厭氧生物技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中的研究

王 偉

（山東省巨野縣第一中學(xué) 山東菏澤 274900）

厭氧生物技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中的研究

王 偉

（山東省巨野縣第一中學(xué) 山東菏澤 274900）

近年來，伴隨著我國現(xiàn)代化工業(yè)的飛速發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的不斷增長，人們的生活水平有了很大程度提高，但是各種工業(yè)產(chǎn)生的廢水也越來越多，工業(yè)廢水已經(jīng)成為環(huán)境污染的主要原因之一。2017年10月18日，習(xí)近平總書記在十九大報告中提出了“堅持人與自然和諧共生”，要求繼續(xù)堅持節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)的基本國策，執(zhí)行最嚴(yán)格的生態(tài)環(huán)境保護(hù)制度。在新形勢下，如何處理工業(yè)廢水已經(jīng)成為社會各界關(guān)注的重大課題。近年來，厭氧生物技術(shù)被應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中，效果顯著。

厭氧生物技術(shù)；工業(yè)廢水；處理

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，水污染情況也日益嚴(yán)重，緊接著還面臨著水資源枯竭等環(huán)境問題，為了解決這一環(huán)境問題，國務(wù)院于2015年4月16日頒布了《水污染防治行動計劃》，提出要全面控制污染物的排放，從而推動經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級，重點保護(hù)水資源，以科技為手段，切實加強(qiáng)水環(huán)境管理，全面保證水生態(tài)環(huán)境安全。

1 工業(yè)廢水含義及特征

工業(yè)廢水主要指的是含有生產(chǎn)原料、中間產(chǎn)物、產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各類污水、廢水、廢液等，跟城市生活廢水相比，歸納起來，工業(yè)廢水主要具有：（1）種類多；（2）污染物成分多，處理難度大，所需費用高；（3）污染物含量高，直接排放會對環(huán)境造成極大影響：（4）排放量大，在整個廢水中約占70%；（5）工業(yè)廢水的處理復(fù)雜，常常需要生物、化學(xué)、物理等處理技術(shù)；（6）工業(yè)廢水的酸堿度較強(qiáng)；（7）工業(yè)廢水的溫度較高，會對環(huán)境造成污染；（7）工業(yè)廢水中含有很多易燃易爆的有毒物質(zhì)[1]。

2 厭氧生物技術(shù)概述及基本原理

2.1 厭氧生物技術(shù)簡介

厭氧生物技術(shù)又可以被稱為厭氧消化技術(shù)，主要指的是厭氧微生物在缺氧、無氧或硝態(tài)氮參與的情況下，把有機(jī)物轉(zhuǎn)變成無機(jī)物和少量細(xì)胞物質(zhì)的一項技術(shù)。

2.2 厭氧生物技術(shù)基本原理分析

厭氧生物技術(shù)的處理過程非常復(fù)雜，整個過程需要三大菌群共同參與，分別為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、水解產(chǎn)酸菌、產(chǎn)甲烷菌，因此反應(yīng)過程也可以分為三個連續(xù)的階段：（1）水解酸化階段。這一階段主要是在微生物胞外酶的作用下將不溶性和大分子水解成簡單的小分子的溶解性有機(jī)物，然后這些小分子又逐漸滲透至細(xì)胞中并繼續(xù)被分解成乙酸、丁酸、丙酸等具有揮發(fā)性的有機(jī)酸、醛類、醇類等。（2）產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段。在產(chǎn)氫產(chǎn)酸細(xì)菌參與下將上個階段產(chǎn)生的有機(jī)酸和乙醇分解并轉(zhuǎn)化成氫氣、乙酸、二氧化碳。（3）產(chǎn)甲烷階段。這一階段主要是在產(chǎn)甲烷細(xì)菌的作用下，將乙酸鹽、乙酸、氫氣、二氧化碳等轉(zhuǎn)化成甲烷[2]。

3 厭氧生物技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中的影響因素分析

3.1 溫度

主要原因為溫度會對微生物的活動過程產(chǎn)生的影響，通常情況下，產(chǎn)甲烷細(xì)菌的生存溫度為5至60℃，其中低溫菌群的生存溫度為20~25℃，中溫菌群的生存溫度為30~40℃，高溫菌群生存溫度為45~75℃。所以，將厭氧生物技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中溫度高低會對微生物的發(fā)酵過程產(chǎn)生的影響。在控制厭氧消化溫度時，必須同時考慮處理效率和能源消耗兩個方面的因素，由于低溫發(fā)酵的效率過低，而高溫發(fā)酵消耗的能源消耗高，因此在工業(yè)廢水處理中，通常選擇中溫發(fā)酵。

3.2 酸堿度

由于產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)酸細(xì)菌適應(yīng)的PH值范圍是不相同的，產(chǎn)酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌相比，其對PH變化的敏感性更低，適宜的PH范圍為4.5~8.0，在某些情況下，即便PH為5.0以下，產(chǎn)酸菌依然可以生長繁殖。但是產(chǎn)甲烷菌適應(yīng)的PH范圍很窄，最適合的PH為6.8~7.2，如果超出這一范圍，會嚴(yán)重抑制厭氧消化的產(chǎn)氣過程。

3.3 有機(jī)負(fù)荷率

負(fù)荷率主要是用于反應(yīng)生物處理系統(tǒng)內(nèi)食料同微生物量之間的平衡關(guān)系，主要包括有機(jī)負(fù)荷率、污泥負(fù)荷率、投配率三種表示方式。其中污泥負(fù)荷率最確切和直觀，若想準(zhǔn)確計量一些反應(yīng)器中的污泥量難度較大。但是在操作運轉(zhuǎn)過程中，通過有機(jī)負(fù)荷率能夠直接且簡單的比較不同消耗裝置的能力，所以工程上常常設(shè)置有有機(jī)負(fù)荷這一參數(shù)。

3.4 厭氧活性污泥

在厭氧消化過程中，最主要的工作主體為厭氧活性污泥，其主要由厭氧微生物以及代謝和吸附的無機(jī)物、有機(jī)物構(gòu)成。厭氧活性污泥的性狀和濃度會對厭氧消化器的轉(zhuǎn)化率和處理能力產(chǎn)生直接影響，在某些范圍內(nèi)，活性污泥的濃度同厭氧消化的效率存在正比例關(guān)系，但是當(dāng)濃度達(dá)到某個程度后，厭氧消化的效率將不再提高。主要原因為污泥的積累時間太長，導(dǎo)致污泥成分比例較高和污泥的活性下降，另外還跟污泥濃度過高堵塞裝置等有關(guān)。

3.5 微量元素和營養(yǎng)物質(zhì)

在工業(yè)廢水處理中應(yīng)用厭氧生物技術(shù)，微生物的生長和繁殖是按照某個比例對氮、碳、磷以及其他微量元素攝取的，在反應(yīng)過程中，要控制好三者的比例。在一般情況下，在處理含有天然有機(jī)物的工業(yè)廢水時不用控制各類營養(yǎng)物質(zhì)的比例。

3.6 有毒物質(zhì)

在厭氧生物技術(shù)反應(yīng)過程中，難免會存在某些抑制厭氧過程的有毒物質(zhì)，常見的有重金屬離子、有毒有機(jī)物等，這些物質(zhì)主要來源于進(jìn)水或者厭氧菌的代謝產(chǎn)物。

3.7 混合和攪拌

攪拌不僅可以減少厭氧消化反應(yīng)所需的時間，而且還能夠提高產(chǎn)氣量。并且通過攪拌還可以消除反應(yīng)器中活性污泥和各類物質(zhì)的濃度梯度，增加微生物和食料的接觸面，以免發(fā)生分層的情況[3]。

4 厭氧微生物技術(shù)在工業(yè)廢水處理的應(yīng)用前景

迄今為止，隨著厭氧微生物技術(shù)被運用在工業(yè)廢水處理中，該項技術(shù)日趨完善和成熟，當(dāng)前比較成功的案例有升流式厭氧污泥床、厭氧濾池、厭氧膨脹顆粒污泥床等。雖然這些技術(shù)在工業(yè)廢水處理中取得了較好的效果，但是依然存在一些缺陷，還有待進(jìn)一步改善，因此筆者認(rèn)為在將來，在工業(yè)廢水的處理中應(yīng)該采用厭氧生物技術(shù)為主，輔助好氧生物處理技術(shù)。在將來厭氧生物技術(shù)可能朝著以下兩個方面發(fā)展：第一，跟傳統(tǒng)的好氧生物技術(shù)相比，厭氧生物技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中具有成本低、能源消耗少等優(yōu)點。針對氣候溫暖的地區(qū)，高效厭氧技術(shù)有助于提高城市工業(yè)廢水處理的效率。但是該項技術(shù)對有毒物質(zhì)敏感性高，重金屬、硫化物等會影響甲烷菌的繁殖。因此，可以嘗試將厭氧生物技術(shù)同其他工業(yè)廢水處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來構(gòu)成綜合處理循環(huán)系統(tǒng)。第二，鑒于厭氧生物處理技術(shù)對環(huán)境要的要求很高，還有很多其他方面的影響因素，因此單獨應(yīng)用厭氧生物技術(shù)處理工業(yè)廢水迄今為止還沒有被廣泛投入使用，還有待今后在這方面改進(jìn)[4]。

結(jié)語

總之，當(dāng)前我國工業(yè)廢水處理迫在眉睫，因為各方面因素我國工業(yè)廢水處理體系還存在很多不足，厭氧生物技術(shù)因為其成本低、能源消耗少、環(huán)境污染少等優(yōu)點可以被運用于工業(yè)廢水處理過程。但是影響厭氧生物技術(shù)的因素較多，再加上工業(yè)廢水處理難度大，單一的技術(shù)是難以完成，因此還有待在將來加深對該項技術(shù)的研究，努力實現(xiàn)厭氧生物技術(shù)和好氧生物技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，將其組成相輔相成的處理系統(tǒng)，提高工業(yè)廢水的處理效率，從而探索出一條耗能低、效率高并且符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的工業(yè)廢水處理最佳途徑，在保證工業(yè)發(fā)展的同時實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。

[1]付峰驗.化工工業(yè)廢水處理技術(shù)探討[J].化工設(shè)計通訊,2017,43(07):191+200.

[2]劉翱飛.厭氧生物技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2015,(02):52+54.

[3]劉雨.厭氧生物技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用探討[J].科技傳播,2011,(16):174+166.

[4]胡述龍.厭氧生物技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用研究[J].科技資訊,2010,(20):118.