厌氧污水处理技术在发展中国家的应用前景_赵立辉

收稿日期:2005-12-27.作者简介:赵立辉(1980～),男,河北省定州市人,在读硕士研究生.＊建设部科技开发项目[04-067].厌氧污水处理技术在发展中国家的应用前景＊赵立辉1张丽萍1张春利2朱宝英1董婵1崔玉波1(1:吉林建筑工程学院市政与环境工程学院,长春130021;2:吉林大学,长春130021)摘要:好氧和厌氧技术是常用的两种污水生物处理技术.好氧工艺在运行中存在动力能源消耗大、剩余污泥处理困难等诸多难以克服的问题.厌氧工艺靠厌氧微生物降解污水中的污染物,运行中无需曝气,动力能源消耗低,且剩余污泥产量小,运行操作简便.发展中国家在发展经济的同时也越来越注重环境的保护,厌氧技术作为低能耗的污水处理技术,在发展中国家具有广阔的应用前景.关键词:厌氧;污水处理;可持续发展中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1009-1288(2006)04-0027-03随着发展中国家经济的迅速发展,环境恶化也随之出现.温室效应、垃圾围城等问题正在深刻地影响着人们的社会生活.在众多的环境问题中,水体污染和水资源短缺将是今后相当长一段时间内全球最严重的问题之一.在发展中国家,城市基础设施相对落后,在环保方面的投入远不及西方发达国家.城市污水处理率低,造成了不同程度的水环境污染.厌氧技术作为污水生物处理工艺,由其厌氧反应机理带来的很多优点,适应于发展中国家的经济相对落后的特点,在发展中国家具有广阔的应用前景.厌氧工艺的出现要早于好氧工艺[1],但由于早期人们对厌氧反应原理的错误理解(认为厌氧反应处理速度慢),很长一段时间研究的重点都集中在好氧工艺上,这就导致了污水厌氧处理技术几十年停滞不前,同时,各种好氧工艺(氧化沟,AB,A2/O,SBR等)广泛应用于处理城市污水和工业废水中.随着好氧处理污水工艺的广泛应用,人们逐渐发现好氧处理污水时存在动力能耗大、产生大量难以处理的剩余污泥、处理高浓度污水时效果差等问题.于是,人们重新认识厌氧工艺,并对其原理进行透彻认识,为一直存在运行和污泥处置难题的好氧工艺找到了一个可行的替代工艺.1厌氧工艺发展沿革早在一百多年前,人们就开始采用厌氧工艺处理生活污水污泥.1860年,法国工程师Mouras首次采用厌氧方法处理沉淀池的固定物质[2-3],后来德国的KarlImhoff将其发展为目前仍然在使用的腐化池和双层沉淀池(又称Imhoff池)[4].在1910年～1950年间,高效的、可加温和搅拌的污泥消化池得到了进一步地发展,如厌氧接触工艺,这些反应器被称为第一代厌氧反应器.由于第一代厌氧反应器无法将污泥停留时间和水力停留时间分开,污泥中温消化池的HRT长达20d～30d,这就大大增加了消化池的容积和占地面积,提高了建设费用.为了提高厌氧反应系统的处理效率,人们成功地研究和开发了第二代厌氧反应器,例如厌氧滤池(AF)、升流式厌氧污泥床反应器(UASB)、厌氧流化床(AFB)和厌氧接触膜膨胀床反应器(AAFEB)等[5].它们共同的特点就是可以将固体停留时间和水力停留时间相分离,这使得反应器内固体停留时间可以长达上百天,而水力停留时间可以从过去的几十天缩短为几天,甚至几小时.在已经开发的这些高效厌氧处理系统中,UASB已广泛用于实际生产中.虽然第二代厌氧处理工艺在应用中取得了很大成功,但在进一步扩大其应用范围时,仍然遇到了不少问第23卷第4期2006年12月吉林建筑工程学院学报JournalofJilinArchitecturalandCivilEngineeringInstituteVol.23No.4Dec.2006题[6],迫使人们在此基础上继续进行研究和开发,这样相继开发了第三代和新型厌氧反应器.主要包括膨胀颗粒污泥床(EGSB)、厌氧内循环反应器(IC)、厌氧折流板反应器(ABR)等.2厌氧处理高浓度污水高浓度有机废水(COD≥2000mg/L)中往往含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物[7],如果直接排放,会造成水体环境的严重污染.若采用好氧处理,以处理甲醛为例,氧化1t甲醛理论需氧量为0.4t,由于曝气池中氧的利用率较低,实际需氧量往往十倍于理论值.与此同时,大约还有一半质量的有机物被合成为新细胞(C5H7NO2)[8],形成大量的剩余污泥,而剩余污泥的处理与处置,各国都没有太好的方法.若采用厌氧生物处理,同样以处理甲醛为例,理论上厌氧发酵1t甲醛大约可回收750m3有燃烧价值的沼气.由于厌氧反应系统中微生物将有机物转化为CO2和CH4,剩余污泥量少[9].使用UASB处理高浓度污废水,UASB的容积负荷可高达10kg/m3·d～50kg/m3·d(好氧最高为5kg/m3·d～10kg/m3·d)[10],HRT可缩短为10h～12h,这与污泥床中保留有大量厌氧颗粒污泥