內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器處理制漿造紙廢水的效能及影響因素

鐘京崗 徐志國

山東世紀陽光紙業(yè)集團有限公司 山東濰坊 262400

內(nèi)循環(huán)厭氧技術(shù)主要應(yīng)用于高濃度有機廢水的處理。內(nèi)循環(huán)技術(shù)主要是通過高耗能使內(nèi)循環(huán)的傳質(zhì)過程得以強化。一般來水，內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器處理制漿造紙廢水的效能是隨著廢水性質(zhì)的不同而變化的，并不是我們通常以為的期望性變化。從另一方面來說，內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器在紙漿造紙廢水處理方面的應(yīng)用能夠有效降低運行成本，增加處理效率，是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下解決環(huán)境污染問題的重要手段之一。

1 內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器處理制漿造紙廢水的效能

1.1 沼氣提升實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)

內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器本質(zhì)上是一種比較特殊的氣提式反應(yīng)器。嚴格意義上來說，內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的工作原理與空氣提升液體循環(huán)反應(yīng)器極為相似。主要區(qū)別在于內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器石油反應(yīng)器中的自產(chǎn)沼氣提供提升動力源的。因此，內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器在使用過程中不需要依靠外力進行，能夠達到節(jié)能減耗的目的[1]。

1.2 抗沖擊負荷能力強，運行穩(wěn)定性好

內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器第一反應(yīng)區(qū)的進口水量與實際水量有一定差距。循環(huán)水的稀釋作用使得反應(yīng)器自身的抗沖擊能力及酸堿調(diào)節(jié)能力有所提升。甚至在水中含有一定濃度有毒物質(zhì)的情況下，內(nèi)循環(huán)水的稀釋作用也能夠使其生化作用大大降低。與此同時，反應(yīng)器的酸堿調(diào)節(jié)功能也使得反應(yīng)器運行過程中中和劑酸堿的用量大大節(jié)約。再加上第二反應(yīng)區(qū)的二次處理，內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的運行十分穩(wěn)定。

1.3 具有自我調(diào)節(jié)作用

內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器中流量的高低與進液中COD的含量成正比。因此該反應(yīng)器在使用過程中能夠做到自我調(diào)節(jié)。在COD 負荷不斷增加的情況下，沼氣的產(chǎn)生量也在不斷增加，如此一來，內(nèi)循環(huán)的氣提也會受到影響，呈現(xiàn)上漲趨勢，從而使得更多的循環(huán)水量產(chǎn)生，進水COD 也得到了稀釋。若COD 負荷降低，沼氣產(chǎn)量也隨之降低，此時反應(yīng)器內(nèi)的內(nèi)循環(huán)流較低。

2 內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器處理制漿造紙廢水影響因素

2.1 水力停留時間對反應(yīng)器運行的影響

就我國對內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的最初設(shè)計要求而言，希望通過該反應(yīng)器入水情況的觀察對其他工藝條件如COD 去除率等進行設(shè)定。通過一定的理論計算得知合理范圍的內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的各項參數(shù)，提高反應(yīng)器應(yīng)用的模式化。但是在實際應(yīng)用過程中筆者發(fā)現(xiàn)，這一設(shè)計目標在目前缺乏有關(guān)實驗數(shù)據(jù)，通過受到多種因素影響，實際設(shè)計運行數(shù)據(jù)與理論計算結(jié)果之間也存有一定差異。在內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器使用過程中進水量與水力停留之間是成反比的，但是COD 去除率并不會受到HRT 的影響，一直到反應(yīng)器啟動結(jié)束，HRT 不斷下降，但COD 去除率數(shù)值卻保持不變。造成此種現(xiàn)象主要是由于內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器污泥活性的恢復造成的。在此過程中，微生物對有機物的絕對攝取量不斷增加。內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器內(nèi)部所擁有的兩級三相分離器結(jié)構(gòu)十分特殊，上下重疊的結(jié)構(gòu)模式就使得反應(yīng)器在較高上流速度的條件下依然能夠滯留生物。在HRT 較低的情況下，進水上升流速不斷提高，此時反應(yīng)器內(nèi)部顆粒污泥與廢水之間的接觸不斷加強。因此，盡管HRT 數(shù)值很低，COD 去除率也不會受到影響。

2.2 溫度變化對反應(yīng)器運行的影響

反映其啟動過程中溫度是不斷上升的。一般來說，內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的啟動時間在冬季，此時的氣溫較低，再加上反應(yīng)器的中溫消化。因此在啟動過程中需要使用蒸汽加熱裝置提高反應(yīng)器溫度。在反應(yīng)器啟動過程中，一開始反應(yīng)器溫度是不斷增加的，之后在某一時間段到達最高溫度，此后保持在此溫度范圍內(nèi)。但是目前來說，反應(yīng)器溫度的測量通常是人工對蒸汽加熱管的開閉進行控制實現(xiàn)的。因此，嚴格意義上來說不可避免的會存有一定的誤差，此時會出現(xiàn)水溫波動的情況。就反應(yīng)器總體去除效果而言，同樣會受到溫度變化的影響。在中文或高溫厭氧處理的條件下，溫度波動保持在1.5～2℃為宜，若高于此溫度，但小于3℃將會對產(chǎn)甲烷菌速率產(chǎn)生抑制作用，若溫度繼續(xù)升高，波動保持在5℃左右將會造成反應(yīng)器停止產(chǎn)氣。由此可以看出，溫度變化對反應(yīng)器所產(chǎn)生的影響是十分明顯的。若在短時間內(nèi)反應(yīng)器出現(xiàn)較大的溫度波動將會對反映其運行狀態(tài)、污泥活性等產(chǎn)生影響，從而對反應(yīng)器去除率產(chǎn)生影響[2]。

2.3 PH 與VFA 對反應(yīng)器運行的影響

反應(yīng)器內(nèi)水質(zhì)的變化對PH 值的影響較小，但對于VFA 的影響卻很大。由此可見，VFA 與PH 相比對于酸堿環(huán)境變化的敏感程度更大，VFA 能夠更加準確地對反應(yīng)器內(nèi)部環(huán)境的變化做出反應(yīng)。隨著時間的不斷增加，VFA 的數(shù)值先增后減。這樣的變化趨勢是由于揮發(fā)酸的初期效應(yīng)導致的，此后隨著時間的增加，揮發(fā)酸的作用逐漸削弱，VFA 的樹枝自然回落，但最終能夠穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。因此可以得出反映其使用過程中，產(chǎn)甲烷菌的活性較強，反映其內(nèi)部不積累揮發(fā)酸的事實。VFA 的不斷上升是導致PH 不斷下降的主要原因。雖然相對于VFA 來說，PH 值的檢測十分簡便，但其濃度變化較為滯后。在甲烷菌活性降低的情況下，VFA 由于過負荷開始不斷積累，受到廢水緩沖能力的影響此時的PH 值變化不大。隨著時間的推移，VFA 積累到一定程度，PH 值變化明顯。因此，要想防止反應(yīng)器酸化需要對VFA 數(shù)據(jù)進行即時監(jiān)測。

3 結(jié)語

綜上所述，內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器在制漿造紙廢水處理中的應(yīng)用本質(zhì)上是實現(xiàn)技術(shù)與時間有機結(jié)合的過程。近年來，盡管內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器在我國紙漿造紙廢水處理方面起到了十分重要的作用，但其應(yīng)用過程依然存在一定的問題。因此我國大量引進國外技術(shù)對現(xiàn)階段國內(nèi)內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器進行優(yōu)化與改良。值得注意的是，在此過程中國內(nèi)必須做好實踐經(jīng)驗及技術(shù)的吸收工作，從而為我國經(jīng)濟建設(shè)做出更大貢獻[3]。