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        甲醇廢水厭氧生物處理分析

        2019-11-28 09:46:14馬小焱
        商品與質(zhì)量 2019年46期
        關(guān)鍵詞:生物研究

        馬小焱

        南通市環(huán)境工程設(shè)計(jì)院有限公司 江蘇南通 226000

        1 甲醇廢水特性以及危害

        對(duì)于甲醇來說,其自身具有一定的無色有味的特性,屬于液體。在對(duì)其誤飲的情況下,少量會(huì)導(dǎo)致失明,如果大量的話甚至?xí)?dǎo)致死亡。甲醇大部分都是利用其對(duì)甲醛和農(nóng)藥進(jìn)行相應(yīng)的制造,而且還會(huì)在有機(jī)物中起到萃取劑的作用和酒精的變性劑。對(duì)于微生物來說也是具有毒性的。對(duì)于甲醇廢水來說,主要是說在甲醇的相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)過程或者使用的時(shí)候,從精餾塔底部對(duì)蒸餾的殘液進(jìn)行排出,這要是甲醇廢水,在低溫的條件下會(huì)產(chǎn)生新物質(zhì),COD以及BOD含量都相對(duì)較高,可降解[1]。

        2 概述厭氧處理技術(shù)

        針對(duì)精細(xì)化工廢水有毒物質(zhì)的微生物,憑借生物作用與化學(xué)反應(yīng),將毒性比較大的物質(zhì)替換為無機(jī)物與沼氣等,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)化工廢水的有效處理,從而使廢水可以得到再次回收利用。這一過程就是厭氧處理技術(shù)。廢水被處理時(shí)經(jīng)歷了酸性發(fā)酵與堿性發(fā)酵兩階段。其中,酸性發(fā)酵指的是將化工廢水內(nèi)有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行細(xì)菌發(fā)酵,使有毒物質(zhì)產(chǎn)生水解發(fā)酵的反應(yīng),最終生成酸性與酵類物質(zhì)。與酸性發(fā)酵不同,堿性發(fā)酵就是將之前生成的物質(zhì)轉(zhuǎn)為二氧化碳?xì)怏w,實(shí)現(xiàn)對(duì)化工廢水的有效處理,且廢水可以被回收利用。

        3 厭氧生物處理技術(shù)

        3.1 UASB

        LETTINGA通過利用重力場對(duì)不同密度物質(zhì)作用的差異發(fā)明了由下部圓柱形的主反應(yīng)區(qū)和上部氣液固(GLS)三相分離器組成的UASB,然后首次利用UASB處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%甲醇的混合廢水。BHATTI等對(duì)UASB處理甲醇廢水進(jìn)行了可行性研究,其研究發(fā)現(xiàn)在pH為7.0~7.3的優(yōu)化條件下運(yùn)行400d過程中,UASB對(duì)甲醇廢水的COD去除率可達(dá)到90%以上,最大CH4產(chǎn)率為2.31L/(L·d),且沒有揮發(fā)性脂肪酸的過度積累。

        隨后,學(xué)者們相繼研究UASB處理甲醇廢水的效果以及產(chǎn)生的問題。ZHEN等研究發(fā)現(xiàn),微生物電解池(MEC)耦合UASB處理甲醇廢水具有改善甲醇生物降解和CH4回收的潛力。MEC-UASB組合反應(yīng)器處理甲醇廢水的COD去除率為98.9%±0.4%,CH4產(chǎn)量(1.505±0.092)L/(L·d);而UASB對(duì)甲醇廢水的生物降解效果COD 去除率 98.5%±0.5%,CH4 產(chǎn)量(1.366±0.071)L/(L·d),明顯差于MEC-UASB組合反應(yīng)器。

        在后續(xù)的研究中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)UASB處理甲醇廢水的缺點(diǎn):①處理甲醇廢水過程中會(huì)出現(xiàn)顆粒污泥細(xì)化和流失等問題,從而導(dǎo)致UASB反應(yīng)器系統(tǒng)惡化,COD去除率和CH4產(chǎn)氣量急劇下降。LU等在研究UASB反應(yīng)器處理甲醇廢水時(shí)發(fā)現(xiàn),隨著顆粒污泥開始細(xì)化,UASB反應(yīng)器降解甲醇廢水的COD去除率從92.5%降至67.5%,生物氣產(chǎn)量從25L/(L·d)將至 5L/(L·d)。且通過增加進(jìn)水中Ca2+含量等方式都沒有明顯改善顆粒污泥的細(xì)化。②處理甲醇廢水過程中也許會(huì)產(chǎn)生VFA。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)容積負(fù)荷增至22.6 kg/(m3·d)后,出水中出現(xiàn)VFA的積累;容積負(fù)荷增至1000~1500mg/L后,反應(yīng)液pH迅速降至5.0,COD去除率也迅速降低。③對(duì)于受厭氧消化過程中甲烷化有著一定的制約作用,無法對(duì)出水中的有機(jī)物進(jìn)行礦化,如果污染物相對(duì)較多,出水COD也無法到達(dá)小于100mg/L的程度[2]。

        3.2 兩相厭氧法

        1971年戈什(Ghosh)以及波蘭特(Pohland)對(duì)兩相發(fā)酵的概念,就是將產(chǎn)酸以及產(chǎn)甲烷的這兩個(gè)階段在兩個(gè)相對(duì)比較獨(dú)立的反應(yīng)器里面來試驗(yàn),對(duì)各個(gè)環(huán)境進(jìn)行合理的創(chuàng)建,通過兩個(gè)反應(yīng)器合理的整合形成此種工藝。

        隨后在處理甲醇廢水的過程中,周雪飛等針對(duì)傳統(tǒng)UASB工藝的不足,提出采用一體化兩相厭氧反應(yīng)器處理甲醇廢水。研究發(fā)現(xiàn),在COD容積負(fù)荷為11.1~26.8kg/(m3·d)運(yùn)行條件下,COD去除率維持在90%以上;在COD容積負(fù)荷為21.3kg/(m3·d)運(yùn)行條件下,一體化兩相厭氧反應(yīng)器對(duì)甲醇廢水的COD去除率達(dá)到了95%以上,CH4產(chǎn)氣率達(dá)到了0.45m3/kg。此設(shè)備在一個(gè)反應(yīng)器里面的兩相厭過程進(jìn)行了有效的分離,并且加強(qiáng)了互補(bǔ)以及協(xié)同的作用,所以在處理的過程中效率比較高,抗擊能力比較強(qiáng)。厭氧系統(tǒng)的有機(jī)物去除率始終穩(wěn)定在90%左右,出水COD為200~500mg/L。

        雖然兩相厭氧法對(duì)甲醇廢水的處理效果較佳,但相較于UASB處理甲醇廢水的啟動(dòng)時(shí)間只需20d,而兩相厭氧法處理甲醇廢水的啟動(dòng)時(shí)間比較長(50d)。

        3.3 厭氧序批式反應(yīng)器(ASBR)工藝

        邵享文利用ASBR工藝處理高濃度甲醇廢水,并對(duì)甲醇廢水的厭氧抑制性、處理穩(wěn)定性及系統(tǒng)運(yùn)行影響因素進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:COD為3000~30000mg/L的甲醇廢水不會(huì)抑制產(chǎn)甲烷菌的活性;當(dāng)容積負(fù)荷提高至9.1kg/(m3·d)時(shí),反應(yīng)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常,處理效率達(dá)90%以上,反應(yīng)器中以甲醇直接轉(zhuǎn)化為甲烷為主;當(dāng)系統(tǒng)容積負(fù)荷高于9.1kg/(m3·d)時(shí),甲醇轉(zhuǎn)化為乙酸的途徑逐漸占優(yōu)勢,系統(tǒng)中的VFA大量積累,廢水處理效率降低。

        4 COD對(duì)甲醇廢水厭氧生物處理所產(chǎn)生的影響

        4.1 COD概述

        COD表示在一定條件下的化學(xué)反應(yīng)中消耗的氧化劑量,也叫做化學(xué)需氧量,例如在使用強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí),廢水COD就可以表示這一化學(xué)反應(yīng)中消耗的氧化劑數(shù)量。所以化學(xué)需氧量(COD)也經(jīng)常會(huì)被人們用來衡量水中有機(jī)物質(zhì)含量的多少,化學(xué)需氧量數(shù)值越大,說明水體中的有機(jī)物含量越多,水體被污染的程度越嚴(yán)重。

        4.2 COD對(duì)甲醇廢水所產(chǎn)生的影響

        甲醇廢水中COD變化直接影響甲醇廢水厭氧生物技術(shù)的處理效果。LU等探究了不同進(jìn)水COD對(duì)UASB處理甲醇廢水的COD去除效率和產(chǎn)氣量變化,發(fā)現(xiàn)當(dāng)甲醇廢水中COD為3g/L時(shí),UASB對(duì)甲醇廢水的COD去除率為62.6%,產(chǎn)氣率0.2L/(L·d);當(dāng)進(jìn)水 COD為12g/L時(shí),COD去除率增加并穩(wěn)定在92.9%,產(chǎn)氣率上升至25 L/(L·d)。邵享文研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)甲醇廢水中COD為2g/L 時(shí),ASBR對(duì)甲醇廢水中COD的去除率只有60%;當(dāng)進(jìn)水COD為4g/L時(shí),COD去除率為69%;當(dāng)進(jìn)水COD為6g/L時(shí),COD去除率為75% 。馬文成研究也發(fā)現(xiàn),當(dāng)進(jìn)水COD為1.4g/L時(shí),兩相厭氧法對(duì)甲醇廢水的COD去除率只有58%;當(dāng)進(jìn)水COD為3g/L 時(shí),COD去除率89%;隨著進(jìn)水COD增加至6g/L,COD去除率逐漸增加至95%左右并基本保持不變。綜上所述,在適宜的pH、運(yùn)行溫度、OLR、HRT和進(jìn)水COD等影響因素下,UASB、兩相厭氧法和ASBR厭氧生物處理技術(shù)對(duì)甲醇廢水的處理效果達(dá)到最佳效果。相較于兩相厭氧法和ASBR,UASB對(duì)甲醇廢水中COD去除率和產(chǎn)氣率更高[3]。

        5 結(jié)語

        綜上所述,隨著我國工業(yè)化的迅速發(fā)展,還需要對(duì)工業(yè)的環(huán)境保護(hù)方面工作進(jìn)行進(jìn)一步的研究,甲醇廢水的產(chǎn)生會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生很大的影響,因此就需要對(duì)其進(jìn)行厭氧生物技術(shù)的有效處理,保證工業(yè)環(huán)境的有效可持續(xù)發(fā)展。

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