兩相厭氧技術處理高濃度有機廢水的研究現狀

楊士林

摘 要：兩相厭氧工藝因產酸相和產甲烷相的分離而具有一系列的特點和優勢。在對兩相厭氧系統進行了分析的基礎上，并對其發展和實際應用現狀進行了論述，說明了此工藝的先進性和適用性。

關鍵詞：兩相厭氧；高濃度廢水

隨著工業的不斷發展，越來越多的工業廢水被排入環境中，其中高濃度有機廢水由于其濃度高，對環境的危害性大，越來越受到人們的關注。兩相厭氧技術是20世紀70年代初美國戈什和波蘭特開發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。兩相厭氧技術是在兩個獨立的反應器，分別為產酸菌群和產甲烷菌群提供最適宜的生長環境，從而獲得較高的去除率，提高系統運行穩定性。

1 兩相厭氧工藝

1.1 兩相厭氧工藝特點

1.1.1兩相厭氧工藝去除效率高

由于兩相厭氧工藝中產酸菌和產甲烷菌分別處于各自最適宜的生長環境中，因此活性最高，有機物轉化率也最高。單相厭氧工藝中產酸菌和產甲烷菌均不在各自最適宜的生長環境中，生物活性遠遠低于兩相厭氧反應器中的生物活性，因此有機物去除率也遠遠低于兩相厭氧。

1.1.2系統抗沖擊能力強

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

1.1.3反應器體積小

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

1.1.4系統穩定性高

產酸相不但具有較強的緩沖能力；而且還為產甲烷相提供了揮發酸，使廢水中難降解的長鏈有機物分解成小分子有機物。這些作用為產甲烷菌提供了更適宜的生長環境，因此系統穩定性要高于單相厭氧系統。

1.2 兩相厭氧相分離技術

兩相厭氧最本質的特點是相的分離，即產酸相和產甲烷相分別在不同的反應器中。目前，兩相厭氧中常用的相分離技術有：化學物理法和動力學控制法。

1.2.1物理化學法相分離技術

物理化學方法相分離技術主要分為以下四種：

1）抑制劑法：在產酸相中投加氯仿、四氯化碳等抑制劑抑制產甲烷菌的生長。

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

3）pH法：產甲烷菌適宜pH為7.0，因此將產酸反應器pH調到5.5～6.5之間，使產酸菌在產酸反應器中占主導地位。

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

1.2.2動力學控制法相分離技術

動力學控制法相分離技術主要是利用產酸菌和產甲烷菌世代間隔時間不同來實現的。

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

2 兩相厭氧技術在高濃度有機廢水處理中的應用

由于兩相厭氧工藝的去除效率高、抗沖擊能力強、反應器體積小等特點，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廢水的處理中[ 1-3 ]。

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

工程運行結果表明：當進水COD濃度為11850mg/L、總鹽的質量濃度為35g/L（含氯化鈉25g/L、乙醇酸鈉10g/L）時，出水COD濃度為300mg/L，達到GB8978-1996《污水綜合排放標準》三級標準的要求。

2）濕法腈綸廢水屬于典型的高濃度難降解工業廢水，COD濃度高、成分復雜，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。實驗結果表明：產酸反應器HRT為20h、產甲烷反應器HRT為36h、A/O池HRT為24h、DO為4～5mg/L、進水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，出水達到GB8978-1996《污水綜合排放標準》中的三級標準[ 3 ]。

3）蘇南某化工企業油漆、涂料、樹脂和高沸點溶劑等產品生產過程中排放的高濃度化工廢水，該企業采用兩相厭氧—二級好氧處理工藝；工程運行結果表明：當兩相厭氧COD負荷為5.kg/（m3·d），一級好氧COD負荷1.47kg/（m3·d），二級好氧COD負荷0.035kg/（m3·d），且廢水溫度高于20℃時，兩相厭氧—二級好氧生化系統的COD平均去除率高于95%[ 1 ]。

4）中藥生產廢水具有污染物濃度高、可生化性差、水質水量波動大等特點，屬于高濃度難降解有機工業廢水。工程運行結果表明：產酸相反應罐容積負荷為30～45kgCOD/（m3·d），COD去除率穩定在15%～20%；產甲烷相反應池容積負荷為8～10kgCOD/（m3·d），COD去除率穩定在90%～95%。

3 結論

兩相厭氧工藝由于其去除效率高、抗沖擊能力強、反應器體積小、系統穩定性好等特點，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，越來越多的應用于高濃度、難降解的工業廢水處理中，取得了較好的經濟效益。

參考文獻：

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

[2] 許勁，王陽陽，田建波等.榨菜廢水常溫兩相厭氧生物處理工藝的調試[J].中國給水排水，2013，29（17）：5-10.

[3] 蘇士崗，王軍，張麗麗等.兩相厭氧+A/O工藝處理腈綸和丙烯酰胺混合廢水[J].化工環保，2014，34（5）：443-447.