厭氧生物技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

1.工業(yè)廢水概述

近年來，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保投入的增加，工業(yè)廢水排放量逐年減少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年全國(guó)廢水排放量約771億噸，其中工業(yè)廢水排放量約181.6億噸，占廢水排放總量的23.55%。o工業(yè)廢水是指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水和廢液，種類繁多，成分復(fù)雜，大部分工業(yè)廢水含有有毒有害物質(zhì)。具體來說，工業(yè)廢水的水質(zhì)具有以下特點(diǎn):污染物成分復(fù)雜，處理難度大。種類多，加工成本高。排放量大，容易造成環(huán)境污染。

2.厭氧生物技術(shù)原理

厭氧生物技術(shù)又稱厭氧消化技術(shù)，是指厭氧微生物在厭氧、缺氧或硝態(tài)氮的參與下，將工業(yè)廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物和少量細(xì)胞物質(zhì)的技術(shù)。厭氧生物技術(shù)處理工業(yè)廢水的過程是復(fù)雜的，該過程涉及三大菌群的參與，即產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、水解產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌。

具體包括:

(1)水解酸化階段:在微生物胞外酶的作用下，大分子和不溶性被水解成可溶性小分子有機(jī)物，逐漸滲透到細(xì)胞內(nèi)，最終分解成揮發(fā)性有機(jī)酸、醇類、醛類等。例如乙酸、丙酸和丁酸。

(2)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段:水解酸化階段產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)酸和醇類在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下轉(zhuǎn)化為氫氣、乙酸和二氧化碳。

(3)產(chǎn)甲烷階段:在產(chǎn)甲烷菌的作用下，乙酸、醋酸、二氧化碳、氫氣等。轉(zhuǎn)化為甲烷。

3.厭氧生物技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

3.1制革廢水

在皮革生產(chǎn)過程中，浸水、脫毛、烘干、染色等工序會(huì)產(chǎn)生大量的化工廢水。皮革工業(yè)廢水成分多、濃度高、處理難度大且具有一定的毒性。制革廢水通常由物理化學(xué)、定性、厭氧或需氧處理方法的組合來處理。例如，鋸切廢水應(yīng)通過物理化學(xué)方法處理，然后鋸切廢水應(yīng)與其他廢水一起處理。選擇“UASB+SBR”組合工藝處理制革廢水，凈化率達(dá)95%以上。

3.2造紙廢水

我國(guó)是造紙大國(guó)，每年產(chǎn)生的造紙廢水量呈大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)。造紙廢水中污染物濃度高，處理難度大。采用“厭氧IC+好氧”工藝處理造紙廢水，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

3.3釀造廢水

生物處理技術(shù)也廣泛應(yīng)用于啤酒工業(yè)廢水的處理，其中“UASB+好氧”工藝具有良好的處理效果。

4.厭氧生物技術(shù)處理工業(yè)廢水的影響因素

4.1溫度

不同溫度下厭氧生物處理廢水的效果明顯不同，溫度會(huì)直接影響厭氧生物體內(nèi)細(xì)胞酶的活性。以產(chǎn)甲烷菌為例，50℃-60℃是產(chǎn)甲烷菌的生存溫度范圍。厭氧生物技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)廢水處理，需要保持在一定的溫度范圍內(nèi)，特別是適合特定生物生存的溫度范圍，才能保證厭氧生物技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的效率。一般來說，高溫菌群(45℃-75℃)消耗大量能量，而低溫菌群(20℃-25℃)發(fā)酵效率較低。選擇中溫菌群(30℃-40℃)進(jìn)行發(fā)酵，可以更好地協(xié)調(diào)能耗和發(fā)酵效率。

4.2 pH值

不同的微生物有不同的適宜pH值，因此pH值也是影響厭氧微生物處理工業(yè)廢水活性的重要因素之一。以產(chǎn)甲烷菌為例，7-7.2是產(chǎn)甲烷菌適宜的pH值，而產(chǎn)酸菌適宜的生存pH值在4.5-8之間。鑒于工業(yè)廢水厭氧生物處理的實(shí)際特點(diǎn)，產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌處于同一反應(yīng)環(huán)境中，因此處理器內(nèi)厭氧系統(tǒng)的pH值應(yīng)保持在6.8-7.2的范圍內(nèi)。如果pH值超過這個(gè)范圍，就會(huì)對(duì)厭氧消化和產(chǎn)氣產(chǎn)生不利影響。

4.3有機(jī)負(fù)荷

有機(jī)負(fù)荷率、污泥負(fù)荷率和投藥率反映了反應(yīng)生物處理系統(tǒng)中食物和微生物生物量之間的平衡關(guān)系。有機(jī)負(fù)荷將直接影響厭氧生物技術(shù)處理工業(yè)廢水的產(chǎn)氣量和工作效率。在一定范圍內(nèi)，隨著有機(jī)負(fù)荷的增加，產(chǎn)氣量增加，但有機(jī)負(fù)荷的增加必然導(dǎo)致進(jìn)水停留時(shí)間的縮短，進(jìn)而影響系統(tǒng)的處理效率。因此，應(yīng)設(shè)置合理的有機(jī)負(fù)載率，在保證系統(tǒng)處理效率的前提下，盡可能提高系統(tǒng)的利用率，降低運(yùn)行成本。此外，厭氧活性污泥，微量元素和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有毒物質(zhì)，混合和攪拌等。也會(huì)對(duì)厭氧生物技術(shù)處理工業(yè)廢水產(chǎn)生一定的影響。

目前，厭氧微生物技術(shù)在工業(yè)廢水處理中取得了良好的效果。除了上面提到的相關(guān)技術(shù)，上流式厭氧污泥床、厭氧濾池等技術(shù)也越來越成熟，但仍存在一些缺陷。接下來，在工業(yè)廢水處理中，應(yīng)積極推廣厭氧生物技術(shù)，輔以好氧生物處理技術(shù)等。特別是在溫暖氣候地區(qū)，高效厭氧技術(shù)成本低、能耗低，有助于提高城市工業(yè)廢水的處理效率。結(jié)合其他技術(shù)，可以構(gòu)建穩(wěn)定高效的綜合處理系統(tǒng)。此外，由于厭氧生物技術(shù)對(duì)環(huán)境條件要求較高，單獨(dú)利用厭氧生物技術(shù)難以有效促進(jìn)工業(yè)廢水處理，應(yīng)結(jié)合其他技術(shù)積極應(yīng)用。

5.結(jié)論

綜上所述，針對(duì)我國(guó)工業(yè)廢水產(chǎn)生的嚴(yán)峻形勢(shì)，應(yīng)積極推廣低能耗、低成本、環(huán)境污染小的厭氧生物技術(shù)處理工藝，并與其他工藝相結(jié)合，構(gòu)建綜合資源化處理體系，提高工業(yè)廢水的處理效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的有機(jī)統(tǒng)一。(來源:廣西博環(huán)環(huán)境咨詢服務(wù)有限公司廣東分公司)

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標(biāo)簽:  工業(yè)廢水處理中厭氧生物技術(shù)