江蘇哪家ic厭氧反應器優(yōu)質(zhì)

江蘇哪家ic厭氧反應器優(yōu)質(zhì)

什么是好氧、厭氧、兼氧污水處理技術

好氧處理技術出水水質(zhì)較好，主要應用于處理中低濃度廢水或者作為厭氧處理的后續(xù)處理，但能耗高。

厭氧處理技術適用于處理高濃度有機廢水，逐步成為環(huán)境保護、資源利用的核心方法，但是，反應速度較慢，反應器容積較大。

兼氧處理技術可發(fā)揮厭氧去除有機物量高、好氧對有機物去除率高的各自優(yōu)點，提高總體有機物處理效率。兼氧處理技術的發(fā)展趨勢大致有：兼氧微生物降解有機物的機理、兼氧微生物的分離與培養(yǎng)、提高兼氧微生物處理污染物效能研究、兼氧微生物與其他微生物的相互關系。

在利用兼氧方面，水解酸化工藝居于重要地位，是一個典型工藝，多年來得到廣泛應用，為我國的污水處理事業(yè)做出了重要貢獻。

近年來，兼氧處理技術因能克服好氧處理連續(xù)曝氣能耗高、厭氧處理條件苛刻等缺點而越來越受到人們的重視。例如，釆用兼氧+好氧生物技術處理屠宰廢水效果良好，同時具有污泥量少、投資省、運轉(zhuǎn)費用低、適用范圍廣的特點。兼氧微生物可將廢水中的大分子有機物分解為易生化的小分子有機物,改善廢水的可生化性, 為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造條件, 提高了生化處理的整體效果。目前，對好氧微生物、專性厭氧微生物的研究已比較深入，但對兼氧微生物的研究較薄弱。本文比較此三種技術的原理，梳理技術開發(fā)的思路，以期為未來的污水處理技術研發(fā)提供借鑒，進一步加強兼氧生物處理技術的研究，提高污水處理效能。

1 好氧處理技術

污水的好氧處理過程見圖 1。有機物被微生物攝食之后，通過代謝活動，有機物一方面被分解、穩(wěn)定，并提供微生物生命活動所需的能量；另一方面被轉(zhuǎn)化、合成為新的原生質(zhì)（或稱細胞質(zhì)）的組成部分，即微生物自身繁殖生長，這就是污水生物處理中的活性污泥或生物膜的增長部分。

圖 1 污水好氧生物處理過程示意圖

好氧處理系統(tǒng)中的微生物主要是細菌（以好氧性異養(yǎng)菌為主）和原生動物，此外尚有酵母菌、絲狀霉菌、單胞藻類、輪蟲、線蟲等。細菌占微生物總數(shù)的90%，數(shù)量約為10⁸~10⁹個/mL，它們是去除水中有機污染物的主力軍。較常出現(xiàn)的優(yōu)勢種群是：產(chǎn)堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、假單孢菌屬、動膠菌屬，其次尚有無色桿菌、諾卡氏菌、蛭弧菌、硝化細菌、大腸埃希氏菌等，都是化能異養(yǎng)菌，多數(shù)為革蘭氏陰性菌，可有效分解廢水中的有機污染物。

好氧處理出水水質(zhì)較好，主要應用于中低濃度廢水的處理或者用于厭氧處理的后續(xù)處理。但好氧處理要消耗大量的能源，發(fā)達國家用于廢水處理的能耗已占到全國總電耗的1%左右。厭氧處理技術可較好地彌補這一缺點。

2 厭氧處理技術

追溯厭氧處理技術的起源，甚至要比好氧處理的歷史更長。*篇有記載的報道發(fā)表在1881年12月法國《宇宙》雜志，描述了從1860年開始的由法國的Mouras將簡易沉淀池改進而來的“Mouras自動凈化器”的密閉式反應器。污水的厭氧生物處理全過程見圖 2。

依據(jù)微生物生理類群的代謝差異，可把厭氧分解的全過程分為三個階段。如圖 2所示：

*階段為水解發(fā)酵階段（也稱酸化），在此階段通過兼性水解發(fā)酵細菌（產(chǎn)酸菌）的代謝活動，將復雜有機物——碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂類等發(fā)酵成為有機酸、醇類、CO2、H2、NH3、H2S等。

第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段，通過專性厭氧的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌的生理活動，將*階段細菌的代謝產(chǎn)物——丙酸及其他脂肪酸、醇類和某些芳香族酸轉(zhuǎn)化為乙酸、CO2和H2。

第三階段為產(chǎn)甲烷階段，由產(chǎn)甲烷菌利用*和第二階段產(chǎn)生的乙酸、CO2和H2為主要基質(zhì)（還有甲酸、甲醇及終轉(zhuǎn)化為CH4+CO2。污水厭氧生物處理過程見圖 3。

①發(fā)酵性細菌；②產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌；③同型產(chǎn)乙酸菌；④利用和的產(chǎn)甲烷菌；⑤分解乙酸的產(chǎn)甲烷菌

圖 2 污水的厭氧生物處理全過程

圖 3 污水厭氧生物處理過程示意圖

參與厭氧生物處理的微生物主要是細菌，可分為非產(chǎn)甲烷細菌（產(chǎn)酸細菌）與產(chǎn)甲烷細菌兩大類。非產(chǎn)甲烷細菌主要由專性厭氧菌和兼性厭氧菌組成，大約有18個屬，50多種。其中前者主要有梭狀芽孢桿菌屬（Clostridium）、擬桿菌屬（Bacteroides）、雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）、棒桿菌屬和放線菌屬等。后者主要有變形菌屬（Proteus）、假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、鏈球菌屬（Streptococcus）、黃桿菌屬、產(chǎn)假桿菌屬、產(chǎn)氣桿菌屬等。

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常見的產(chǎn)甲烷細菌主要有四類：甲烷桿菌屬（Methanobacterium）、甲烷球菌屬（Methanococcus）、甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）、甲烷螺旋菌屬（Methanospirillum）。

厭氧處理技術越來越被看做環(huán)境保護、資源利用的核心方法，與其他合適的方法相結合，它為發(fā)展中國家提供了可持續(xù)的適用污水處理系統(tǒng)。但是，厭氧生物處理反應速度較慢，故反應時間長，反應器容積較大。人們一直在探索其他處理技術。

幾種工藝的交叉處往往是研究熱點，新技術常產(chǎn)生于幾種舊工藝的交界處。在自然界，實際還存在一類兼性厭氧微生物（兼氧微生物），它們可在很低的溶解氧條件下生活，經(jīng)分離，多數(shù)以絲狀菌為主?？煽紤]利用兼氧微生物的過渡作用將好氧和厭氧微生物共同放在在同一處理裝置中，發(fā)揮各自特長，協(xié)同處理較高濃度的有機廢水（COD在1000~3000 mg/L左右），

3 兼氧處理技術

兼氧微生物在厭氧過程中發(fā)揮著巨大作用，其分離篩選方法簡單，較易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)和應用。因此，利用兼性微生物來強化厭氧處理過程，具有很好的前景。它有以下優(yōu)點：

1）開辟處理中高濃度有機廢水的新方法。一般情況下，好氧法只能處理COD<1000 cod="">10000 mg/L的有機廢水，其技術、經(jīng)濟指標更為合理，而兼氧法正好填補這一空缺。

2）由于好氧、兼氧和厭氧微生物共存于一個反應裝置中，通過兼氧微生物的橋梁作用，將氧化、氨化、亞硝化、硝化、反硝化等反應在裝置中同時進行，提高了氧的利用效率，降低了能耗。

3）可發(fā)揮厭氧去除有機物量高、好氧對有機物去除率高的各自優(yōu)點，而且，由于在兼氧階段的水解酸化作用，使一些難降解的有機物和微生物尸體等初步分解，相對分子質(zhì)量降低，可生化性提高，因此，總體有機物處理效率提高。

3.1 吸附-生物降解（AB）工藝

AB工藝與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，在處理效率、運行穩(wěn)定性、工程投資和運行費用等方面具有明顯優(yōu)點，是一種有前途的生物處理技術。

AB法去除有機物的機理比較復雜。城市污水實質(zhì)上是污染物和微生物群體的共存體，在AB工藝的A段中充分利用原污水中存在的生物動力學潛力。這些微生物具有自發(fā)絮凝性，當它們進入A段曝氣池后，在A段內(nèi)原有菌膠團的誘導促進下很快絮凝在一起，絮凝物結構與菌膠團類似。絮凝的同時絮凝物與原有的菌膠團結合在一起，成為A段污泥的組成部分，并具有較強的吸附能力和*的沉降性能。A段中的懸浮絮凝體對水中懸浮物、膠體顆粒、游離細菌及溶解性物質(zhì)進行網(wǎng)捕、吸收，使相當多的污染物被裹在懸浮絮凝體中而去除。水中的懸浮固體作為“絮核”，提高了絮凝效果。這是A級去除有機物的主要機理。有機物的絕大部分是以吸附、吸收的形式被去除的，占總去除量的90%左右，而氧化作用只占很小的比例，約占10%左右。

兼氧微生物在A段發(fā)揮了重要作用。B?hnke在Krefeld污水處理廠進行了試驗，A段兼氧運行時，A段出水BOD/COD比值有所上升，這表明A段中一些好氧菌難于降解的物質(zhì)，變得易于被兼氧微生物降解，這可能是在兼氧運行條件下細菌須尋找其它的質(zhì)子受體，通過這一效應使難降解的大分子物質(zhì)變?yōu)橐捉到獾男》肿踊衔铩?/span>

3.2 水解酸化工藝

水解酸化是我國科研工作者自主創(chuàng)新的技術，多年來得到廣泛應用，為我國的污水處理事業(yè)做出了重要貢獻用。在利用兼氧微生物方面，水解酸化工藝居于重要地位，是一個典型工藝。污水中的污染物按分散體系劃分為懸浮狀、超膠體、膠體和溶解性四種不同形態(tài)。圖 4給出了水解酸化法對四種不同物理狀態(tài)的有機污染物（以COD為例）遷移轉(zhuǎn)化途徑。

圖 4 四種不同物理狀態(tài)的有機污染物（以COD為例）的遷移轉(zhuǎn)化途徑

水解酸化反應器中兩大類微生物（水解、產(chǎn)酸菌）將進水中顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)迅速截留和吸附，這是一個物理過程的快速反應，一般只要幾秒鐘到幾十秒即可完成。截留下來的物質(zhì)吸附在水解酸化污泥的表面，被緩慢分解代謝，其在系統(tǒng)內(nèi)的污泥停留時間要大于水力停留時間。在大量水解酸化細菌的作用下將大分子、難于生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的小分子物質(zhì)后，重新釋放到液體中。在較高的水力負荷下隨水流出系統(tǒng)。由于水解和產(chǎn)酸菌世代期較短，往往以分鐘和小時計，因此，降解過程迅速。在這一過程中，溶解性BOD、COD的去除率雖然表面上只有10%左右，但是由于顆粒有機物發(fā)生水解，增加了系統(tǒng)中溶解性有機物的濃度，因此，溶解性BOD、COD去除率遠遠大于10%?？梢钥闯?，水解酸化反應器集沉淀、吸附、網(wǎng)捕和生物絮凝等物理化學過程，與水解、酸化和甲烷化過程等生物降解功能于一體。

水解酸化處理系統(tǒng)與厭氧處理系統(tǒng)、A²/O和AB工藝A段的優(yōu)勢菌群均有較大差別。在厭氧處理系統(tǒng)中，由于嚴格控制在厭氧條件下，系統(tǒng)中的優(yōu)勢菌群為專性厭氧菌，完成水解酸化的微生物主要為厭氧微生物。水解酸化工藝控制在兼性條件下，系統(tǒng)中的微生物也是厭氧微生物，但以兼性微生物為主，完成水解酸化過程的微生物相應地主要為厭氧（兼氧）菌。在A²/O和AB工藝A段的的優(yōu)勢均是以好氧菌為主，僅部分兼性菌參加反應，發(fā)生部分水解。

水解酸化可提高污水的可生化性，為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造條件。Wang K.等開發(fā)了升流式水解污泥床（HUSB）反應器。出水中含超過9個碳原子（C9）的化合物，特別是芳香族化合物，大多數(shù)未檢出。出水中的化合物一般包含2-6個碳原子（C 2-C 6），這表明更復雜，有時難溶化合物經(jīng)水解工藝后更容易生物降解。經(jīng)水解酸化反應后，有機物的種類并沒有減少，相反增加了許多酸性小分子的化合物，是水解、酸化反映的中間產(chǎn)物，容易被微生物降解，提高了BOD₅與COD的比值，污水可生化性有所提高，提高了生化處理的整體效果。

水解酸化工藝為我國的水污染控制做出了積極貢獻。全國各地有關部門及行業(yè)累計建設了上百座水解-好氧工藝的污水處理廠，如北京市密云縣城污水處理廠（4.5萬m³/d），河南安陽市豆腐營污水處理廠（1.0萬m³/d）、新疆昌吉市污水處理廠（1.5萬m³/d）等。另外，國內(nèi)同行還開發(fā)了水解與其他工藝相結合的工藝，用來處理印染、啤酒、屠宰、紡織、化工、焦化、造紙等行業(yè)的工業(yè)污水。

4 結 論

好氧處理出水水質(zhì)較好，但要消耗大量能源。厭氧處理技術可回收能源，但反應速度較慢。兼氧處理技術可望發(fā)揮重要作用，吸附-生物降解與水解酸化是兩種成功運用兼氧微生物的工藝。兼氧微生物降解有機物的機理、兼氧微生物的分離與培養(yǎng)、提高兼氧微生物處理污染物效能研究、兼氧微生物與其他微生物的相互關系。