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生活污水低溫厭氧生物處理技術(shù)

低溫厭氧生物處理技術(shù)優(yōu)勢明顯，其能耗小、造價低、能夠回收利用、占地面積較小、能耗小，環(huán)保作用較好，因此能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)階段，低溫厭氧生物處理技術(shù)已經(jīng)是我國生活污水處理中投入使用，并取得了一定的應(yīng)用成果。因此，分析生活污水的低溫厭氧生物處理技術(shù)研究進(jìn)展及應(yīng)用很有必要。

　　1、生活污水的低溫厭氧生物處理技術(shù)研究進(jìn)展

　　1.1 升流式厭氧污泥層反應(yīng)器(UASB)

　　UASB生物反應(yīng)器取消了污泥回流和攪拌，能耗低，在生活污水溫度低至10℃左右時，UASB厭氧生物反應(yīng)器采用的水力停留時間在16小時左右，適用于處理COD有機(jī)物污泥濃度范圍在2~10kg/(kg•d)的生活污水，生活污水COD有機(jī)物去除率可達(dá)到49%~89%;低溫條件下UASB產(chǎn)期效率較低，反應(yīng)器內(nèi)的混合限制較大，需設(shè)置攪拌器或者氣體回流。

　　1.2 膨脹顆粒污泥床(EGSB)反應(yīng)器

　　結(jié)合了厭氧流化床和升流式厭氧污泥反應(yīng)器兩種技術(shù)優(yōu)點的EGSB反應(yīng)器通過膨脹顆粒污泥創(chuàng)調(diào)高微厭氧生物的反應(yīng)效率，適用于低濃度生活污水的低溫處理。研究發(fā)現(xiàn)，生活污水的溫度低至11℃時，適當(dāng)增長生活污水的停留時間，可以提高反應(yīng)器的有機(jī)物去除率，當(dāng)水力停留時間達(dá)到5~7小時時，COD有機(jī)物去除率可達(dá)到75%。

　　1.3 厭氧折流板(ABR)反應(yīng)器

　　厭氧折流板反應(yīng)器的低溫生活污水處理效果比較穩(wěn)定，容積利用率較高，不易發(fā)生堵塞和污泥膨脹，污泥流失率低。通常厭氧折流板反應(yīng)器的水力停留時間在10個小時左右，適當(dāng)降低反應(yīng)器的進(jìn)水濃度和進(jìn)水流量，增長反應(yīng)器的接觸反應(yīng)，有助于提高反應(yīng)的處理效果。

　　2、現(xiàn)階段生活污水厭氧生物處理的產(chǎn)物與資源化利用研究

　　厭氧處理出水的資源化利用。厭氧過程中，需要消耗的能量較少，并且能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)利用，因此其在污水處理中的應(yīng)用較為廣泛，經(jīng)常與其他污水處理技術(shù)和設(shè)備聯(lián)合應(yīng)用，在這個過程中，厭氧微生物處理是污水的一級處理。由于厭氧反應(yīng)器對氮磷元素的處理過程通常僅限于污泥層的吸附和攔截作用，污水中的氮磷元素得以保留，出水可用于農(nóng)業(yè)灌溉，補充農(nóng)作物生長所需，是適用于村鎮(zhèn)的污水處理方法。

　　厭氧生物處理產(chǎn)沼氣?，F(xiàn)階段，我國科學(xué)家積極開展厭氧生物處理產(chǎn)沼氣的研究，關(guān)于溫度對UASB反應(yīng)器產(chǎn)甲烷效能的影響，已有的研究表明，當(dāng)溫度分別為15℃、20℃、25℃、35℃時，每除去一千克COD，標(biāo)準(zhǔn)狀況下甲烷的產(chǎn)量分別為269L、256L、201L、169L。溫度下降時，進(jìn)水COD和可溶性COD的去除率均明顯下降。

　　3、低溫厭氧生物處理技術(shù)的原理

　　厭氧生物處理是在厭氧條件下，形成了厭氧微生物所需要的營養(yǎng)條件和環(huán)境條件，利用這類微生物分解生活污水中的有機(jī)物并產(chǎn)生甲烷和二氧化碳的過程。

　　高分子有機(jī)物的厭氧降解過程可以被分為四個階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。

　　(1)水解階段。

　　水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。

　　(2)發(fā)酵(或酸化)階段。

　　發(fā)酵可定義為有機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過程也稱為酸化。

　　(3)產(chǎn)乙酸階段。

　　在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。

　　(4)甲烷階段。

　　這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。

　　4、生活污水低溫厭氧生物處理技術(shù)的應(yīng)用

　　厭氧生物膜工藝是低溫厭氧生物處理技術(shù)的重要組成部分，本次試驗以厭氧生物膜工藝在10℃左右的冬季對城鎮(zhèn)生活污水處理的應(yīng)用為例，分析生活污水中低溫厭氧生物處理技術(shù)的應(yīng)用。

　　4.1 實驗流程與方法

　　采用的工藝流程如圖1，微電解填料用2%稀HCl浸泡30min激活后，裝入柱內(nèi)。低溫生活污水經(jīng)H2SO4調(diào)節(jié)pH后，進(jìn)入電解柱內(nèi)，控制底部出水水流的速度來調(diào)節(jié)電解時間。微電解出水中加入生石灰使pH=8.0，進(jìn)行混凝沉淀;用pH值大小控制生石灰的投加量，沉淀后的上清液進(jìn)入?yún)捬跄ど锓磻?yīng)器，厭氧膜生物反應(yīng)器，主體采用全密封鋼桶，容積為120L;膜分離單元采用側(cè)壓式微濾膜組件，采用液位控制的方式來保障反應(yīng)器內(nèi)穩(wěn)定的液位高度，整套系統(tǒng)采用PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制。在系統(tǒng)的運行中，穩(wěn)定厭氧膜生物反應(yīng)器的進(jìn)水pH=8.0，水力停留時間為24h，膜出水的通量為5L/m2•h，通過加熱棒將溫度控制在30℃;監(jiān)測其COD、NH3-N等的變化情況。

　　4.2 研究用水情況

　　文章采用桂北地區(qū)冬季的低溫生活污水處理工藝為例，水質(zhì)情況見表1。

　　從表中可知，廢水的B/C=0.28，生化性一般。

　　4.3 厭氧生物膜反應(yīng)器的作用

　　厭氧膜生物反應(yīng)器在本實驗中將微電解、混凝處理后的污水直接進(jìn)入?yún)捬跄ど锓磻?yīng)器，30d的運行試驗，試驗結(jié)果顯示，厭氧膜生物反應(yīng)器的出水水質(zhì)好，且非常穩(wěn)定，COD、NH3-N的含量低于國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)(COD≤60mg/L，NH3-N≤15mg/L)。在厭氧膜生物反應(yīng)器中，當(dāng)反應(yīng)器中的微生物活性受到抑制，生化反應(yīng)對COD的去除率低下，而過膜出水的COD含量依然較低，去除率非常穩(wěn)定。由此可見在采用此工藝處理垃圾滲濾液時，COD的去除是通過厭氧生化反應(yīng)和膜的截留共同實現(xiàn)的。

　　4.4 結(jié)論

　　(1)厭氧膜生物反應(yīng)器對COD的去除是通過生化反應(yīng)與膜截留作用共同實現(xiàn)的，提高了處理效率，并且有利于保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。此方法節(jié)省了普通生化法中的沉淀池，提高了污泥濃度，經(jīng)過長時間的運行，污泥本身也會被部分降解掉，減少了沉淀池內(nèi)污泥的二次污染問題，有望實現(xiàn)完全無污染化處理;

　　(2)厭氧膜生物反應(yīng)器的污泥泥齡較長，適合硝化、反硝化細(xì)菌的生長。硝化、和反硝化作用是去除NH3-N的主要方式，因此NH3-N的去處效率得到了提高;

　　(3)厭氧膜生物反應(yīng)器的污泥濃度較高，增加了反應(yīng)器的負(fù)荷能力，提高了處理效率。

　　5、結(jié)語

　　綜上所述，對生活污水的低溫厭氧生物處理技術(shù)的相關(guān)研究獲得了一定的進(jìn)展，其在低溫污水處理中的應(yīng)用，能夠有效降低污水中的污染物，提升污水整體質(zhì)量，因此，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對低溫環(huán)境下污水處理技術(shù)的研究，尤其是北方寒冷地區(qū)，應(yīng)積極應(yīng)用低溫厭氧生物處理技術(shù)，提升水體整體質(zhì)量。