基于竹原料廢水處理技術(shù)探討

袁利 鐘翠蘭

【摘 要】本文主要圍繞竹原料廢水處理技術(shù)展開(kāi)討論，先分析竹產(chǎn)業(yè)的概括以及竹原料廢水現(xiàn)狀和竹廢水處理常用技術(shù)，并進(jìn)行一定的比較，從而提出厭氧處理的優(yōu)勢(shì)。進(jìn)而分析竹原料廢水處理原理、竹原料廢水處理優(yōu)勢(shì)、竹原料廢水厭氧處理效果分析，采用簡(jiǎn)單介紹試驗(yàn)的方式來(lái)證明竹原料廢水處理的優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】竹原料廢水；厭氧處理；技術(shù)；優(yōu)勢(shì)

一、前言

人們的生活中總會(huì)或多或少地使用竹制品，竹制品加工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中有一道蒸煮工序，將竹木制品蒸煮以去除竹木制品中的糖份、淀粉以及進(jìn)行防腐處理，因而有一定量廢水產(chǎn)生。竹廢水會(huì)造成很大的水污染，嚴(yán)重危害著水附近的居民生活的身體健康。中國(guó)是竹子大國(guó)，竹材品質(zhì)好、產(chǎn)量高，是山區(qū)農(nóng)民致富的重要“財(cái)源”。由于竹加工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、投資小，十幾萬(wàn)投資就可以生產(chǎn)并馬上就可產(chǎn)生效益，因此，常常在竹產(chǎn)區(qū)形成了大批不同規(guī)模的竹制品加工企業(yè)，成為了當(dāng)?shù)刂匾慕?jīng)濟(jì)支柱。盡管竹加工過(guò)程中，其葉、枝、莖、鞭、根及加工下腳料都可以利用，沒(méi)有固體廢物，但卻有一定量的廢水產(chǎn)生，廢水COD濃度高很高，有的呈酸性，有的呈堿性，成分復(fù)雜、處理難度很大。

二、竹產(chǎn)業(yè)概況和竹廢水現(xiàn)狀

2.1 竹產(chǎn)業(yè)加工概況

竹纖維作為新型纖維，當(dāng)前在紡織服裝上已有較多的應(yīng)用，竹纖維的制取方法有兩種：一種是以竹子作為纖維素原料，制成紡絲溶液再紡絲而成的纖維稱為再生竹纖維或竹漿纖維。還有一種是利用機(jī)械物理法對(duì)竹子蒸煮，輔助化學(xué)或生物脫膠的方法去除竹壁中木質(zhì)素、戊聚糖等雜質(zhì)，獲取天然竹纖維或竹原纖維，在生產(chǎn)過(guò)程中由此產(chǎn)生了一定量的廢水。根據(jù)我們初步調(diào)查，竹制品加工業(yè)根據(jù)其產(chǎn)品不同，竹制品廢水大致有四類：蒸煮廢水、堿浸廢水、竹漿廢水和染色廢水。這些廢水COD都在10000mg/l以上，屬高濃度有機(jī)廢水。目前，各竹制品企業(yè)生產(chǎn)廢水基本上是簡(jiǎn)單處理或未經(jīng)處理直接外排。如要對(duì)這類廢水進(jìn)行合理處理達(dá)標(biāo)排放，必需選擇合適的處理工藝。由于這類廢水屬高濃度有機(jī)廢水，因此，應(yīng)首先進(jìn)行厭氧生化處理，去除大部分COD后再進(jìn)入好氧處理。

2.2竹原料廢水處理常用處理技術(shù)

高濃度有機(jī)廢水如果不處理，危害很大，因?yàn)樯锝到庾饔茫邼舛扔袡C(jī)廢水會(huì)使受納水體缺氧甚至厭氧，造成水生物的死亡，產(chǎn)生惡臭，形成嚴(yán)重的水質(zhì)污染，嚴(yán)重影響附近人民的正常生活。高濃度有機(jī)廢水的常見(jiàn)處理方法主要可分為物化處理技術(shù)、生物處理技術(shù)及化學(xué)處理技術(shù)。

物理化學(xué)處理技術(shù)是指廢水中的污染物在處理過(guò)程中通過(guò)相轉(zhuǎn)移的變化而達(dá)到去除目的的處理技術(shù)，常用的單元操作有萃取、吸附、膜技術(shù)、離子交換等。盡管萃取、吸附、膜技術(shù)、離子交換等，都具有處理高濃度有機(jī)廢水的潛力，但由于竹制品廢水中的污染物成份復(fù)雜、回收價(jià)值低、運(yùn)行成本與投資較高等原因，難以運(yùn)用?？紤]到這類廢水生化性比較好，生物處理技術(shù)具有成本低廉，運(yùn)行穩(wěn)定，COD去除率高等一系列優(yōu)點(diǎn)，竹制品廢水采用生化法處理可能是其處理的主要工藝。

生物處理技術(shù)是一般有機(jī)廢水常用的處理技術(shù)，其原理是利用微生物，主要是細(xì)菌的代謝作用，氧化、分解、吸附廢水中可溶性的有機(jī)物及部分不溶性有機(jī)物，并使其轉(zhuǎn)化為無(wú)害的穩(wěn)定物質(zhì)從而使水得到凈化的技術(shù)。在現(xiàn)代的生物技術(shù)處理過(guò)程中，主要有好氧生物氧化、兼氧生物降解及厭氧消化降解，生物處理技術(shù)由于經(jīng)濟(jì)可行、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，己被廣泛地應(yīng)用于有機(jī)廢水的處理中。

傳統(tǒng)的好氧活性污泥技術(shù)除了降低有機(jī)物的毒性外，還用培養(yǎng)、改性、調(diào)節(jié)、變異等手段馴化、培養(yǎng)分解難生物降解有機(jī)物的微生物。高濃度有機(jī)廢水，因其有機(jī)物濃度過(guò)高而導(dǎo)致水中好氧過(guò)程難于進(jìn)行，因此，厭氧消化技術(shù)通常用于高濃度有機(jī)廢水的處理中。

三、竹原料廢水厭氧處理技術(shù)分析

3.1 竹原料厭氧處理技術(shù)原理

厭氧生物處理又稱為厭氧消化、厭氧發(fā)酵，是指在厭氧條件下由多種厭氧或兼性厭氧微生物的共同作用，使有機(jī)物分解并產(chǎn)生CH4和CO2的過(guò)程。

第一階段：復(fù)雜的有機(jī)物，如糖類、脂類和蛋白質(zhì)等，在產(chǎn)酸菌（厭氧和兼性厭氧菌）的作用下被分解為低分子的中間產(chǎn)物，主要是一些低分子有機(jī)酸，如乙酸、丙酸、丁酸等，和醇類，并有H2，C02， NH3和H2S等產(chǎn)生。因?yàn)樵撾A段中，有大量的脂肪酸產(chǎn)生，使發(fā)酵液的pH降低，所以，此階段被稱為酸性發(fā)酵階段，或稱產(chǎn)酸階段。

第二階段：產(chǎn)甲烷菌（專性厭氧菌）將第一階段產(chǎn)生的中間產(chǎn)物繼續(xù)分解成CH4和COZ等。由于有機(jī)酸在第二階段的不斷被轉(zhuǎn)化為CH4和C02，同時(shí)系統(tǒng)中有NH存在，使發(fā)酵液的pH不斷升高。所以此階段被成為堿性發(fā)酵階段，或稱產(chǎn)甲烷階段。

3.2 竹原料厭氧處理的優(yōu)勢(shì)

厭氧廢水處理作為把環(huán)境保護(hù)、能源回收與生態(tài)良性循環(huán)結(jié)合起來(lái)的綜合系統(tǒng)的核心技術(shù)，具有較好的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益。第一，處理設(shè)備負(fù)荷高，占地少；第二，剩余污泥量小，具有較好的脫水性能；第三，對(duì)氮和磷營(yíng)養(yǎng)物的需求量不大；第四，成本低，運(yùn)行具有穩(wěn)定性；第五，菌種存活時(shí)間更長(zhǎng)，為其剪短的或者季節(jié)性的運(yùn)行提供條件；第六，厭氧系統(tǒng)規(guī)模靈活，可大可小，設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格合理，易于操作。

3.3 竹原料廢水厭氧處理效果分析

蒸煮廢水屬高濃度有機(jī)廢水，可生化性好，因此，需經(jīng)厭氧生物法進(jìn)行處理，降低其有機(jī)物濃度后，才能進(jìn)入好氧處理達(dá)標(biāo)。厭氧消化處理技術(shù)適用于高濃度有機(jī)廢水處理，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，且不需曝氣所需能量，同時(shí)能回收甲烷，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。下面是竹廢水厭氧處理的實(shí)驗(yàn)，，下圖1，是聚丙烯材料制成的串聯(lián)式厭氧反應(yīng)器，實(shí)驗(yàn)廢水經(jīng)由HL-2型恒流泵進(jìn)入第一個(gè)反應(yīng)器底部，廢水流經(jīng)5個(gè)串聯(lián)式厭氧反應(yīng)器后，從最后一個(gè)反應(yīng)器上方出水口排出。

本試驗(yàn)所用廢水直接采自安吉天荒坪竹制品廠蒸煮槽排水口，其化學(xué)性質(zhì)為：CODcr為30000-40000mg/l，pH3.2，總固形物28g/l， 總糖4g/1，總氮0.03mg/l，

總磷0.52mg/1，色度100倍。進(jìn)水前需用NaOH將原水pH調(diào)至6.5-7.5 。接種污泥取自杭州四堡污水處理廠脫水污泥，污泥含水量為20%， SS為100g/l，反應(yīng)器MLSS為50g/l。整個(gè)實(shí)驗(yàn)持續(xù)了110天，每隔3天采樣一次。COD分析采用重鉻酸鉀國(guó)標(biāo)法（國(guó)家環(huán)境保護(hù)局，2002） pH及氧化還原電位（ORP）利用氧化還原電位儀測(cè)定；揮發(fā)性脂肪酸（VFA）含量采用比色法（賀延齡，1998）；還原糖含量采用DNS比色法測(cè)定（朱海霞等，2005）。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，得出如此如下結(jié)論。

第一，在進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷為2kg （m-3·d-1）的條件下，反應(yīng)器可在25天內(nèi)完成污泥的馴化，出水COD降至2300mg/l，去除率高達(dá)89% 。第二，在進(jìn)水濃度為（COD30000mg/l）的條件下，反應(yīng)器最佳水力停留時(shí)間為10天，去除率可高達(dá)92% 。第三，在運(yùn)行中前2個(gè)反應(yīng)器以酸化作用為主，自第3個(gè)反應(yīng)器開(kāi)始進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段，pH顯著上升，CFA穩(wěn)定在100mg/l左右。第四，4個(gè)處理?xiàng)l件下，還原糖在第4個(gè)反應(yīng)器含量極低，表明糖類在前3個(gè)反應(yīng)器己經(jīng)完全被降解為各類有機(jī)酸。第五，ORP對(duì)反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行具有指示作用。當(dāng)ORP上升時(shí)，反應(yīng)器處理效率降低，反之，當(dāng)ORP維持在-70mv下，系統(tǒng)運(yùn)行良好。

四、小結(jié)

綜上所述，我國(guó)竹制品加工企業(yè)還依然存在較大的水污染情形，并且竹原料廢水污染不同于一般的廢水污染，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行特殊化處理，在常用的竹原料廢水處理中，厭氧處理法效果良好，值得推廣。

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