兩相厭氧工藝處理高濃度硫酸鹽有機(jī)廢水工藝改進(jìn)及節(jié)能研究

張 彤

（徐州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所 江蘇徐州 221000）

兩相厭氧工藝處理高濃度硫酸鹽有機(jī)廢水工藝改進(jìn)及節(jié)能研究

張 彤

（徐州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所 江蘇徐州 221000）

高濃度硫酸鹽有機(jī)廢水，該廢水處理難度大，本課題采用IC厭氧反應(yīng)器去除CODcr。兩相厭氧工藝處理高濃度硫酸鹽有機(jī)廢水，通過(guò)實(shí)際工程節(jié)能調(diào)試及穩(wěn)定運(yùn)行研究。

高濃度硫酸鹽廢水；UASB；節(jié)能環(huán)保

制藥、制革、造紙、采礦、化工、食品加工、金屬加工等工業(yè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量高濃度硫酸鹽廢水。這類(lèi)廢水含有大量的SO42-離子，如果直接排入環(huán)境中將會(huì)導(dǎo)致水體的酸化，影響水中生物的正常生長(zhǎng)；其酸性使得土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)平衡被打破，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量降低；水中的SO42-離子經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)產(chǎn)生的有毒氣體H2S從水中進(jìn)入空氣中會(huì)污染大氣質(zhì)量。所以，研究去除廢水中的SO42-離子具有重要的意義，尤其是目前倡導(dǎo)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的情況下，此方面的研究顯得更為迫切。

1 單相厭氧工藝及改進(jìn)工藝

在單相的厭氧處理系統(tǒng)中安裝有惰性氣體吹脫裝置的工藝即為單相吹脫。單相吹脫可以不斷地將H2S從反應(yīng)器中吹脫去掉，減輕了它對(duì)MPB和別的厭氧菌的抑制作用，改善了反應(yīng)器的運(yùn)行性能。吹脫裝置分為外部吹脫和內(nèi)部吹脫兩種。而吹脫氣體采用的是比較穩(wěn)定的沼氣或者是N2[1]。吹脫裝置見(jiàn)圖1。

圖1 兩類(lèi)吹脫裝置圖

2 兩相厭氧工藝與好氧工藝處理高濃度硫酸鹽廢水的節(jié)能環(huán)保對(duì)比

好氧工藝不太適合處理水果和蔬菜廢棄物，因?yàn)橛袡C(jī)物含量高需要大量的動(dòng)力消耗。但高濃度硫酸鹽廢水消化都會(huì)取得令人滿(mǎn)意的結(jié)果，Hamdi等人在處理高濃度硫酸鹽廢水時(shí)就發(fā)現(xiàn)，硫酸鹽廢水中少有難以進(jìn)行生物降解的成分[2]。高濃度有機(jī)廢水中有機(jī)物被產(chǎn)甲烷菌利用后會(huì)產(chǎn)生甲烷等可利用氣體，在消化系統(tǒng)中加入氣體收集裝置會(huì)進(jìn)一步節(jié)約能源消耗。

2.1 pH值

影響SRB活力的主要因素是pH值，對(duì)于產(chǎn)酸菌，SRB所能忍耐的pH范圍較窄，盡管它比MPB適應(yīng)能力要強(qiáng)，但是在很低的pH條件下，SRB難以生長(zhǎng)并還原硫酸鹽。許多學(xué)者研究后得出SRB更適合生長(zhǎng)于微堿性的環(huán)境條件(7.0～8.0)的結(jié)論。它的最佳pH值生長(zhǎng)條件為7.5～7.8。Zobell等學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)SRB的pH值耐受范圍為5.5～9.0；Pomeroy則認(rèn)為SRB在pH值為5.0或9.0時(shí)仍有較大的活性。一些學(xué)者嘗試研究在很低的pH值條件下實(shí)現(xiàn)S042-的還原，他們的研究發(fā)現(xiàn)SRB可以在pH在5.6～6.0的條件下正常生長(zhǎng)，SRB還可以在pH在2.5～4.5的高酸性條件中仍可以異化硫酸鹽還原反應(yīng)。

2.2 溫度

SRB的新陳代謝和生長(zhǎng)速度直接取決于的溫度的高低。在高濃度硫酸鹽廢水處理過(guò)程中，SRB溫度依賴(lài)性是不同的，也不是隨機(jī)的，具有活性的比率較低，這表現(xiàn)出很強(qiáng)的溫度依賴(lài)性。目前，還沒(méi)有找到專(zhuān)性喜寒的細(xì)菌。中溫硫酸鹽還原菌最適生長(zhǎng)溫度為28-38℃，有的報(bào)告為45℃的最高溫度。內(nèi)測(cè)SRB代謝率9溫度范圍為5-52℃℃和38℃時(shí)的速度找到最快的速率[3]。Maree和Stroydom實(shí)驗(yàn)在20-38℃范圍內(nèi)，生長(zhǎng)的最大速率的溫度，發(fā)現(xiàn)SRB發(fā)生在30.5℃，溫度超過(guò)38℃時(shí)，硫酸鹽還原菌生長(zhǎng)受到抑制。從油田嗜熱硫酸鹽還原菌最適溫度范圍為54-70℃，從最高氣溫范圍為56至85℃的水和地?zé)岘h(huán)境中分離。SRB最適生長(zhǎng)溫度為83℃時(shí)，92℃的最高溫度。

2.3 溶解氧

厭氧微生物對(duì)氧的存在及其敏感，當(dāng)氧氣存在它們不能生長(zhǎng)。這是因?yàn)檠鯕獾沫h(huán)境中厭氧細(xì)菌的脫氫酶的活化氫的氧與氧結(jié)合成過(guò)氧化氫，由于厭氧細(xì)菌中缺乏過(guò)氧化氫酶使厭氧細(xì)菌無(wú)法分解這些代謝產(chǎn)物，厭氧微生物過(guò)氧化氫積累過(guò)多。過(guò)氧化氫的蓄積，對(duì)微生物細(xì)胞產(chǎn)生毒性作用。增加氧氣濃度將增加氧化還原電勢(shì)，硫酸鹽還原異化SRB阻斷，抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。

3 厭氧反應(yīng)器最佳工藝的研究

3.1 UASB最佳工藝的確定

UASB的反應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)要確定三個(gè)因素：水力停留時(shí)間分別為8小時(shí)、10小時(shí)和12小時(shí)；UASB反應(yīng)器進(jìn)水硫酸鹽濃度分別為1000毫克每升、1500毫克每升和2000毫克每升；UASB反應(yīng)器進(jìn)水pH值6.0、6.5和7.0。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定正交實(shí)驗(yàn)因子如表1所示。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因子和水平表

3.2 IC反應(yīng)器最佳工藝的確定

UASB的反應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)要確定三個(gè)因素：水力停留時(shí)間分別為6小時(shí)、8小時(shí)和l0小時(shí)；UASB反應(yīng)器進(jìn)水化學(xué)需氧量濃度，4000毫克每升、6000毫克每升和8000毫克每升；UASB反應(yīng)器進(jìn)水pH值6.0、6.5和7.0。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定正交實(shí)驗(yàn)因子如表2所示。

表2 正交實(shí)驗(yàn)因子和水平表

4 結(jié)語(yǔ)

本課題采用UASB厭氧反應(yīng)器去除高濃度的硫酸鹽有機(jī)廢水。通過(guò)實(shí)際工程調(diào)試及穩(wěn)定運(yùn)行研究。得出結(jié)論，硫酸鹽還原相UASB反應(yīng)器處理含高濃度硫酸鹽和氨氮的高濃度有機(jī)廢水是可行的，采用兩相厭氧生物處理工藝為硫酸鹽節(jié)能項(xiàng)目有深入研究和推廣應(yīng)用的價(jià)值。

[1]劉燕.硫酸根對(duì)有機(jī)廢水厭氧生物處理的影響.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境上程系博士論文.1990.

[2]任南琪.王愛(ài)杰.硫化物氧化及新T.Z.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2003,35(3):265-268.

[3]李新榮,沈德中硫酸鹽還原菌的生態(tài)特性及其應(yīng)用,應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),1999,10(05):10-13.

張彤，女，漢，安徽蕭縣人，大學(xué)本科，初級(jí)職稱(chēng)，主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作。