两相厌氧技术处理高浓度有机废水的研究现状

杨士林

摘 要：两相厌氧工艺因产酸相和产甲烷相的分离而具有一系列的特点和优势。在对两相厌氧系统进行了分析的基础上，并对其发展和实际应用现状进行了论述，说明了此工艺的先进性和适用性。

关键词：两相厌氧；高浓度废水

随着工业的不断发展，越来越多的工业废水被排入环境中，其中高浓度有机废水由于其浓度高，对环境的危害性大，越来越受到人们的关注。两相厌氧技术是20世纪70年代初美国戈什和波兰特开发的厌氧生物处理工艺，该工艺克服了单相厌氧工艺的缺陷，提出了相分离的概念。两相厌氧技术是在两个独立的反应器，分别为产酸菌群和产甲烷菌群提供最适宜的生长环境，从而获得较高的去除率，提高系统运行稳定性。

1 两相厌氧工艺

1.1 两相厌氧工艺特点

1.1.1两相厌氧工艺去除效率高

由于两相厌氧工艺中产酸菌和产甲烷菌分别处于各自最适宜的生长环境中，因此活性最高，有机物转化率也最高。单相厌氧工艺中产酸菌和产甲烷菌均不在各自最适宜的生长环境中，生物活性远远低于两相厌氧反应器中的生物活性，因此有机物去除率也远远低于两相厌氧。

1.1.2系统抗冲击能力强

产酸菌具有较强的缓冲能力，即使冲击负荷也不会对产酸相造成有明显的影响。由于产酸相的缓冲作用，冲击负荷也不会对产甲烷相造成危害。因此为了提高反应器的处理能力，产酸相往往采用较高的有机负荷率，而且产酸相采用较高的有机负荷率还可以抑制产甲烷菌的生长。

1.1.3反应器体积小

产酸菌的世代间隔时间较短，产酸速度较高，因此产酸反应器体积相当于产甲烷相反应器体积的三分之一。对于同一种废水来说，在处理效率相同的条件下，两相厌氧反应器的总体积小于单相厌氧反应器的体积。

1.1.4系统稳定性高

产酸相不但具有较强的缓冲能力；而且还为产甲烷相提供了挥发酸，使废水中难降解的长链有机物分解成小分子有机物。这些作用为产甲烷菌提供了更适宜的生长环境，因此系统稳定性要高于单相厌氧系统。

1.2 两相厌氧相分离技术

两相厌氧最本质的特点是相的分离，即产酸相和产甲烷相分别在不同的反应器中。目前，两相厌氧中常用的相分离技术有：化学物理法和动力学控制法。

1.2.1物理化学法相分离技术

物理化学方法相分离技术主要分为以下四种：

1）抑制剂法：在产酸相中投加氯仿、四氯化碳等抑制剂抑制产甲烷菌的生长。

2）氧化还原电位法：向产酸反应器中供给一定量的氧气，从而改变反应器内的氧化还原电位，使产甲烷菌无法在产酸相反应器中生长。

3）pH法：产甲烷菌适宜pH为7.0，因此将产酸反应器pH调到5.5～6.5之间，使产酸菌在产酸反应器中占主导地位。

4）半透膜法：使用选择透过性半透膜，该膜仅仅可以使有机酸通过，产酸菌只能被留在产酸相中。

1.2.2动力学控制法相分离技术

动力学控制法相分离技术主要是利用产酸菌和产甲烷菌世代间隔时间不同来实现的。

产酸菌具有较快的生长速率，因此其世代间隔时间短，一般在10～30min。产甲烷菌生长速率较慢，世代间隔时间长，一般在4～6d。因此可以通过控制产酸相的水力停留时间，使产甲烷菌无法在产酸相中生长繁殖。

2 两相厌氧技术在高浓度有机废水处理中的应用

由于两相厌氧工艺的去除效率高、抗冲击能力强、反应器体积小等特点，使两相厌氧工艺具有比单相厌氧工艺更广泛的适用范围。目前较多的用于高浓度有机废水的处理中[ 1-3 ]。

1）羧甲基纤维素钠（CMC）生产废水污染物浓度高、盐分高，重庆某精细化工有限公司采用预处理-两相厌氧-载体悬浮床（CBR）组合工艺处理该废水。

工程运行结果表明：当进水COD浓度为11850mg/L、总盐的质量浓度为35g/L（含氯化钠25g/L、乙醇酸钠10g/L）时，出水COD浓度为300mg/L，达到GB8978-1996《污水综合排放标准》三级标准的要求。

2）湿法腈纶废水属于典型的高浓度难降解工业废水，COD浓度高、成分复杂，并含有大量的二甲基乙酰胺、丙烯腈、硫酸盐和亚硫酸盐。某腈纶厂采用两相厌氧+A/O工艺处理腈纶和丙烯酰胺混合废水。实验结果表明：产酸反应器HRT为20h、产甲烷反应器HRT为36h、A/O池HRT为24h、DO为4～5mg/L、进水COD为（4000±300）mg/L的条件下，总COD去除率为87%～89%，A/O池出水COD低于500mg/L，出水达到GB8978-1996《污水综合排放标准》中的三级标准[ 3 ]。

3）苏南某化工企业油漆、涂料、树脂和高沸点溶剂等产品生产过程中排放的高浓度化工废水，该企业采用两相厌氧—二级好氧处理工艺；工程运行结果表明：当两相厌氧COD负荷为5.kg/（m3·d），一级好氧COD负荷1.47kg/（m3·d），二级好氧COD负荷0.035kg/（m3·d），且废水温度高于20℃时，两相厌氧—二级好氧生化系统的COD平均去除率高于95%[ 1 ]。

4）中药生产废水具有污染物浓度高、可生化性差、水质水量波动大等特点，属于高浓度难降解有机工业废水。工程运行结果表明：产酸相反应罐容积负荷为30～45kgCOD/（m3·d），COD去除率稳定在15%～20%；产甲烷相反应池容积负荷为8～10kgCOD/（m3·d），COD去除率稳定在90%～95%。

3 结论

两相厌氧工艺由于其去除效率高、抗冲击能力强、反应器体积小、系统稳定性好等特点，使两相厌氧工艺具有比单相厌氧工艺更广泛的适用范围。

目前，越来越多的应用于高浓度、难降解的工业废水处理中，取得了较好的经济效益。

参考文献：

[1] 邹敏，蒋永伟等.化工废水两相厌氧——二级好氧处理技术研究及应用[J].工业水处理，2013，33（9）：46-49.

[2] 许劲，王阳阳，田建波等.榨菜废水常温两相厌氧生物处理工艺的调试[J].中国给水排水，2013，29（17）：5-10.

[3] 苏士岗，王军，张丽丽等.两相厌氧+A/O工艺处理腈纶和丙烯酰胺混合废水[J].化工环保，2014，34（5）：443-447.