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厌氧生物处理工业废水

更新时间:2021-09-16

简要描述:

厌氧生物处理工业废水
 厌氧发酵过程借助于不同微生物种群间的协同作用,通过水解—酸化(产氢及产乙酸)—产甲烷等一系列反应将有机底物转化为甲烷和无机物

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厌氧生物处理工业废水

1、厌氧生物处理基本原理

  近年来,污水厌氧处理因其高效能、低能耗等特点在水处理工程上迅速受到关注。随着厌氧生化技术不断成熟和完善,逐渐在高浓度的有机废水处理方面显示出了优越性。目前,在环境工程和能源工程中,它已成为不可或缺的重要技术之一。

  厌氧发酵过程借助于不同微生物种群间的协同作用,通过水解—酸化(产氢及产乙酸)—产甲烷等一系列反应将有机底物转化为甲烷和无机物。厌氧生物处理废水的过程分为3个阶段:第一阶段首先将大分子物质水解为简单的小分子物质,在这个阶段中需要产氢产乙酸细菌的参与,因此也叫水解酸化阶段。第二阶段将上一阶段产生的有机酸分解转化成氢气、二氧化碳和部分乙酸,这个阶段需要水解产酸菌群的参与。第三阶段是厌氧发酵过程中最重要的一个步骤,在产甲烷细菌的作用下将二氧化碳、氢气、乙酸等转化为甲烷。

  2、工业废水的类型和特点

  由于化工、冶金、皮革等行业生产过程较为复杂,排水量大且流量不稳定等特点,造成工业废水中所含的机物质成分复杂,较难处理,同时对环境造成极大影响。废水中含有大量的难降解和有毒有害物质,因此在处理过程中往往采用生物、化学、物理等联合手段进行处理,处理难度大,所需费用高。但在厌氧生物处理中,有厌氧微生物和兼性厌氧菌等的存在,大部分难降解有机物质会被分解为无污染且容易处理的小分子有机物,如甲烷和二氧化碳等气体。因此在厌氧处理过程中,一个良好的厌氧环境条件是极为重要的,也能直接决定厌氧过程的分解效率。因此在微生物厌氧降解过程中不需要再加入再多的辅助介质。

  3、厌氧生物处理工业废水的影响因素

  3.1 温度

  厌氧微生物菌群对生存温度有一定的要求,只有在适合其自身正常生长所需的温度条件下,微生物才能发挥出自身厌氧反应的优势,使废水中的有机物降解效果达到最大。一般来说,在不同的温度条件下,厌氧反应均可正常进行,但在常温、中温或高温状态下,促进厌氧反应正常进行的菌群种类差异较大,其对应的相关的厌氧消化反应过程也不相同,因此反应过程中产生的中间产物也不相同。但是温度波动会抑制相关微生物自身的新陈代谢,造成厌氧反应受到影响。因此,要保证厌氧过程高效顺利的进行,在反应过程中要求温度保持稳定。

  3.2 碱度

  在厌氧反应过程中,碱度可以很好地反映体系的缓冲能力,在反应过程中通常作为重点监测的指标之一。一般厌氧体系的pH范围在6.0~8.5之间,在此范围内能起有效缓冲作用的主要是HCO-3,所以在厌氧反应过程中多以碳酸氢盐碱度为判断标准。工业废水中VFA通常较高,容易酸累积,使厌氧反应停滞在第二阶段,产甲烷阶段难以进行。因此,要保证厌氧反应发酵完全,就要保证厌氧反应体系中具有足够的缓冲物质。所以在反应过程中一般要求添加一定的碱度,使得运行过程中始终保持ALK在1500~3000mg/L范围内,可起到有效的缓冲作用,防止pH值骤降带来的危害。

  3.3 接种污泥

  厌氧菌群对环境适应能力较差,且繁殖世代周期较长,接种污泥的质量在很大程度上影响着厌氧系统的启动速度甚至运行的成败,也要保证合适的接种量,如果量少,污泥浓度过低,在厌氧反应进行到第二阶段时会产生酸积累,此时产甲烷菌浓度过低,没办法消化酸产物。但如果接种量过多,在反应过程中会因营养物质的缺少使得微生物生存产生竞争,污泥活性会降低。在一些高效废水反应器中,常以颗粒污泥为接种污泥,以提高处理效率。此外,接种颗粒污泥的性状也是一项重要参考指标。

  3.4 混合和搅拌

  传统的废水处理中为了使污泥和废水充分混合,厌氧反应池会人为增加一定的搅拌速率,或者采用一定的进水速率对厌氧污泥产生一定的冲击,污泥能处理废水中的有机物量,也称为有机负荷率,即有机物含量与微生物量的比值。另外在启动厌氧反应设备时,也需要注意考虑负荷高低以及微生物量的高低,提高厌氧微生物的繁殖效率。

  3.5 有毒物质

  由于工业废水处理工艺和生产的特殊性,废水中往往存在一些难以降解的有毒有害物质,厌氧微生物虽然会降解一些有机化合物,但硫化物、油脂之类的有毒物质不仅难以降解,其存在还会对厌氧微生物的存在造成威胁,所以会直接影响厌氧消化反应效率。这种影响体现在硫化物质还原反应中,还原后的硫化物会对消化反应产生抑制作用。

  系统中的氨氮主要由含氮物质代谢产生,如蛋白质等,它是微生物的重要氮源,但浓度过高则会迅速降低产甲烷菌的活性,引起抑制。而油脂在其进入厌氧系统后会被降解成甘油和长链脂肪酸(LCFA),而这种物质会对厌氧发酵产甲烷过程产生毒害抑制作用,使系统酸化风险大大提高,因此,在厌氧消化过程中更应注重废水中的该项指标。

  4、结语

  目前厌氧生物技术一直处于发展状态,但其在处理工业废水领域中已经应用较为广泛。在厌氧生物技术处理工业废水的应用中,为了降低能耗,更加高效绿色环保的处理工业废水,我们应该在废水处理过程中扬长避短,解决该种技术的劣势,使其得到更好的应用。针对有毒物质对其作用效率产生的影响,应在处理前期投加一定量的金属盐类,使有毒物质含量减少。同时应注意厌氧环境中pH值、温度等指标的调节,使微生物保持良好的活性,利于推动废水的厌氧处理过程,废水净化效果也会显著提高。


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