废水厌氧处理工艺的发展_吴平

废水厌氧处理工艺的发展吴平1吴慧芳1,2(1.南京工业大学城市建设与安全环境学院南京210009;2.东南大学市政工程系南京210096)摘要分析了厌氧工艺的产生和发展的原因,介绍了厌氧反应器的第1代、第2代和第3代反应器的发展内容和过程。关键词厌氧反应器厌氧工艺废水处理DevelopmentofAnaerobicTreatmentTechniquesonWastewaterWUPing1WUHuifang1,2(1.CollegeofUrbanConstructionandSafety&EnvironmentalEngineering,NanjingUniversityofTechnologyNanjing210009)AbstractTheforminganddevelopmentofanaerobictechniquesareanalyzedandthedevelopmentcontentsandprocessesofthe1st,2ndand3rdgenerationofanaerobicreactorsareintroduced.Keywordsanaerobicreactoranaerobictechniqueswastewatertreatment厌氧废水处理作为把环境保护、能源回收与生态良性循环结合起来的综合系统的核心技术,具有较好的环境与经济效益,是非常经济的技术,在废水处理成本上比好氧处理要有优势,特别是对中等以上质量浓度(COD>1500mg/L)的废水更是如此。成本的降低主要是由于动力的大大节省,营养物添加费用和污泥脱水费用的减少。即使不计沼气作为能源所带来的收益,厌氧法也仅为好氧法成本的约l/3。如所产沼气能被利用,则费用更会大大降低,甚至带来相当的利润。处理设备负荷高,占地少,厌氧反应器容积负荷比好氧法要高得多,单位反应器容积的有机物去除量也因此要高得多,特别是使用新一代的高速厌氧反应器更是如此。这一优点对于人口密集、地价昂贵的地区是非常重要的。产生的剩余污泥量比好氧法少得多,剩余污泥脱水性能好,浓缩时可不使用脱水剂,处理要容易得多。厌氧方法对氮和磷营养物的需求量小。一般认为,若以生物降解的COD为计算依据,好氧法氮和磷的需求量为COD∶N∶P等于100∶5∶1,而厌氧法为(350～500)∶5∶1。有机废水一般已含有一定量的氮和磷及多种微量元素,因此厌氧方法可以不添加或少添加营养盐。处理高浓度的有机废水,不需要大量稀释水。厌氧方法的菌种可以在中止供给废水与营养的情况下保留其生物活性与良好的沉淀性能至少1年以上。它的这一特性为其间断的或季节性的运行提供了有利条件,厌氧颗粒污泥因此可作为新建厌氧处理厂的种泥出售。厌氧系统规模灵活,可大可小,设备简单,易于制作,无需昂贵的设备。因此,总结厌氧工艺的发展过程,把握厌氧工艺的发展方向很有必要。1发展过程按照反应器开发的年代来进行划分,20世纪50年代以前开发的厌氧消化工艺为第1代厌氧反应器,20世纪60年代到70年代末开发的反应器为第2代反应器,20世纪80年代以来开发的反应器为第3代厌氧反应器。1.1第1代废水厌氧处理工艺第1代废水厌氧处理典型工艺简图见图1。图1第1代废水厌氧处理典型工艺19世纪末,人们已认识到沼气的产生是一个微生物学过程。1895年Donald设计了世界上第1个厌氧化粪池,如图1(a),化粪池的创建是厌氧处理工艺发展史的重要里程碑。1896年英国出现了第1座用于处理生活污水的厌氧消化池,所产生的沼气用于街道照明[1]。1904年德国的Imhoff将其发展成为Imhoff双层沉淀池(即隐化池),如图1(b),这一工艺至今仍然在有效地利用[1]。至1914年,美国有14座城市建立了厌氧消化池,如图1(c)。二战结束后,厌氧处理技术的发展又掀起了一个高潮。20世纪初,我国台湾省新竹县的罗国瑞建成有实用价值的“中华国瑞天然瓦斯库”。20世纪40年代在澳大利亚出现了连续搅拌的厌氧消化池,改善了厌氧污泥与废水的混合,提高了处理效率。但在本质上,反应器中的微生物(即厌氧污泥)与废水或废料是完全混合在一起的,污泥在反应器里的停留时间(SRT)与废水的停留时间(HRT)是相同的,因此污泥在反应器里浓度较低,处理·22·工业安全与环保IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection2006年第32卷第9期September2006效果差。废水在反应器里要停留几天到几十天之久。此时的厌氧处理技术主要用于污泥与粪肥的消化,它尚不能经济地用于工业废水的处理。Schroepfer在20世纪50年代开发了厌氧接触反应器,如图1(d)。这种反应器是在连续搅拌反应器的基础上于出水沉淀池中增设了污泥回流装置,使部分厌氧污泥又重新返回到反