厭氧生物處理技術(shù)及在城市污水處理中的應(yīng)用分析

趙漢南 趙軍 楊鋼 黃世友

（廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院）

厭氧生物處理技術(shù)及在城市污水處理中的應(yīng)用分析

趙漢南 趙軍 楊鋼 黃世友

（廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院）

厭氧生物技術(shù)也被稱之為厭氧消化技術(shù)或厭氧菌發(fā)酵技術(shù)，就是各種厭氧菌在無氧環(huán)境下聯(lián)合作用，以降解有機(jī)污染物來達(dá)到凈化廢水、污水的目的。厭氧條件下，厭氧菌或兼性細(xì)菌吸附污泥中的有機(jī)物進(jìn)行階段分解后會產(chǎn)生甲烷和二氧化碳等氣體，這些氣體污染較輕或無污染，污水中的有害成分通過這一原理得到凈化。在不溶性有機(jī)物質(zhì)量較高的污水或濃度較高的工業(yè)廢水的處理中經(jīng)常會用到厭氧生物處理技術(shù)，在剩余污泥的處理中也經(jīng)常用到該技術(shù)。

厭氧生物處理技術(shù)；城市污水處理

引言

在沒有游離氧存在的條件下，廢水的厭氧生物處理是依靠兼性細(xì)菌和厭氧細(xì)菌來降解、穩(wěn)定有機(jī)物的生物處理技術(shù)。這種生物處理技術(shù)具有費(fèi)用較低、處置剩余污泥較少和處理后可進(jìn)行回收能量的優(yōu)點(diǎn)，在城市的污水處理中是較常見的技術(shù)。目前，我國在污水處理方面的技術(shù)和新的設(shè)備不斷涌現(xiàn)，污水處理的效率相對于以前大幅度提高，呈增長的趨勢。厭氧技術(shù)處理污水的優(yōu)勢得以顯現(xiàn)，目前在環(huán)境工程和環(huán)保項(xiàng)目中，厭氧生物處理技術(shù)已經(jīng)成為不可或缺的技術(shù)。

1 厭氧生物處理技術(shù)的基本原理和影響因素

1.1 厭氧生物處理技術(shù)的基本原理

厭氧生物處理技術(shù)是一個相對較復(fù)雜的生物反應(yīng)過程，厭氧過程由三個部分組成，這三個部分分別是：水解產(chǎn)酸菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌。這三個部分在發(fā)生反應(yīng)時(shí)共同作用。厭氧消化過程也分為三個階段，這三個階段分別是：水解酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段（堿性發(fā)酵階段）。在水解酸化階段中，復(fù)雜的大分子不溶性的有機(jī)物等會在微生物胞外酶的作用下分解城小分子的溶解性有機(jī)物。隨后，這些小分子有機(jī)物滲透到細(xì)胞內(nèi)被進(jìn)一步分解為揮發(fā)性的有機(jī)酸（如乙酸、丙酸、丁酸）、醇和醛類等；產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段，由水解酸化階段產(chǎn)生的乙醇和各種有機(jī)酸等被產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌分解轉(zhuǎn)化成乙酸、H2和CO2等；產(chǎn)甲烷階段，乙酸、乙酸鹽、H2和CO2等被產(chǎn)甲烷細(xì)菌轉(zhuǎn)化為甲烷。這三個階段在反應(yīng)的過程中一直維持著一個動態(tài)的平衡。

1.2 城市污水厭氧生物處理過程的影響因素

溫度：生命活動受影響的重要因素之一就是溫度。在5～60℃的環(huán)境下，產(chǎn)甲烷細(xì)菌可以存活。其中產(chǎn)甲烷細(xì)菌的種類有三種，分別是：低溫菌群（20～25℃）、中溫菌群（30～45℃）和高溫菌群（45～75℃）。與此相對應(yīng)的，厭氧技術(shù)處理工藝也依據(jù)適合各類菌群的溫度分為三種：高溫發(fā)酵、中溫發(fā)酵、低溫發(fā)酵，溫度范圍分別是：10～30℃，35～38℃，50～55℃。溫度因素之所以重要，是因?yàn)闇囟瓤梢詻Q定發(fā)酵過程的快慢，但在選擇和使用溫度的時(shí)候也要兼顧考慮能源消耗的因素，高溫發(fā)酵消耗較大，成本高，低溫發(fā)酵效率又太低，所以一般都選擇中溫發(fā)酵。

酸堿度：產(chǎn)酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌適應(yīng)的pH值是不一樣的，前者不敏感，后者較敏感，所以在對這些細(xì)菌進(jìn)行酸堿度調(diào)控的時(shí)候要把握好pH值，以防止將細(xì)菌殺死或抑制細(xì)菌的生命力。在此pH值范圍之外，厭氧消化的產(chǎn)氣過程會受到嚴(yán)重抑制。

營養(yǎng)物質(zhì)與微量元素：碳、氮、磷和其他的微量元素都是微生物生長繁殖所需的物質(zhì)，這些物質(zhì)按照一定比例進(jìn)行調(diào)配才能成為微生物的生長環(huán)境。在城市污水處理工程中，主要控制的變量有：碳、氮、磷。城市污水一般不同于天然有機(jī)物廢水的處理過程，天然有機(jī)物的處理不需要對營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行調(diào)配，而城市污水的厭氧生物處理技術(shù)需要進(jìn)行營養(yǎng)物質(zhì)的調(diào)配。

有毒物質(zhì)：有毒物質(zhì)在這里指的是在厭氧反應(yīng)過程中產(chǎn)生有毒有機(jī)物、重金屬等物質(zhì)，他們中的大部分來自厭氧菌的代謝過程。

2 厭氧反應(yīng)器在城市污水處理中的應(yīng)用

2.1 厭氧生物反應(yīng)器

隨著城市的發(fā)展，近年來城市的污水處理系統(tǒng)中出現(xiàn)了較高濃度的有機(jī)廢水。為此，新型的厭氧生物處理工藝和反應(yīng)器也相應(yīng)被開發(fā)出來。因?yàn)槲⑸锏纳L所需的環(huán)境不同，成長的條件不同，所以厭氧處理的工藝是不同的，一般可以分為兩類：懸浮式生長和附著式生長。根據(jù)厭氧消化的產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段是否在同一反應(yīng)器中且在同一工藝條件下完成，可將厭氧反應(yīng)器分為單相厭氧反應(yīng)器和兩相厭氧反應(yīng)器。

2.2 厭氧生物反應(yīng)的運(yùn)行與管理

微生物的成長十分緩慢，設(shè)備的啟動需要一定的時(shí)間，這也是該設(shè)備的缺點(diǎn)之一，為了解決和緩解這個問題，在設(shè)備啟動的時(shí)候要增加足量的接種污泥，大概在容器中占約30%的比例。要注意的是，在啟動的過程中，升溫速度為1℃/h，在達(dá)到升溫的目標(biāo)以后要保持這個恒溫不變。pH值得設(shè)定大概在6.8～7.8的范圍之內(nèi)。

運(yùn)行檢測：在厭氧反應(yīng)器正常運(yùn)行的時(shí)候要對進(jìn)出水的pH值、堿度、COD、BOD5等以及懸浮物、總氮、總磷、產(chǎn)氣量、氣體成分、氧化還原電位、有機(jī)物去除率以及溫度等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差，調(diào)整誤差，用科學(xué)的方法對系統(tǒng)進(jìn)行管理。在運(yùn)行檢測中值得注意的是，厭氧反應(yīng)的過程中容易出現(xiàn)酸化的現(xiàn)象，或上清液水質(zhì)惡化的現(xiàn)象，所以不能讓系統(tǒng)出現(xiàn)排泥量不足、固體負(fù)荷過大、消化不完全、混入浮渣、上清液與消化污泥分離不佳以及攪拌過度等現(xiàn)象。

3 厭氧生物處理技術(shù)及在城市污水處理中的應(yīng)用特點(diǎn)

曝氣生物濾池技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用就是厭氧生物處理技術(shù)及在城市污水處理中應(yīng)用的一個很好的實(shí)例，這種技術(shù)最先應(yīng)用于微污染水源處理和污水的深度處理中，后來隨著技術(shù)的進(jìn)步，該項(xiàng)技術(shù)被應(yīng)用在了更廣闊的領(lǐng)域中。隨著城市化的發(fā)展城市水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化的現(xiàn)象也加劇，我國的污水排放標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)提高，以前的處理技術(shù)出現(xiàn)了占地面積大、出水水質(zhì)不高和處理時(shí)散發(fā)臭味等缺陷。

而曝氣生物濾池工藝是不存在這些問題的，因此得到了廣泛的應(yīng)用。某污水處理廠就是一個很好的例子。該污水處理廠采用除碳/硝化組合形式，原水經(jīng)過混凝沉淀，去除部分浮油等。經(jīng)過系列處理后，該污水處理廠的出水水質(zhì)遠(yuǎn)高于原先使用的活性污泥法，且克服了污泥產(chǎn)量多，占地面積大的缺陷。屬于一種高效節(jié)能的污水處理辦法。

4 結(jié)語

在不溶性有機(jī)物質(zhì)量較高的污水或濃度較高的工業(yè)廢水的處理中經(jīng)常會用到厭氧生物處理技術(shù)，在剩余污泥的處理中也經(jīng)常用到該技術(shù)。這種生物處理技術(shù)具有費(fèi)用較低、處置剩余污泥較少和處理后可進(jìn)行回收能量的優(yōu)點(diǎn)，在城市的污水處理中是較常見的技術(shù)。厭氧技術(shù)處理污水的優(yōu)勢得以顯現(xiàn)，目前在環(huán)境工程和環(huán)保項(xiàng)目中，厭氧生物處理技術(shù)已經(jīng)成為不可或缺的技術(shù)。隨著我國現(xiàn)代化步伐的加快，我國的污水排放標(biāo)準(zhǔn)也在做出相應(yīng)的修改，污水排放的限制也會越來越嚴(yán)格，運(yùn)用厭氧生物技術(shù)來處理污水，不僅環(huán)保節(jié)能而且具有較高的效率，是非常值得推廣的。對此，我們會繼續(xù)研究，探索更高效的工藝技術(shù)。

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2015-12-20