厭氧生物技術應用于工業廢水處理中的研究

王 偉

（山東省巨野縣第一中學 山東菏澤 274900）

厭氧生物技術應用于工業廢水處理中的研究

王 偉

（山東省巨野縣第一中學 山東菏澤 274900）

近年來，伴隨著我國現代化工業的飛速發展和國民經濟的不斷增長，人們的生活水平有了很大程度提高，但是各種工業產生的廢水也越來越多，工業廢水已經成為環境污染的主要原因之一。2017年10月18日，習近平總書記在十九大報告中提出了“堅持人與自然和諧共生”，要求繼續堅持節約資源和環境保護的基本國策，執行最嚴格的生態環境保護制度。在新形勢下，如何處理工業廢水已經成為社會各界關注的重大課題。近年來，厭氧生物技術被應用于工業廢水處理中，效果顯著。

厭氧生物技術；工業廢水；處理

引言

隨著我國經濟的飛速發展，水污染情況也日益嚴重，緊接著還面臨著水資源枯竭等環境問題，為了解決這一環境問題，國務院于2015年4月16日頒布了《水污染防治行動計劃》，提出要全面控制污染物的排放，從而推動經濟結構的轉型升級，重點保護水資源，以科技為手段，切實加強水環境管理，全面保證水生態環境安全。

1 工業廢水含義及特征

工業廢水主要指的是含有生產原料、中間產物、產品在生產過程中產生的各類污水、廢水、廢液等，跟城市生活廢水相比，歸納起來，工業廢水主要具有：（1）種類多；（2）污染物成分多，處理難度大，所需費用高；（3）污染物含量高，直接排放會對環境造成極大影響：（4）排放量大，在整個廢水中約占70%；（5）工業廢水的處理復雜，常常需要生物、化學、物理等處理技術；（6）工業廢水的酸堿度較強；（7）工業廢水的溫度較高，會對環境造成污染；（7）工業廢水中含有很多易燃易爆的有毒物質[1]。

2 厭氧生物技術概述及基本原理

2.1 厭氧生物技術簡介

厭氧生物技術又可以被稱為厭氧消化技術，主要指的是厭氧微生物在缺氧、無氧或硝態氮參與的情況下，把有機物轉變成無機物和少量細胞物質的一項技術。

2.2 厭氧生物技術基本原理分析

厭氧生物技術的處理過程非常復雜，整個過程需要三大菌群共同參與，分別為產氫產乙酸菌、水解產酸菌、產甲烷菌，因此反應過程也可以分為三個連續的階段：（1）水解酸化階段。這一階段主要是在微生物胞外酶的作用下將不溶性和大分子水解成簡單的小分子的溶解性有機物，然后這些小分子又逐漸滲透至細胞中并繼續被分解成乙酸、丁酸、丙酸等具有揮發性的有機酸、醛類、醇類等。（2）產氫產乙酸階段。在產氫產酸細菌參與下將上個階段產生的有機酸和乙醇分解并轉化成氫氣、乙酸、二氧化碳。（3）產甲烷階段。這一階段主要是在產甲烷細菌的作用下，將乙酸鹽、乙酸、氫氣、二氧化碳等轉化成甲烷[2]。

3 厭氧生物技術應用于工業廢水處理中的影響因素分析

3.1 溫度

主要原因為溫度會對微生物的活動過程產生的影響，通常情況下，產甲烷細菌的生存溫度為5至60℃，其中低溫菌群的生存溫度為20~25℃，中溫菌群的生存溫度為30~40℃，高溫菌群生存溫度為45~75℃。所以，將厭氧生物技術應用于工業廢水處理中溫度高低會對微生物的發酵過程產生的影響。在控制厭氧消化溫度時，必須同時考慮處理效率和能源消耗兩個方面的因素，由于低溫發酵的效率過低，而高溫發酵消耗的能源消耗高，因此在工業廢水處理中，通常選擇中溫發酵。

3.2 酸堿度

由于產甲烷細菌和產酸細菌適應的PH值范圍是不相同的，產酸細菌和產甲烷細菌相比，其對PH變化的敏感性更低，適宜的PH范圍為4.5~8.0，在某些情況下，即便PH為5.0以下，產酸菌依然可以生長繁殖。但是產甲烷菌適應的PH范圍很窄，最適合的PH為6.8~7.2，如果超出這一范圍，會嚴重抑制厭氧消化的產氣過程。

3.3 有機負荷率

負荷率主要是用于反應生物處理系統內食料同微生物量之間的平衡關系，主要包括有機負荷率、污泥負荷率、投配率三種表示方式。其中污泥負荷率最確切和直觀，若想準確計量一些反應器中的污泥量難度較大。但是在操作運轉過程中，通過有機負荷率能夠直接且簡單的比較不同消耗裝置的能力，所以工程上常常設置有有機負荷這一參數。

3.4 厭氧活性污泥

在厭氧消化過程中，最主要的工作主體為厭氧活性污泥，其主要由厭氧微生物以及代謝和吸附的無機物、有機物構成。厭氧活性污泥的性狀和濃度會對厭氧消化器的轉化率和處理能力產生直接影響，在某些范圍內，活性污泥的濃度同厭氧消化的效率存在正比例關系，但是當濃度達到某個程度后，厭氧消化的效率將不再提高。主要原因為污泥的積累時間太長，導致污泥成分比例較高和污泥的活性下降，另外還跟污泥濃度過高堵塞裝置等有關。

3.5 微量元素和營養物質

在工業廢水處理中應用厭氧生物技術，微生物的生長和繁殖是按照某個比例對氮、碳、磷以及其他微量元素攝取的，在反應過程中，要控制好三者的比例。在一般情況下，在處理含有天然有機物的工業廢水時不用控制各類營養物質的比例。

3.6 有毒物質

在厭氧生物技術反應過程中，難免會存在某些抑制厭氧過程的有毒物質，常見的有重金屬離子、有毒有機物等，這些物質主要來源于進水或者厭氧菌的代謝產物。

3.7 混合和攪拌

攪拌不僅可以減少厭氧消化反應所需的時間，而且還能夠提高產氣量。并且通過攪拌還可以消除反應器中活性污泥和各類物質的濃度梯度，增加微生物和食料的接觸面，以免發生分層的情況[3]。

4 厭氧微生物技術在工業廢水處理的應用前景

迄今為止，隨著厭氧微生物技術被運用在工業廢水處理中，該項技術日趨完善和成熟，當前比較成功的案例有升流式厭氧污泥床、厭氧濾池、厭氧膨脹顆粒污泥床等。雖然這些技術在工業廢水處理中取得了較好的效果，但是依然存在一些缺陷，還有待進一步改善，因此筆者認為在將來，在工業廢水的處理中應該采用厭氧生物技術為主，輔助好氧生物處理技術。在將來厭氧生物技術可能朝著以下兩個方面發展：第一，跟傳統的好氧生物技術相比，厭氧生物技術應用于工業廢水處理中具有成本低、能源消耗少等優點。針對氣候溫暖的地區，高效厭氧技術有助于提高城市工業廢水處理的效率。但是該項技術對有毒物質敏感性高，重金屬、硫化物等會影響甲烷菌的繁殖。因此，可以嘗試將厭氧生物技術同其他工業廢水處理技術有機結合起來構成綜合處理循環系統。第二，鑒于厭氧生物處理技術對環境要的要求很高，還有很多其他方面的影響因素，因此單獨應用厭氧生物技術處理工業廢水迄今為止還沒有被廣泛投入使用，還有待今后在這方面改進[4]。

結語

總之，當前我國工業廢水處理迫在眉睫，因為各方面因素我國工業廢水處理體系還存在很多不足，厭氧生物技術因為其成本低、能源消耗少、環境污染少等優點可以被運用于工業廢水處理過程。但是影響厭氧生物技術的因素較多，再加上工業廢水處理難度大，單一的技術是難以完成，因此還有待在將來加深對該項技術的研究，努力實現厭氧生物技術和好氧生物技術的有機結合，將其組成相輔相成的處理系統，提高工業廢水的處理效率，從而探索出一條耗能低、效率高并且符合可持續發展戰略的工業廢水處理最佳途徑，在保證工業發展的同時實現環境保護。

[1]付峰驗.化工工業廢水處理技術探討[J].化工設計通訊,2017,43(07):191+200.

[2]劉翱飛.厭氧生物技術在工業廢水處理中的應用[J].資源節約與環保,2015,(02):52+54.

[3]劉雨.厭氧生物技術在工業廢水處理中的應用探討[J].科技傳播,2011,(16):174+166.

[4]胡述龍.厭氧生物技術在工業廢水處理中的應用研究[J].科技資訊,2010,(20):118.