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厭氧生物處理工業(yè)廢水
1、厭氧生物處理基本原理
近年來,污水厭氧處理因其高效能、低能耗等特點在水處理工程上迅速受到關(guān)注。隨著厭氧生化技術(shù)不斷成熟和完善,逐漸在高濃度的有機廢水處理方面顯示出了*性。目前,在環(huán)境工程和能源工程中,它已成為*的重要技術(shù)之一。
厭氧發(fā)酵過程借助于不同微生物種群間的協(xié)同作用,通過水解—酸化(產(chǎn)氫及產(chǎn)乙酸)—產(chǎn)甲烷等一系列反應(yīng)將有機底物轉(zhuǎn)化為甲烷和無機物。厭氧生物處理廢水的過程分為3個階段:第一階段首先將大分子物質(zhì)水解為簡單的小分子物質(zhì),在這個階段中需要產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌的參與,因此也叫水解酸化階段。第二階段將上一階段產(chǎn)生的有機酸分解轉(zhuǎn)化成氫氣、二氧化碳和部分乙酸,這個階段需要水解產(chǎn)酸菌群的參與。第三階段是厭氧發(fā)酵過程中最重要的一個步驟,在產(chǎn)甲烷細菌的作用下將二氧化碳、氫氣、乙酸等轉(zhuǎn)化為甲烷。
2、工業(yè)廢水的類型和特點
由于化工、冶金、皮革等行業(yè)生產(chǎn)過程較為復(fù)雜,排水量大且流量不穩(wěn)定等特點,造成工業(yè)廢水中所含的機物質(zhì)成分復(fù)雜,較難處理,同時對環(huán)境造成極大影響。廢水中含有大量的難降解和有毒有害物質(zhì),因此在處理過程中往往采用生物、化學(xué)、物理等聯(lián)合手段進行處理,處理難度大,所需費用高。但在厭氧生物處理中,有厭氧微生物和兼性厭氧菌等的存在,大部分難降解有機物質(zhì)會被分解為無污染且容易處理的小分子有機物,如甲烷和二氧化碳等氣體。因此在厭氧處理過程中,一個良好的厭氧環(huán)境條件是極為重要的,也能直接決定厭氧過程的分解效率。因此在微生物厭氧降解過程中不需要再加入再多的輔助介質(zhì)。
3、厭氧生物處理工業(yè)廢水的影響因素
3.1 溫度
厭氧微生物菌群對生存溫度有一定的要求,只有在適合其自身正常生長所需的溫度條件下,微生物才能發(fā)揮出自身厭氧反應(yīng)的優(yōu)勢,使廢水中的有機物降解效果達到最大。一般來說,在不同的溫度條件下,厭氧反應(yīng)均可正常進行,但在常溫、中溫或高溫狀態(tài)下,促進厭氧反應(yīng)正常進行的菌群種類差異較大,其對應(yīng)的相關(guān)的厭氧消化反應(yīng)過程也不相同,因此反應(yīng)過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物也不相同。但是溫度波動會抑制相關(guān)微生物自身的新陳代謝,造成厭氧反應(yīng)受到影響。因此,要保證厭氧過程高效順利的進行,在反應(yīng)過程中要求溫度保持穩(wěn)定。
3.2 堿度
在厭氧反應(yīng)過程中,堿度可以很好地反映體系的緩沖能力,在反應(yīng)過程中通常作為重點監(jiān)測的指標之一。一般厭氧體系的pH范圍在6.0~8.5之間,在此范圍內(nèi)能起有效緩沖作用的主要是HCO-3,所以在厭氧反應(yīng)過程中多以碳酸氫鹽堿度為判斷標準。工業(yè)廢水中VFA通常較高,容易酸累積,使厭氧反應(yīng)停滯在第二階段,產(chǎn)甲烷階段難以進行。因此,要保證厭氧反應(yīng)發(fā)酵*,就要保證厭氧反應(yīng)體系中具有足夠的緩沖物質(zhì)。所以在反應(yīng)過程中一般要求添加一定的堿度,使得運行過程中始終保持ALK在1500~3000mg/L范圍內(nèi),可起到有效的緩沖作用,防止pH值驟降帶來的危害。
3.3 接種污泥
厭氧菌群對環(huán)境適應(yīng)能力較差,且繁殖世代周期較長,接種污泥的質(zhì)量在很大程度上影響著厭氧系統(tǒng)的啟動速度甚至運行的成敗,也要保證合適的接種量,如果量少,污泥濃度過低,在厭氧反應(yīng)進行到第二階段時會產(chǎn)生酸積累,此時產(chǎn)甲烷菌濃度過低,沒辦法消化酸產(chǎn)物。但如果接種量過多,在反應(yīng)過程中會因營養(yǎng)物質(zhì)的缺少使得微生物生存產(chǎn)生競爭,污泥活性會降低。在一些高效廢水反應(yīng)器中,常以顆粒污泥為接種污泥,以提高處理效率。此外,接種顆粒污泥的性狀也是一項重要參考指標。
3.4 混合和攪拌
傳統(tǒng)的廢水處理中為了使污泥和廢水充分混合,厭氧反應(yīng)池會人為增加一定的攪拌速率,或者采用一定的進水速率對厭氧污泥產(chǎn)生一定的沖擊,污泥能處理廢水中的有機物量,也稱為有機負荷率,即有機物含量與微生物量的比值。另外在啟動厭氧反應(yīng)設(shè)備時,也需要注意考慮負荷高低以及微生物量的高低,提高厭氧微生物的繁殖效率。
3.5 有毒物質(zhì)
由于工業(yè)廢水處理工藝和生產(chǎn)的特殊性,廢水中往往存在一些難以降解的有毒有害物質(zhì),厭氧微生物雖然會降解一些有機化合物,但硫化物、油脂之類的有毒物質(zhì)不僅難以降解,其存在還會對厭氧微生物的存在造成威脅,所以會直接影響厭氧消化反應(yīng)效率。這種影響體現(xiàn)在硫化物質(zhì)還原反應(yīng)中,還原后的硫化物會對消化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用。
系統(tǒng)中的氨氮主要由含氮物質(zhì)代謝產(chǎn)生,如蛋白質(zhì)等,它是微生物的重要氮源,但濃度過高則會迅速降低產(chǎn)甲烷菌的活性,引起抑制。而油脂在其進入?yún)捬跸到y(tǒng)后會被降解成甘油和長鏈脂肪酸(LCFA),而這種物質(zhì)會對厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷過程產(chǎn)生毒害抑制作用,使系統(tǒng)酸化風(fēng)險大大提高,因此,在厭氧消化過程中更應(yīng)注重廢水中的該項指標。
4、結(jié)語
目前厭氧生物技術(shù)一直處于發(fā)展?fàn)顟B(tài),但其在處理工業(yè)廢水領(lǐng)域中已經(jīng)應(yīng)用較為廣泛。在厭氧生物技術(shù)處理工業(yè)廢水的應(yīng)用中,為了降低能耗,更加高效綠色環(huán)保的處理工業(yè)廢水,我們應(yīng)該在廢水處理過程中揚長避短,解決該種技術(shù)的劣勢,使其得到更好的應(yīng)用。針對有毒物質(zhì)對其作用效率產(chǎn)生的影響,應(yīng)在處理前期投加一定量的金屬鹽類,使有毒物質(zhì)含量減少。同時應(yīng)注意厭氧環(huán)境中pH值、溫度等指標的調(diào)節(jié),使微生物保持良好的活性,利于推動廢水的厭氧處理過程,廢水凈化效果也會顯著提高。