生活污水的厭氧處理技術(shù)研究

武鳳娟

【摘 要】隨著工業(yè)化進(jìn)程和城市化水平的不斷提高，水污染問(wèn)題成為當(dāng)今世界面臨的主要環(huán)境問(wèn)題之一。使用厭氧反應(yīng)器處理生活污水是一種高效節(jié)能的手段，具有運(yùn)行穩(wěn)定、凈化效率高、出水水質(zhì)好、流程簡(jiǎn)單、占地和投資少、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)有良好的推廣應(yīng)用前景，并可取得較好的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】生活污水；厭氧處理

一、序言

隨著城市工業(yè)化進(jìn)程的加快，城市人口迅速增長(zhǎng)，生活污水的產(chǎn)生量不斷增加，占到了我國(guó)年污水排放總量的70%，由于其排放量大，有機(jī)物及氮、磷化合物含量高，使得水體中藻類(lèi)等浮游生物大量生長(zhǎng)繁殖，水中溶解氧急劇下降，產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，破壞了水體的生態(tài)平衡，對(duì)水生動(dòng)物及生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的危害。生活污水處理一般采用傳統(tǒng)的二級(jí)生物處理技術(shù)，運(yùn)用最為廣泛的是普通活性污泥法和生物濾池，普通活性污泥法處理流程和運(yùn)行管理復(fù)雜，基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)較高；生物濾池具有節(jié)約能耗、易于建造和運(yùn)行方便等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是處理負(fù)荷低、占地大、易堵塞、造價(jià)較高。近年來(lái)，由于工業(yè)化進(jìn)程的加快，生活污水水質(zhì)日趨復(fù)雜，對(duì)生活污水的脫氮除磷處理也越來(lái)越受到重視，世界各國(guó)也對(duì)此進(jìn)行了大量的研究工作，開(kāi)發(fā)出許多污水處理工藝技術(shù)，處理效果明顯，但是，很多技術(shù)仍未改變占地大、基建費(fèi)高、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高的狀況，致使許多城市難以籌資興建污水廠，或因運(yùn)行成本高而難以堅(jiān)持運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，研究建設(shè)費(fèi)用低廉、節(jié)能和運(yùn)行管理方便的生活污水處理新工藝和新流程已成為我國(guó)生活污水處理技術(shù)研究的重要方向。

二、厭氧處理技術(shù)的涵義與特點(diǎn)

厭氧處理技術(shù)由于無(wú)需曝氣，污泥產(chǎn)量少，又可回收沼氣而成為國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注的節(jié)能污水處理技術(shù)。厭氧生物處理技術(shù)用于工業(yè)及城市污水處理已有百多年的歷史，但由于效率低、處理效果不甚理想，因此推廣較慢。但近三十年來(lái)厭氧技術(shù)突飛猛進(jìn)，其研究、開(kāi)發(fā)速度大大高于好氧技術(shù)，取得一系列重大突破。厭氧技術(shù)在高濃度可生化有機(jī)廢水處理方面，具有無(wú)與倫比的優(yōu)越效果，在國(guó)際國(guó)內(nèi)得到普遍的認(rèn)同。同時(shí)厭氧技術(shù)還被應(yīng)用于難降解有機(jī)廢水的預(yù)處理及深度有機(jī)廢水的預(yù)處理。與好氧生物處理及其他技術(shù)相比，厭氧技術(shù)具有：無(wú)能耗或低能耗（只需對(duì)污水作提升）、污泥產(chǎn)量低（僅為好氧法的1/3左右）和能產(chǎn)生可供利用的沼氣等優(yōu)點(diǎn)。以前由于污泥濃度低，沼氣產(chǎn)量少，以及厭氧技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后，污水厭氧處理技術(shù)應(yīng)用相對(duì)較少。但由于好氧處理技術(shù)投資、運(yùn)行費(fèi)用高和污泥產(chǎn)量大，污水處理采用厭氧技術(shù)已越來(lái)越引起人們的關(guān)注。近年來(lái)隨著微生物學(xué)、生物化學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，人們對(duì)厭氧生物處理技術(shù)的研究不斷深入，特別是高速厭氧反應(yīng)器的出現(xiàn)推動(dòng)了厭氧處理技術(shù)在高濃度有機(jī)廢水處理領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，并且這類(lèi)反應(yīng)器在低濃度有機(jī)廢水的處理方面也表現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α捬跎锾幚砑夹g(shù)如果有合適的后處理方法相配合，可以成為分散型生活污水處理模式的核心手段，這一模式較之于傳統(tǒng)的集中處理方法更具有可持續(xù)性和生命力，尤其適合發(fā)展中國(guó)家的情況?？紤]到我國(guó)當(dāng)前資金短缺、能源不足與污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)狀，厭氧處理技術(shù)在我國(guó)污水處理領(lǐng)域?qū)⒕哂泻艽蟮陌l(fā)展前景，值得大力推廣應(yīng)用。

三、厭氧處理技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用

1、UASB反應(yīng)器處理生活污水

圖1

上圖1是UASB反應(yīng)器處理生活污水示意圖，反應(yīng)器主體為無(wú)填料的空容器，其中含有大量高活性厭氧污泥（下部為污泥床層，上部為懸浮污泥層）。廢水由反應(yīng)器底部進(jìn)入，以一定流速自下向上流動(dòng)，在厭氧過(guò)程產(chǎn)生的大量沼氣的攪拌作用下，廢水與污泥充分混合，有機(jī)質(zhì)被吸附分解。所產(chǎn)沼氣經(jīng)由反應(yīng)器上部三相分離器的集氣室排出，含有懸浮污泥的廢水進(jìn)入三相分離器的沉降區(qū)，由于沼氣已從廢水中分離，沉降區(qū)不再受沼氣攪拌作用的影響，廢水在平穩(wěn)上升過(guò)程中，其中沉淀性能良好的污泥經(jīng)沉降面返回反應(yīng)器主體部分，從而保證了反應(yīng)器內(nèi)高的污泥濃度。含有少量較輕污泥的廢水從反應(yīng)器上方排出。UASB反應(yīng)器也有很多缺點(diǎn)，如：?jiǎn)?dòng)周期長(zhǎng)，處理過(guò)程的初期很有可能會(huì)有絮狀污泥溢出，并且UASB反應(yīng)器要穩(wěn)定運(yùn)行需要熟練的操作技巧。

2、厭氧濾池（AF）

AF是采用填充材料作為微生物載體的一種高速厭氧反應(yīng)器。厭氧菌在填充材料上附著生長(zhǎng)形成生物膜，生物膜與填充材料一起形成固定的濾床，其結(jié)構(gòu)與原理類(lèi)似于好氧生物濾床。圖2為上流式厭氧濾池示意圖。

圖2

廢水進(jìn)人反應(yīng)器底部并均勻布水，在向上流動(dòng)的過(guò)程中，廢水中的有機(jī)物被生物膜吸附并分解，進(jìn)而通過(guò)微生物的代謝作用將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。沼氣和出水由反應(yīng)器上部分別排出。填料表面的生物膜不斷生長(zhǎng)，部分老化的生物膜剝落隨出水排出，在反應(yīng)器后設(shè)置的沉淀池中分離成為剩余污泥。厭氧濾池可維持較高的生物量和較小的STR，且具有耐沖擊負(fù)荷、設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗低、運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)。我國(guó)研究人員用彈性立體材料，進(jìn)行了厭氧生物濾池處理生活污水的小型實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，厭氧生物濾池可以在低溫條件下成功啟動(dòng)，啟動(dòng)期為60天，常溫下厭氧生物濾池能有效的去除有機(jī)污染物。

3、升流式厭氧污泥床

圖3

升流式厭氧污泥床是在同一反應(yīng)器內(nèi)將升流式厭氧污泥床（UASB）與厭氧生物濾池（AF）有機(jī)結(jié)合在一起的復(fù)合式厭氧處理工藝。如圖3所示，反應(yīng)器底部是設(shè)有或沒(méi)有三相分離器的升流式厭氧污泥床，上部是厭氧生物濾池。污水從反應(yīng)器底部進(jìn)入，向上流經(jīng)污泥床的污泥層，經(jīng)過(guò)濾池的濾料層后排出。UASB+AF復(fù)合厭氧工藝同時(shí)具有UASB和AF的優(yōu)點(diǎn)，既能充分發(fā)揮厭氧污泥床內(nèi)顆粒污泥吸附能力強(qiáng)、沉降性能好的優(yōu)勢(shì)，又能充分利用生物濾池截留生物污泥和懸浮固體，是一種處理效果好、處理費(fèi)用低、適應(yīng)能力強(qiáng)的生物處理工藝。

4、EGSB反應(yīng)器

與UASB反應(yīng)器相比，在結(jié)構(gòu)上EGSB反應(yīng)器增大了高徑比；從目前應(yīng)用及研究情況來(lái)看，EGSB反應(yīng)器接種物為顆粒污泥，具有良好的生物活性和沉降性能；在運(yùn)行方式上EGSB反應(yīng)器可采用較大的水力負(fù)荷，較高的水力負(fù)荷使污泥床處于膨脹狀態(tài)，有利于污泥與廢水間充分接觸，提高了傳質(zhì)效率，并有利于基質(zhì)和代謝產(chǎn)物在顆粒污泥內(nèi)外的擴(kuò)散，保證了反應(yīng)器在較高的容積負(fù)荷條件下正常運(yùn)行。特別是在低溫條件下，處理低濃度有機(jī)廢水優(yōu)勢(shì)明顯。EGSB反應(yīng)器作為新一代的高速厭氧反應(yīng)器，較好的改善了污水與污泥的接觸狀態(tài)，即使在基質(zhì)濃度較低的情況下，仍然可以維持相當(dāng)高的基質(zhì)利用率?？梢灶A(yù)見(jiàn)：如何使得污泥與進(jìn)水充分接觸，最大限度的利用反應(yīng)器中的厭氧微生物，將是今后此反應(yīng)器的一個(gè)主要方向。

四、結(jié)語(yǔ)

總之，在我國(guó)，特別是中小城市的污水處理，受經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件的局限，絕大多數(shù)未得到治理。因此，以厭氧技術(shù)為核心，開(kāi)發(fā)科技含量高，設(shè)備國(guó)有化程度高，處理后水質(zhì)質(zhì)量高，造價(jià)低，運(yùn)行費(fèi)低，占地面具少的城市污水處理技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，且具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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