試析制漿造紙工業污水中的硫酸鹽對厭氧處理的影響及對策

邢振海

海南金海漿紙業有限公司，中國·海南 洋浦 578101

1 引言

在制漿造紙工業不斷發展的背景下，制漿造紙生產污水處理也引發人們密切關注，考慮到制漿造紙采用原料多為天然纖維原料，污水中含有的污染物生化性能較好，采用厭氧處理技術可以取得較好的污水處理效果。但是實踐應用中污水里含有較多硫酸鹽，厭氧生化時這些硫酸鹽會被還原成硫化氫，在一定程度上會對甲烷菌產生較強抑制作用，污水厭氧處理效果也會明顯降低，迫切需要對厭氧處理中硫酸鹽帶來的影響進行細致剖析，并采用極具針對性措施進行優化處理，確保制漿造紙工業污水處理效果[1]。鑒于此，對制漿造紙工業污水中硫酸鹽對厭氧處理的影響及對策展開分析。

2 制漿造紙工業污水厭氧處理機理

污水厭氧處理需要經歷三個階段：①水解發酵，即利用水解發酵菌將結構龐大的有機物分解為小分子有機酸、單分子氧氣、二氧化碳等；②產氫產乙酸，在產氫產乙酸菌發揮作用下，將水解發酵階段產生的物質轉化為二氧化碳、乙酸等；③產甲烷，將上述兩個階段產生的二氧化碳、乙酸等物質作為基質，使其在產甲烷菌發揮作用下，將這些物質轉化成為甲烷和二氧化碳。整個過程中，參與厭氧處理的微生物主要為細菌，并且根據厭氧作用結果可以將之分為產甲烷細菌和非產甲烷細菌兩類，前者是將降解產物轉化為沼氣，后者是對有機物實施降解和消化[2]。

3 硫酸鹽對厭氧處理的影響分析

硫酸鹽對污水厭氧處理的影響主要體現在以下幾方面：①硫酸鹽還原菌與產甲烷菌發生競爭作用，在污水含有少量硫酸鹽時，微生物就能夠促進硫酸鹽還原，所產生的代謝產物也能夠進一步促進厭氧生物降解，若污水中含有的硫酸鹽濃度比較高，硫酸鹽還原菌就主要發揮異化還原作用，不僅無法為產甲烷菌提供有效利用基質，還原成硫化氫以后也會對產甲烷菌正常代謝產生不利影響；②抑制細菌生長，硫酸鹽還原成硫化氫以后，會對產甲烷菌發生抑制作用，特別是在濃度較高的背景下，硫化氫分子可以直接進入細菌體內，對其產生毒害作用，同時促進污水非堿性金屬沉淀，微生物生長也會受到嚴重影響；③降低污水COD 去除效率，硫化氫和甲烷相比較，除了具有較大毒性以外，還會降低厭氧處理COD 去除率，并且污水中存在的一部分有機物，會在硫酸鹽還原過程中消耗掉，無法用于甲烷產生，還原過程產生的硫化物也會引發設備腐蝕情況，無形中增加了處理成本；④硫酸鹽有利作用，硫酸鹽還原所產生的硫化物能夠與污水中存在的重金屬離子進行融合，使之成為金屬硫化物沉淀，并助力污水中毒性重金屬離子有效去除，同時能夠降低污水中氫的分壓，相應氫對厭氧細菌的抑制作用也會明顯降低[2-3]。

4 制漿造紙工業污水厭氧處理中降低硫酸鹽影響的有效對策

4.1 硫酸鹽來源

為降低硫酸鹽對厭氧處理帶來的影響，首先就要明確硫酸鹽來源，進而從源頭上解決這一問題。具體包含：①硫酸鹽制漿，化學紙漿生產主要是采用硫酸鹽法，蒸煮液化學試劑多為硫化鈉和燒堿，整個制漿過程產生黑液主要通過堿回收系統進行處理，相應殘堿、鈉鹽則能夠在轉化為燒堿、硫化鈉以后進行循環利用，執行時為了彌補堿回收過程硫的損失，會在黑液中加入適當硫酸鈉，中段水中硫酸鹽含量也會明顯升高；②紙漿漂白，該道工序通常是在酸性或堿性條件下展開，前者包含工藝有臭氧漂白、酸處理等，實際操作為了滿足工藝酸性條件，就會在紙漿中加入適量硫酸，待完成漂白反應后進入到污水系統中，污水含有硫酸鹽也會增加；③紙張抄造，配置紙料過程中，為使染料分子、紙張纖維等密切結合，通常會對硫酸鋁加以使用，在帶強電荷水合鋁離子的同時，促進有機分子、帶負電荷纖維結合在一起，而一部分的硫酸鋁也會隨著白水進入到污水中，硫酸鹽含量也就明顯提高；④水凈化和污水處理，在開展這兩項工作時，會將硫酸鋁作為混凝劑進行使用，在促進水中膠體微粒、懸浮物顆粒匯集的同時，采用沉淀、氣浮等方法進行有效去除，整個過程使用硫酸鋁也會增加污水硫酸鹽含量[3]。

4.2 有效對策

為防止硫酸鹽對污水厭氧處理帶來的不利影響，可以通過采用以下措施實現：①嚴重控制進水硫酸鹽濃度，據相關研究發現，當硫酸鹽濃度處于200～400 mg·L-1范圍時，厭氧反應器可以保持穩定運行狀態，并促進污水厭氧處理更加高效展開，相應污水處理效果也能得到有力保障，實踐中可以在脫除硫化氫以后再進行循環，可使進水硫酸根濃度得到降低，甚至還可以通過在厭氧進水中加入不含硫酸根的廢水，以達到減輕對產甲烷菌產生抑制的目的；②加強污泥馴化，要想達到含硫酸鹽污水處理的理想效果，可以將污泥馴化方法滲透其中，特別是在污泥馴化產甲烷菌成熟以后，實際應用可以確保硫酸鹽維持在一個平穩狀態，相應COD 去除率也能得到提升，操作中需要對污泥進行培養，使之能夠更好地適應污水處理環境，執行時也要在混合液中適當增加新污水比例，直到達到滿負荷污水處理效率為止，整個馴化過程不能適應的細菌也會逐漸被淘汰，可以對污水發揮分解作用的細菌則會進一步壯大，最終產甲烷菌在整個馴化過程中占據絕對優勢，處理時硫酸鹽對產甲烷菌帶來的負面影響也能得到有效抑制；③改進厭氧工藝，對硫酸鹽有機污水進行處理，可以采用單相厭氧和兩相厭氧兩種工藝，前者工藝運用無法擺脫硫酸鹽對產甲烷菌帶來的影響，而后者工藝應用則能夠將硫酸鹽和產甲烷菌分開，使之在不同反應器中生長和繁殖，待裝置脫出硫化氫以后，才能夠開展第二相甲烷化處理，不僅可以提高系統處理效率，還能夠有效防止硫化氫帶來的不利影響；④限量曝氣，盡管硫酸鹽還原菌和甲烷菌都被認定為厭氧菌，但是根據相關研究發現它們是可以耐受一定量的氧，甚至在一定條件下還能夠還原氧，這時候就可以充分利用一定量空氣吹脫出厭氧反應器內的硫化氫，并將一部分二價硫化物氧化為單質硫，實踐中就可以通過一定范圍限量曝氣，以減輕硫化物對甲烷菌的抑制[3]。

5 結語

論文是對制漿造紙工業污水中硫酸鹽對厭氧處理的影響及對策的分析，由于制漿造紙工業污水含有較多可溶性有機物，這就為厭氧處理污水提供了有利條件。然而，制漿造紙工業污水含有較多的硫酸鹽，會給厭氧處理工作帶來極大的抑制作用，無法保證最終污水處理效果，這時候就要準確把握硫酸鹽來源，并結合厭氧處理污水機理，對控制硫酸鹽濃度、分段厭氧、限量曝氣等措施加以運用，以減輕硫酸鹽對甲烷菌產生的抑制作用，使污水處理效果達到預期目標。