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厌氧生物技术对工业废水处理的应用

 论文栏目:生物技术论文     更新时间:2018/1/24 11:20:24   

摘要:近年来,伴随着我国现代化工业的飞速发展和国民经济的不断增长,人们的生活水平有了很大程度提高,但是各种工业产生的废水也越来越多,工业废水已经成为环境污染的主要原因之一。2017年10月18日,习近平总书记在十九大报告中提出了“坚持人与自然和谐共生”,要求继续坚持节约资源和环境保护的基本国策,执行最严格的生态环境保护制度。在新形势下,如何处理工业废水已经成为社会各界关注的重大课题。近年来,厌氧生物技术被应用于工业废水处理中,效果显著。

关键词:厌氧生物技术;工业废水;处理

引言

随着我国经济的飞速发展,水污染情况也日益严重,紧接着还面临着水资源枯竭等环境问题,为了解决这一环境问题,国务院于2015年4月16日颁布了《水污染防治行动计划》,提出要全面控制污染物的排放,从而推动经济结构的转型升级,重点保护水资源,以科技为手段,切实加强水环境管理,全面保证水生态环境安全。

1工业废水含义及特征

工业废水主要指的是含有生产原料、中间产物、产品在生产过程中产生的各类污水、废水、废液等,跟城市生活废水相比,归纳起来,工业废水主要具有:(1)种类多;(2)污染物成分多,处理难度大,所需费用高;(3)污染物含量高,直接排放会对环境造成极大影响:(4)排放量大,在整个废水中约占70%;(5)工业废水的处理复杂,常常需要生物、化学、物理等处理技术;(6)工业废水的酸碱度较强;(7)工业废水的温度较高,会对环境造成污染;(7)工业废水中含有很多易燃易爆的有毒物质[1]。

2厌氧生物技术概述及基本原理

2.1厌氧生物技术简介

厌氧生物技术又可以被称为厌氧消化技术,主要指的是厌氧微生物在缺氧、无氧或硝态氮参与的情况下,把有机物转变成无机物和少量细胞物质的一项技术。

2.2厌氧生物技术基本原理分析

厌氧生物技术的处理过程非常复杂,整个过程需要三大菌群共同参与,分别为产氢产乙酸菌、水解产酸菌、产甲烷菌,因此反应过程也可以分为三个连续的阶段:(1)水解酸化阶段。这一阶段主要是在微生物胞外酶的作用下将不溶性和大分子水解成简单的小分子的溶解性有机物,然后这些小分子又逐渐渗透至细胞中并继续被分解成乙酸、丁酸、丙酸等具有挥发性的有机酸、醛类、醇类等。(2)产氢产乙酸阶段。在产氢产酸细菌参与下将上个阶段产生的有机酸和乙醇分解并转化成氢气、乙酸、二氧化碳。(3)产甲烷阶段。这一阶段主要是在产甲烷细菌的作用下,将乙酸盐、乙酸、氢气、二氧化碳等转化成甲烷[2]。

3厌氧生物技术应用于工业废水处理中的影响因素分析

3.1温度

主要原因为温度会对微生物的活动过程产生的影响,通常情况下,产甲烷细菌的生存温度为5至60℃,其中低温菌群的生存温度为20~25℃,中温菌群的生存温度为30~40℃,高温菌群生存温度为45~75℃。所以,将厌氧生物技术应用于工业废水处理中温度高低会对微生物的发酵过程产生的影响。在控制厌氧消化温度时,必须同时考虑处理效率和能源消耗两个方面的因素,由于低温发酵的效率过低,而高温发酵消耗的能源消耗高,因此在工业废水处理中,通常选择中温发酵。

3.2酸碱度

由于产甲烷细菌和产酸细菌适应的PH值范围是不相同的,产酸细菌和产甲烷细菌相比,其对PH变化的敏感性更低,适宜的PH范围为4.5~8.0,在某些情况下,即便PH为5.0以下,产酸菌依然可以生长繁殖。但是产甲烷菌适应的PH范围很窄,最适合的PH为6.8~7.2,如果超出这一范围,会严重抑制厌氧消化的产气过程。

3.3有机负荷率

负荷率主要是用于反应生物处理系统内食料同微生物量之间的平衡关系,主要包括有机负荷率、污泥负荷率、投配率三种表示方式。其中污泥负荷率最确切和直观,若想准确计量一些反应器中的污泥量难度较大。但是在操作运转过程中,通过有机负荷率能够直接且简单的比较不同消耗装置的能力,所以工程上常常设置有有机负荷这一参数。

3.4厌氧活性污泥

在厌氧消化过程中,最主要的工作主体为厌氧活性污泥,其主要由厌氧微生物以及代谢和吸附的无机物、有机物构成。厌氧活性污泥的性状和浓度会对厌氧消化器的转化率和处理能力产生直接影响,在某些范围内,活性污泥的浓度同厌氧消化的效率存在正比例关系,但是当浓度达到某个程度后,厌氧消化的效率将不再提高。主要原因为污泥的积累时间太长,导致污泥成分比例较高和污泥的活性下降,另外还跟污泥浓度过高堵塞装置等有关。3.5微量元素和营养物质在工业废水处理中应用厌氧生物技术,微生物的生长和繁殖是按照某个比例对氮、碳、磷以及其他微量元素摄取的,在反应过程中,要控制好三者的比例。在一般情况下,在处理含有天然有机物的工业废水时不用控制各类营养物质的比例。

3.6有毒物质

在厌氧生物技术反应过程中,难免会存在某些抑制厌氧过程的有毒物质,常见的有重金属离子、有毒有机物等,这些物质主要来源于进水或者厌氧菌的代谢产物。

3.7混合和搅拌

搅拌不仅可以减少厌氧消化反应所需的时间,而且还能够提高产气量。并且通过搅拌还可以消除反应器中活性污泥和各类物质的浓度梯度,增加微生物和食料的接触面,以免发生分层的情况[3]。

4厌氧微生物技术在工业废水处理的应用前景

迄今为止,随着厌氧微生物技术被运用在工业废水处理中,该项技术日趋完善和成熟,当前比较成功的案例有升流式厌氧污泥床、厌氧滤池、厌氧膨胀颗粒污泥床等。虽然这些技术在工业废水处理中取得了较好的效果,但是依然存在一些缺陷,还有待进一步改善,因此笔者认为在将来,在工业废水的处理中应该采用厌氧生物技术为主,辅助好氧生物处理技术。在将来厌氧生物技术可能朝着以下两个方面发展:第一,跟传统的好氧生物技术相比,厌氧生物技术应用于工业废水处理中具有成本低、能源消耗少等优点。针对气候温暖的地区,高效厌氧技术有助于提高城市工业废水处理的效率。但是该项技术对有毒物质敏感性高,重金属、硫化物等会影响甲烷菌的繁殖。因此,可以尝试将厌氧生物技术同其他工业废水处理技术有机结合起来构成综合处理循环系统。第二,鉴于厌氧生物处理技术对环境要的要求很高,还有很多其他方面的影响因素,因此单独应用厌氧生物技术处理工业废水迄今为止还没有被广泛投入使用,还有待今后在这方面改进[4]。

结语

总之,当前我国工业废水处理迫在眉睫,因为各方面因素我国工业废水处理体系还存在很多不足,厌氧生物技术因为其成本低、能源消耗少、环境污染少等优点可以被运用于工业废水处理过程。但是影响厌氧生物技术的因素较多,再加上工业废水处理难度大,单一的技术是难以完成,因此还有待在将来加深对该项技术的研究,努力实现厌氧生物技术和好氧生物技术的有机结合,将其组成相辅相成的处理系统,提高工业废水的处理效率,从而探索出一条耗能低、效率高并且符合可持续发展战略的工业废水处理最佳途径,在保证工业发展的同时实现环境保护。

参考文献

[1]付峰验.化工工业废水处理技术探讨[J].化工设计通讯,2017,43(07):191+200.

[2]刘翱飞.厌氧生物技术在工业废水处理中的应用[J].资源节约与环保,2015,(02):52+54.

[3]刘雨.厌氧生物技术在工业废水处理中的应用探讨[J].科技传播,2011,(16):174+166.

[4]胡述龙.厌氧生物技术在工业废水处理中的应用研究[J].科技资讯,2010,(20):118.

作者:王伟 单位:山东省巨野县第一中学

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