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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有機物污泥濃度范圍在2~10kg/(kg•d)的生活污水，生活污水COD有機物去除率可達到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)器的有機物去除率，當(dāng)水力停留時間達到5~7小時時，COD有機物去除率可達到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)器的進水濃度和進水流量，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物并產(chǎn)生甲烷和二氧化碳的過程。

　　高分子有機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)物被進一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質(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。

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