葉潤澤
摘要:隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展,環(huán)境污染日益嚴重,為了貫徹落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略計劃,有必要對廢水處理技術(shù)進行深入研究。內(nèi)循環(huán)(IC)厭氧技術(shù)主要應(yīng)用于高濃度有機廢水的處理,通過高能耗來增強內(nèi)循環(huán)的傳質(zhì)過程,在處理酒精廢水、制藥廢水、造紙廢水等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,可以有效降低運行成本,提高處理效率,是解決環(huán)境污染問題的重要手段之一。
關(guān)鍵詞:廢水處理;內(nèi)循環(huán)(IC);厭氧反應(yīng)器
物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)是處理工業(yè)廢水的主要方法,其中厭氧技術(shù)以其低成、節(jié)能、操作簡便等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用與廢水處理領(lǐng)域,并發(fā)揮著越來越重要的作用。內(nèi)循環(huán)(IC)厭氧反應(yīng)器出現(xiàn)于20世紀80年代中期,是根據(jù)UASB反應(yīng)器運行原理的基礎(chǔ)上開發(fā)而成,結(jié)合了物相強化傳遞、高速射流曝氣、紊流剪切等技術(shù),其主要特點是反應(yīng)器內(nèi)部能形成流體循環(huán),加強了有機物和顆粒污泥的傳質(zhì),從而提高了廢水處理能力[1]。
一、IC厭氧反應(yīng)器在廢水處理中的應(yīng)用原理及特點
IC厭氧反應(yīng)器是一種新型反應(yīng)器,主要是整合了UASB反應(yīng)器顆?;腿喾蛛x器的設(shè)計理念,系統(tǒng)由兩個UASB反應(yīng)器重疊組成,系統(tǒng)主要由進水區(qū)、集氣罩、提升管、氣液分離器、回流管、沉淀區(qū)、出水管等組成[2]。首先,廢水進入反應(yīng)器混合區(qū)與內(nèi)循環(huán)污泥水充分混合,由第一反應(yīng)室生化降解,產(chǎn)生的沼氣由三相分離器收集,沿回流管上升到頂部的氣液分離器,進而將沼氣分離引出反應(yīng)器。隨后,在反應(yīng)器底部充分混合泥水,第一反應(yīng)室形成內(nèi)循環(huán),沼氣處理在第二反應(yīng)室完成,實現(xiàn)混合液的固液分離處理,出水管排出達標液體。IC厭氧反應(yīng)器具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢,可以有效增強COD容量負荷,較低的水力停留時間,提高有機物與顆粒污泥之間的傳質(zhì)。在相同處理條件下,與普通的UASB相比,IC厭氧反應(yīng)器的容積負荷能提高4倍,所需容積僅約為四分之一,有利于降低處理成本。
二、IC厭氧反應(yīng)器處理廢水的影響因素
(一)水力停留時間。IC厭氧反應(yīng)器在廢水處理過程中,實際操作數(shù)據(jù)與理論計算結(jié)果有一定的差異,運行時進水量與水力停留時間應(yīng)成反比,但COD去除率不受水力停留時間的影響;反應(yīng)器停止時HRT不斷下降,但COD去除率值保持不變。這種現(xiàn)象主要是由于IC厭氧反應(yīng)器中污泥活性的恢復(fù)所致,微生物對有機物的絕對攝取量在增加[3]。IC反應(yīng)器兩級三相分離器結(jié)構(gòu)特殊,上下結(jié)構(gòu)重疊,使反應(yīng)器在高上升流速條件下仍能停留有機物。當水力停留時間較低時,進水上升流速增大,顆粒污泥與廢水的接觸面增強。因此,盡管水力停留時間較低,但沒有影響到COD去除率。
(二)溫度變化。當溫度較低時,IC厭氧反應(yīng)器的中溫消化,啟動過程中有必要采用蒸汽加熱裝置來提高反應(yīng)器的溫度,并保持在這一溫度范圍內(nèi)。然而,目前反應(yīng)器溫度的測量通常是人工控制蒸汽加熱管的開啟和關(guān)閉,不可避免的會有一些誤差,導(dǎo)致水溫存在波動。就反應(yīng)器的整體去除效率而言,也會受到溫度變化的影響。在中溫或高溫條件下,反應(yīng)器溫度波動應(yīng)控制在1.5°C至2°C之間,如果溫度高于波動范圍,但低于3°C,甲烷菌的產(chǎn)生速率就會受到抑制;如果溫度波動達到5°C,會導(dǎo)致反應(yīng)器停止產(chǎn)氣??梢钥闯?,溫度變化對IC厭氧反應(yīng)器的影響是非常明顯,使反應(yīng)器的運行狀態(tài)和污泥活性出現(xiàn)變化。
三、IC厭氧反應(yīng)器在不同種類廢水處理中的具體應(yīng)用
(一)酒精廢水。酒精廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域,在石油、煤炭等自然資源逐漸減少的背景下,可替代能源收到各界的廣泛關(guān)注。酒精作為可再生的清潔能源成為最佳替代品之一,其產(chǎn)量不斷增加,相應(yīng)的廢水處理量也大幅度增長。傳統(tǒng)的厭氧過程對高濃度酒精廢水處理效果并不理想,而采用IC厭氧反應(yīng)器每日可以處理3000m3廢水,COD去除率達到90%左右,具有顯著的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢。
(二)制藥廢水。制藥生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量廢水,并且污染物具有種類復(fù)雜、濃度高等特點,增加了廢水處理難度。特別是某些制藥廢水中含有毒性物質(zhì),如果處理不達標會嚴重影響生態(tài)環(huán)境。而采用IC厭氧反應(yīng)器取得了良好的效果,廢水經(jīng)處理后COD去除率可達78%左右,保證氣浮處理和好氧處理要求,從而達到排放標準。
(三)造紙廢水。在造紙過程中,不同原料或工藝生產(chǎn)的紙漿污染物含量有很大差異,各種造紙廢水中含有多種對生物有害的物質(zhì)。在全球環(huán)境中,控制造紙工業(yè)水污染已成為焦點,也是環(huán)境治理的關(guān)鍵。通過數(shù)據(jù)分析,采用改進的IC厭氧反應(yīng)器對造紙廢水進行常溫處理,反應(yīng)器負荷可以達到COD12kg/m3·d。在進水階段,COD可達約為10000mg/L,經(jīng)過循環(huán)處理后,出水COD達到約為1400mg/L[4]。
四、結(jié)束語
綜上所述,IC厭氧反應(yīng)器具有處理效率高、占地面積小、容積負荷率高等優(yōu)點,在各類廢水處理中發(fā)揮了重要作用。但在實際應(yīng)用過程中仍存在一些影響因素,影響了處理效果,需要不斷進行改進。目前,IC厭氧反應(yīng)器具有廣闊的應(yīng)用前景,應(yīng)做好實踐經(jīng)驗積累和技術(shù)吸收工作,以促進我國廢水處理領(lǐng)域的進一步發(fā)展。
參考文獻:
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[2]吳秉奇,段美娟,周振,等.多段內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的氣液流場及處理低濃度屠宰廢水的研究[J].工業(yè)用水與廢水,2019,50(1):19-24.
[3]段美娟,陳福明,劉淑杰,等.多段內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器處理屠宰廢水的中試[J].廣東化工,2018,45(21):33-35.
[4]胡超,邵希豪,晏波,等.內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器設(shè)計問題的探討[J].工業(yè)水處理,2017,37(9):5-9.
(作者單位:維爾利環(huán)??萍技瘓F股份有限公司)