木薯酒精废水在化工废水处理过程中的厌氧协同应用研究

喻金票 吴登科 陈瑜 黄千耀

摘  要：生物厌氧法污水处理是当前主要的污水处理工程技术，具有成本低、效果好、无二次污染、还有回收沼气的经济价值的优点。通过筛选或培养具有特定功能的微生物菌群，添加木薯酒精废水或污泥，对经预处理去除对菌种有毒害作用的特征因子后的化工废水，来进行厌氧协同处理。文章就木薯酒精废水作为碳源补充在化工廢水处理过程中的厌氧生物法协同作用展开研究，并在此基础上对化工废水采用生物法处理的发展进行展望，以期能够进一步的推动高效经济的化工废水处理技术的发展。

关键词：化工废水处理;厌氧协同;应用研究

中图分类号：X703         文献标志码：A        文章编号：2095-2945（2020）28-0102-03

Abstract： Biological anaerobic wastewater treatment is the main sewage treatment engineering technology at present， which has the advantages of low cost， good effect， no secondary pollution and economic value of biogas recovery. Through screening or cultivating microflora with specific functions， adding cassava alcohol wastewater or sludge， the chemical wastewater was pretreated to remove the characteristic factors that were toxic to the bacteria， and the anaerobic cooperative treatment was carried out. This paper studies the synergistic effect of anaerobic biological method of cassava alcohol wastewater as a carbon source in the process of chemical wastewater treatment， and looks forward to the development of biological treatment of chemical wastewater on this basis， in order to further promote the development of efficient and economical chemical wastewater treatment technology.

Keywords： chemical wastewater treatment; anaerobic cooperation; application research

木薯酒精废水作为一种可采取高温CSTR-中温UASB两级厌氧处理效果较好的高浓度废水[1]，采用生物法进行处理时，厌氧消化部分最为关键，它担负着酒精废水有机物转化为沼气的工作。厌氧法处理可以将有机物在废水中存在的时间减少，并且对大分子有机物分解率较高，关键技术在于它能大幅度地降低厌氧后出水的COD浓度。该废水因其高具备比较成熟的厌氧生物处理方法的特点而投入到工业生产中，既处理了污水，还得到了沼气能源回收利用。

而化工废水则多因为废水中的有毒有害物质对生物法望而却步，尤其是厌氧工艺中甲烷菌群对外界环境的高度敏感，使得化工废水处理设计时首先就排除了生物厌氧法[2]。对于大型多工艺长产业链的企业来说，选择一种切实经济可行的处理方法都是头等难题，高浓度难降解有机废水处理的压力非常大[3]。本文就生物法处理部分行业废水展开探讨：木薯酒精废水作为碳源补充在化工废水处理过程中的厌氧生物法协同作用研究。

1 废水来源

现有化工废水来源于某企业脱氢乙酸和山梨酸食品添加剂类精细化工产品制造产生的废水。脱氢乙酸生产废水成分中含有甲苯、脱氢乙酸、盐酸等物质，山梨酸生产废水成分中含有焦油、甲苯、二氯甲烷、山梨酸、盐酸等物质。该化工废水具有一定浓度的苯类难降解物质和有灭菌作用的物质，不能直接进生化系统处理，先分别采用针对性方法降低其中的有毒有害物质浓度。

1.1 脱氢乙酸废水的预处理

脱氢乙酸废水的预处理采取微电解+芬顿的处理工艺，将原有废水甲苯浓度为2-5mg/L降至1mg/L以下，并将废水中的大分子物质氧化分解为小分子物质，提高可生化性。

1.2 山梨酸废水的预处理

山梨酸废水的预处理则采取化学混凝+电解气浮+微电解芬顿工艺，将原有废水中的焦油、甲苯、二氯甲烷、山梨酸、盐酸等物质降解，甲苯浓度同样降至1mg/L以下，提高废水的可生化性。

1.3 待生物处理的化工废水水质综合指标

经上述化工废水水质和木薯酒精废水综合指标如表1，预处理设施处理后的化工废水和经生物厌氧处理的木薯酒精废水指标如表2。

2 生物法厌氧协同

2.1 木薯酒精废水的厌氧条件

木薯酒精废水的厌氧采取高温CSTR+中温USTR的两级厌氧方式，高温采取全糟式厌氧发酵，进罐废水指标pH值3.5以上，温度控制在55-60℃。罐内指标控制挥发酸（以乙酸计）小于800mg/L。COD去除率90%以上。

2.2 化工废水的厌氧条件

利用驯化好的菌种进行进罐废水控制指标pH值5以上，温度控制55-60℃。罐内指标控制挥发酸（以乙酸计）800-3000mg/L。

2.3 关键控制点——协同控制要求

由于废水成分复杂，在进行菌种驯化过程中，会出现污泥指数SVI下降，需要定期给菌种补充碳源，并激活厌氧活性污泥，这就需要利用木薯酒精废水对这部分化工廢水进行厌氧协同作用。

当出现化工废水厌氧运行罐内指标pH值小于7.0或者挥发酸大于2000mg/L时，需要将木薯酒精废水经厌氧后的废水或活性污泥直接导入化工废水厌氧系统，根据指标调整，每次调整驯化不超过24小时;如指标正常也需要以两个月为一个周期，每次按罐容积的5-8%来添加，控制罐内污泥体积数为10-30%之间。

3 数据分析

3.1 化工废水采用生物法厌氧处理工序中COD去除率分析

该化工废水经预处理后厌氧运行两个月的COD变化及其去除率折线图见图1。由图1可知，化工废水生物厌氧处理后的进水COD不稳定，在10000-30000mg/L之间波动，出水随着进水冲击负荷的影响，会引起滞后反应，在第十天的时候进水COD达到高峰，而出水COD的值持续数天偏高，后因第20天时加入作为木薯酒精废水的碳源逐渐出现下降，随着后续化工废水的持续进入，尽管进水COD还是会波动，但出水已经趋于平稳，整个阶段COD去除率平均值达到50%以上，刚开始受冲击负荷影响有所波动渐降，而且后期菌种适应后去除率基本上随着进水浓度变化而变化，也确保了出水COD的稳定持续，耐冲击能力增强。

3.2 化工废水采用生物法厌氧处理工序中NH3-N、总磷、总氮变化分析

该化工废水经预处理后厌氧运行两个月后，出水的总磷、总氮时间趋势图见图2，由图2可知，该化工废水经预处理后厌氧反应条件下，污水中的总氮在反硝化菌的影响下逐步转化为氨氮，总氮也呈下降趋势。在加了作为碳源的木薯酒精废水后，总磷也有所增加，等系统稳定后又能降下来，趋于平稳。总氮变化趋向平稳。

3.3 化工废水可生化性分析和成本核算

化工废水自预处理后的可生化性就有了一定的提高，BOD/COD的值约在0.3左右;而经厌氧系统处理后的BOD/COD的值可达到0.5左右，总磷总氮也在一定程度上得到了释放和降解，总体C：P：N比值是更趋于100：5：1，这也给后续的好氧生物处理法提供很好的运行条件。厌氧阶段产生的沼气还能作为清洁能源进入动力系统，降低了运行成本。

根据采取的总体方案措施，计算厌氧生物法处理化工废水处理成本则只是有一部分的电费+维修费+人工-沼气替代回收收益的结果将有可能出现负值。

4 结束语

经过预处理的化工废水可通过控制相关指标，进入驯化好的高盐菌种厌氧系统，定期将厌氧后的木薯酒精废水或活性污泥进行周期性调控，协同处置可实现生物法处理化工废水，稳定有效地降低了废水中的有机物浓度，实现了废水处理成本的优化。由于生物法对污水中有毒有害物质反应敏感，而大生产过程中化工废水来源不稳定，对预处理工序还需要加强监控点控制，形成一套稳定可靠的长链处理系统。

参考文献：

[1]陈金荣，谢丽，罗刚，等.高温CSTR-中温UASB两级厌氧处理木薯酒精废水[J].工业水处理，2011（2）：33-36.

[2]王德欣.外源强化厌氧处理托和废水的效能研究[D].哈尔滨工业大学，2017.

[3]赵月龙，祁佩时，杨云龙.高浓度难降解有机废水处理技术综述[J].四川环境，2006（8）：98-103.

[4]李雅婕.厌氧强化工艺处理煤气化废水中酚降解和产家湾效能的研究[D].上海交通大学，2017.

[5]朱勇强，张战军，张鸿雁.化工高盐度废水治理技术的探讨[J].应用技术学报，2018（6）：114-117.