厌氧生物技术论文

摘要针对高浓度污泥和利用气泡的聚并和破裂产生的“聚式”流态化原理良好的传质效果,使IC反应器在厌氧处理技术方面比普通反应器,如UASB(Up-flowAnaerobicSludgeBed)更具有优势。IC(Inner-Circulation)厌氧处理技术应用现状及发展前景。下面是小编整理的《厌氧生物技术论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

厌氧生物技术论文 篇1：

厌氧生物技术在工业废水处理中的应用

摘 要：厌氧生物处理工艺技术及其装置相对简单，其处理工艺在处理工业废水的有机负荷是好氧工艺的5—10倍，不仅提高了微生物的活性，其废水处理效率也由于好氧处理。因此，厌氧生物技术在工业废水处理中的应用及其广泛。我国的厌氧生物反应器经过了三次的改革，生物反应器的处理效果一代优于一代，对促进我国厌氧生物处理技术的进步与发展起到了重要作用。本文简单介绍了厌氧生物处理技术的发展历程，探讨了第三代厌氧生物反应器处理工业废水的工作原理及工艺流程，分析了厌氧生物处理技术影响工业废水处理效果的因素，结合某工业废水的处理案例进一步探讨了厌氧生物技术在工业废水处理中的应用优势及发展前景。旨在为厌氧生物技术在工业废水处理中的推广应用提供一些参考。

关键词：厌氧生物技术;厌氧生物反应器;工业废水;处理技术

厌氧生物技术是工业废水处理的重要技术之一，它在污水处理中的应用历史已有一个世纪之久。随着我国厌氧生物处理器及其技术的更新与进步，我国的厌氧生物技术得到了较好的发展与应用。目前，基于颗粒泥污膨胀床的第三代的厌氧生物感应器已经广泛应用与工业废水、城市污水的污染治理中，并取得了较好的应用效果。虽然我国的厌氧生物技术已经相对成熟，但在工业废水实践处理与应用中，厌氧生物处理器的选择和工艺参数的选择还要结合具体情况而定。在厌氧生物工业废水处理工作机制上，根据工业废水处理的要求调整和优化延伸生物处理工艺，有助于优化工业废水处理系统，提高工业废水处理质量和效率的同时最大程度的实现节能减耗的目标。研究厌氧生物处理技术在工业水分处理中的应用对实现这一目标有着重要的意义。

一、厌氧生物处理技术的发展历程

我国的厌氧生物处理技术共经历了三个发展阶段，每个发展阶段代表着一代厌氧生物处理器的更新换代。

（1）第一代厌氧生物处理器。第一代厌氧生物处理器出现于二战时期，在工业废水处理系统中的废水沉淀池内假设了同流装置，以加速反应器的反应速率。一代厌氧生物处理器无法使泥污和水力的分离，完成一个污水处理周期大约需要4周时间。

（2）第二代厌氧生物处理器。二代厌氧生物处理器在一代厌氧生物处理器上进行了改进，为处理器假设了物理过滤装置。物理过滤装置内装有砂砾，砂砾能够过滤出大部分的活性泥污，从而实现泥污和水力的分离。在工业污水的实践探索中，后期有主见的在污水处理系统中增加了降流式固定膜反应器、上流式厌氧污泥床，来提高泥污处理的综合效果。二代厌氧生物处理器在泥污和水力分离上效果较好，但对工业废水汇总的悬浮物处理效果一般，且设备的损耗较为严重。当工业废水中的悬浮物较多时，甚至还会引起设备的堵塞。如果不能及时发现并处理堵塞问题，将严重降低工业废水处理的效率。

（3）第三代厌氧生物处理器。三代厌氧生物处理器在二代基础上进行改进，还专门针对悬浮物堵塞问题进行改进。三代厌氧生物处理器加高了反應器的高度，并提高了反应器的处理流速。此外，还增加了厌氧升流式流化床、厌氧膨胀颗粒污泥床。这一阶段，系统性的厌氧生物处理器得到广泛的应用，多种厌氧生物处理器的配合丰富了厌氧生物处理工艺的功能，对工业废水处理的效率和质量得到了显著的提升。

二、第三代厌氧生物反应器处理工业废水的工作原理及工艺流程

厌氧生物技术在处理工业废水时的工作分为三个阶段，分别是水解结算、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段。水解阶段碳水化合物在水解发酵作用下转化为糖类、脂肪酸、氨基酸、水、二氧化碳。产氢产乙酸阶段脂肪酸在产氢乙酸菌的作用下转化为H2、CO2、乙酸（产氢产乙酸过程见式1）。产甲烷阶段不同生理的产甲烷菌都产生出共同的产物，即甲烷（产甲烷过程见式2）。工作原理见图1。详细的处理流程参考如下：原工业废水→水解→微生物菌发酵→产氢产酸→产甲烷。

三、厌氧生物处理技术影响工业废水处理效果的因素

（1）温度。厌氧共生体中甲烷菌、产酸菌等微生物对温度极为敏感。低温时产酸菌会加速挥发酸的生产，从而导致甲烷菌、产酸菌数量失去平衡，最终导致甲烷菌将挥发酸转化为甲烷的代谢过程失去平衡。如厌氧生产中，温度从36℃下降到26℃，乙酸盐转化为甲烷的Ks值就会从160mg/L增加到940mg/L。再降低到20℃时，的Ks值增加到2130mg/L。因此，温度变化严重影响厌氧生物处理技术对工业废水处理的效果。

（2）pH值。合适的pH值是保持微生物活性的必备条件之一。当pH值收到影响，产酸菌的活性就会收到影响。当工业废水的pH值介于4.5～8时只能满足产酸菌的生存条件。当pH值介于7～7.2有利于产酸菌繁殖增长，其活性最高。一般，工业废水处理工艺中，厌氧生物处理系统各个反应器中的pH值保持在7左右时，产酸菌的活性最高，工业废水处理效率最高。

（3）有机负荷。有机负荷是影响厌氧消化率的重要因素，而厌氧消化率是决定工业废水公路效率的重要因素之一，由此可见有机负荷与工业废水处理效率之间存在着间接的联系。在工业废水处理中，厌氧生物反应器内的有机负荷需与容器的容量成反比，与产气率成正比。

（4）氧化还原电位。氧气环境是微生物繁殖和生长的必要条件，也是影响厌氧菌活性的重要因素。想要提高工业废水的处理效率，就必须加强影响氧化还原反应的因素，来提高氧气中毒。工业废水中的氧气浓度与电位、厌氧菌浓度有关系。通过控制氧化还原的电位，就可以控制含氧量，进而间接的控制氧含量。厌氧生物处理系统中，非甲烷氧化菌的最佳还原电位应≥-100mv，≤100mv。甲烷最佳氧化菌的还原电影应≥-400mv，≤150mv。

（5）有毒物质。有毒物质是抑制厌氧菌增值和活性的重要因素。工业废水中的有毒物质包括重金属、硫酸盐物质、氨氮等物质。其中硫酸盐流在工业废水处理过程中发生化学反应，转化成硫化物，最终导致工业废水处理效率降低。

（6）有机负荷率。有机负荷率也叫F/M比。一般的厌氧生物系统的有机负荷约为7kgCOD/m·d，再大易造成设备损坏，而太小则会导致工废水处理效率降低。在工业废水中，厌氧生物处理的效率，需要结合厌氧生物反应器的实际的生理容量来决定。

四、厌氧生物处理技术在工业废水处理中的应用

（1）应用案例。某化工厂生产过程中产生的工业废水中含醛含酸，废水COD6000mg/L，pH值=1.0。该化工厂采用厌氧—生物滤池—氧化塘组合处理系统对工业废水进行处理，要求处理后的出水COD<100mg/L。该化工厂厌氧生物组合处理系统的工艺流程如下图2所示。该系统组合生物滤池和氧化塘，生物滤池采用砂石过滤一部分厌氧处理后生产的泥污，氧化塘内再次利用塘低的厌氧菌对有机物进行二次分解，对氧化塘内的重金属污染的有机物、细菌、病毒等进行净化。该系统结合了生物处理技术和生态系统技术，将这些技术与厌氧生物处理技术相结合，组合成厌氧生物处理系统，从而对工业废水中的酸进行体系化的处理，对水体净化起到较好的处理效果。

（2）厌氧生物处理系统的应用分析。厌氧生物处理技术在工业废水处理中的应用及其广泛。虽然厌氧处理技术操作相随简单，技术相对成熟，但处理不当会导致硝酸盐和反硝化物的产生。厌氧处理过程中，除产甲烷的处理过程外，还包括硫酸盐还原、反硝化与厌氧氨氧化的过程。产甲烷的过程其目的是为了借助微生物细胞的间接作用来处理工业废水中的有机物在厌氧环境下分解成为少量污泥和甲烷，实现污泥的减量化处理和有毒有机物的分解作用。硫酸盐的还原过程会和产甲烷菌争夺底物，一直产甲烷菌的繁殖，从而降低厌氧生物处理工业废水的效果。硫酸盐还原的过程中，有氧条件下的形成反硝化反应（见式3），在厌氧条件下形成厌氧氨氧化反应（见式4）。

化工厂厌氧—生物滤池—氧化塘组合处理系统中，有多个厌氧反应器化学沉淀池，说明组合了多个厌氧反应器。厌氧生物处理技术是根据厌氧生物的饥饿反应设计的系统，氧化塘的厌氧反应是对厌氧池反应的补充，也是对含有生物活性的泥污的二次處理。这说明厌氧生物技术在工业废水中需要结合实际情况对系统做出改进，需要做好体系化的厌氧处理，提升厌氧处理系统综合处理效果。

五、厌氧生物技术的发展前景

我国工业废水处理系统中应用的污水处理技术较多，厌氧生物技术是应用最为广泛的废水处理技术之一。厌氧生物技术在处理工业废水方面具有低污染、低成本、低耗能、高效率的应用优势。一般的工业废水成分复杂，厌氧生物处理技术可以间接一些生物降解不了的有机成分和有机废水，且厌氧微生物产生的泥污量较小。综合来看，厌氧生物技术在工业废水处理中有着较好的应用优势和前景。未来，厌氧生物技术在工业废水处理中对于应用，还要从处理工艺及其系统升级上入手，加强系统化的研究，来进一步提升厌氧生物技术处理工业废水的效率和质量。

六、结语

本文研究证明厌氧生物处理技术在工业废水处理的系统化应用有助于降低工业废水处理吹水的COD值，提高工业废水处理的效果。建议在工业废水处理中，将厌氧生物处理技术与其他污水处理技术相结合，并在污水处理系统中增加多个厌氧生物处理环境，来提高厌氧生物系统性处理的效果。

参考文献：

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[3]陈涛，陈薇薇，孙成勋.硫酸盐还原菌（SRB）厌氧生物技术处理脱硫废水的可行性探讨[J].中国农村水利水电，2014（02）：18-22.

[4]袁博，李靖，郭强.厌氧膜生物反应器在废水处理中的研究及发展方向[J].工业水处理，2015（10）：1-6.

作者简介：吴宇峰（1999— ），男，汉族，湖北秭归人，本科，研究方向：生物技术。

作者：吴宇峰

厌氧生物技术论文 篇2：

废水厌氧生物技术应用现状及发展前景

摘 要针对高浓度污泥和利用气泡的聚并和破裂产生的“聚式”流态化原理良好的传质效果,使IC反应器在厌氧处理技术方面比普通反应器,如UASB(Up-flow Anaerobic Sludge Bed)更具有优势。IC(Inner-Circulation)厌氧处理技术应用现状及发展前景。

关键词厌氧处理废水;UASB;IC反应器;IC技术热点;IC应用现状;IC发展前景

以高效、低成本为特征的现代废水处理技术首先当推先进的厌氧生物处理技术,厌氧生物反应器是其中发展最为迅速的一个领域。

1971年荷兰瓦格宁根(Wageningen)农业大学拉丁格(Lettinga)教授通过物理结构设计,利用重力场对不同密度物质作用的差异,发明了三相分离器。使活性污泥停留时间与废水停留时间分离,形成了上流式厌氧污泥床(UASB)反应器的雏型。1974年荷兰CSM公司在其6m3反应器处理甜菜制糖废水时,发现了活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构,即颗粒污泥(granular sludge)。颗粒污泥的出现,不仅促进了以UASB为代表的第二代厌氧反应器的应用和发展,而且还为第三代厌氧反应器的诞生奠定了基础。

原典型的UASB反应器工作原理概念和工作状态模型存在三方面问题:A、高度问题,污泥床高度对反应区的水流影响较大,如太厚会加大沟流和短流;B、增加截面积的放大方式,在大规模反应器中难以实现均匀布水;C、三相分离器的稳定操作较为困难。

20世纪80年代中后期到90年代,针对上述缺陷,国际上以厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)、内循环反应器(IC)、升流式厌氧污泥床过滤器(UBF)、厌氧折流板反应器(ABR)为代表的第三代厌氧反应器相继出现。从物理角度来看,第三代厌氧反应器是以颗粒污泥为生化反应的基础,主要考察固体物质在重力场作用下,在流体中形成更为合理的微物理环境,达到固液充分接触,更快传质的这一核心目的。利用固体的流态化技术是其核心技术之一,侧重是解决典型UASB上述的A、C问题。

90年代中后期荷兰Pagues公司的开发了一种内循环(internal circulation)IC反应器,采用了特殊物理结构设计,以ANAMMOX工艺为特征的流化床。反应器的设计,生化反应规律,以Kolliken为主的菌群的微生态环境,现有和可能形成的物理特征,在连续工艺过程中菌群的流体中特点,设计出合理的物理结构。因此更加具有优势。IC反应器应用于啤酒、发酵、造纸、食品、饮料及化工等行业。取得了不错的效果。使第三代厌氧反应器的应用在我国得到开展,与此相应的研究工作也相继展开。

1IC反应器工作原理

IC反应器基本构造如图1所示,它相似由2层UASB反应器串联而成,具有很大的高径比,一般可达4～8,反应器的高度可达16～25m。

1.1进水

水泵将废水泵入反应器底部的布水系统,颗粒污泥和气液分离器回流的泥水混合物有效地在此充分区混合。

1.2膨胀污泥床

混合区形成的泥水混合物进入该区,在高浓度污泥作用下,大部分有机物转化为沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应区内污泥呈膨胀和流化状态,加强了泥水表面接触,污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量的增多,一部分泥水气混合物由底部位分离器收集被沼气提升至顶部的气液分离器。

1.3气液分离器

被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统,泥水混合物则沿着回流管返回到最下端的混合区,与反应器底部的污泥和进水充分混合,实现了混合液的内部循环。

1.4后处理部分

经第处理后的废水,除一部分被沼气提升外,其余的都通过三相分离器进入。该区污泥浓度较低,且废水中大部分有机物已被降解,因此沼气产生量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区,扰动很小,这为污泥的停留提供了有利条件。

1.5出水

泥水气混合物由高部位分离器收集被最终分离,上清液经出水堰溢流排出,沉淀的颗粒污泥仍留在后处理部分的污泥床内,在上部产生的沼气沿第二条上升管也进入气液分离器,小部分泥水混合物则沿着回流管返回到最下端的混合区,与反应器底部的污泥和进水充分混合。沼气可用于发电。

从IC反应器工作原理中可见,反应器通过2层三相分离器来实现SRT>HRT,获得高污泥浓度;通过大量沼气和内循环的剧烈扰动,使泥水充分接触,获得良好的传质效果。

2IC反应器的运行特性

J.H.F.Pereboom和T.L.F.M.Vereijken详细进行了IC反应器与UASB反应器生产性装置各项运行参数的测定和比较,如表1所示。下面从几方面进行分析。

2.1IC反应器的处理效能

前已述及,与UASB反应器相比,在获得相同处理效率的条件下,IC反应器具有更高的进水容积负荷率和污泥负荷率,IC反应器的平均升流速度可达处理同类废水UASB反应器的20倍左右。在处理低浓度废水时,HRT可缩短至2.0～2.5h,使反应器的容积更加小型化。由表1可知,在处理同类废水时,IC反应器的高度为UASB反应器的3～4倍,进水容积负荷率为UASB反应器的4倍左右,污泥负荷率为UASB反应器的3～9倍。由此可见,IC反应器是一种非常高效能的厌氧反应器。

2.2污泥物理性质

IC反应器颗粒的平均直径在0.66～0.87mm,略大于UASB反应器颗粒的平均直径0.51～0.83mm;IC反应器最大颗粒直径为3.14～3.57mm,UASB反应器颗粒的最大直径3.38～3.43mm;IC反应器颗粒密度为1.041～1.057g/cm3,与UASB反应器颗粒的密度1.039～1.065g/cm3较为接近。但是IC反应器颗粒相对剪切强度比UASB颗粒的强度差,如以UASB颗粒的相对强度为100%,则IC颗粒为32%～53%,这是由于IC反应器的污泥负荷率大大高于UASB反应器的污泥负荷率之故。IC颗粒污泥的灰分占0.13～0.15,低于UASB颗粒污泥的灰分0.2～0.26,这说明IC颗粒污泥中有机成分含量更高,污泥的活性更高。

2.3颗粒大小的分布

Pareboom和Vereijken比较了IC反应器与UASB反应器污泥样品颗粒大小尺寸的分布,UASB和IC反应器处理啤酒废水和土豆加工废水的颗粒大小分布情况。比较的结果表明,IC反应器颗粒尺寸较粗和分布较宽,这是由于IC反应器升流速度较大,使细小颗粒更易于被冲刷从而反应器内小颗粒比例减小,而留在反应器内的颗粒获得更充分的营养,在长期滞留情况下颗粒长得更大,因此IC反应器内颗粒大小的分布范围比UASB反应器更宽,且IC反应器的平均粒径Da和Sauter平均直径D32均大于UASB反应器。

2.4颗粒沉降速度

UASB和IC反应器内颗粒的沉降速度一般都高于液体升流速度。IC颗粒(粒径<0.5mm)的沉降速度仅略高于液体的升流速度(2.6mm/s)。在IC反应器的第二反应室,由于气体负荷率较低,创造了一个较为平稳的沉淀条件,有利于细小颗粒的滞留。

2.5污泥的活性

IC反应器污泥的活性远高于UASB反应器的污泥活性。这是由于IC反应器的污泥颗粒完全趋于流化状态,传质的限制因素小,UASB反应器污泥床局部地方的污泥浓度很高,甚至存在死区,传质受到一定限制。因此,IC反应器的平均污泥去除负荷率远高于UASB反应器的污泥去除负荷率。

2.6反应器不同高度污泥浓度的变化

Pereboom和Vereijken分别测定了处理啤酒废水和土豆废水的IC反应器不同高度处污泥浓度及颗粒大小分布变化的情况。得出了不同高度的颗粒尺寸的分布,颗粒尺寸大小、生物量浓度和灰分沿IC反应器高度的变化,IC反应器的第一段污泥床混合良好,污泥床以上和出水中固体的灰分大大高于第一段污泥床。由此可得出结论,IC反应器具有很高的紊流和上升流速,有助于无机物的有效去除。

3IC工艺技术优点

3.1容积负荷高

由于IC反应器存在着内循环,第一反应室有很高的升流速度,传质效果很好,污泥活性很高,因而其有机容积负荷率比普通UASB反应器高许多,一般高出3倍以上。处理高浓度有机废水,如土豆加工废水,当COD为10000-15000mg/L时,进水容积负荷率可达30-40kgCOD/(m3d)。处理低浓度有机废水,如啤酒废水,当COD为2000-3000mg/L时,进水容积负荷率可达20-50kgCOD/(m3d),HRT仅2-3h,COD去除率可达80%左右。

3.2节省投资和占地面积

由于IC反应器容积负荷率高出普通UASB反应器3倍左右,IC反应器的有效体积仅为UASB反应器的1/4-1/3,所以可显著降低反应器的基建投资。由于IC反应器不仅体积小,而且有很大的高径比(一般为4-8),所以占地面积特别省,非常适用于占地面积紧张的厂矿企业。小型的IC反应器可以工厂预制,大型的可在现场制作,施工工期短,安装简便,且IC反应器的土方量很小,可节省施工费用。

3.3抗冲击负荷能力强

由于IC反应器实现了内循环,处理低浓度水(如啤酒废水)时,循环流量可达进水流量的2～3倍;处理高浓度水(如土豆加工废水)时,循环流量可达进水流量的10～20倍。因为循环流量与进水在第一反应室充分混合,使原废水中的有害物质得到充分稀释,降低了有害程度,从而提高了反应器的耐冲击负荷的能力。

3.4抗低温能力强

温度对厌氧消化的影响主要是对消化速率的影响。IC反应器由于含有大量的微生物,温度对厌氧消化的影响变得不再显著和严重。通常IC反应器厌氧消化可在常温条件(20-25℃)下进行,这样减少了消化保温的困难,节省了能量。

3.5具有缓冲pH的能力

内循环流量相当于第1厌氧区的出水回流,防止局部酸化发生,并可利用COD转化的碱度,对pH起缓冲作用,使反应器内pH保持最佳状态。

3.6内部自动循环,不必外加动力

普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的,而IC反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环,不必设泵强制循环,节省了动力消耗。

3.7出水稳定性好

IC反应器的第一、二反应室,相当于上下两个UASB反应器,它们串联运行,可以补偿厌氧过程中Ks高产生的不利影响。VanLier在1994年证明,反应器分级会降低出水VFA浓度,延长生物停留时间,使反应进行稳定。第一反应室有很高的有机容积负荷率,相当于起“粗”处理作用,第二反应室则具有较低的有机容积负荷率,相当于起“精”处理作用。整个IC反应器实际上是两级厌氧处理。一般情况下,两级厌氧处理比单级厌氧处理的稳定性好,出水也较稳定。

3.8启动周期短

IC反应器内污泥活性高,生物增殖快,为反应器快速启动提供有利条件。IC反应器启动周期一般为1-2个月,而普通UASB启动周期长达4-6个月。

4IC处理技术应用现状及发展前景

IC处理技术从问世以来已成功应用于土豆加工、菊苣加工、啤酒、柠檬酸和造纸等废水处理中。1985年荷兰首次应用IC反应器处理土豆加工废水,容积负荷(以COD计)高达35-50kg/(m3d),停留时间4-6h;而处理同类废水的UASB反应器容积负荷仅有10-15kg/(m3d),停留时间长达十几到几十个小时。

在啤酒废水处理工艺中,IC技术应用得较多,目前我国已有多家啤酒厂引进了此工艺。从运行结果看,IC工艺容积负荷(以COD计)可达15-30kg/(m3d),停留时间2-4.2h,COD去除率ηCOD>75%;而UASB反应器容积负荷仅有4-7kg/(m3d),停留时间近10h。

对于处理高浓度和高盐度的有机废水,IC反应器也有成功的经验。位于荷兰Roosendaal的一家菊苣加工厂的废水,COD约7900mg/L,SO42-为250mg/L,Cl-为4200mg/L。采用22m高、1100m3容积的IC反应器,容积负荷(以COD计)达31kg/(m3d),ηCOD>80%,平均停留时间仅6.1h。

我国无锡罗氏中亚柠檬有限公司的IC厌氧处理系统自1998年12月运行以来一直都很稳定,进水COD一般在8000mg/L以上,pH5.0左右,容积负荷(以COD计)可达30kg/(m3d),出水COD基本在2000mg/L以下,且每千克COD产沼气0.42m3。1996年IC反应器首次应用于纸浆造纸行业,并迅速获得客户欢迎,至今全世界造纸行业已建造IC反应器23个。反应器产生的生物气纯度高,CH4为70%-80%,CO2为20%-30%,其它有机物为1%-5%,可作为燃料加以利用。

表1列出了IC反应器和UASB反应器处理啤酒废水的对照结果,从表中数据可以看出,IC反应器在很大程度上解决了UASB的不足,大大提高了反应器单位容积的处理容量。

5结语

随着生产的发展,经济高效、节能省地的厌氧反应器越来越受到水处理工作者的青睐。IC反应器的一系列技术优点及其工程成功实践,是现代厌氧反应器的一个突破,值得进一步研究开发。而且由于反应器容积小,生产、运输、安装和维修都十分方便,产业化前景也很乐观。

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作者：邢海涛

厌氧生物技术论文 篇3：

废水厌氧生物处理技术的发展与最新现状

摘 要：结合传统厌氧生物处理技术，从自身的废水处理管理经验出发，探讨了零价铁耦合厌氧生物处理技术，提出了厌氧生物处理技术的新发展等内容，希望对于今后全方位提升废水厌氧生物处理技术水平有所帮助。

关键词：废水处理;厌氧生物处理;零价铁藕合处理技术;技术趋势

当前，随着社会经济发展和人们生活水平的逐步提升，人们越来越关注环境保护问题。我国的印染、化工、焦化等工业生产中排放的废水，体现出来生化性较低、毒性大以及有机物浓度高等特点，给周边环境造成较为持久的危害。所以，我们应该从多方面充分重视如何有效进行治理。当前，在针对难降解有机物的处理方面，高级氧化技术具有一定的应用前景，但厌氧生物处理技术却有着低成本、操作方便简单，可回收沼气清洁能源等优势，在废水处理领域有着广泛应用。

1传统厌氧生物处理技术

1.1技术原理

在早期的传统厌氧生物处理环节，人们一般是通过产酸和产甲烷这2个阶段对厌氧生物处理过程进行描述。随着对厌氧生物处理机理不断的深入了解，人们发现厌氧生物处理过程主要有水解产酸菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌联合完成，于是就有了“三阶段理论”。 水解产酸菌将复杂的聚合底物水解成各种有机酸、乙醇、糖类、氢和二氧化碳。产氢产乙酸菌将水解发酵的产物（有机酸和糖类等）转化为氢、乙酸和二氧化碳。产甲烷菌将简单的底物，如乙酸、甲醇和二氧化碳，与氢转化为甲烷。三阶段理论至今仍是厌氧生物处理技术的最权威解释。

1.2技术现状

（1）上流式厌氧污泥床（UASB）

上个世纪七十年代中叶荷兰Lettinga等人研发了UASB反应器，其独特的结果使厌氧技术得到了快速发展。在此反应器中，废水从反应器底部流入，经过底部污泥床进入污泥悬浮层，经过微生物的分解作用，有机物转化成了沼气，同时污泥层把沉降性能好的活性污泥截留下来，在反应器底部形成高浓度的污泥床，处理后的废水从顶部流出。产生的沼气经过收集，可作为清洁能源使用。这种方式能有效降低污泥流失对反应器运行的不利影响，对厌氧充分反应起到很好的作用。这种装置具有运行稳定、处理效率高、HRT短等优势，在实际工程中得到了广泛的应用。

（2）折流式厌氧反应器（ABR）

Bachmann等从厌氧生物转盘反应器受到启发并研发改进提出了ABR，这种装置显著的特点是将反应器分隔为多个独立连续的反应室，利用折流板的作用，能有效阻挡反应器内的颗粒污泥流失，污泥依靠重力的作用而进行相应的沉降。其优点之一是有效的避免了污泥流失，提高了处理效果。另外，能够通过合理化设置折流板，将产酸与产甲烷阶段分开，产酸与产甲烷在不同的分隔间进行，提升了反应器的抗冲击能力。折流式厌氧反应器装置的主要特点就是能够实现厌氧反应过程分相多阶段的要求，具有较强的研发指导作用。

（3）内循环厌氧反应器（IC）

荷兰Paques公司对UASB反应器进行改进和开发，提出了IC装置，IC装置在底部以及顶部分别设置了UASB反应器进行串联反应，其核心思想则是实现内循环。在IC反应器中大量的沼气在底部反应器产生，借助于沼气的汽提作用，使底部的污泥床膨胀，加强了泥水接触，大部分有机物转化成了沼气，沼气可以将泥水混合液提至顶部的分离区，沼气从泥水混合液中分离出来外排，泥水混合物由于重力作用通过回流管又回到了底部，实现了内循环。部分没有经过沼气提升的废水穿过三相分离器进入顶部反应室，继续厌氧反应。处理后的水最后通过顶部反应室排出，满足水质要求。废水通过两级厌氧反应，且污泥回流降低了进水的有机物浓度，能起到较好的降解有机物的作用，特别适用于高浓度有机废水的处理。其上升流速通常控制在10m～20m/小时，水力停留时间短，处理效果好。此工艺技术对于高浓度有机废水具有较强的稳定性、容积负荷比较高，但成本投入也较高，施工维修存在一定的困难。

（4）膨胀颗粒污泥床（EGSB ）

Lettinga教授在UASB反应器的基础上，利用厌氧流化床的基本理论，提出了EGSB反应器，其主要思想是进行水循环系统的优化，容器高度可达15-20m，高径比可达3-5，上升流流在2.5-6.0m/h的范围，污泥可实现流化态的要求。由于內循环的存在，可有效降低进水的有机物浓度，减少了有机负荷变化对反应器的冲击。EGSB占地面积少，系统稳定，目前EGSB反应器已被广泛应用于淀粉、酒精、啤酒、制药、造纸等行业，处理效果良好。

2零价铁耦合厌氧生物处理技术

ZVI还原剂由于其成本较低、环境友好等特点，在污水处理中具有一定的应用空间，它能有效进行多种金属的吸附处理。将ZVI加入厌氧反应器之后，能有效保障厌氧反应性能的提升。其中，Alvarez等人对于ZVI强化机理进行重点分析，总结归纳为：一是，ZVI具有还原作用，在酸性溶液中，铁能还原出污水中的重金属离子，及其他氧化性强的离子及化合物;二是，微电解作用，铁具有电化学性质，可析出氢离子及二价铁离子，其产物能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，提高废水的可生化性，使难降解的化学物质变成易降解的可生化处理的物质;三是，具有混凝吸附作用。

通过这部分的研究来看，ZVI的作用重点表现在：一方面，ZVI能有效实现缓冲pH值，降低废水处理体系的ORP，去除废水中的有毒成分，加强厌氧污泥的颗粒化进程，积极构建良好的甲烷菌的新陈代谢的环境;另一方面，被氧化的二价铁是相关微生物的生命活动的必须组分，能有效促进微生物的生长，二价铁、三价铁在碱性环境下的络合物是强絮凝剂，特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性，调节废水的pH 可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀，吸附污水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子，去除部分有机污染物质使废水得到净化。总之，零价铁能有效提升COD的去除率，提升甲烷的产量。但是，从实践中的应用情况来看，这种方式并没有获得预期理想的工作目标，主要是因为ZVI容易锈蚀板结，这样会阻止铁表面的还原反应的进一步发生，存在着废水水流短路的情况，难以实现预期的处理效率，从而造成处理工艺的失败。

3 厌氧生物处理技术的新发展

3.1 外电场强化厌氧生物处理技术

为了解决阻止ZVI表面形成的鈍化层，为了有效发挥ZVI耦合厌氧的作用，可以通过人为外加电场的方式进行处理。通过相关的研究，将外电场施加到ZVI和厌氧微生物互营体系中，能加速离子的迁移速度，这样就有效解决了ZVI的锈蚀板结。从另一个角度来看，通过电场的作用，还有利于促进微生物的新陈代谢，使厌氧污泥的颗粒化的速度得到提升，满足有机物除去效能的要求。但是，在具体的实践中，考虑到电极比表面积的实际情况，并不能有效保障相应电子转移效率得到预期的提升，这点则是应该重视的问题。所以，今后的发展方向则是集中于如何保障电极比表面积的有效提升。

3.2多元微电场耦合厌氧生物处理技术

通过外加电场的方式解决零价铁锈蚀的问题，存在着相应的能源消耗，这里提出结合ZVI和碳素融合的方式来进行空间多元微电场及厌氧微生物进行耦合，通过这种方式能有效解决上述的外电场作用效率低的情况，同时又节约了能源，具有非常广阔的应用前景。铁碳微电的原理是，，这些微电池以铁为阴极，碳为阳极，铁和碳元素间存在一定的电位差，在电位差内源驱动力影响下，具备丰富的原电池微元反应。从而构建出多维化的微元内电场。结合相应的原电池微元反应的情况，在电化学氧化作用和厌氧菌生物催化作用影响下，能够构建出符合多梯度协同微生物链系环境中的强吸电子基团，使污水中有机组分的生物毒性得到降低，使难降解或大分子有机物变成易降解和小分子有机物，提高了水体的B/C值，使污水达到易生化处理的条件，促进了厌氧微生物活性的有效提升。这种技术的应用，通过微观电化学和厌氧生物化学耦合中的还原作用，使厌氧生物处理方式得到进步，从而有利于有机废水处理效果的提升，为后续的污水处理技术发展提供了思路。

4 结语

综上所述，随着厌氧处理技术的不断发展，这里重点探讨了有机废水传统厌氧处理技术的原理及技术发展情况，最后结合实际情况提出了未来发展的重点内容。基于外电场的作用，能保障实现电极的比表面积的有效提升，从而可以保障ZVI耦合厌氧生物处理技术的有效发展，有效实现厌氧生物处理方法的拓展，从而也意味着合理化进行有机废水的处理正在受到越来越多人的关注，也提供了有机废水处理的发展新思路。

参考文献：

[1] 邹定. 厌氧微生物技术处理工业废水的作用价值探讨[J]. 节能， 2019年6期.

[2]陈国强.厌氧微生物技术处理工业废水的作用价值[J]. 化工管理， 2019年5期.

[3] 陆海鹏.国外化工废水厌氧生物处理技术的新进展[J]. 中国化工贸易， 2019年8期.

作者：孟玉勤