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宿遷一體化印染廢水廢水處理設施選這家沒錯

　近年來，污水厭氧處理因其高效能、低能耗等特點在水處理工程上迅速受到關注。隨著厭氧生化技術不斷成熟和完善，逐漸在高濃度的有機廢水處理方面顯示出了*性。目前，在環境工程和能源工程中，它已成為的重要技術之一。

　　厭氧發酵過程借助于不同微生物種群間的協同作用，通過水解—酸化(產氫及產乙酸)—產甲烷等一系列反應將有機底物轉化為甲烷和無機物。厭氧生物處理廢水的過程分為3個階段：第一階段首先將大分子物質水解為簡單的小分子物質，在這個階段中需要產氫產乙酸細菌的參與，因此也叫水解酸化階段。第二階段將上一階段產生的有機酸分解轉化成氫氣、二氧化碳和部分乙酸，這個階段需要水解產酸菌群的參與。第三階段是厭氧發酵過程中最重要的一個步驟，在產甲烷細菌的作用下將二氧化碳、氫氣、乙酸等轉化為甲烷。

　　2、工業廢水的類型和特點

　　由于化工、冶金、皮革等行業生產過程較為復雜，排水量大且流量不穩定等特點，造成工業廢水中所含的機物質成分復雜，較難處理，同時對環境造成極大影響。廢水中含有大量的難降解和有毒有害物質，因此在處理過程中往往采用生物、化學、物理等聯合手段進行處理，處理難度大，所需費用高。但在厭氧生物處理中，有厭氧微生物和兼性厭氧菌等的存在，大部分難降解有機物質會被分解為無污染且容易處理的小分子有機物，如甲烷和二氧化碳等氣體。因此在厭氧處理過程中，一個良好的厭氧環境條件是極為重要的，也能直接決定厭氧過程的分解效率。因此在微生物厭氧降解過程中不需要再加入再多的輔助介質。

　　3、厭氧生物處理工業廢水的影響因素

　　3.1 溫度

　　厭氧微生物菌群對生存溫度有一定的要求，只有在適合其自身正常生長所需的溫度條件下，微生物才能發揮出自身厭氧反應的優勢，使廢水中的有機物降解效果達到。一般來說，在不同的溫度條件下，厭氧反應均可正常進行，但在常溫、中溫或高溫狀態下，促進厭氧反應正常進行的菌群種類差異較大，其對應的相關的厭氧消化反應過程也不相同，因此反應過程中產生的中間產物也不相同。但是溫度波動會抑制相關微生物自身的新陳代謝，造成厭氧反應受到影響。因此，要保證厭氧過程高效順利的進行，在反應過程中要求溫度保持穩定。

　　3.2 堿度

　　在厭氧反應過程中，堿度可以很好地反映體系的緩沖能力，在反應過程中通常作為重點監測的指標之一。一般厭氧體系的pH范圍在6.0~8.5之間，在此范圍內能起有效緩沖作用的主要是HCO-3，所以在厭氧反應過程中多以碳酸氫鹽堿度為判斷標準。工業廢水中VFA通常較高，容易酸累積，使厭氧反應停滯在第二階段，產甲烷階段難以進行。因此，要保證厭氧反應發，就要保證厭氧反應體系中具有足夠的緩沖物質。所以在反應過

伴隨城鎮化和工業化步伐的加快，我國污水處理產業得到了快速發展，污水處理能力和技術都在不斷進步。但是，污泥處理帶來的問題逐漸顯現出來，具體表現若污水處理廠未經妥善處理的污泥隨意堆放，將會使污染物以污泥的形式向環境中轉化，會造成地下水、地表水等水體的二次污染，同時，污泥中所蘊含的能源也會造成浪費，因此，對于其蘊含能源的回收，厭氧消化技術是一條非常重要的路徑。

　　雖然污泥對環境具有危害性，但由于其含有大量的有機物和營養元素，因此成為污泥資源化利用的重要保證。現有常規的厭氧消化技術很難有較高的沼氣轉化效率(一般在30%~45%)，主要是因為厭氧細菌在水解酸化階段難以破壞污泥細菌的細胞壁以及木質纖維素結構。于是，各種污泥預處理方法應運而生，主要目的就是破壞污泥中細菌的細胞壁及木質纖維素結構以釋放出細胞中存在的有機物、糖類、蛋白質等，所以，提高污泥溶胞效率是強化污泥厭氧消化的關鍵。

　　1、剩余污泥的性質

　　剩余污泥的含水率，未經處理的污泥含水率可達97%~99%，其成分組成還存在脂肪類、蛋白質、纖維素、腐殖質等。此外，還含有大量的微生物、有毒有機物、重金屬、無機物等。其中，脂肪類、蛋白質、多糖等屬于易于厭氧消化降解的物質，可順利地在產甲烷菌的生化作用下轉化成為甲烷;但其中的木質纖維素、腐殖質類及污泥自身的生物細胞則難以被厭氧消化所分解。因此，目前剩余污泥預處理的研究主要集中在兩方面，一方面是探索大幅度降低剩余污泥含水率的可能方法;另一方面則是找尋適宜的方法對剩余污泥進行預處理，以改變難降解物質的結構及使細胞破碎，釋放出細胞內可代謝的物質，進而提高厭氧消化環節沼氣的產量、甲烷的轉化效率，并減少消化池的體積和停留時間，以及污泥最終處置的量。

　　在污泥處理階段，污泥脫水效率的高低將極大地影響污泥的處理量，是后續進行污泥輸送、消化和綜合利用的重要保證。一般包括重力濃縮、機械脫水、干化、凍融脫水等處理方法，也有一些新方法在不斷被人們研究，例如，表面活性劑和生物瀝濾的聯用、改性玉米芯粉的使用等。實際上這些方法之中有些方法對于強化厭氧消化環節同樣具有很大的幫助。而專門針對強化厭氧消化環節的預處理則包含有物理預處理、化學預處理、生物預處理等，其中有些方法還與其他方法聯用作為聯合預處理。

　　2、剩余污泥預處理研究

　　2.1 機械預處理

　　使用機械設備預處理污泥一般具有結構簡單，使用方便，不產生難降解有機物等優點。研究較多的有高壓均質法、旋轉球磨法、溶胞離心法等。高壓均質法是污泥壓力下，通常在幾十兆帕，低速進入均質機，在其中突然降低壓力，導致污泥在壓差下產的沖擊力，在劇烈的紊動和空化作用下，污泥局部溫度升高，使得污泥細胞破碎。旋轉球磨法是利用球磨機高速轉動，鋼制小球攪拌、碰撞污泥，產生剪切力來使得污泥結構發生改變。高壓均質法、旋轉球磨、溶胞離心等需要使用大型設備，且設備維修等較不方便，雖已有應用，但破解效率與其他方法比較偏低。由于剩余污泥含水率，機械法所產生的能量被不必要的消耗，導致其破壞污泥絮體和微生物細胞通常不充分。因此，機械方法的缺點可以通過與其他預處理方法相結合而彌補。SunYuxiao等利用水力旋流器和堿(pH=11)聯合預處理獲得了良好的效果，VFA增加了23.75%，甲烷產量增加了32.28%。

　　2.2 物理預處理

　　剩余污泥物理預處理方法中研究較多的有熱解法、微波法、超聲波法、聚焦脈沖法等。熱解法是最常規的一種污泥處理手段，在過去被視為污泥消化前法。通過對污泥加熱導致微生物的細胞壁因膨脹而破裂，從而使其中的有機物大量釋出，同時也可以降低污泥黏度并增強脫水率。在熱解法中，最常使用的溫度在80℃~180℃，時間為20min~40min，壓力為600kPa~2500kPa。通過諸多的研究發現，溫度越高，熱解效果越好，但是，過高的溫度(超過200℃)不但會增加能耗同時也會產生難降解物質，甚至毒性物質(美拉德反應)。因此，考慮到能耗、容積等因素，采用100℃以下的熱解方式較多。整體而言，熱解法發展較為成熟，在國內外許多工程上得到應用，但仍然面臨著能耗高、加熱不均勻、停留時間久等問題。

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　微波法是以電磁波轉化為熱能對污泥加熱，因其加熱速度快、處理效果好、操作容易等優點開始逐漸替代常規的熱解法，還易與其他方法進行聯合運用。倪曉堂等研究比較了幾種敏化劑聯合微波和微波-過氧化氫的污泥處理效果發現，以作為敏化劑的微波作用被增強，污泥中C、N、P的釋放均有顯著增加。王晶等將微波與MEC聯合運用處理市政污泥，首先利用600W微波輻射180s，在0V~1.2V電壓下，系統甲烷產量、SCOD、VSS均有顯著提高，與對照組相比分別提高了89.4%、56.9%和39.9%。單使用微波法可以獲得較好的處理效果，但在高能耗多以尋找適宜的敏化劑或與其他方法聯用為方向。

　　在剩余污泥中，超聲波(>20kHz的聲波)作用下形成的空化氣泡崩潰破裂導致水體超高的流速通過污泥固體表面，產生了超高速的射流。這種射流產生的沖擊波能夠帶來較強的機械剪切力，同時還伴有一定的熱作用、機械作用和化學作用，細胞壁因此得到破解。超聲波法處理污泥的效果由聲能量密度和處理時間來決定，是能效較高的處理方法，在國外已有應用。但也面臨著耗能較大的問題，需要尋找適宜的參數和方法來降低能耗。汪中宇比較了單頻和雙頻的處理方法對污泥的處理效果，結果表明，相同能耗下雙頻(20kHz+25kHz)超聲波明顯優于單頻(20kHz或25kHz)超聲波的處理效果，且雙頻超聲能量在12000kJ/gTS時，SCOD的溶出率為26.8%，對剰余污泥破解效果及厭氧消化性能的提升

　　聚焦脈沖法(FP)是高壓脈沖電場與微生物細胞膜直接作用，破壞了細胞膜的結構，產生“電穿孔”，這些都可以促使污泥細胞破碎，溶出胞內有機物，同時，電弧的作用也會破壞污泥本身的絮體結構，產生自由基。Rittmann等研究采用聚焦脈沖處理剩余污泥，使得SCOD達到了1.6倍，DOC達到了1.2倍。

　　2.3 化學預處理

　　污泥化學預處理法中大致有堿處理法、臭氧氧化、電化學氧化、亞硫酸鹽法、過氧化氫、芬頓試劑等方法。堿能使污泥中有機顆粒溶脹、纖維成分溶解，導致微生物細胞破裂。堿處理法雖然能夠達到較好的預處理效果，但是由于處理時都是在pH>10的條件下進行，因此后續的污泥處理很多時候都要重新調整pH值，大量的消耗藥劑，同時也會產生腐蝕設備的不良影響，目前研究主要與其他方法聯合使用。

　　臭氧也可以作為污泥預處理當中破壞微生物細胞結構的氧化劑，能夠提高剩余污泥厭氧發酵的效率，但投加劑的量難以控制，且不具有專門破壞細胞壁膜結構的針對性，在氧化破壞的同時，也會作用于污泥中本身含有的有機物。適量的運用臭氧強氧化性破壞細胞膜，同時也可以分解污泥當中的一些大分子有機物，都可利于后期的厭氧消化作用。有研究表明，0.088gO3·g-1~0.1gO3·g-1SS的投加量可以取得的污泥破解效率。但其面臨的問題是O3消耗量較大，當使用量較小時發揮的破壞細胞膜(壁)的作用不明顯，O3會優先與污泥中胞外的還原性有機物反應，而非破壞細菌細胞膜，而過量反應又會影響厭氧消化產甲烷的效果。趙陽等以次氯酸鈉為電解液與污泥混合均勻，加電壓20V，持續時間40min，厭氧消化45d，最終電化學法的產氣量、甲烷的占比都要優于堿處理、熱解法、熱堿處理。曾麗等選擇Ti/PbO2電極對污泥進行電化學氧化，通過原子力顯微鏡可觀察到電解后污泥菌膠團絮狀結構被破壞，變為不規則狀，細胞破裂。毛細吸水時間降低了90%以上，表明這一過程有效地氧化了胞外聚合物，破壞了了細胞膜的結構，并釋放出大量的有機物。

　　也有學者考慮到氧化劑藥品的大量使用不經濟，尋找一些工業上的廢料，ZanFeixiang等利用亞硫酸鹽對微生物細胞壁的破壞作用，用工業中多見的亞硫酸鹽廢液對剩余污泥進行預處理，結果表明，污泥的水解率提高了1.7倍和甲烷生成勢提高了1.2倍。

　　2.4 生物預處理

　　生物預處理是指利用微生物相關技術對污泥進行預處理。常見的方法主要是生物酶法。，酶是一種高效催化劑，由于生物酶具有特異性、高效性，因此不像氧化劑、酸、堿等物質需要大量加入，少量加入即可取得良好效果，對后續處理的不良影響較小，具有很大的發展空間。通常加入蛋白酶、、纖維素酶等來水解污泥中的相關成分。陳偉等研究表明，加入濃度小于20mg/g時僅水解污泥胞外物質，加大酶量能顯著引起污泥破解。用于原污泥水解效果較好，SCOD/TCOD可達28.14%，后又加入蛋白酶與纖維素酶獲得了較好的溶胞效果。

程中一般要求添加一定的堿度，使得運行過程中始終保持ALK在1500~3000mg/L范圍內，可起到有效的緩沖作用，防止pH值驟降帶來的危害。

　　3.3 接種污泥

　　厭氧菌群對環境適應能力較差，且繁殖世代周期較長，接種污泥的質量在很大程度上影響著厭氧系統的啟動速度甚至運行的成敗，也要保證合適的接種量，如果量少，污泥濃度過低，在厭氧反應進行到第二階段時會產生酸積累，此時產甲烷菌濃度過低，沒辦法消化酸產物。但如果接種量過多，在反應過程中會因營養物質的缺少使得微生物生存產生競爭，污泥活性會降低。在一些高效廢水反應器中，常以顆粒污泥為接種污泥，以提高處理效率。此外，接種顆粒污泥的性狀也是一項重要參考指標。

　　3.4 混合和攪拌

　　傳統的廢水處理中為了使污泥和廢水充分混合，厭氧反應池會人為增加一定的攪拌速率，或者采用一定的進水速率對厭氧污泥產生一定的沖擊，污泥能處理廢水中的有機物量，也稱為有機負荷率，即有機物含量與微生物量的比值。另外在啟動厭氧反應設備時，也需要注意考慮負荷高低以及微生物量的高低，提高厭氧微生物的繁殖效率。

　　3.5 有毒物質

　　由于工業廢水處理工藝和生產的特殊性，廢水中往往存在一些難以降解的有毒有害物質，厭氧微生物雖然會降解一些有機化合物，但硫化物、油脂之類的有毒物質不僅難以降解，其存在還會對厭氧微生物的存在造成威脅，所以會直接影響厭氧消化反應效率。這種影響體現在硫化物質還原反應中，還原后的硫化物會對消化反應產生抑制作用。

　　系統中的氨氮主要由含氮物質代謝產生，如蛋白質等，它是微生物的重要氮源，但濃度過高則會迅速降低產甲烷菌的活性，引起抑制。而油脂在其進入厭氧系統后會被降解成甘油和長鏈脂肪酸(LCFA)，而這種物質會對厭氧發酵產甲烷過程產生毒害抑制作用，使系統酸化風險大大提高，因此，在厭氧消化過程中更應注重廢水中的該項指標。