气中的硫化氢的浓度;和
在所述生物气中的硫化氢的浓度超过预定值的情况下，使所述有 机废水经受脱硫处理操作以进行控制。
2.如权利要求1所述的有机废水的甲烷发酵处理方法，其中， 所述硫化氢浓度的预定值是1%至4%，优选是1%至2%。
3.如权利要求1所述的有机废水的甲烷发酵处理方法，其中， 所述脱硫处理操作是加入脱硫剂的脱硫处理，所述脱硫剂含有铁离子 并且所述铁离子与硫的摩尔比例为0.05至1。
4.如权利要求1所述的有机废水的甲烷发酵处理方法，其中， 所述脱硫处理操作是加入脱硫剂的脱硫处理操作，所述脱硫剂含有不 溶性铁。
5.如权利要求3或4所述的有机废水的甲烷发酵处理方法，其 中，所述脱硫处理操作具有通过曝气再生所述脱硫剂的作用。
6.有机废水的甲烷发酵处理设备，其包括：
脱硫处理罐或液体传递管，在其中含有硫化合物的有机废水经受 脱硫处理操作;和
甲烷发酵槽，在其中所述经受脱硫处理的有机废水经受甲烷发酵 处理，其中所述甲烷发酵槽包括：用于检测在所述发酵槽中产生的气 体中的硫化氢的浓度的装置;和用于基于所述测量值控制脱硫处理的 控制装置。
7.如权利要求6所述的有机废水的甲烷发酵处理设备，其中所 述脱硫处理罐具有通过曝气再生所述脱硫剂的作用。
说明书
含硫化合物废水的厌氧处理方法和设备
技术领域
本发明针对含有无机硫化合物如硫化氢的有机废水，所述废水从 各种工厂如造纸厂和化学品厂被排放，并且本发明涉及处理所述废水 的甲烷发酵处理方法和用于该方法的设备。
背景技术
通过甲烷发酵而降解处理有机废水、有机废物等的甲烷发酵处理 方法在节省能源方面是优异的，因为不需要曝气的能源，过量的污泥 也较少，并且与需氧处理如活性污泥方法相比，从产生的生物气中可 以回收能源。然而，由于产甲烷细菌或甲烷发酵细菌生长速率低并且 具有差的沉淀能力，因此它们易于与被处理的水一起流出。从而，难 以在发酵槽中提高微生物的密度以用于甲烷发酵处理。而且，在费用、 建筑位置等方面也存在问题。
作为利用具有高微生物密度的高效发酵槽的厌氧处理方法，有上 流式厌氧污泥床方法(在此及后称为“UASB”)。这是近来被广泛采 用的方法，其具有的特点是通过对厌氧菌如甲烷细菌以粒状形式进行 粒化可以以高密度维持反应器中的甲烷细菌的密度。从而可以在即使 当废水中的有机物质的浓度相当高的情况下，实现有效的处理。
然而，在用于处理含有存在于化学品工业废水如造纸/纸浆工业 废水中的高浓度无机硫化合物如硫化氢的废水的传统UASB方法中， 由于原水中的硫化氢和通过硫酸根离子的硫酸根还原而形成的硫化 氢会抑制甲烷发酵，因此必须去除硫化氢。
JP 5-84499A公开了一种甲烷发酵处理方法，其中，经过上流式 厌氧污泥床方法的工艺纸浆废水在适宜温度的甲烷发酵中，除去来自 纸浆蒸煮步骤的含甲醇废水中的硫物质，然后废水与含有聚合烃的废 水混合，接着，通过将该混合物供应至甲烷发酵反应器以进行处理。 然而，存在的问题是并不清楚什么是允许存在的硫物质，并且硫物质 被过量地除去。
JP 2001-79590A提出了向含有硫酸根离子的有机废水中加入硫 化氢形成抑制剂的方法，其中生成硫化氢，以形成硫化物，然后通过 沉淀除去所形成的硫化物。在该方法中，通过包含于硫化氢形成抑制 剂中的重金属的作用形成硫化物，由此沉淀并除去硫化氢。然而在该 方法中存在的问题是，甲烷发酵被包含于其中的重金属抑制。
另外，JP 8-323387A提出了一种厌氧处理有机废水的方法，其包 括向有机废水中加入与废水中所含的硫化合物等摩尔量或更大摩尔 量的铁离子，然后进行厌氧处理。在该方法中，存在的问题是由于铁 离子相对于硫化合物被过量地加入，从而形成氢氧化铁絮凝物，导致 铁在甲烷发酵槽中聚集。
发明内容
然而，在针对含有高浓度硫化合物如硫化氢的废水，例如上述的 化学工业废水如来自造纸/纸浆工业的废水的传统UASB方法中，存 在以下问题。
(a)通过还原硫酸根离子生成了硫化氢，而且当pH值降低时生 成非离解的硫化氢。该非离解的硫化氢抑制甲烷发酵。
(b)通过蒸汽提馏或空气吹脱过量地除去硫化氢会大大地增加 运行费用。
(c)过量加入脱硫剂不仅使费用增加，而且当过量的脱硫剂进入 甲烷发酵槽中时会显著地破坏厌氧微生物。
(d)当作为硫化氢去除剂的铁离子过量加入至硫化合物中时，铁 在反应器内部聚集。
因此，本发明的目的是提供针对含有无机硫化合物的废水的高效 的上流式厌氧污泥床处理方法，以及用于该方法的设备。
本发明解决了现有技术中的上述问题，并提供了针对含有硫化合 物的废水的高效的上流式厌氧污泥床处理方法，以及用于该方法的设 备。
为解决上述问题，经过大量的研究，结果是本发明人已发现当在 甲烷发酵处理产生的生物气中的硫化氢的浓度小于1%时，甲烷发酵 不会被硫化氢抑制。基于上述发现，完成了本发明。
也即，本发明通过如下方法解决了上述问题。
(1)含有硫化合物的有机废水的甲烷发酵处理方法，其包括：检 测由甲烷发酵处理步骤产生的生物气中的硫化氢的浓度;和在所述生 物气中的硫化氢浓度超过预定值的情况下，使所述有机废水经受脱硫 处理操作以进行控制。
(2)如项(1)所述的有机废水的甲烷发酵处理方法，其中，所述硫 化氢浓度的预定值是1%至4%，优选是1%至2%。
(3)如项(1)所述的有机废水的甲烷发酵处理方法，其中，所述脱 硫处理操作是加入脱硫剂的脱硫处理，所述脱硫剂含有铁离子并且所 述铁离子与硫的摩尔比例为0.05至1。
(4)如项(1)所述的有机废水的甲烷发酵处理方法，其中，所述脱 硫处理操作是加入脱硫剂的脱硫处理操作，所述脱硫剂含有不溶性 铁。
(5)如项(3)或(4)所述的有机废水的甲烷发酵处理方法，其中，所 述脱硫处理操作具有通过曝气再生所述脱硫剂的作用。
(6)有机废水的甲烷发酵处理设备，其包括：脱硫处理罐或液体 传递管，在其中含有硫化合物的有机废水经受脱硫处理操作;和甲烷 发酵槽，在其中所述经受脱硫处理的有机废水经受甲烷发酵处理，其 中所述甲烷发酵槽包括：用于检测在所述发酵槽中产生的气体中的硫 化氢的浓度的装置;和用于基于所述测量值控制脱硫处理的控制装 置。
(7)如项(6)所述的有机废水的甲烷发酵处理设备，其中所述脱硫 处理罐具有通过曝气再生所述脱硫剂的作用。
根据本发明，在含有硫化合物的有机废水的甲烷发酵处理方法 中，通过检测来自甲烷发酵处理步骤产生的生物气中的硫化氢的浓度 可以获得显著高的处理效率，并且在当生物气中的硫化氢的浓度超过 预定值1%至4%，优选为1%至2%的情况下，使所述有机废水经受 脱硫处理操作以进行控制。
