兩相厭氧工藝處理高濃度硫酸鹽有機廢水工藝改進及節能研究

張 彤

（徐州市環境保護科學研究所 江蘇徐州 221000）

兩相厭氧工藝處理高濃度硫酸鹽有機廢水工藝改進及節能研究

張 彤

（徐州市環境保護科學研究所 江蘇徐州 221000）

高濃度硫酸鹽有機廢水，該廢水處理難度大，本課題采用IC厭氧反應器去除CODcr。兩相厭氧工藝處理高濃度硫酸鹽有機廢水，通過實際工程節能調試及穩定運行研究。

高濃度硫酸鹽廢水；UASB；節能環保

制藥、制革、造紙、采礦、化工、食品加工、金屬加工等工業過程中會產生大量高濃度硫酸鹽廢水。這類廢水含有大量的SO42-離子，如果直接排入環境中將會導致水體的酸化，影響水中生物的正常生長；其酸性使得土壤的生態結構平衡被打破，導致農作物產量降低；水中的SO42-離子經過一系列反應產生的有毒氣體H2S從水中進入空氣中會污染大氣質量。所以，研究去除廢水中的SO42-離子具有重要的意義，尤其是目前倡導綠色低碳可持續發展的情況下，此方面的研究顯得更為迫切。

1 單相厭氧工藝及改進工藝

在單相的厭氧處理系統中安裝有惰性氣體吹脫裝置的工藝即為單相吹脫。單相吹脫可以不斷地將H2S從反應器中吹脫去掉，減輕了它對MPB和別的厭氧菌的抑制作用，改善了反應器的運行性能。吹脫裝置分為外部吹脫和內部吹脫兩種。而吹脫氣體采用的是比較穩定的沼氣或者是N2[1]。吹脫裝置見圖1。

圖1 兩類吹脫裝置圖

2 兩相厭氧工藝與好氧工藝處理高濃度硫酸鹽廢水的節能環保對比

好氧工藝不太適合處理水果和蔬菜廢棄物，因為有機物含量高需要大量的動力消耗。但高濃度硫酸鹽廢水消化都會取得令人滿意的結果，Hamdi等人在處理高濃度硫酸鹽廢水時就發現，硫酸鹽廢水中少有難以進行生物降解的成分[2]。高濃度有機廢水中有機物被產甲烷菌利用后會產生甲烷等可利用氣體，在消化系統中加入氣體收集裝置會進一步節約能源消耗。

2.1 pH值

影響SRB活力的主要因素是pH值，對于產酸菌，SRB所能忍耐的pH范圍較窄，盡管它比MPB適應能力要強，但是在很低的pH條件下，SRB難以生長并還原硫酸鹽。許多學者研究后得出SRB更適合生長于微堿性的環境條件(7.0～8.0)的結論。它的最佳pH值生長條件為7.5～7.8。Zobell等學者研究發現SRB的pH值耐受范圍為5.5～9.0；Pomeroy則認為SRB在pH值為5.0或9.0時仍有較大的活性。一些學者嘗試研究在很低的pH值條件下實現S042-的還原，他們的研究發現SRB可以在pH在5.6～6.0的條件下正常生長，SRB還可以在pH在2.5～4.5的高酸性條件中仍可以異化硫酸鹽還原反應。

2.2 溫度

SRB的新陳代謝和生長速度直接取決于的溫度的高低。在高濃度硫酸鹽廢水處理過程中，SRB溫度依賴性是不同的，也不是隨機的，具有活性的比率較低，這表現出很強的溫度依賴性。目前，還沒有找到專性喜寒的細菌。中溫硫酸鹽還原菌最適生長溫度為28-38℃，有的報告為45℃的最高溫度。內測SRB代謝率9溫度范圍為5-52℃℃和38℃時的速度找到最快的速率[3]。Maree和Stroydom實驗在20-38℃范圍內，生長的最大速率的溫度，發現SRB發生在30.5℃，溫度超過38℃時，硫酸鹽還原菌生長受到抑制。從油田嗜熱硫酸鹽還原菌最適溫度范圍為54-70℃，從最高氣溫范圍為56至85℃的水和地熱環境中分離。SRB最適生長溫度為83℃時，92℃的最高溫度。

2.3 溶解氧

厭氧微生物對氧的存在及其敏感，當氧氣存在它們不能生長。這是因為氧氣的環境中厭氧細菌的脫氫酶的活化氫的氧與氧結合成過氧化氫，由于厭氧細菌中缺乏過氧化氫酶使厭氧細菌無法分解這些代謝產物，厭氧微生物過氧化氫積累過多。過氧化氫的蓄積，對微生物細胞產生毒性作用。增加氧氣濃度將增加氧化還原電勢，硫酸鹽還原異化SRB阻斷，抑制細菌的生長。

3 厭氧反應器最佳工藝的研究

3.1 UASB最佳工藝的確定

UASB的反應根據試驗要確定三個因素：水力停留時間分別為8小時、10小時和12小時；UASB反應器進水硫酸鹽濃度分別為1000毫克每升、1500毫克每升和2000毫克每升；UASB反應器進水pH值6.0、6.5和7.0。通過實驗確定正交實驗因子如表1所示。

表1 正交實驗因子和水平表

3.2 IC反應器最佳工藝的確定

UASB的反應根據試驗要確定三個因素：水力停留時間分別為6小時、8小時和l0小時；UASB反應器進水化學需氧量濃度，4000毫克每升、6000毫克每升和8000毫克每升；UASB反應器進水pH值6.0、6.5和7.0。通過實驗確定正交實驗因子如表2所示。

表2 正交實驗因子和水平表

4 結語

本課題采用UASB厭氧反應器去除高濃度的硫酸鹽有機廢水。通過實際工程調試及穩定運行研究。得出結論，硫酸鹽還原相UASB反應器處理含高濃度硫酸鹽和氨氮的高濃度有機廢水是可行的，采用兩相厭氧生物處理工藝為硫酸鹽節能項目有深入研究和推廣應用的價值。

[1]劉燕.硫酸根對有機廢水厭氧生物處理的影響.同濟大學環境上程系博士論文.1990.

[2]任南琪.王愛杰.硫化物氧化及新T.Z.哈爾濱工業大學學報2003,35(3):265-268.

[3]李新榮,沈德中硫酸鹽還原菌的生態特性及其應用,應用與環境生物學報,1999,10(05):10-13.

張彤，女，漢，安徽蕭縣人，大學本科，初級職稱，主要從事環境影響評價工作。