厭氧生物技術在工業廢水處理中的應用分析

孫桂強，王克壘

（1.臨沂市環境保護科學研究所有限公司，山東 臨沂 276001；2.臨沂瀚海環境咨詢有限公司，山東 臨沂 276001）

隨著我國經濟的持續發展，工業生產領域有了突飛猛進的發展。同時，工業生產領域高速發展也帶動著中國社會市場經濟制度的發展。但在這一過程中卻出現了大量的環保問題，其中較為嚴峻和最普遍的問題就是工業廢水問題，一旦工業廢水污染到河道、湖水等，整個自然生態體系將會受到很大的影響。同時，由于人們的生活水平逐漸提高，對周圍環境也越來越重視，因此一旦工業廢水污染到自然水源，人們的健康也會受到很大影響[1]。所以，相關管理部門和管理者必須重視工業廢水污染問題，并進行全面根治。同時為了避免這種社會影響進一步擴大，相關管理者和科研人員必須對工業廢水及廢渣等進行全面管理，以維護產業領域和整個自然生態體系的平衡發展，為產業的穩定發展打下堅實的物質基礎。

1 工業廢水介紹

工業廢水主要是指在生產過程中，工業生產原材料或者工藝產生的污水、廢液以及一些與最終產品無關的化學物質等，而這些化學物質對環境的影響非常大[2]。工業生產廢水與生活污水的差別很大，具有以下特點：（1）工業生產原材料的差異、工藝的差異，導使工業生產廢物的類別比較繁雜，類別較多。（2）工業生產廢物中含有較多的化學成分，因此對污水的管理造成較大的困難。（3）工業生產廢水污染濃度相當高，如果排放到天然水體，會對水體自然環境構成不可挽回的危險。（4）工業廢水排量十分龐大。（5）工業廢水的處理過程非常復雜，必須綜合整治，并利用科學合理的方法實現污染處理。（6）絕大部分工業廢水的酸堿度及化學成分含量相當大。（7）由于工業廢水的高溫，對生態環境的影響也非常大。另外，工業廢水中還會產生某些易燃易爆的危險化學品，從而具有環境安全隱患。圖1為廢水處理現場。

圖1 廢水處理現場

2 厭氧生物技術概述和厭氧生物處理技術的發展歷程

2.1 厭氧生物技術概述

厭氧生物技術是一項前沿的科學技術，其主要功能是可以處理制造業、化工業所產生的廢物，并分解廢物中的各種毒性化合物，確保其生成的廢物不會對人體和自然生態體系造成危害。厭氧生物技術的操作過程較為復雜，微生物在此技術中具有不可或缺的功能，如果沒有細菌的加入，厭氧狀態生物技術就不會有效果。其過程大致有三步：第一步先處理工業廢水中的化學物質，第二步：將處理后的化學物質在水中完成自身的揮發作用，第三步：使揮發后的工業廢水生成甲烷。通過使用厭氧生物技術可以有效減少制造業、化工行業產生的廢棄物對生態系統帶來巨大的損害。同時，通過應用厭氧生物技術可以更有效地減少工業廢水中所生成的高毒性化合物對人們健康的危害[3]。此外，通過利用厭氧生物技術對工業廢水進行生物處置，還可以實現水資源的循環利用，從而降低了工業生產費用，提升工業生產領域總體的經濟效益。厭氧生物技術所采用的裝置也十分便利。由此可見，厭氧生物技術在工業廢水處理中，起到了舉足輕重的作用。圖2為厭氧生物處理工業廢水的工作原理示意。

圖2 厭氧生物處理工業廢水的工作原理

2.2 厭氧生物處理技術的發展歷程

當前的厭氧生物處理技術共經歷了三個發展階段，而各個發展階段都代表了下一代厭氧生態處理器的更新換代[4]。

2.2.1 第一代厭氧生物處理器

第一代厭氧生物處理器出現于二戰時期，在工業污水處理體系中的污水沉淀罐內加設了同流裝置，以快對反應器的反應速度。第一代厭氧生物處理器無法使污泥和水力有效分開，因此，完成一個污水處理循環一般需四周時間。

2.2.2 第二代厭氧生物處理器

第二代厭氧生態處理器是對第一代厭氧生態處理器上進行了改進，為處理器設置了物理過濾設備。在物理過濾裝置內設有礫石，利用砂礫可以篩選出大量的生物活性污泥，進而完成了污泥與水力的分離。在工業污泥的實際研究中，最后期在工業污水處理體系中，增加了降流式固定層反應器、上流式厭氧狀態污泥床等，增加了工業泥污處理的綜合效益。二代厭氧生物處理器雖然在去除污泥和水力分離上效果較好，但對工業廢水匯總的懸浮液處理效率卻一般，而且裝置的能量損耗較嚴重。當工業廢水中的懸浮物過多時，甚至還可能造成設備的阻塞，若不及時發現和解決阻塞現象，會嚴重影響工業污水治理的效果。

2.2.3 第三代厭氧狀態生物處理器

第三代厭氧狀態生物處理器是對第二代加以完善，并專門針對海洋懸浮物污染問題。三代厭氧生物處理器大大提高了化學反應器的能量密度，并加快了化學反應器的處理速度。另外，又新增了厭氧升流型沸騰床、厭氧膨化顆粒污水床等。這一發展階段，系統化的厭氧生物處理器獲得了普遍的使用，各種厭氧生物處理器的配置進一步豐富了厭氧生物處理工藝的各種功能，明顯改善了工業廢水的處理效果與品質。

3 厭氧生物處理技術的優勢及其在工業廢水處理中的應用前景分析

3.1 厭氧生物處理技術的優勢

使用厭氧生態工藝處理工業廢水是具有很大優越，使用這種工藝來進行處理，能夠從根本上產生出相應的能量物質，同時對農作物栽培而言，提供了顯著的肥料催化作用。隨著我國科學技術水平的日益提升，厭氧狀態生物工程技術越來越完善，已經由最開始的工業污水處理領域拓展到了各種污水的生物處理上，由于這些處理方法對城市污水的處理作用十分突出，而且處理過程并不復雜，因此這些污水處理方法所產生的經濟效益和社會效益就更加突出，特別是在工業污水處理方面，已經創造了很多新能源開發機遇，這對于發展我國能源和工業經濟具有重大意義[5]。

3.2 厭氧生物處理技術在工業廢水處理中的應用前景

近年來，由于研發技術人員對厭氧狀態生物技術的不斷完善，使該技術在工業廢水領域中的運用也日趨完善。比較顯著的研究成果有：厭氧濾池再處理、升流型厭氧污水床和厭氧膨脹顆粒污水床等。而上述技術，雖然與過去相比己經有了很大進步，但還具有一些缺點亟待改進。厭氧反應是一種預處理反應，是在水處理中去掉殘余的有機化合物。所以，目前在高濃度的有機廢水處理中，經常使用厭氧生物工藝。在未來的工業廢水解決手段中應重點使用厭氧生物工藝，以好氧生物處理工藝作為輔助方法。

（1）相比于現階段的好氧生物處理技術，厭氧生物處理技術對能耗的依賴程度更小，而且不需要更多的投資。另外，該工藝的處理效果良好，是未來工業廢水處理技術的主要發展方向。盡管厭氧生物處理技術對城市工業廢水的處置功能較強，但因為厭氧態生物對毒性化學物質具有較高敏感度，在副產甲烷菌的生長過程中極易引起對毒性化學物質的破壞。所以，為了更有效地提升該技術的處理效率，就必須對現有污水處理技術加以集成，建立一種綜合的循環利用技術體系。

（2）因為受環保等原因的影響與制約，單純采用厭氧生物技術進行廢水處理還不能被大眾接受，不能進行大范圍的普及應用。厭氧生物處理工業廢水的效益是顯而易見的，因此為了更深入地推廣該技術，就必須有效改善后續的生物處理技術。

3.3 厭氧生物技術處理工業廢水的影響因素

3.3.1 溫度

由于各種厭氧狀態生物的生活環境差異，使得在不同溫度范圍內的厭氧菌群對污染物的處理作用也有所不同。如厭氧甲烷菌最適合的生活溫度為50～60 度左右。因此如果技術人員要改善廢水處理品質和效率，或使用甲烷菌，就必須要確保處理的環境溫度處于最合適區域內。

3.3.2 pH值

由于各種厭氧菌生物在不同的pH值環境內，生物活力也有所不同，為了使厭氧微生物甲烷菌實現最大的生物學活力，其適合的pH值必須大于7，而最適宜產酸細菌生存的pH值范圍則在4～8之間左右。由于工業企業往往無法滿足厭氧細菌理想的pH值，所以，一般將pH值限制在6.8～7.2左右，以確保在滿足厭氧細菌存活要求條件的同時使工業企業的效益最優化。

3.3.3 有機負荷

盡管有機負載不能直接影響厭氧菌的生物活力，但也會對厭氧菌的生物硝化速率形成負面影響。所以，企業可按照實際狀況對污水處理裝置內的有機負荷量進行優化與調節，以改善污水處理效率。

4 厭氧生物技術在工業生產廢水處理中的運用

4.1 利用厭氧狀態裝置和厭氧反應器處理廢水

厭氧生物工程技術在廢水處理中的廣泛應用，不但代替了過時的印染等污水處理工藝，同時實現了對有害物質的高效分解，從而降低了污水中的有害成分。因此可以證明，廢水在厭氧菌的條件下，無法再進一步滋生病菌，也表明了廢水中的病菌已被厭氧性物質分解[6]。所以，在處理工業廢水時，必須注意厭氧物質的使用，還應重視厭氧態裝置和厭氧區反應器的使用。可利用厭氧態裝置去除污水中的污染物、有害物質等，達到凈化廢水的目的，并且能夠分解污水中的所有化學物質，從而去除污垢和污泥，使其在厭氧態環境中逐步降解以確保水中所有雜質的濃度。經過處理的廢氣和污泥的污染程度明顯下降，濃度逐漸降低，使廢氣中的所有有害物質被厭氧態生物、厭氧裝置和厭氧態反應器逐步分解再降解，從而達到凈化污水的。因此可見，整個印染污水處理過程都需要在厭氧態反應器中完成，需要通過厭氧裝置對廢物進行處置，從而提升廢水處理效率。

4.2 利用厭氧生物技術反應原理處理廢物

根據厭氧反應的化學機理認識到大量細菌在有氧條件下，生長相當迅速，從而產生細菌，導致廢水中的有害物質和水污染逐漸增加。所以，在處理工業廢水時，應該采用厭氧生態工藝，通過在工業廢水中投放可以使物質發生化學反應的化學藥劑，并使得化學藥劑與工業廢水中的各類物質發生化學反應，迅速溶解有害物質、膠狀物、各種微粒、懸浮物，從而使工業廢水通過厭氧生態工藝的處理而變得加純凈，說明工業廢水純凈度和廢水處理效率得到了進一步提高。所以，應該掌握厭氧生態工藝的反應機理，按照基本原理向工業廢水中放入可以降解污染物的化學試劑，從而迅速消除了工業廢水中的有害物質，使污染物可以被化學物質吸收、溶解，并且在生物基本類型中和厭氧態的環境中被劃分為脂肪酸和厭氧態生物，說明了工業廢水在厭氧態反應和化學反應過程中，產生的有害物質含量明顯降低[7]。

4.3 在厭氧狀態曝氣池中，使用潛水曝氣機處理污水

為了更高效地處理印染污水，技術人員在使用厭氧生物技術時，首先應該在厭氧狀態曝氣池中使用曝氣機處理污水，在處理過程前先分析污水中都有什么污垢和有害物質，在確定了污垢成分和污染濃度之后，再使用厭氧態生物潛水曝氣機處理污水，并在處理過程中檢查污水，可以發現污水中的污染物含量相對較少，對于高氧氣濃度的污水使用厭氧生物技術并結合潛水曝氣機，開始處理印染污水，可以把污水中的很多有機污染物都去除掉。同時，在厭氧狀態和曝氣池中還可以加速厭氧態生物反應，進而消除污水中的廢棄物[8]。在開展廢水處理工作時，必須要重視利用厭氧曝氣池和潛水曝氣機處置工業廢水，在此過程中，厭氧生態反應效率明顯提高，可以快速降解污染物，從而有效提高了工業廢水的凈化質量，所以，厭氧狀態生物技術在實踐中一定要注意及時開啟潛水曝氣機，并且使用厭氧曝氣池，以保證工業廢水中的污染物能夠處理完全干凈。

5 結語

綜上所述，當前的工業廢水廢棄物處置系統還存在的不足之處，厭氧生態材料具有能量少、成本低、危害少等優勢，該方法的應用可以較好地處理廢水。隨著污水處理技術的不斷深入，探討厭氧狀態工藝與好氧工藝的結合也將成為科研工作者探討的焦點，相關人員必須了解這兩種工藝是一種互補關系。對工業廢水的高效處理，單純一種工藝難以完成，只有運用組合工藝才能取得最高的效益，相關人員也必須在實踐中不斷探索出一種見效快、成本低、適合可持續發展戰略的廢棄物處理的最佳方法。