安徽造紙污水處理設(shè)備生產(chǎn)廠家

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污水處理工藝中的厭氧技術(shù)

一般來說，廢水中復(fù)雜有機(jī)物物料比較多，通過厭氧分解分四個(gè)階段加以降解：

(1)水解階段：高分子有機(jī)物由于其大分子體積，不能直接通過厭氧菌的細(xì)胞壁，需要在微生物體外通過胞外酶加以分解成小分子。廢水中典型的有機(jī)物質(zhì)比如纖維素被纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被分解成短肽和氨基酸。分解后的這些小分子能夠通過細(xì)胞壁進(jìn)入到細(xì)胞的體內(nèi)進(jìn)行下一步的分解。

(2)酸化階段：上述的小分子有機(jī)物進(jìn)入到細(xì)胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡單的化合物并被分配到細(xì)胞外，這一階段的主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，同時(shí)還有部分的醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等產(chǎn)物產(chǎn)生。

(3)產(chǎn)乙酸階段：在此階段，上一步的產(chǎn)物進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化成乙酸、碳酸、氫氣以及新的細(xì)胞物質(zhì)。

(4)產(chǎn)甲烷階段：在這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇都被轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。這一階段也是整個(gè)厭氧過程較為重要的階段和整個(gè)厭氧反應(yīng)過程的限速階段。

 厭氧技術(shù)發(fā)展過程大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：

*階段(1860-1899年)：簡單的沉淀與厭氧發(fā)酵合池并行的初期發(fā)展階段。這個(gè)發(fā)展階段中，污水沉淀和污泥發(fā)酵集中在一個(gè)腐化池(俗稱化糞池)中進(jìn)行，泥水沒有進(jìn)行分離。

第二階段(1899-1906年)：污水沉淀與厭氧發(fā)酵分層進(jìn)行的發(fā)展階段。

第三階段(1906-2001年)：獨(dú)立式營建的高級(jí)發(fā)展階段。這個(gè)發(fā)展階段中，沉淀池中的厭氧發(fā)酵室分離出來，建成獨(dú)立工作的厭氧消化反應(yīng)器。

與此相對(duì)應(yīng)的是，厭氧生物處理技術(shù)的反應(yīng)器主體也經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代。

*代厭氧反應(yīng)器是以普通厭氧消化池(CADT)，厭氧接觸工藝(ACP)為代表的低負(fù)荷系統(tǒng)。 

第二代反應(yīng)器是20世紀(jì)60年代末以在反應(yīng)器內(nèi)保持大量的活性污泥和足夠長的污泥齡為目標(biāo)，利用生物膜固定化技術(shù)和培養(yǎng)易沉淀厭氧污泥的方式開發(fā)出的。如厭氧濾器(AF)、厭氧流化床(AFB)、厭氧生物轉(zhuǎn)盤(ARBCP)、上流式厭氧污泥床(IAASB)、厭氧附著膨脹床(AAFEB)等。其中UASB反應(yīng)器為應(yīng)用較廣的反應(yīng)器，在其為代表的第二代反應(yīng)器的研究與應(yīng)用的基礎(chǔ)上開發(fā)出了新一代反應(yīng)器。

第三代厭氧反應(yīng)器是在將固體停留時(shí)間和水力停留時(shí)間相分離的前提下，使固液兩相充分接觸，從而既能保持大量污泥又能使廢水和活性污泥之間充分混合、接觸以達(dá)到真正高效的目的。目前研究較多的有：厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)、厭氧內(nèi)循環(huán)(IC)等。

1 厭氧氨氧化反應(yīng)機(jī)理

根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的研究, 厭氧氨氧化指的是在厭氧的條件下, 以氨氮 (NH4N) 為電子供體, 亞硝酸氮 (NO2N) 為電子受體, 以CO2或HCO3為碳源, 通過厭氧氨氧化菌的作用, 將氨氮氧化為氮?dú)?/span> (N2) 的過程。其中, 在厭氧氨氧化的過程中, 也產(chǎn)生了中間產(chǎn)物聯(lián)氨 (N2H4) 以及羥氨 (NH2OH) 。在厭氧氨氧化的反應(yīng)中只對(duì)CO2以及HCO3產(chǎn)生了消耗, 并沒有進(jìn)行外加碳源, 因此不但能夠有效實(shí)現(xiàn)成本的節(jié)約, 也防止了反應(yīng)中產(chǎn)生的二次污染;反應(yīng)過程中幾乎不產(chǎn)生N2O, 能夠有效避免傳統(tǒng)脫氮造成的溫室氣體排放;反應(yīng)過程產(chǎn)堿量為零, 無需添加中和試劑, 并較為環(huán)保。

2.影響厭氧氨氧化的主要因子

Anammox菌生長相對(duì)緩慢，倍增時(shí)間為11～29d，且對(duì)周圍環(huán)境要求很高，周圍環(huán)境的波動(dòng)對(duì)Anammox效果有嚴(yán)重的影響。因此，如何選擇和控制Anammox菌影響因素，對(duì)于快速和穩(wěn)定培育Anammox菌，具有非常重要的意義。

2.1溫度對(duì)厭氧氨氧化的影響

溫度能顯著影響Anammox活性，在合適的溫度范圍內(nèi)Anammox菌才會(huì)表現(xiàn)出較好的反應(yīng)活性，提高反應(yīng)器的運(yùn)行效能。溫度在26～37°C之間變化時(shí)，氮去除速率在1.51～1.84kg/（m3•d），當(dāng)溫度低于20°C時(shí)，反應(yīng)器氮去除會(huì)快速下降，特別是當(dāng)溫度低于15°C時(shí)，反應(yīng)器氮去除速率下降至0.55kg/（m3•d），從而抑制Anammox反應(yīng)。對(duì)其進(jìn)行線性擬合發(fā)現(xiàn)，低于20°C時(shí)溫度與氮去除速率具有明顯的線性關(guān)系。

2.2pH對(duì)厭氧氨氧化的影響

在Anammox過程中，pH是一個(gè)非常重要的環(huán)境參數(shù)，它不僅能直接影響Anammox菌，還能通過影響氨和亞硝酸的有效性而間接影響反應(yīng)活性，在多項(xiàng)研究中表明，pH對(duì)Anammox活性有重要的影響。pH值和有機(jī)物對(duì)Anammox反應(yīng)器的影響顯著，在（20±1）°C下，Anammox反應(yīng)的適pH值為6.7～8.5。當(dāng)pH值＜6.7或＞8.5時(shí)，將導(dǎo)致游離氨（FA）和游離亞硝酸（FNA）的濃度分別高于8.93mg/L和2.67×10-2mg/L，抑制Anammox反應(yīng)。

2.3溶解氧對(duì)厭氧氨氧化的影響

Anammox菌為厭氧菌，因此，氧氣的存在極易影響Anammox菌活性。保持反應(yīng)器內(nèi)厭氧環(huán)境對(duì)Anammox反應(yīng)極為重要，不容忽視。通過改變進(jìn)水堿度、光照條件和溶解氧，發(fā)現(xiàn)水力停留時(shí)間為1.5h條件下，當(dāng)進(jìn)水DO小于3mg/L時(shí)，平均氨氮去除率和亞硝氮去除率分別為99.7%和*，平均總氮去除負(fù)荷為1.0kg/（m3•d）。溶解氧會(huì)使Anammox活性受到抑制，在溶解氧去除后Anammox活性可以得到恢復(fù)。

2.4基質(zhì)濃度對(duì)厭氧氨氧化的影響

Anammox反應(yīng)是氨氮和亞硝酸鹽的生物反應(yīng)，一般來說，亞硝酸鹽既是Anammox的*物質(zhì)，同時(shí)也是Anammox的限制性基質(zhì)，甚至是毒性物質(zhì)。當(dāng)亞硝酸鹽的含量超過一定限度后，亞硝酸鹽會(huì)抑制Anammox活性，影響正常的生長與代謝。

當(dāng)處理人工配水時(shí)，在中低進(jìn)水濃度下（NO2--N≤400mg/L），與改進(jìn)式連續(xù)進(jìn)水方式相比，宜采用一次性進(jìn)水方式運(yùn)行；在高進(jìn)水濃度下（NO2--N≥400mg/L）改進(jìn)式連續(xù)進(jìn)水方式比一次性進(jìn)水方式優(yōu)勢明顯。