孫桂強(qiáng)，王克壘

（1.臨沂市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所有限公司，山東 臨沂 276001；2.臨沂瀚海環(huán)境咨詢(xún)有限公司，山東 臨沂 276001）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。同時(shí)，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域高速發(fā)展也帶動(dòng)著中國(guó)社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)制度的發(fā)展。但在這一過(guò)程中卻出現(xiàn)了大量的環(huán)保問(wèn)題，其中較為嚴(yán)峻和最普遍的問(wèn)題就是工業(yè)廢水問(wèn)題，一旦工業(yè)廢水污染到河道、湖水等，整個(gè)自然生態(tài)體系將會(huì)受到很大的影響。同時(shí)，由于人們的生活水平逐漸提高，對(duì)周?chē)h(huán)境也越來(lái)越重視，因此一旦工業(yè)廢水污染到自然水源，人們的健康也會(huì)受到很大影響[1]。所以，相關(guān)管理部門(mén)和管理者必須重視工業(yè)廢水污染問(wèn)題，并進(jìn)行全面根治。同時(shí)為了避免這種社會(huì)影響進(jìn)一步擴(kuò)大，相關(guān)管理者和科研人員必須對(duì)工業(yè)廢水及廢渣等進(jìn)行全面管理，以維護(hù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域和整個(gè)自然生態(tài)體系的平衡發(fā)展，為產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

1 工業(yè)廢水介紹

工業(yè)廢水主要是指在生產(chǎn)過(guò)程中，工業(yè)生產(chǎn)原材料或者工藝產(chǎn)生的污水、廢液以及一些與最終產(chǎn)品無(wú)關(guān)的化學(xué)物質(zhì)等，而這些化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響非常大[2]。工業(yè)生產(chǎn)廢水與生活污水的差別很大，具有以下特點(diǎn)：（1）工業(yè)生產(chǎn)原材料的差異、工藝的差異，導(dǎo)使工業(yè)生產(chǎn)廢物的類(lèi)別比較繁雜，類(lèi)別較多。（2）工業(yè)生產(chǎn)廢物中含有較多的化學(xué)成分，因此對(duì)污水的管理造成較大的困難。（3）工業(yè)生產(chǎn)廢水污染濃度相當(dāng)高，如果排放到天然水體，會(huì)對(duì)水體自然環(huán)境構(gòu)成不可挽回的危險(xiǎn)。（4）工業(yè)廢水排量十分龐大。（5）工業(yè)廢水的處理過(guò)程非常復(fù)雜，必須綜合整治，并利用科學(xué)合理的方法實(shí)現(xiàn)污染處理。（6）絕大部分工業(yè)廢水的酸堿度及化學(xué)成分含量相當(dāng)大。（7）由于工業(yè)廢水的高溫，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響也非常大。另外，工業(yè)廢水中還會(huì)產(chǎn)生某些易燃易爆的危險(xiǎn)化學(xué)品，從而具有環(huán)境安全隱患。圖1為廢水處理現(xiàn)場(chǎng)。

圖1 廢水處理現(xiàn)場(chǎng)

2 厭氧生物技術(shù)概述和厭氧生物處理技術(shù)的發(fā)展歷程

2.1 厭氧生物技術(shù)概述

厭氧生物技術(shù)是一項(xiàng)前沿的科學(xué)技術(shù)，其主要功能是可以處理制造業(yè)、化工業(yè)所產(chǎn)生的廢物，并分解廢物中的各種毒性化合物，確保其生成的廢物不會(huì)對(duì)人體和自然生態(tài)體系造成危害。厭氧生物技術(shù)的操作過(guò)程較為復(fù)雜，微生物在此技術(shù)中具有不可或缺的功能，如果沒(méi)有細(xì)菌的加入，厭氧狀態(tài)生物技術(shù)就不會(huì)有效果。其過(guò)程大致有三步：第一步先處理工業(yè)廢水中的化學(xué)物質(zhì)，第二步：將處理后的化學(xué)物質(zhì)在水中完成自身的揮發(fā)作用，第三步：使揮發(fā)后的工業(yè)廢水生成甲烷。通過(guò)使用厭氧生物技術(shù)可以有效減少制造業(yè)、化工行業(yè)產(chǎn)生的廢棄物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)巨大的損害。同時(shí)，通過(guò)應(yīng)用厭氧生物技術(shù)可以更有效地減少工業(yè)廢水中所生成的高毒性化合物對(duì)人們健康的危害[3]。此外，通過(guò)利用厭氧生物技術(shù)對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行生物處置，還可以實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，從而降低了工業(yè)生產(chǎn)費(fèi)用，提升工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域總體的經(jīng)濟(jì)效益。厭氧生物技術(shù)所采用的裝置也十分便利。由此可見(jiàn)，厭氧生物技術(shù)在工業(yè)廢水處理中，起到了舉足輕重的作用。圖2為厭氧生物處理工業(yè)廢水的工作原理示意。

圖2 厭氧生物處理工業(yè)廢水的工作原理

2.2 厭氧生物處理技術(shù)的發(fā)展歷程

當(dāng)前的厭氧生物處理技術(shù)共經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，而各個(gè)發(fā)展階段都代表了下一代厭氧生態(tài)處理器的更新?lián)Q代[4]。

2.2.1 第一代厭氧生物處理器

第一代厭氧生物處理器出現(xiàn)于二戰(zhàn)時(shí)期，在工業(yè)污水處理體系中的污水沉淀罐內(nèi)加設(shè)了同流裝置，以快對(duì)反應(yīng)器的反應(yīng)速度。第一代厭氧生物處理器無(wú)法使污泥和水力有效分開(kāi)，因此，完成一個(gè)污水處理循環(huán)一般需四周時(shí)間。

2.2.2 第二代厭氧生物處理器

第二代厭氧生態(tài)處理器是對(duì)第一代厭氧生態(tài)處理器上進(jìn)行了改進(jìn)，為處理器設(shè)置了物理過(guò)濾設(shè)備。在物理過(guò)濾裝置內(nèi)設(shè)有礫石，利用砂礫可以篩選出大量的生物活性污泥，進(jìn)而完成了污泥與水力的分離。在工業(yè)污泥的實(shí)際研究中，最后期在工業(yè)污水處理體系中，增加了降流式固定層反應(yīng)器、上流式厭氧狀態(tài)污泥床等，增加了工業(yè)泥污處理的綜合效益。二代厭氧生物處理器雖然在去除污泥和水力分離上效果較好，但對(duì)工業(yè)廢水匯總的懸浮液處理效率卻一般，而且裝置的能量損耗較嚴(yán)重。當(dāng)工業(yè)廢水中的懸浮物過(guò)多時(shí)，甚至還可能造成設(shè)備的阻塞，若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決阻塞現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響工業(yè)污水治理的效果。

2.2.3 第三代厭氧狀態(tài)生物處理器

第三代厭氧狀態(tài)生物處理器是對(duì)第二代加以完善，并專(zhuān)門(mén)針對(duì)海洋懸浮物污染問(wèn)題。三代厭氧生物處理器大大提高了化學(xué)反應(yīng)器的能量密度，并加快了化學(xué)反應(yīng)器的處理速度。另外，又新增了厭氧升流型沸騰床、厭氧膨化顆粒污水床等。這一發(fā)展階段，系統(tǒng)化的厭氧生物處理器獲得了普遍的使用，各種厭氧生物處理器的配置進(jìn)一步豐富了厭氧生物處理工藝的各種功能，明顯改善了工業(yè)廢水的處理效果與品質(zhì)。

3 厭氧生物處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及其在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用前景分析

3.1 厭氧生物處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

使用厭氧生態(tài)工藝處理工業(yè)廢水是具有很大優(yōu)越，使用這種工藝來(lái)進(jìn)行處理，能夠從根本上產(chǎn)生出相應(yīng)的能量物質(zhì)，同時(shí)對(duì)農(nóng)作物栽培而言，提供了顯著的肥料催化作用。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的日益提升，厭氧狀態(tài)生物工程技術(shù)越來(lái)越完善，已經(jīng)由最開(kāi)始的工業(yè)污水處理領(lǐng)域拓展到了各種污水的生物處理上，由于這些處理方法對(duì)城市污水的處理作用十分突出，而且處理過(guò)程并不復(fù)雜，因此這些污水處理方法所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益就更加突出，特別是在工業(yè)污水處理方面，已經(jīng)創(chuàng)造了很多新能源開(kāi)發(fā)機(jī)遇，這對(duì)于發(fā)展我國(guó)能源和工業(yè)經(jīng)濟(jì)具有重大意義[5]。

3.2 厭氧生物處理技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用前景

近年來(lái)，由于研發(fā)技術(shù)人員對(duì)厭氧狀態(tài)生物技術(shù)的不斷完善，使該技術(shù)在工業(yè)廢水領(lǐng)域中的運(yùn)用也日趨完善。比較顯著的研究成果有：厭氧濾池再處理、升流型厭氧污水床和厭氧膨脹顆粒污水床等。而上述技術(shù)，雖然與過(guò)去相比己經(jīng)有了很大進(jìn)步，但還具有一些缺點(diǎn)亟待改進(jìn)。厭氧反應(yīng)是一種預(yù)處理反應(yīng)，是在水處理中去掉殘余的有機(jī)化合物。所以，目前在高濃度的有機(jī)廢水處理中，經(jīng)常使用厭氧生物工藝。在未來(lái)的工業(yè)廢水解決手段中應(yīng)重點(diǎn)使用厭氧生物工藝，以好氧生物處理工藝作為輔助方法。

（1）相比于現(xiàn)階段的好氧生物處理技術(shù)，厭氧生物處理技術(shù)對(duì)能耗的依賴(lài)程度更小，而且不需要更多的投資。另外，該工藝的處理效果良好，是未來(lái)工業(yè)廢水處理技術(shù)的主要發(fā)展方向。盡管厭氧生物處理技術(shù)對(duì)城市工業(yè)廢水的處置功能較強(qiáng)，但因?yàn)閰捬鯌B(tài)生物對(duì)毒性化學(xué)物質(zhì)具有較高敏感度，在副產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)過(guò)程中極易引起對(duì)毒性化學(xué)物質(zhì)的破壞。所以，為了更有效地提升該技術(shù)的處理效率，就必須對(duì)現(xiàn)有污水處理技術(shù)加以集成，建立一種綜合的循環(huán)利用技術(shù)體系。

（2）因?yàn)槭墉h(huán)保等原因的影響與制約，單純采用厭氧生物技術(shù)進(jìn)行廢水處理還不能被大眾接受，不能進(jìn)行大范圍的普及應(yīng)用。厭氧生物處理工業(yè)廢水的效益是顯而易見(jiàn)的，因此為了更深入地推廣該技術(shù)，就必須有效改善后續(xù)的生物處理技術(shù)。

3.3 厭氧生物技術(shù)處理工業(yè)廢水的影響因素

3.3.1 溫度

由于各種厭氧狀態(tài)生物的生活環(huán)境差異，使得在不同溫度范圍內(nèi)的厭氧菌群對(duì)污染物的處理作用也有所不同。如厭氧甲烷菌最適合的生活溫度為50～60 度左右。因此如果技術(shù)人員要改善廢水處理品質(zhì)和效率，或使用甲烷菌，就必須要確保處理的環(huán)境溫度處于最合適區(qū)域內(nèi)。

3.3.2 pH值

由于各種厭氧菌生物在不同的pH值環(huán)境內(nèi)，生物活力也有所不同，為了使厭氧微生物甲烷菌實(shí)現(xiàn)最大的生物學(xué)活力，其適合的pH值必須大于7，而最適宜產(chǎn)酸細(xì)菌生存的pH值范圍則在4～8之間左右。由于工業(yè)企業(yè)往往無(wú)法滿(mǎn)足厭氧細(xì)菌理想的pH值，所以，一般將pH值限制在6.8～7.2左右，以確保在滿(mǎn)足厭氧細(xì)菌存活要求條件的同時(shí)使工業(yè)企業(yè)的效益最優(yōu)化。

3.3.3 有機(jī)負(fù)荷

盡管有機(jī)負(fù)載不能直接影響厭氧菌的生物活力，但也會(huì)對(duì)厭氧菌的生物硝化速率形成負(fù)面影響。所以，企業(yè)可按照實(shí)際狀況對(duì)污水處理裝置內(nèi)的有機(jī)負(fù)荷量進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)節(jié)，以改善污水處理效率。

4 厭氧生物技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)廢水處理中的運(yùn)用

4.1 利用厭氧狀態(tài)裝置和厭氧反應(yīng)器處理廢水

厭氧生物工程技術(shù)在廢水處理中的廣泛應(yīng)用，不但代替了過(guò)時(shí)的印染等污水處理工藝，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)有害物質(zhì)的高效分解，從而降低了污水中的有害成分。因此可以證明，廢水在厭氧菌的條件下，無(wú)法再進(jìn)一步滋生病菌，也表明了廢水中的病菌已被厭氧性物質(zhì)分解[6]。所以，在處理工業(yè)廢水時(shí)，必須注意厭氧物質(zhì)的使用，還應(yīng)重視厭氧態(tài)裝置和厭氧區(qū)反應(yīng)器的使用?？衫脜捬鯌B(tài)裝置去除污水中的污染物、有害物質(zhì)等，達(dá)到凈化廢水的目的，并且能夠分解污水中的所有化學(xué)物質(zhì)，從而去除污垢和污泥，使其在厭氧態(tài)環(huán)境中逐步降解以確保水中所有雜質(zhì)的濃度。經(jīng)過(guò)處理的廢氣和污泥的污染程度明顯下降，濃度逐漸降低，使廢氣中的所有有害物質(zhì)被厭氧態(tài)生物、厭氧裝置和厭氧態(tài)反應(yīng)器逐步分解再降解，從而達(dá)到凈化污水的。因此可見(jiàn)，整個(gè)印染污水處理過(guò)程都需要在厭氧態(tài)反應(yīng)器中完成，需要通過(guò)厭氧裝置對(duì)廢物進(jìn)行處置，從而提升廢水處理效率。

4.2 利用厭氧生物技術(shù)反應(yīng)原理處理廢物

根據(jù)厭氧反應(yīng)的化學(xué)機(jī)理認(rèn)識(shí)到大量細(xì)菌在有氧條件下，生長(zhǎng)相當(dāng)迅速，從而產(chǎn)生細(xì)菌，導(dǎo)致廢水中的有害物質(zhì)和水污染逐漸增加。所以，在處理工業(yè)廢水時(shí)，應(yīng)該采用厭氧生態(tài)工藝，通過(guò)在工業(yè)廢水中投放可以使物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)藥劑，并使得化學(xué)藥劑與工業(yè)廢水中的各類(lèi)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，迅速溶解有害物質(zhì)、膠狀物、各種微粒、懸浮物，從而使工業(yè)廢水通過(guò)厭氧生態(tài)工藝的處理而變得加純凈，說(shuō)明工業(yè)廢水純凈度和廢水處理效率得到了進(jìn)一步提高。所以，應(yīng)該掌握厭氧生態(tài)工藝的反應(yīng)機(jī)理，按照基本原理向工業(yè)廢水中放入可以降解污染物的化學(xué)試劑，從而迅速消除了工業(yè)廢水中的有害物質(zhì)，使污染物可以被化學(xué)物質(zhì)吸收、溶解，并且在生物基本類(lèi)型中和厭氧態(tài)的環(huán)境中被劃分為脂肪酸和厭氧態(tài)生物，說(shuō)明了工業(yè)廢水在厭氧態(tài)反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，產(chǎn)生的有害物質(zhì)含量明顯降低[7]。

4.3 在厭氧狀態(tài)曝氣池中，使用潛水曝氣機(jī)處理污水

為了更高效地處理印染污水，技術(shù)人員在使用厭氧生物技術(shù)時(shí)，首先應(yīng)該在厭氧狀態(tài)曝氣池中使用曝氣機(jī)處理污水，在處理過(guò)程前先分析污水中都有什么污垢和有害物質(zhì)，在確定了污垢成分和污染濃度之后，再使用厭氧態(tài)生物潛水曝氣機(jī)處理污水，并在處理過(guò)程中檢查污水，可以發(fā)現(xiàn)污水中的污染物含量相對(duì)較少，對(duì)于高氧氣濃度的污水使用厭氧生物技術(shù)并結(jié)合潛水曝氣機(jī)，開(kāi)始處理印染污水，可以把污水中的很多有機(jī)污染物都去除掉。同時(shí)，在厭氧狀態(tài)和曝氣池中還可以加速厭氧態(tài)生物反應(yīng)，進(jìn)而消除污水中的廢棄物[8]。在開(kāi)展廢水處理工作時(shí)，必須要重視利用厭氧曝氣池和潛水曝氣機(jī)處置工業(yè)廢水，在此過(guò)程中，厭氧生態(tài)反應(yīng)效率明顯提高，可以快速降解污染物，從而有效提高了工業(yè)廢水的凈化質(zhì)量，所以，厭氧狀態(tài)生物技術(shù)在實(shí)踐中一定要注意及時(shí)開(kāi)啟潛水曝氣機(jī)，并且使用厭氧曝氣池，以保證工業(yè)廢水中的污染物能夠處理完全干凈。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前的工業(yè)廢水廢棄物處置系統(tǒng)還存在的不足之處，厭氧生態(tài)材料具有能量少、成本低、危害少等優(yōu)勢(shì)，該方法的應(yīng)用可以較好地處理廢水。隨著污水處理技術(shù)的不斷深入，探討厭氧狀態(tài)工藝與好氧工藝的結(jié)合也將成為科研工作者探討的焦點(diǎn)，相關(guān)人員必須了解這兩種工藝是一種互補(bǔ)關(guān)系。對(duì)工業(yè)廢水的高效處理，單純一種工藝難以完成，只有運(yùn)用組合工藝才能取得最高的效益，相關(guān)人員也必須在實(shí)踐中不斷探索出一種見(jiàn)效快、成本低、適合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的廢棄物處理的最佳方法。