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    高濃度難降解有機廢水厭氧處理技術

    發布時間:2021-7-29 9:22:30  中國污水處理工程網

      近年來,隨著化工行業的迅速發展,難以利用生物降解的有機污染物數量日益增多,其對自然生態環境以及人類生命安全都造成了不良影響,特別是化工、醫藥等行業所造成的污染物,隨著社會的發展逐漸增多。受到技術以及經濟等因素影響,當前的廢水處理仍然是采用化學法、物理法等方法,但是這已經無法滿足當前對污染物處理的要求。為了能夠改變當前有機污染物處理方式,提高廢水處理質量,對高濃度難降解有機廢水處理技術展開了研究,實現有機廢水的高質、高效處理。

      1、高濃度難降解有機廢水特征及危害

      1.1 有機廢水特征

      高濃度難降解有機廢水的水質特征主要表現在5個方面:

     、贊舛雀。這種有機廢水的COD(ChemicalOxygenDemand,化學需氧量)濃度一般大于200mg/L,甚至于有的廢水會達到十幾萬毫克,有機濃度十分高;

     、陔y降解。這種有機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。這種有機廢水中含有的重金屬、硫化物、有毒物質以及氮化物等物質比價多,成分十分復雜,難以排除;

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

     、輳娝崛鯄A性強。這種有機廢水大多數是化工生產產生的廢水,具有明顯的強酸弱堿性,與自然水土屬性無法相融,因此其無法實現自然降解。

      1.2 有機廢水危害

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

      (1)急性中毒。

      高濃度難降解有機廢水等污染物在排入自然水體以及土壤中后會迅速造成水體和土壤等自然元素的污染,對周邊的人、動物以及微生物等生物造成明顯的不良影響,其所導致的急性中毒現象危害十分大。例如農藥廠、印染廠等化工廠將生產所產生的廢水不經嚴格的處理而排放到自然水體環境中,就會將其中存在的有毒物質直接排放到生活生產水體中,進而造成了整個水體受到有毒物的污染,進而造成水域范圍內的人類、牲畜、微生物、水生生物甚至是植物的中毒死亡。

      (2)慢性中毒。

      高濃度難降解有機廢水等污染物會使人出現慢性中毒,廢水排放到自然環境中,其本身的有毒物質在長期的自然環境放置下回逐漸擴散,有毒物質與周邊生物體的長期接觸會使得生物體體內有機毒物的濃度逐漸積聚,在達到閾值之后會顯現出來有毒特征。一旦顯現出來生物體的有毒特征,就表示生物體內的機體代謝能力就已經受到了干擾,其免疫系統功能也遭到了一定的破壞,生物體自身的細胞組織機構也受到了很多程度的損傷,干擾了整個機體酶體系,導致了整個生物機體無法實現了氧氣的吸收、利用以及運行,同時也對整個機體產生了無法恢復的化學損傷。

      (3)潛在中毒。

      有些人工合成的有機物質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,隨著空氣的傳播會對人體細胞產生不可逆轉的傷害。人體在與有毒物質的長期接觸中會發生機體細胞破壞現象,而這種受到破壞的細胞會出現不可逆轉的損害,進而產生癌癥、畸形等生物損害。這種損害對人體的危害十分嚴重。

      (4)生態環境破壞。

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

      2、高濃度難降解有機廢水厭氧處理工藝

      2.1 厭氧消化機理

      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)渠道轉化成丙酮酸之后,將丙酮酸當作受氧體之后分解成了各種醇、酮以及酸等物質,而蛋白質則逐漸分解成為了氨基酸,之后其再經過STRCK-LAND反應或是氧化還原反應實現了脫氨處理,進而分解成為了不含氮的物質。STRCKLAND反應是以一種氨基酸作為氫供體、另一種氨基酸作為氫受體實現生物氧化產能的獨特發酵類型。

      脂肪在被分解成了脂肪酸、甘油以及磷酸,之后脂肪酸會在產氫產乙酸菌群的影響下按照β氧化機理實現分解,同時其被分解之后的物質也會在菌群的影響下生成二氧化碳、乙酸以及氫。而產生甲烷物質的菌群主要有乙酸和氫二氧化碳2種,其在正常反應器的條件下2種菌群能夠生成的甲烷氣體量分別為70%和30%,在產生甲烷氣體的時候也會出現一個同類型的乙酸反應。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,而這種現象是甲烷氣體生產主要利用乙酸反應的主要因素之一。

      近年來,行業在對厭氧處理技術研究的時候,將整個厭氧消化流程分為了水解和酸化以及產乙酸和甲烷這2種流程,其分別在不同反應器中實現,使整個處理效率得到了提高。

      2.2 厭氧處理工藝的優勢

      厭氧消化機理主要是在廢水處理中使用,其使用范圍、占地以及在生態能源等方面的表現都具有顯著特征。相較于好氧工藝而言,厭氧工藝的應用時間比較短,但是其的有效性受到了各方的重視。首先,厭氧工藝在進行廢水處理的時候會產生一定量的沼氣(主要成分是甲烷),利用沼氣就能完成能源資源的回收利用,進而實現了生態良性循環。其次,厭氧處理工藝的經濟性較好,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,其成本降低現象尤為明顯。這主要是由于處理動力的改變,使得各種營養物添加劑以及污泥脫水等費用大大減少。如果將沼氣計入到能源效益中,厭氧處理工藝要比好氧處理工藝節省超過50%的成本。最后,厭氧處理工藝的設施負荷相對較高,占用的區域也比較小,投入的成本也比較低。通常情況下厭氧反應器容積負荷要比好氧處理工藝高很多,尤其是新型的高速厭氧反應器的容積負荷更高,這樣整個反應器所占的體積也比較小,占用的區域面積更小,進而使得企業的投資成本也就降低。這一點對人口密集、土地價格高地區的企業十分有利,使用效果也十分滿意。

      3、高濃度難降解有機廢水厭氧處理技術發展

      隨著科學技術的發展,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酵中的各種菌群之間的協作產生破壞效果,且能夠控制住兩相菌群中的最優參數,進而使得產酸產酵的相對收率得到有效提高,同時也提高了其產生甲烷氣體的能力。而整個兩相厭氧處理系統的抗沖擊負荷能力以及污染物處理能力、系統運行穩定性等都有著明顯提高,特別是在對高懸浮有機固體廢水進行處理時,利用兩相厭氧廢水處理工藝能夠有效實現污染物的分解處理,其利用絮凝污泥水解反應器截留懸浮物,同時將其中一部分分解轉變為可溶解的有機物,進而將其導入到液相,之后在產甲烷相反應器中,有機物會在其中得到完全消化。這種方法會使廢水得到完善的處理,處理質量和效果都能夠達到預期的標準。

      相關研究表明,利用上流式水解池反應器能夠在短期停留時間以及相對高水負荷條件下實現高效率的懸浮物去除效果,能夠將源廢水中的溶解性有機物以及可生化有機物得到有效改善去除,盡管其中可溶解性有機物的濃度去除比率比較低,但是其能夠實現水解酸化效用,只要有機物的水解酸化效用能夠完成,這對于后續的廢水處理是比較有利的作業。如果能夠高效的將溶解性有機物中的COD內的EGSB(ExpandedGranularSludgeBed,膨脹顆粒污泥床)去除率當作HUSB(HydrolysisUpflowSludgeBed,水解酸化池)去除的后續甲烷反應器的作物,就能使2個反應器之間的相互作用發揮起來。

      4、結論

      難降解有機廢水無法被微生物實現自行降解,排放之后也無法利用自然因素實現天然凈化,這些排放處理的有機物在水土環境中不斷積聚造成了生態環境的破壞,對人類生存環境產生了不良影響。因此,對這些有機物的降解必須要展開深入研究,以完善處理技術,改善生態環境。通過對高濃度難降解有機廢水特征及危害的分析,進而對高濃度難降解有機廢水厭氧處理工藝中的消化機理以及工藝優勢進行了闡述,最后對高濃度難降解有機廢水厭氧處理技術的發展進行了分析。(來源:廣州環投環境服務有限公司)

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