楊士林

摘 要：兩相厭氧工藝因產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相的分離而具有一系列的特點(diǎn)和優(yōu)勢。在對兩相厭氧系統(tǒng)進(jìn)行了分析的基礎(chǔ)上，并對其發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了論述，說明了此工藝的先進(jìn)性和適用性。

關(guān)鍵詞：兩相厭氧；高濃度廢水

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的工業(yè)廢水被排入環(huán)境中，其中高濃度有機(jī)廢水由于其濃度高，對環(huán)境的危害性大，越來越受到人們的關(guān)注。兩相厭氧技術(shù)是20世紀(jì)70年代初美國戈什和波蘭特開發(fā)的厭氧生物處理工藝，該工藝克服了單相厭氧工藝的缺陷，提出了相分離的概念。兩相厭氧技術(shù)是在兩個獨(dú)立的反應(yīng)器，分別為產(chǎn)酸菌群和產(chǎn)甲烷菌群提供最適宜的生長環(huán)境，從而獲得較高的去除率，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

1 兩相厭氧工藝

1.1 兩相厭氧工藝特點(diǎn)

1.1.1兩相厭氧工藝去除效率高

由于兩相厭氧工藝中產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌分別處于各自最適宜的生長環(huán)境中，因此活性最高，有機(jī)物轉(zhuǎn)化率也最高。單相厭氧工藝中產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌均不在各自最適宜的生長環(huán)境中，生物活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于兩相厭氧反應(yīng)器中的生物活性，因此有機(jī)物去除率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于兩相厭氧。

1.1.2系統(tǒng)抗沖擊能力強(qiáng)

產(chǎn)酸菌具有較強(qiáng)的緩沖能力，即使沖擊負(fù)荷也不會對產(chǎn)酸相造成有明顯的影響。由于產(chǎn)酸相的緩沖作用，沖擊負(fù)荷也不會對產(chǎn)甲烷相造成危害。因此為了提高反應(yīng)器的處理能力，產(chǎn)酸相往往采用較高的有機(jī)負(fù)荷率，而且產(chǎn)酸相采用較高的有機(jī)負(fù)荷率還可以抑制產(chǎn)甲烷菌的生長。

1.1.3反應(yīng)器體積小

產(chǎn)酸菌的世代間隔時(shí)間較短，產(chǎn)酸速度較高，因此產(chǎn)酸反應(yīng)器體積相當(dāng)于產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器體積的三分之一。對于同一種廢水來說，在處理效率相同的條件下，兩相厭氧反應(yīng)器的總體積小于單相厭氧反應(yīng)器的體積。

1.1.4系統(tǒng)穩(wěn)定性高

產(chǎn)酸相不但具有較強(qiáng)的緩沖能力；而且還為產(chǎn)甲烷相提供了揮發(fā)酸，使廢水中難降解的長鏈有機(jī)物分解成小分子有機(jī)物。這些作用為產(chǎn)甲烷菌提供了更適宜的生長環(huán)境，因此系統(tǒng)穩(wěn)定性要高于單相厭氧系統(tǒng)。

1.2 兩相厭氧相分離技術(shù)

兩相厭氧最本質(zhì)的特點(diǎn)是相的分離，即產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分別在不同的反應(yīng)器中。目前，兩相厭氧中常用的相分離技術(shù)有：化學(xué)物理法和動力學(xué)控制法。

1.2.1物理化學(xué)法相分離技術(shù)

物理化學(xué)方法相分離技術(shù)主要分為以下四種：

1）抑制劑法：在產(chǎn)酸相中投加氯仿、四氯化碳等抑制劑抑制產(chǎn)甲烷菌的生長。

2）氧化還原電位法：向產(chǎn)酸反應(yīng)器中供給一定量的氧氣，從而改變反應(yīng)器內(nèi)的氧化還原電位，使產(chǎn)甲烷菌無法在產(chǎn)酸相反應(yīng)器中生長。

3）pH法：產(chǎn)甲烷菌適宜pH為7.0，因此將產(chǎn)酸反應(yīng)器pH調(diào)到5.5～6.5之間，使產(chǎn)酸菌在產(chǎn)酸反應(yīng)器中占主導(dǎo)地位。

4）半透膜法：使用選擇透過性半透膜，該膜僅僅可以使有機(jī)酸通過，產(chǎn)酸菌只能被留在產(chǎn)酸相中。

1.2.2動力學(xué)控制法相分離技術(shù)

動力學(xué)控制法相分離技術(shù)主要是利用產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌世代間隔時(shí)間不同來實(shí)現(xiàn)的。

產(chǎn)酸菌具有較快的生長速率，因此其世代間隔時(shí)間短，一般在10～30min。產(chǎn)甲烷菌生長速率較慢，世代間隔時(shí)間長，一般在4～6d。因此可以通過控制產(chǎn)酸相的水力停留時(shí)間，使產(chǎn)甲烷菌無法在產(chǎn)酸相中生長繁殖。

2 兩相厭氧技術(shù)在高濃度有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用

由于兩相厭氧工藝的去除效率高、抗沖擊能力強(qiáng)、反應(yīng)器體積小等特點(diǎn)，使兩相厭氧工藝具有比單相厭氧工藝更廣泛的適用范圍。目前較多的用于高濃度有機(jī)廢水的處理中[ 1-3 ]。

1）羧甲基纖維素鈉（CMC）生產(chǎn)廢水污染物濃度高、鹽分高，重慶某精細(xì)化工有限公司采用預(yù)處理-兩相厭氧-載體懸浮床（CBR）組合工藝處理該廢水。

工程運(yùn)行結(jié)果表明：當(dāng)進(jìn)水COD濃度為11850mg/L、總鹽的質(zhì)量濃度為35g/L（含氯化鈉25g/L、乙醇酸鈉10g/L）時(shí)，出水COD濃度為300mg/L，達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》三級標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2）濕法腈綸廢水屬于典型的高濃度難降解工業(yè)廢水，COD濃度高、成分復(fù)雜，并含有大量的二甲基乙酰胺、丙烯腈、硫酸鹽和亞硫酸鹽。某腈綸廠采用兩相厭氧+A/O工藝處理腈綸和丙烯酰胺混合廢水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：產(chǎn)酸反應(yīng)器HRT為20h、產(chǎn)甲烷反應(yīng)器HRT為36h、A/O池HRT為24h、DO為4～5mg/L、進(jìn)水COD為（4000±300）mg/L的條件下，總COD去除率為87%～89%，A/O池出水COD低于500mg/L，出水達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的三級標(biāo)準(zhǔn)[ 3 ]。

3）蘇南某化工企業(yè)油漆、涂料、樹脂和高沸點(diǎn)溶劑等產(chǎn)品生產(chǎn)過程中排放的高濃度化工廢水，該企業(yè)采用兩相厭氧—二級好氧處理工藝；工程運(yùn)行結(jié)果表明：當(dāng)兩相厭氧COD負(fù)荷為5.kg/（m3·d），一級好氧COD負(fù)荷1.47kg/（m3·d），二級好氧COD負(fù)荷0.035kg/（m3·d），且廢水溫度高于20℃時(shí)，兩相厭氧—二級好氧生化系統(tǒng)的COD平均去除率高于95%[ 1 ]。

4）中藥生產(chǎn)廢水具有污染物濃度高、可生化性差、水質(zhì)水量波動大等特點(diǎn)，屬于高濃度難降解有機(jī)工業(yè)廢水。工程運(yùn)行結(jié)果表明：產(chǎn)酸相反應(yīng)罐容積負(fù)荷為30～45kgCOD/（m3·d），COD去除率穩(wěn)定在15%～20%；產(chǎn)甲烷相反應(yīng)池容積負(fù)荷為8～10kgCOD/（m3·d），COD去除率穩(wěn)定在90%～95%。

3 結(jié)論

兩相厭氧工藝由于其去除效率高、抗沖擊能力強(qiáng)、反應(yīng)器體積小、系統(tǒng)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，使兩相厭氧工藝具有比單相厭氧工藝更廣泛的適用范圍。

目前，越來越多的應(yīng)用于高濃度、難降解的工業(yè)廢水處理中，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄒敏，蔣永偉等.化工廢水兩相厭氧——二級好氧處理技術(shù)研究及應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2013，33（9）：46-49.

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