两相厌氧工艺处理高浓度硫酸盐有机废水工艺改进及节能研究

张 彤

（徐州市环境保护科学研究所 江苏徐州 221000）

两相厌氧工艺处理高浓度硫酸盐有机废水工艺改进及节能研究

张 彤

（徐州市环境保护科学研究所 江苏徐州 221000）

高浓度硫酸盐有机废水，该废水处理难度大，本课题采用IC厌氧反应器去除CODcr。两相厌氧工艺处理高浓度硫酸盐有机废水，通过实际工程节能调试及稳定运行研究。

高浓度硫酸盐废水；UASB；节能环保

制药、制革、造纸、采矿、化工、食品加工、金属加工等工业过程中会产生大量高浓度硫酸盐废水。这类废水含有大量的SO42-离子，如果直接排入环境中将会导致水体的酸化，影响水中生物的正常生长；其酸性使得土壤的生态结构平衡被打破，导致农作物产量降低；水中的SO42-离子经过一系列反应产生的有毒气体H2S从水中进入空气中会污染大气质量。所以，研究去除废水中的SO42-离子具有重要的意义，尤其是目前倡导绿色低碳可持续发展的情况下，此方面的研究显得更为迫切。

1 单相厌氧工艺及改进工艺

在单相的厌氧处理系统中安装有惰性气体吹脱装置的工艺即为单相吹脱。单相吹脱可以不断地将H2S从反应器中吹脱去掉，减轻了它对MPB和别的厌氧菌的抑制作用，改善了反应器的运行性能。吹脱装置分为外部吹脱和内部吹脱两种。而吹脱气体采用的是比较稳定的沼气或者是N2[1]。吹脱装置见图1。

图1 两类吹脱装置图

2 两相厌氧工艺与好氧工艺处理高浓度硫酸盐废水的节能环保对比

好氧工艺不太适合处理水果和蔬菜废弃物，因为有机物含量高需要大量的动力消耗。但高浓度硫酸盐废水消化都会取得令人满意的结果，Hamdi等人在处理高浓度硫酸盐废水时就发现，硫酸盐废水中少有难以进行生物降解的成分[2]。高浓度有机废水中有机物被产甲烷菌利用后会产生甲烷等可利用气体，在消化系统中加入气体收集装置会进一步节约能源消耗。

2.1 pH值

影响SRB活力的主要因素是pH值，对于产酸菌，SRB所能忍耐的pH范围较窄，尽管它比MPB适应能力要强，但是在很低的pH条件下，SRB难以生长并还原硫酸盐。许多学者研究后得出SRB更适合生长于微碱性的环境条件(7.0～8.0)的结论。它的最佳pH值生长条件为7.5～7.8。Zobell等学者研究发现SRB的pH值耐受范围为5.5～9.0；Pomeroy则认为SRB在pH值为5.0或9.0时仍有较大的活性。一些学者尝试研究在很低的pH值条件下实现S042-的还原，他们的研究发现SRB可以在pH在5.6～6.0的条件下正常生长，SRB还可以在pH在2.5～4.5的高酸性条件中仍可以异化硫酸盐还原反应。

2.2 温度

SRB的新陈代谢和生长速度直接取决于的温度的高低。在高浓度硫酸盐废水处理过程中，SRB温度依赖性是不同的，也不是随机的，具有活性的比率较低，这表现出很强的温度依赖性。目前，还没有找到专性喜寒的细菌。中温硫酸盐还原菌最适生长温度为28-38℃，有的报告为45℃的最高温度。内测SRB代谢率9温度范围为5-52℃℃和38℃时的速度找到最快的速率[3]。Maree和Stroydom实验在20-38℃范围内，生长的最大速率的温度，发现SRB发生在30.5℃，温度超过38℃时，硫酸盐还原菌生长受到抑制。从油田嗜热硫酸盐还原菌最适温度范围为54-70℃，从最高气温范围为56至85℃的水和地热环境中分离。SRB最适生长温度为83℃时，92℃的最高温度。

2.3 溶解氧

厌氧微生物对氧的存在及其敏感，当氧气存在它们不能生长。这是因为氧气的环境中厌氧细菌的脱氢酶的活化氢的氧与氧结合成过氧化氢，由于厌氧细菌中缺乏过氧化氢酶使厌氧细菌无法分解这些代谢产物，厌氧微生物过氧化氢积累过多。过氧化氢的蓄积，对微生物细胞产生毒性作用。增加氧气浓度将增加氧化还原电势，硫酸盐还原异化SRB阻断，抑制细菌的生长。

3 厌氧反应器最佳工艺的研究

3.1 UASB最佳工艺的确定

UASB的反应根据试验要确定三个因素：水力停留时间分别为8小时、10小时和12小时；UASB反应器进水硫酸盐浓度分别为1000毫克每升、1500毫克每升和2000毫克每升；UASB反应器进水pH值6.0、6.5和7.0。通过实验确定正交实验因子如表1所示。

表1 正交实验因子和水平表

3.2 IC反应器最佳工艺的确定

UASB的反应根据试验要确定三个因素：水力停留时间分别为6小时、8小时和l0小时；UASB反应器进水化学需氧量浓度，4000毫克每升、6000毫克每升和8000毫克每升；UASB反应器进水pH值6.0、6.5和7.0。通过实验确定正交实验因子如表2所示。

表2 正交实验因子和水平表

4 结语

本课题采用UASB厌氧反应器去除高浓度的硫酸盐有机废水。通过实际工程调试及稳定运行研究。得出结论，硫酸盐还原相UASB反应器处理含高浓度硫酸盐和氨氮的高浓度有机废水是可行的，采用两相厌氧生物处理工艺为硫酸盐节能项目有深入研究和推广应用的价值。

[1]刘燕.硫酸根对有机废水厌氧生物处理的影响.同济大学环境上程系博士论文.1990.

[2]任南琪.王爱杰.硫化物氧化及新T.Z.哈尔滨工业大学学报2003,35(3):265-268.

[3]李新荣,沈德中硫酸盐还原菌的生态特性及其应用,应用与环境生物学报,1999,10(05):10-13.

张彤，女，汉，安徽萧县人，大学本科，初级职称，主要从事环境影响评价工作。