厌氧工艺在处理啤酒废水中的应用

内容导读：厌氧处理技术具有容积负荷高、污泥量少、运行效果稳定，能耗低、可回收能源等特点；且运行管理费用相对较低，特别适合处理高浓度有机废水，故在啤酒废水的处理中得到了广泛的应用。
　　
　　啤酒废水系其生产过程中产生的工业废水，水质变化较大，污染物富含糖类、氨基酸、蛋白质等有机物及钾、钙、镁的硅酸盐、磷酸盐等无机物，属较高浓度有机废水，可生化性好，其BOD5/COD>0.3。啤酒废水虽无毒，但直接排放至水体易导致水体的重度污染；有专家建议现行的啤酒废水COD排放标准应由100mg·L-1降至50mg·L-1。因此，开发高效啤酒废水处理技术迫在眉睫。
　　
　　由于啤酒废水中COD含量较高，若单纯采用好氧法处理技术，不仅占地面积大、运行费用高，而且处理效果的稳定性差，故一般采用厌氧技术作为预处理，后接好氧工艺的联合处理工艺。随着新型厌氧技术的开发，啤酒废水的厌氧处理效率将会得到进一步提升[1]。
　　
　　1、厌氧技术基本原理
　　
　　厌氧生物处理是指在无分子氧条件下，通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称厌氧消化。最早是由Bryant提出三阶段理论：第一阶段为水解与发酵，第二阶段为产氢产甲烷，第三阶段产甲烷。认为产甲烷菌不能直接利用长链脂肪酸和醇类等有机酸，这些有机物在产氢产乙酸菌作用下转化为乙酸、H2、CO2等后，才能被产甲烷菌利用[2]。
　　
　　由于厌氧生物处理过程不需要另外提供电子受体，故运行费用低；但其反应速率较慢，反应时间较长，因而，处理构筑物容积要大。新型厌氧反应器主要是通过提高反应速率和缩小反应器容积来提高处理效率的，从增加微生物菌群与反应的接触几率和培养优势菌群入手，通过对反应器结构的改进，增加容积效率，缩小反应器；结合微氧技术和好氧工艺，减小处理过程中废气排气[2]。在工程应用中，一般采用厌氧-好氧组合技术。
　　
　　2、新型厌氧处理反应器研究开发
　　
　　2.1ABR厌氧反应器
　　
　　2.1.1新型ABR厌氧反应器结构设计
　　
　　ABR厌氧反应器是由McCarty等人提出的、源于阶段式多相厌氧消化（SMPA）理论的厌氧反应器，在反应器内设置一系列垂直放置的折流挡板，污水在反应器内的流动呈上下折流运动，使有机物物质与厌氧活性污泥充分接触而被降解除去[3-5]。虽然ABR一度认为是SMPA完美的杰作，引起学者们的广泛注意，但因其结构过于简单，使其应用存在一定的局限性。
　　
　　目前，国内外学者正对ABR反应器的结构进行技术创新，使其性能得到更好的发挥[6-10]。耿亚鸽等[11]在现有的ABR研究成果的基础上，对其结构形式设计、部件尺寸、操作条件等关键参数进行了详细的技术探讨。候晨雯等[12]设计一种新型的双层结构的ABR反应器，实验表明该反应器的水力特性与传统的ABR的水力特性相一致，总体推流程度也得到了增强，并且这种结构能有效减少反应器的死区比率，降低返混程度。不足的是，应尽量将HRT控制在8～10h范围内，不然受冲击负荷和死区百分率都会受到影响。孙立柱等[13]研究表明，ABR反应器整体呈推流状态，HRT和进水负荷是影响ABR反应器水力特性的主要因素。张寿通等[14]利用斜式折流板代替传统的垂直的折流板来研究ABR反应器的研究表明，该装置能有效防止污泥流失，且具有耐冲击负荷强，处理效果良好等优点。
　　
　　可见，ABR反应器的设计很大程度上依赖于实验数据，相对而言，基础理论研究落后于实践。利用计算机辅助设计模拟方法研究ABR的水力学特性，以优化结构和确定操作条件，结合活性污泥和微生物生长的相关机理，建立数学模型，提高工程设计的可靠性，应该作为ABR反应器研究的重要方面。

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