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        兩相厭氧技術(shù)處理高濃度有機(jī)廢水的研究現(xiàn)狀

        2016-05-30 18:00:22楊士林
        科技風(fēng) 2016年9期
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷產(chǎn)酸

        楊士林

        摘 要:兩相厭氧工藝因產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相的分離而具有一系列的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。在對(duì)兩相厭氧系統(tǒng)進(jìn)行了分析的基礎(chǔ)上,并對(duì)其發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了論述,說(shuō)明了此工藝的先進(jìn)性和適用性。

        關(guān)鍵詞:兩相厭氧;高濃度廢水

        隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,越來(lái)越多的工業(yè)廢水被排入環(huán)境中,其中高濃度有機(jī)廢水由于其濃度高,對(duì)環(huán)境的危害性大,越來(lái)越受到人們的關(guān)注。兩相厭氧技術(shù)是20世紀(jì)70年代初美國(guó)戈什和波蘭特開(kāi)發(fā)的厭氧生物處理工藝,該工藝克服了單相厭氧工藝的缺陷,提出了相分離的概念。兩相厭氧技術(shù)是在兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器,分別為產(chǎn)酸菌群和產(chǎn)甲烷菌群提供最適宜的生長(zhǎng)環(huán)境,從而獲得較高的去除率,提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

        1 兩相厭氧工藝

        1.1 兩相厭氧工藝特點(diǎn)

        1.1.1兩相厭氧工藝去除效率高

        由于兩相厭氧工藝中產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌分別處于各自最適宜的生長(zhǎng)環(huán)境中,因此活性最高,有機(jī)物轉(zhuǎn)化率也最高。單相厭氧工藝中產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌均不在各自最適宜的生長(zhǎng)環(huán)境中,生物活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于兩相厭氧反應(yīng)器中的生物活性,因此有機(jī)物去除率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于兩相厭氧。

        1.1.2系統(tǒng)抗沖擊能力強(qiáng)

        產(chǎn)酸菌具有較強(qiáng)的緩沖能力,即使沖擊負(fù)荷也不會(huì)對(duì)產(chǎn)酸相造成有明顯的影響。由于產(chǎn)酸相的緩沖作用,沖擊負(fù)荷也不會(huì)對(duì)產(chǎn)甲烷相造成危害。因此為了提高反應(yīng)器的處理能力,產(chǎn)酸相往往采用較高的有機(jī)負(fù)荷率,而且產(chǎn)酸相采用較高的有機(jī)負(fù)荷率還可以抑制產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)。

        1.1.3反應(yīng)器體積小

        產(chǎn)酸菌的世代間隔時(shí)間較短,產(chǎn)酸速度較高,因此產(chǎn)酸反應(yīng)器體積相當(dāng)于產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器體積的三分之一。對(duì)于同一種廢水來(lái)說(shuō),在處理效率相同的條件下,兩相厭氧反應(yīng)器的總體積小于單相厭氧反應(yīng)器的體積。

        1.1.4系統(tǒng)穩(wěn)定性高

        產(chǎn)酸相不但具有較強(qiáng)的緩沖能力;而且還為產(chǎn)甲烷相提供了揮發(fā)酸,使廢水中難降解的長(zhǎng)鏈有機(jī)物分解成小分子有機(jī)物。這些作用為產(chǎn)甲烷菌提供了更適宜的生長(zhǎng)環(huán)境,因此系統(tǒng)穩(wěn)定性要高于單相厭氧系統(tǒng)。

        1.2 兩相厭氧相分離技術(shù)

        兩相厭氧最本質(zhì)的特點(diǎn)是相的分離,即產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分別在不同的反應(yīng)器中。目前,兩相厭氧中常用的相分離技術(shù)有:化學(xué)物理法和動(dòng)力學(xué)控制法。

        1.2.1物理化學(xué)法相分離技術(shù)

        物理化學(xué)方法相分離技術(shù)主要分為以下四種:

        1)抑制劑法:在產(chǎn)酸相中投加氯仿、四氯化碳等抑制劑抑制產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)。

        2)氧化還原電位法:向產(chǎn)酸反應(yīng)器中供給一定量的氧氣,從而改變反應(yīng)器內(nèi)的氧化還原電位,使產(chǎn)甲烷菌無(wú)法在產(chǎn)酸相反應(yīng)器中生長(zhǎng)。

        3)pH法:產(chǎn)甲烷菌適宜pH為7.0,因此將產(chǎn)酸反應(yīng)器pH調(diào)到5.5~6.5之間,使產(chǎn)酸菌在產(chǎn)酸反應(yīng)器中占主導(dǎo)地位。

        4)半透膜法:使用選擇透過(guò)性半透膜,該膜僅僅可以使有機(jī)酸通過(guò),產(chǎn)酸菌只能被留在產(chǎn)酸相中。

        1.2.2動(dòng)力學(xué)控制法相分離技術(shù)

        動(dòng)力學(xué)控制法相分離技術(shù)主要是利用產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌世代間隔時(shí)間不同來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

        產(chǎn)酸菌具有較快的生長(zhǎng)速率,因此其世代間隔時(shí)間短,一般在10~30min。產(chǎn)甲烷菌生長(zhǎng)速率較慢,世代間隔時(shí)間長(zhǎng),一般在4~6d。因此可以通過(guò)控制產(chǎn)酸相的水力停留時(shí)間,使產(chǎn)甲烷菌無(wú)法在產(chǎn)酸相中生長(zhǎng)繁殖。

        2 兩相厭氧技術(shù)在高濃度有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用

        由于兩相厭氧工藝的去除效率高、抗沖擊能力強(qiáng)、反應(yīng)器體積小等特點(diǎn),使兩相厭氧工藝具有比單相厭氧工藝更廣泛的適用范圍。目前較多的用于高濃度有機(jī)廢水的處理中[ 1-3 ]。

        1)羧甲基纖維素鈉(CMC)生產(chǎn)廢水污染物濃度高、鹽分高,重慶某精細(xì)化工有限公司采用預(yù)處理-兩相厭氧-載體懸浮床(CBR)組合工藝處理該廢水。

        工程運(yùn)行結(jié)果表明:當(dāng)進(jìn)水COD濃度為11850mg/L、總鹽的質(zhì)量濃度為35g/L(含氯化鈉25g/L、乙醇酸鈉10g/L)時(shí),出水COD濃度為300mg/L,達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

        2)濕法腈綸廢水屬于典型的高濃度難降解工業(yè)廢水,COD濃度高、成分復(fù)雜,并含有大量的二甲基乙酰胺、丙烯腈、硫酸鹽和亞硫酸鹽。某腈綸廠采用兩相厭氧+A/O工藝處理腈綸和丙烯酰胺混合廢水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:產(chǎn)酸反應(yīng)器HRT為20h、產(chǎn)甲烷反應(yīng)器HRT為36h、A/O池HRT為24h、DO為4~5mg/L、進(jìn)水COD為(4000±300)mg/L的條件下,總COD去除率為87%~89%,A/O池出水COD低于500mg/L,出水達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[ 3 ]。

        3)蘇南某化工企業(yè)油漆、涂料、樹(shù)脂和高沸點(diǎn)溶劑等產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中排放的高濃度化工廢水,該企業(yè)采用兩相厭氧—二級(jí)好氧處理工藝;工程運(yùn)行結(jié)果表明:當(dāng)兩相厭氧COD負(fù)荷為5.kg/(m3·d),一級(jí)好氧COD負(fù)荷1.47kg/(m3·d),二級(jí)好氧COD負(fù)荷0.035kg/(m3·d),且廢水溫度高于20℃時(shí),兩相厭氧—二級(jí)好氧生化系統(tǒng)的COD平均去除率高于95%[ 1 ]。

        4)中藥生產(chǎn)廢水具有污染物濃度高、可生化性差、水質(zhì)水量波動(dòng)大等特點(diǎn),屬于高濃度難降解有機(jī)工業(yè)廢水。工程運(yùn)行結(jié)果表明:產(chǎn)酸相反應(yīng)罐容積負(fù)荷為30~45kgCOD/(m3·d),COD去除率穩(wěn)定在15%~20%;產(chǎn)甲烷相反應(yīng)池容積負(fù)荷為8~10kgCOD/(m3·d),COD去除率穩(wěn)定在90%~95%。

        3 結(jié)論

        兩相厭氧工藝由于其去除效率高、抗沖擊能力強(qiáng)、反應(yīng)器體積小、系統(tǒng)穩(wěn)定性好等特點(diǎn),使兩相厭氧工藝具有比單相厭氧工藝更廣泛的適用范圍。

        目前,越來(lái)越多的應(yīng)用于高濃度、難降解的工業(yè)廢水處理中,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 鄒敏,蔣永偉等.化工廢水兩相厭氧——二級(jí)好氧處理技術(shù)研究及應(yīng)用[J].工業(yè)水處理,2013,33(9):46-49.

        [2] 許勁,王陽(yáng)陽(yáng),田建波等.榨菜廢水常溫兩相厭氧生物處理工藝的調(diào)試[J].中國(guó)給水排水,2013,29(17):5-10.

        [3] 蘇士崗,王軍,張麗麗等.兩相厭氧+A/O工藝處理腈綸和丙烯酰胺混合廢水[J].化工環(huán)保,2014,34(5):443-447.

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