厌氧生物技术在工业废水处理中的应用分析

孙桂强，王克垒

（1.临沂市环境保护科学研究所有限公司，山东 临沂 276001；2.临沂瀚海环境咨询有限公司，山东 临沂 276001）

随着我国经济的持续发展，工业生产领域有了突飞猛进的发展。同时，工业生产领域高速发展也带动着中国社会市场经济制度的发展。但在这一过程中却出现了大量的环保问题，其中较为严峻和最普遍的问题就是工业废水问题，一旦工业废水污染到河道、湖水等，整个自然生态体系将会受到很大的影响。同时，由于人们的生活水平逐渐提高，对周围环境也越来越重视，因此一旦工业废水污染到自然水源，人们的健康也会受到很大影响[1]。所以，相关管理部门和管理者必须重视工业废水污染问题，并进行全面根治。同时为了避免这种社会影响进一步扩大，相关管理者和科研人员必须对工业废水及废渣等进行全面管理，以维护产业领域和整个自然生态体系的平衡发展，为产业的稳定发展打下坚实的物质基础。

1 工业废水介绍

工业废水主要是指在生产过程中，工业生产原材料或者工艺产生的污水、废液以及一些与最终产品无关的化学物质等，而这些化学物质对环境的影响非常大[2]。工业生产废水与生活污水的差别很大，具有以下特点：（1）工业生产原材料的差异、工艺的差异，导使工业生产废物的类别比较繁杂，类别较多。（2）工业生产废物中含有较多的化学成分，因此对污水的管理造成较大的困难。（3）工业生产废水污染浓度相当高，如果排放到天然水体，会对水体自然环境构成不可挽回的危险。（4）工业废水排量十分庞大。（5）工业废水的处理过程非常复杂，必须综合整治，并利用科学合理的方法实现污染处理。（6）绝大部分工业废水的酸碱度及化学成分含量相当大。（7）由于工业废水的高温，对生态环境的影响也非常大。另外，工业废水中还会产生某些易燃易爆的危险化学品，从而具有环境安全隐患。图1为废水处理现场。

图1 废水处理现场

2 厌氧生物技术概述和厌氧生物处理技术的发展历程

2.1 厌氧生物技术概述

厌氧生物技术是一项前沿的科学技术，其主要功能是可以处理制造业、化工业所产生的废物，并分解废物中的各种毒性化合物，确保其生成的废物不会对人体和自然生态体系造成危害。厌氧生物技术的操作过程较为复杂，微生物在此技术中具有不可或缺的功能，如果没有细菌的加入，厌氧状态生物技术就不会有效果。其过程大致有三步：第一步先处理工业废水中的化学物质，第二步：将处理后的化学物质在水中完成自身的挥发作用，第三步：使挥发后的工业废水生成甲烷。通过使用厌氧生物技术可以有效减少制造业、化工行业产生的废弃物对生态系统带来巨大的损害。同时，通过应用厌氧生物技术可以更有效地减少工业废水中所生成的高毒性化合物对人们健康的危害[3]。此外，通过利用厌氧生物技术对工业废水进行生物处置，还可以实现水资源的循环利用，从而降低了工业生产费用，提升工业生产领域总体的经济效益。厌氧生物技术所采用的装置也十分便利。由此可见，厌氧生物技术在工业废水处理中，起到了举足轻重的作用。图2为厌氧生物处理工业废水的工作原理示意。

图2 厌氧生物处理工业废水的工作原理

2.2 厌氧生物处理技术的发展历程

当前的厌氧生物处理技术共经历了三个发展阶段，而各个发展阶段都代表了下一代厌氧生态处理器的更新换代[4]。

2.2.1 第一代厌氧生物处理器

第一代厌氧生物处理器出现于二战时期，在工业污水处理体系中的污水沉淀罐内加设了同流装置，以快对反应器的反应速度。第一代厌氧生物处理器无法使污泥和水力有效分开，因此，完成一个污水处理循环一般需四周时间。

2.2.2 第二代厌氧生物处理器

第二代厌氧生态处理器是对第一代厌氧生态处理器上进行了改进，为处理器设置了物理过滤设备。在物理过滤装置内设有砾石，利用砂砾可以筛选出大量的生物活性污泥，进而完成了污泥与水力的分离。在工业污泥的实际研究中，最后期在工业污水处理体系中，增加了降流式固定层反应器、上流式厌氧状态污泥床等，增加了工业泥污处理的综合效益。二代厌氧生物处理器虽然在去除污泥和水力分离上效果较好，但对工业废水汇总的悬浮液处理效率却一般，而且装置的能量损耗较严重。当工业废水中的悬浮物过多时，甚至还可能造成设备的阻塞，若不及时发现和解决阻塞现象，会严重影响工业污水治理的效果。

2.2.3 第三代厌氧状态生物处理器

第三代厌氧状态生物处理器是对第二代加以完善，并专门针对海洋悬浮物污染问题。三代厌氧生物处理器大大提高了化学反应器的能量密度，并加快了化学反应器的处理速度。另外，又新增了厌氧升流型沸腾床、厌氧膨化颗粒污水床等。这一发展阶段，系统化的厌氧生物处理器获得了普遍的使用，各种厌氧生物处理器的配置进一步丰富了厌氧生物处理工艺的各种功能，明显改善了工业废水的处理效果与品质。

3 厌氧生物处理技术的优势及其在工业废水处理中的应用前景分析

3.1 厌氧生物处理技术的优势

使用厌氧生态工艺处理工业废水是具有很大优越，使用这种工艺来进行处理，能够从根本上产生出相应的能量物质，同时对农作物栽培而言，提供了显著的肥料催化作用。随着我国科学技术水平的日益提升，厌氧状态生物工程技术越来越完善，已经由最开始的工业污水处理领域拓展到了各种污水的生物处理上，由于这些处理方法对城市污水的处理作用十分突出，而且处理过程并不复杂，因此这些污水处理方法所产生的经济效益和社会效益就更加突出，特别是在工业污水处理方面，已经创造了很多新能源开发机遇，这对于发展我国能源和工业经济具有重大意义[5]。

3.2 厌氧生物处理技术在工业废水处理中的应用前景

近年来，由于研发技术人员对厌氧状态生物技术的不断完善，使该技术在工业废水领域中的运用也日趋完善。比较显著的研究成果有：厌氧滤池再处理、升流型厌氧污水床和厌氧膨胀颗粒污水床等。而上述技术，虽然与过去相比己经有了很大进步，但还具有一些缺点亟待改进。厌氧反应是一种预处理反应，是在水处理中去掉残余的有机化合物。所以，目前在高浓度的有机废水处理中，经常使用厌氧生物工艺。在未来的工业废水解决手段中应重点使用厌氧生物工艺，以好氧生物处理工艺作为辅助方法。

（1）相比于现阶段的好氧生物处理技术，厌氧生物处理技术对能耗的依赖程度更小，而且不需要更多的投资。另外，该工艺的处理效果良好，是未来工业废水处理技术的主要发展方向。尽管厌氧生物处理技术对城市工业废水的处置功能较强，但因为厌氧态生物对毒性化学物质具有较高敏感度，在副产甲烷菌的生长过程中极易引起对毒性化学物质的破坏。所以，为了更有效地提升该技术的处理效率，就必须对现有污水处理技术加以集成，建立一种综合的循环利用技术体系。

（2）因为受环保等原因的影响与制约，单纯采用厌氧生物技术进行废水处理还不能被大众接受，不能进行大范围的普及应用。厌氧生物处理工业废水的效益是显而易见的，因此为了更深入地推广该技术，就必须有效改善后续的生物处理技术。

3.3 厌氧生物技术处理工业废水的影响因素

3.3.1 温度

由于各种厌氧状态生物的生活环境差异，使得在不同温度范围内的厌氧菌群对污染物的处理作用也有所不同。如厌氧甲烷菌最适合的生活温度为50～60 度左右。因此如果技术人员要改善废水处理品质和效率，或使用甲烷菌，就必须要确保处理的环境温度处于最合适区域内。

3.3.2 pH值

由于各种厌氧菌生物在不同的pH值环境内，生物活力也有所不同，为了使厌氧微生物甲烷菌实现最大的生物学活力，其适合的pH值必须大于7，而最适宜产酸细菌生存的pH值范围则在4～8之间左右。由于工业企业往往无法满足厌氧细菌理想的pH值，所以，一般将pH值限制在6.8～7.2左右，以确保在满足厌氧细菌存活要求条件的同时使工业企业的效益最优化。

3.3.3 有机负荷

尽管有机负载不能直接影响厌氧菌的生物活力，但也会对厌氧菌的生物硝化速率形成负面影响。所以，企业可按照实际状况对污水处理装置内的有机负荷量进行优化与调节，以改善污水处理效率。

4 厌氧生物技术在工业生产废水处理中的运用

4.1 利用厌氧状态装置和厌氧反应器处理废水

厌氧生物工程技术在废水处理中的广泛应用，不但代替了过时的印染等污水处理工艺，同时实现了对有害物质的高效分解，从而降低了污水中的有害成分。因此可以证明，废水在厌氧菌的条件下，无法再进一步滋生病菌，也表明了废水中的病菌已被厌氧性物质分解[6]。所以，在处理工业废水时，必须注意厌氧物质的使用，还应重视厌氧态装置和厌氧区反应器的使用。可利用厌氧态装置去除污水中的污染物、有害物质等，达到净化废水的目的，并且能够分解污水中的所有化学物质，从而去除污垢和污泥，使其在厌氧态环境中逐步降解以确保水中所有杂质的浓度。经过处理的废气和污泥的污染程度明显下降，浓度逐渐降低，使废气中的所有有害物质被厌氧态生物、厌氧装置和厌氧态反应器逐步分解再降解，从而达到净化污水的。因此可见，整个印染污水处理过程都需要在厌氧态反应器中完成，需要通过厌氧装置对废物进行处置，从而提升废水处理效率。

4.2 利用厌氧生物技术反应原理处理废物

根据厌氧反应的化学机理认识到大量细菌在有氧条件下，生长相当迅速，从而产生细菌，导致废水中的有害物质和水污染逐渐增加。所以，在处理工业废水时，应该采用厌氧生态工艺，通过在工业废水中投放可以使物质发生化学反应的化学药剂，并使得化学药剂与工业废水中的各类物质发生化学反应，迅速溶解有害物质、胶状物、各种微粒、悬浮物，从而使工业废水通过厌氧生态工艺的处理而变得加纯净，说明工业废水纯净度和废水处理效率得到了进一步提高。所以，应该掌握厌氧生态工艺的反应机理，按照基本原理向工业废水中放入可以降解污染物的化学试剂，从而迅速消除了工业废水中的有害物质，使污染物可以被化学物质吸收、溶解，并且在生物基本类型中和厌氧态的环境中被划分为脂肪酸和厌氧态生物，说明了工业废水在厌氧态反应和化学反应过程中，产生的有害物质含量明显降低[7]。

4.3 在厌氧状态曝气池中，使用潜水曝气机处理污水

为了更高效地处理印染污水，技术人员在使用厌氧生物技术时，首先应该在厌氧状态曝气池中使用曝气机处理污水，在处理过程前先分析污水中都有什么污垢和有害物质，在确定了污垢成分和污染浓度之后，再使用厌氧态生物潜水曝气机处理污水，并在处理过程中检查污水，可以发现污水中的污染物含量相对较少，对于高氧气浓度的污水使用厌氧生物技术并结合潜水曝气机，开始处理印染污水，可以把污水中的很多有机污染物都去除掉。同时，在厌氧状态和曝气池中还可以加速厌氧态生物反应，进而消除污水中的废弃物[8]。在开展废水处理工作时，必须要重视利用厌氧曝气池和潜水曝气机处置工业废水，在此过程中，厌氧生态反应效率明显提高，可以快速降解污染物，从而有效提高了工业废水的净化质量，所以，厌氧状态生物技术在实践中一定要注意及时开启潜水曝气机，并且使用厌氧曝气池，以保证工业废水中的污染物能够处理完全干净。

5 结语

综上所述，当前的工业废水废弃物处置系统还存在的不足之处，厌氧生态材料具有能量少、成本低、危害少等优势，该方法的应用可以较好地处理废水。随着污水处理技术的不断深入，探讨厌氧状态工艺与好氧工艺的结合也将成为科研工作者探讨的焦点，相关人员必须了解这两种工艺是一种互补关系。对工业废水的高效处理，单纯一种工艺难以完成，只有运用组合工艺才能取得最高的效益，相关人员也必须在实践中不断探索出一种见效快、成本低、适合可持续发展战略的废弃物处理的最佳方法。