一種利用鋼鐵硫酸洗廢液生物脫除硫化氫和氨氣的方法
2023-05-09 09:06:56
一種利用鋼鐵硫酸洗廢液生物脫除硫化氫和氨氣的方法
【專利摘要】一種利用鋼鐵硫酸洗廢液生物脫除硫化氫和氨氣的方法，在生物氧化塔中裝填嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌培養掛膜的填料，以添加營養鹽的酸洗廢液為生物培養液，在曝氣條件下酸洗廢液中的二價鐵被嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌氧化為三價鐵；生物氧化液在化學吸收塔中，通過酸性吸收作用脫除氨氣，利用溶解性三價鐵氧化硫化氫，溶解性三價鐵被還原為二價鐵，硫化氫轉變為硫單質，氨氣轉變為銨根離子；通過添加營養液再生還原液，回用到生物塔中循環利用。本發明的優點是：該方法在完成氨氣及硫化氫脫除過程中同時為微生物提供了氮源，利用酸洗廢液中三價鐵氧化脫除硫化氫的同時再生二價鐵，實現了以廢治廢、廢物再生循環利用的目的，有顯著的經濟效益和環境效益。
【專利說明】一種利用鋼鐵硫酸洗廢液生物脫除硫化氫和氨氣的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋼鐵硫酸洗廢液的資源化利用及以鋼鐵硫酸洗廢液為生物氧化介質脫除硫化氫和氨氣的方法。
【背景技術】
[0002]鋼鐵硫酸洗廢液是一種在鋼鐵冶金等行業產生的常見廢棄物，含有質量分數為17%-23%硫酸亞鐵和5%-10%硫酸，具強酸性，直接排放不但導致嚴重的環境汙染，而且會造成廢液中亞鐵離子、廢酸等有用資源的浪費。因此鋼鐵硫酸洗廢液的資源化利用成為一個意義深遠的課題。
[0003]硫化氫是一種具有強烈刺激性、腐蝕性及毒性的惡臭氣體，氨氣是一種具有強烈刺激氣味的鹼性腐蝕性氣體，在蛋白質發酵類企業如藥廠、食品廠及皮革廠等可同時排出。惡臭氣體中硫化氫和氨氣的共同存在不僅直接危害人體健康，對動植物的生長極其不利，而且在有氧和溼熱的條件下，嚴重腐蝕設備、管道和儀表等，脫除生產廢氣中的硫化氫及氨氣是防治大氣汙染的迫切需要。
[0004]目前工業生產中共同脫除惡臭氣體中硫化氫及氨氣的方法有化學法、生物法和聯合處理法。其中，化學處理法最為有效和可靠，但是需要大量化學藥劑投入，並且處理過程中會產生大量廢水，增加處理費用和工程造價；生物法應用範圍廣泛，具有效率高、費用低、處理後可達無害化的特點，但多組分的惡臭氣體對生物存在潛在毒害作用。
[0005]王愛傑，徐瀟文，任南琪等，參見:改進型生物脫臭滴濾塔對硫化氫和氨氣的處理.哈爾濱工業大學學報，2008，40(2):203-206，利用改進型生物滴濾塔進行了硫化氫和氨氣的脫除研究，結果表明較高質量濃度的硫化氫對敏感的硝化菌群的生長和活性產生負面影響從而降低了氨氣的去除率。葉姜瑜，沈秀紅，王琳等，參見=Bio-SR工藝去除硫化氫氣體的研究.環境工程學報，2012,6(2): 584-588，採用Bio-SR工藝，對進氣中硫化氫濃度、通氣量與硫化氫去除率之間的相關性進行了進一步研究，當吸收液中三價鐵濃度為
5.5-6g/L、進氣硫化氫濃度為lg/m3、通氣量為0.08-0.12mVh時反應器可持續高效運行，硫化氫去除率可達到98.4%以上，但上述工藝未能摒除惡臭氣體對細菌的毒害作用並且未能實現硫化氫及氨氣的共處理。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於針對上述存在問題，提供一種利用鋼鐵硫酸洗廢液生物脫除硫化氫和氨氣的方法，該方法以鋼鐵硫酸洗廢液為生物氧化介質，經嗜酸性鐵氧化細菌氧化後作為脫除硫化氫及氨氣的吸收液，在氨氣吸收過程中供給嗜酸性鐵氧化細菌氮源，在硫化氫脫除過程中再生二價鐵，實現以廢治廢、變廢為寶，資源再生，閉路循環的目的，兼具環境效益及經濟效益。
[0007]本發明的技術方案:
一種利用鋼鐵硫酸洗廢液生物脫除硫化氫和氨氣的方法，步驟如下:1)在生物氧化塔中，裝填已用嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌培養掛膜的填料，加入生物培養液浸沒填料，所述生物培養液為添加了營養鹽的鋼鐵硫酸洗廢液，二價鐵在生物氧化作用下轉變為三價鐵，得到富含三價鐵離子的生物氧化液；
2)將得到的生物氧化液輸送到化學吸收塔中，作為硫化氫及氨氣的吸收劑，惡臭氣體從塔底進入化學吸收塔，吸收劑吸收惡臭氣體中的硫化氫及氨氣後將三價鐵還原為二價鐵，得到含二價鐵的再生還原液，即可同時脫除惡臭氣體中的硫化氫和氨氣；
3)將步驟2)得到的還原液篩除沉澱後，用硫酸調節pH為2.0並補加營養鹽，然後作為生物氧化液重新返回用到生物氧化塔中使用。
[0008]所述填料為聚氨酯海綿，聚氨酯海綿填料孔隙為20目，密度為0.03g/cm3，孔隙率大於90%。
[0009]所述嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌ferroxidans^)為公知菌種，由中國普通微生物菌種保藏管理中心購買；掛膜培養時，嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌的接菌量與鋼鐵硫酸洗廢液的體積比為1:10。
[0010]所述鋼鐵硫酸洗廢液中添加的營養鹽為磷酸氫二銨、硫酸鎂和氯化鉀，在鋼鐵硫酸洗廢液中的添加濃度分別為磷酸氫二銨0.33g/L、硫酸鎂0.5g/L、氯化鉀0.lg/L;還原液中營養鹽的補加量為恢復到上述濃度。
[0011]本發明的反應原理:
以鋼鐵硫酸洗廢液為生 物培養介質，採用嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌掛膜，在曝氣條件下鋼鐵硫酸洗廢液中的二價鐵在嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌氧化作用下轉變為三價鐵；硫化氫氣體被三價鐵氧化為硫單質，同時三價鐵被還原為二價鐵，實現鐵離子循環利用；由於是在酸性條件下進行反應，通過酸性吸收作用脫除氨氣，同時為循環氧化提供氮源，氨氣與水結合生成銨根和氫氧根的可逆反應得以向正反應方向進行。生物氧化二價鐵及脫除硫化氫、氨氣原理如反應方程式(1)-(4):
【權利要求】
1.一種利用鋼鐵硫酸洗廢液生物脫除硫化氫和氨氣的方法，其特徵在於步驟如下: 1)在生物氧化塔中，裝填已用嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌培養掛膜的填料，加入生物培養液浸沒填料，所述生物培養液為添加了營養鹽的鋼鐵硫酸洗廢液，二價鐵在生物氧化作用下轉變為三價鐵，得到富含三價鐵離子的生物氧化液； 2)將得到的生物氧化液輸送到化學吸收塔中，作為硫化氫及氨氣的吸收劑，惡臭氣體從塔底進入化學吸收塔，吸收劑吸收惡臭氣體中的硫化氫及氨氣後將三價鐵還原為二價鐵，得到含二價鐵的再生還原液，即可同時脫除惡臭氣體中的硫化氫和氨氣； 3)將步驟2)得到的還原液篩除沉澱後，用硫酸調節pH為2.0並補加營養鹽，然後作為生物氧化液重新返回用到生物氧化塔中使用。
2.根據權利要求1所述利用鋼鐵硫酸洗廢液生物脫除硫化氫和氨氣的方法，其特徵在於:所述填料為聚氨酯海綿，聚氨酯海綿填料孔隙為20目，密度為0.03g/cm3,孔隙率大於90%。
3.根據權利要求1所述利用鋼鐵硫酸洗廢液生物脫除硫化氫和氨氣的方法，其特徵在於:所述嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌/erriorii/a/75.)為公知菌種，由中國普通微生物菌種保藏管理中心購買；掛膜培養時，嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌的接菌量與鋼鐵硫酸洗廢液的體積比為1:10。
4.根據權利要求1所述利用鋼鐵硫酸洗廢液生物脫除硫化氫和氨氣的方法，其特徵在於:所述鋼鐵硫酸洗廢液中添加的營養鹽為磷酸氫二銨、硫酸鎂和氯化鉀，在鋼鐵硫酸洗廢液中的添加濃度分別為磷酸氫二銨0.33g/L、硫酸鎂0.5g/L、氯化鉀0.lg/L;還原液中營養鹽的補加量為恢復到上述濃度。
【文檔編號】B01D53/78GK103585870SQ201310479582
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】秦松巖, 劉宗瑜, 薛琳, 吳莉莉 申請人:天津理工大學