一文讀懂理解:好氧、厭氧和兼氧汙水處理技術?

2021-01-20 北極星環保網

北極星水處理網訊: 好氧處理技術出水水質較好,主要應用於處理中低濃度廢水或者作為厭氧處理的後續處理,但能耗高。

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

兼氧處理技術可發揮厭氧去除有機物絕對量高、好氧對有機物去除率高的各自優點,提高總體有機物處理效率。兼氧處理技術的發展趨勢大致有:兼氧微生物降解有機物的機理、兼氧微生物的分離與培養、提高兼氧微生物處理汙染物效能研究、兼氧微生物與其他微生物的相互關係。

在利用兼氧方面,水解酸化工藝居於重要地位,是一個典型工藝,多年來得到廣泛應用,為我國的汙水處理事業做出了重要貢獻。

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,同時具有汙泥量少、投資省、運轉費用低、適用範圍廣的特點。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, 為後續好氧處理創造條件, 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,梳理技術開發的思路,以期為未來的汙水處理技術研發提供借鑑,進一步加強兼氧生物處理技術的研究,提高汙水處理效能。

1 好氧處理技術

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

圖 1 汙水好氧生物處理過程示意圖

好氧處理系統中的微生物主要是細菌(以好氧性異養菌為主)和原生動物,此外尚有酵母菌、絲狀黴菌、單胞藻類、輪蟲、線蟲等。細菌佔微生物總數的90%,數量約為108~109個/mL,它們是去除水中有機汙染物的主力軍。最常出現的優勢種群是:產鹼桿菌屬、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,都是化能異養菌,多數為革蘭氏陰性菌,可有效分解廢水中的有機汙染物。

好氧處理出水水質較好,主要應用於中低濃度廢水的處理或者用於厭氧處理的後續處理。但好氧處理要消耗大量的能源,發達國家用於廢水處理的能耗已佔到全國總電耗的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。第一篇有記載的報導發表在1881年12月法國《宇宙》雜誌,描述了從1860年開始的由法國的Mouras將簡易沉澱池改進而來的「Mouras自動淨化器」的密閉式反應器。汙水的厭氧生物處理全過程見圖 2。

依據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:

第一階段為水解發酵階段(也稱酸化),在此階段通過兼性水解發酵細菌(產酸菌)的代謝活動,將複雜有機物——碳水化合物、蛋白質和脂類等發酵成為有機酸、醇類、CO2、H2、NH3、H2S等。

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