趙漢南 趙軍 楊鋼 黃世友

（廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護科學(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，以降解有機污染物來達到凈化廢水、污水的目的。厭氧條件下，厭氧菌或兼性細菌吸附污泥中的有機物進行階段分解后會產(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菌和厭氧細菌來降解、穩(wěn)定有機物的生物處理技術(shù)。這種生物處理技術(shù)具有費用較低、處置剩余污泥較少和處理后可進行回收能量的優(yōu)點，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物。隨后，這些小分子有機物滲透到細胞內(nèi)被進一步分解為揮發(fā)性的有機酸（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酸等被產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌分解轉(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)甲烷細菌可以存活。其中產(chǎn)甲烷細菌的種類有三種，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，是因為溫度可以決定發(fā)酵過程的快慢，但在選擇和使用溫度的時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)酸細菌和產(chǎn)甲烷細菌適應(yīng)的pH值是不一樣的，前者不敏感，后者較敏感，所以在對這些細菌進行酸堿度調(diào)控的時候要把握好pH值，以防止將細菌殺死或抑制細菌的生命力。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物廢水的處理過程，天然有機物的處理不需要對營養(yǎng)物質(zhì)進行調(diào)配，而城市污水的厭氧生物處理技術(shù)需要進行營養(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。因為微生物的生長所需的環(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間，這也是該設(shè)備的缺點之一，為了解決和緩解這個問題，在設(shè)備啟動的時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，在達到升溫的目標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)。

運行檢測：在厭氧反應(yīng)器正常運行的時候要對進出水的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、有機物去除率以及溫度等指標進行監(jiān)測和調(diào)控，及時發(fā)現(xiàn)誤差，調(diào)整誤差，用科學(xué)的方法對系統(tǒng)進行管理。在運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

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)的進步，該項技術(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，我國的污水排放標準也相應(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)具有費用較低、處置剩余污泥較少和處理后可進行回收能量的優(yōu)點，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，我國的污水排放標準也在做出相應(yīng)的修改，污水排放的限制也會越來越嚴格，運用厭氧生物技術(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)。

[1]李勝男，賀凱，閆慧慧.低濃度污水厭氧生物處理國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀[J].遼寧化工，2008（09）.

[2]朱曉磊，王路光，王靖飛，田在鋒.土霉素對厭氧生物處理的抑制作用研究[J].中國給水排水，2010（01）.

[3]常佳，費學(xué)寧，郝亞超，李彤鮮，朱慧芳.污水厭氧生物處理監(jiān)控技術(shù)研究進展[J].化工進展，2013（07）.

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2015-12-20