高濃度難降解有機(jī)廢水厭氧處理技術(shù)

近年來，隨著化工行業(yè)的迅速發(fā)展，難以利用生物降解的有機(jī)污染物數(shù)量日益增多，其對自然生態(tài)環(huán)境以及人類生命安全都造成了不良影響，特別是化工、醫(yī)藥等行業(yè)所造成的污染物，隨著社會(huì)的發(fā)展逐漸增多。受到技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)等因素影響，當(dāng)前的廢水處理仍然是采用化學(xué)法、物理法等方法，但是這已經(jīng)無法滿足當(dāng)前對污染物處理的要求。為了能夠改變當(dāng)前有機(jī)污染物處理方式，提高廢水處理質(zhì)量，對高濃度難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)展開了研究，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢水的高質(zhì)、高效處理。

　　1、高濃度難降解有機(jī)廢水特征及危害

　　1.1 有機(jī)廢水特征

　　高濃度難降解有機(jī)廢水的水質(zhì)特征主要表現(xiàn)在5個(gè)方面：

　　①濃度高。這種有機(jī)廢水的COD(ChemicalOxygenDemand，化學(xué)需氧量)濃度一般大于200mg/L，甚至于有的廢水會(huì)達(dá)到十幾萬毫克，有機(jī)濃度十分高;

　?、陔y降解。這種有機(jī)廢水的生化性能比較弱，BOD5指5d生化需氧量BOD(BiochemicalOxygenDemand，生化需氧量)的值，BOD5/COD的值一般情況要比0.3明顯偏小，無法在正常情況下被自然降解;

　?、鄢煞侄鄻?。這種有機(jī)廢水中含有的重金屬、硫化物、有毒物質(zhì)以及氮化物等物質(zhì)比價(jià)多，成分十分復(fù)雜，難以排除;

　?、茴伾珴舛雀咔揖哂休^明顯的異味，有機(jī)廢水特殊的顏色及味道使得其對周邊環(huán)境的影響較大，不利于生物生長和人類生存;

　　⑤強(qiáng)酸弱堿性強(qiáng)。這種有機(jī)廢水大多數(shù)是化工生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水，具有明顯的強(qiáng)酸弱堿性，與自然水土屬性無法相融，因此其無法實(shí)現(xiàn)自然降解。

　　1.2 有機(jī)廢水危害

　　高濃度難降解有機(jī)廢水等污染物所帶來的危害十分大，主要可以分為以下4個(gè)方面。

　　(1)急性中毒。

　　高濃度難降解有機(jī)廢水等污染物在排入自然水體以及土壤中后會(huì)迅速造成水體和土壤等自然元素的污染，對周邊的人、動(dòng)物以及微生物等生物造成明顯的不良影響，其所導(dǎo)致的急性中毒現(xiàn)象危害十分大。例如農(nóng)藥廠、印染廠等化工廠將生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢水不經(jīng)嚴(yán)格的處理而排放到自然水體環(huán)境中，就會(huì)將其中存在的有毒物質(zhì)直接排放到生活生產(chǎn)水體中，進(jìn)而造成了整個(gè)水體受到有毒物的污染，進(jìn)而造成水域范圍內(nèi)的人類、牲畜、微生物、水生生物甚至是植物的中毒死亡。

　　(2)慢性中毒。

　　高濃度難降解有機(jī)廢水等污染物會(huì)使人出現(xiàn)慢性中毒，廢水排放到自然環(huán)境中，其本身的有毒物質(zhì)在長期的自然環(huán)境放置下回逐漸擴(kuò)散，有毒物質(zhì)與周邊生物體的長期接觸會(huì)使得生物體體內(nèi)有機(jī)毒物的濃度逐漸積聚，在達(dá)到閾值之后會(huì)顯現(xiàn)出來有毒特征。一旦顯現(xiàn)出來生物體的有毒特征，就表示生物體內(nèi)的機(jī)體代謝能力就已經(jīng)受到了干擾，其免疫系統(tǒng)功能也遭到了一定的破壞，生物體自身的細(xì)胞組織機(jī)構(gòu)也受到了很多程度的損傷，干擾了整個(gè)機(jī)體酶體系，導(dǎo)致了整個(gè)生物機(jī)體無法實(shí)現(xiàn)了氧氣的吸收、利用以及運(yùn)行，同時(shí)也對整個(gè)機(jī)體產(chǎn)生了無法恢復(fù)的化學(xué)損傷。

　　(3)潛在中毒。

　　有些人工合成的有機(jī)物質(zhì)本身的毒性不夠明顯，但是如果排放到外界與空氣長期接觸，隨著空氣的傳播會(huì)對人體細(xì)胞產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的傷害。人體在與有毒物質(zhì)的長期接觸中會(huì)發(fā)生機(jī)體細(xì)胞破壞現(xiàn)象，而這種受到破壞的細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的損害，進(jìn)而產(chǎn)生癌癥、畸形等生物損害。這種損害對人體的危害十分嚴(yán)重。

　　(4)生態(tài)環(huán)境破壞。

　　高濃度難降解有機(jī)廢水等污染物排放到自然環(huán)境中，其內(nèi)部的有機(jī)污染物會(huì)對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，有機(jī)污染物長期滯留在自然環(huán)境中無法被降解。例如多氯聯(lián)苯類有機(jī)物等污染物，其一般用于增塑劑、潤滑劑等化學(xué)試劑的制作原料，由于它一般與有機(jī)溶劑和脂肪相溶，因此無法被自然微生物降解，排放后會(huì)殘留在水土和大氣環(huán)境內(nèi)，尤其是在生物脂肪內(nèi)存在現(xiàn)象十分普遍，對生物和生態(tài)環(huán)境的影響是長期的。

　　2、高濃度難降解有機(jī)廢水厭氧處理工藝

　　2.1 厭氧消化機(jī)理

　　厭氧消化一般指的是在無分子氧的情況下利用多種微生物之間的合作效用將有機(jī)物分解成甲烷和二氧化碳等氣體的過程。在厭氧消化中，碳水化合物在纖維素以及淀粉在各種類酶的影響下逐漸分解成為了葡萄糖，之后在通過EMP(EmbdenMeyerhof-Parnas，糖酵解或己糖二磷酸)渠道轉(zhuǎn)化成丙酮酸之后，將丙酮酸當(dāng)作受氧體之后分解成了各種醇、酮以及酸等物質(zhì)，而蛋白質(zhì)則逐漸分解成為了氨基酸，之后其再經(jīng)過STRCK-LAND反應(yīng)或是氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了脫氨處理，進(jìn)而分解成為了不含氮的物質(zhì)。STRCKLAND反應(yīng)是以一種氨基酸作為氫供體、另一種氨基酸作為氫受體實(shí)現(xiàn)生物氧化產(chǎn)能的*發(fā)酵類型。

　　脂肪在被分解成了脂肪酸、甘油以及磷酸，之后脂肪酸會(huì)在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群的影響下按照β氧化機(jī)理實(shí)現(xiàn)分解，同時(shí)其被分解之后的物質(zhì)也會(huì)在菌群的影響下生成二氧化碳、乙酸以及氫。而產(chǎn)生甲烷物質(zhì)的菌群主要有乙酸和氫二氧化碳2種，其在正常反應(yīng)器的條件下2種菌群能夠生成的甲烷氣體量分別為70%和30%，在產(chǎn)生甲烷氣體的時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)同類型的乙酸反應(yīng)。也就是說，上述的乙酸菌群能夠利用氫氣體為電子供體二氧化碳提供能量使其還原為乙酸，而這種現(xiàn)象是甲烷氣體生產(chǎn)主要利用乙酸反應(yīng)的主要因素之一。

　　近年來，行業(yè)在對厭氧處理技術(shù)研究的時(shí)候，將整個(gè)厭氧消化流程分為了水解和酸化以及產(chǎn)乙酸和甲烷這2種流程，其分別在不同反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)，使整個(gè)處理效率得到了提高。

　　2.2 厭氧處理工藝的優(yōu)勢

　　厭氧消化機(jī)理主要是在廢水處理中使用，其使用范圍、占地以及在生態(tài)能源等方面的表現(xiàn)都具有顯著特征。相較于好氧工藝而言，厭氧工藝的應(yīng)用時(shí)間比較短，但是其的有效性受到了各方的重視。首先，厭氧工藝在進(jìn)行廢水處理的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一定量的沼氣(主要成分是甲烷)，利用沼氣就能完成能源資源的回收利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了生態(tài)良性循環(huán)。其次，厭氧處理工藝的經(jīng)濟(jì)性較好，在廢水處理成本上明顯低于好氧工藝，尤其是在濃度大于3000mg/L的廢水處理中，其成本降低現(xiàn)象尤為明顯。這主要是由于處理動(dòng)力的改變，使得各種營養(yǎng)物添加劑以及污泥脫水等費(fèi)用大大減少。如果將沼氣計(jì)入到能源效益中，厭氧處理工藝要比好氧處理工藝節(jié)省超過50%的成本。最后，厭氧處理工藝的設(shè)施負(fù)荷相對較高，占用的區(qū)域也比較小，投入的成本也比較低。通常情況下厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷要比好氧處理工藝高很多，尤其是新型的高速厭氧反應(yīng)器的容積負(fù)荷更高，這樣整個(gè)反應(yīng)器所占的體積也比較小，占用的區(qū)域面積更小，進(jìn)而使得企業(yè)的投資成本也就降低。這一點(diǎn)對人口密集、土地價(jià)格高地區(qū)的企業(yè)十分有利，使用效果也十分滿意。

　　3、高濃度難降解有機(jī)廢水厭氧處理技術(shù)發(fā)展

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來人們對兩相厭氧處理工藝的研究更加深入且重視。兩相分離不但對厭氧發(fā)酵中的各種菌群之間的協(xié)作產(chǎn)生破壞效果，且能夠控制住兩相菌群中的*參數(shù)，進(jìn)而使得產(chǎn)酸產(chǎn)酵的相對收率得到有效提高，同時(shí)也提高了其產(chǎn)生甲烷氣體的能力。而整個(gè)兩相厭氧處理系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力以及污染物處理能力、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性等都有著明顯提高，特別是在對高懸浮有機(jī)固體廢水進(jìn)行處理時(shí)，利用兩相厭氧廢水處理工藝能夠有效實(shí)現(xiàn)污染物的分解處理，其利用絮凝污泥水解反應(yīng)器截留懸浮物，同時(shí)將其中一部分分解轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇芙獾挠袡C(jī)物，進(jìn)而將其導(dǎo)入到液相，之后在產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器中，有機(jī)物會(huì)在其中得到*消化。這種方法會(huì)使廢水得到完善的處理，處理質(zhì)量和效果都能夠達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。

　　相關(guān)研究表明，利用上流式水解池反應(yīng)器能夠在短期停留時(shí)間以及相對高水負(fù)荷條件下實(shí)現(xiàn)高效率的懸浮物去除效果，能夠?qū)⒃磸U水中的溶解性有機(jī)物以及可生化有機(jī)物得到有效改善去除，盡管其中可溶解性有機(jī)物的濃度去除比率比較低，但是其能夠?qū)崿F(xiàn)水解酸化效用，只要有機(jī)物的水解酸化效用能夠完成，這對于后續(xù)的廢水處理是比較有利的作業(yè)。如果能夠高效的將溶解性有機(jī)物中的COD內(nèi)的EGSB(ExpandedGranularSludgeBed，膨脹顆粒污泥床)去除率當(dāng)作HUSB(HydrolysisUpflowSludgeBed，水解酸化池)去除的后續(xù)甲烷反應(yīng)器的作物，就能使2個(gè)反應(yīng)器之間的相互作用發(fā)揮起來。

　　4、結(jié)論

　　難降解有機(jī)廢水無法被微生物實(shí)現(xiàn)自行降解，排放之后也無法利用自然因素實(shí)現(xiàn)天然凈化，這些排放處理的有機(jī)物在水土環(huán)境中不斷積聚造成了生態(tài)環(huán)境的破壞，對人類生存環(huán)境產(chǎn)生了不良影響。因此，對這些有機(jī)物的降解必須要展開深入研究，以完善處理技術(shù)，改善生態(tài)環(huán)境。通過對高濃度難降解有機(jī)廢水特征及危害的分析，進(jìn)而對高濃度難降解有機(jī)廢水厭氧處理工藝中的消化機(jī)理以及工藝優(yōu)勢進(jìn)行了闡述，最后對高濃度難降解有機(jī)廢水厭氧處理技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了分析。