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生活污水低溫厭氧生物處理技術

低溫厭氧生物處理技術優勢明顯，其能耗小、造價低、能夠回收利用、占地面積較小、能耗小，環保作用較好，因此能夠實現可持續發展。現階段，低溫厭氧生物處理技術已經是我國生活污水處理中投入使用，并取得了一定的應用成果。因此，分析生活污水的低溫厭氧生物處理技術研究進展及應用很有必要。

　　1、生活污水的低溫厭氧生物處理技術研究進展

　　1.1 升流式厭氧污泥層反應器(UASB)

　　UASB生物反應器取消了污泥回流和攪拌，能耗低，在生活污水溫度低至10℃左右時，UASB厭氧生物反應器采用的水力停留時間在16小時左右，適用于處理COD有機物污泥濃度范圍在2~10kg/(kg•d)的生活污水，生活污水COD有機物去除率可達到49%~89%;低溫條件下UASB產期效率較低，反應器內的混合限制較大，需設置攪拌器或者氣體回流。

　　1.2 膨脹顆粒污泥床(EGSB)反應器

　　結合了厭氧流化床和升流式厭氧污泥反應器兩種技術優點的EGSB反應器通過膨脹顆粒污泥創調高微厭氧生物的反應效率，適用于低濃度生活污水的低溫處理。研究發現，生活污水的溫度低至11℃時，適當增長生活污水的停留時間，可以提高反應器的有機物去除率，當水力停留時間達到5~7小時時，COD有機物去除率可達到75%。

　　1.3 厭氧折流板(ABR)反應器

　　厭氧折流板反應器的低溫生活污水處理效果比較穩定，容積利用率較高，不易發生堵塞和污泥膨脹，污泥流失率低。通常厭氧折流板反應器的水力停留時間在10個小時左右，適當降低反應器的進水濃度和進水流量，增長反應器的接觸反應，有助于提高反應的處理效果。

　　2、現階段生活污水厭氧生物處理的產物與資源化利用研究

　　厭氧處理出水的資源化利用。厭氧過程中，需要消耗的能量較少，并且能夠實現循環利用，因此其在污水處理中的應用較為廣泛，經常與其他污水處理技術和設備聯合應用，在這個過程中，厭氧微生物處理是污水的一級處理。由于厭氧反應器對氮磷元素的處理過程通常僅限于污泥層的吸附和攔截作用，污水中的氮磷元素得以保留，出水可用于農業灌溉，補充農作物生長所需，是適用于村鎮的污水處理方法。

　　厭氧生物處理產沼氣。現階段，我國科學家積極開展厭氧生物處理產沼氣的研究，關于溫度對UASB反應器產甲烷效能的影響，已有的研究表明，當溫度分別為15℃、20℃、25℃、35℃時，每除去一千克COD，標準狀況下甲烷的產量分別為269L、256L、201L、169L。溫度下降時，進水COD和可溶性COD的去除率均明顯下降。

　　3、低溫厭氧生物處理技術的原理

　　厭氧生物處理是在厭氧條件下，形成了厭氧微生物所需要的營養條件和環境條件，利用這類微生物分解生活污水中的有機物并產生甲烷和二氧化碳的過程。

　　高分子有機物的厭氧降解過程可以被分為四個階段：水解階段、發酵(或酸化)階段、產乙酸階段和產甲烷階段。

　　(1)水解階段。

　　水解可定義為復雜的非溶解性的聚合物被轉化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。

　　(2)發酵(或酸化)階段。

　　發酵可定義為有機物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性有機物被轉化為易揮發性脂肪酸為主的末端產物，因此這一過程也稱為酸化。

　　(3)產乙酸階段。

　　在產氫產乙酸菌的作用下，上一階段的產物被進一步轉化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質。

　　(4)甲烷階段。

　　這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被轉化為甲烷、二氧化碳和新的細胞物質。

　　4、生活污水低溫厭氧生物處理技術的應用

　　厭氧生物膜工藝是低溫厭氧生物處理技術的重要組成部分，本次試驗以厭氧生物膜工藝在10℃左右的冬季對城鎮生活污水處理的應用為例，分析生活污水中低溫厭氧生物處理技術的應用。

　　4.1 實驗流程與方法

　　采用的工藝流程如圖1，微電解填料用2%稀HCl浸泡30min激活后，裝入柱內。低溫生活污水經H2SO4調節pH后，進入電解柱內，控制底部出水水流的速度來調節電解時間。微電解出水中加入生石灰使pH=8.0，進行混凝沉淀;用pH值大小控制生石灰的投加量，沉淀后的上清液進入厭氧膜生物反應器，厭氧膜生物反應器，主體采用全密封鋼桶，容積為120L;膜分離單元采用側壓式微濾膜組件，采用液位控制的方式來保障反應器內穩定的液位高度，整套系統采用PLC系統進行控制。在系統的運行中，穩定厭氧膜生物反應器的進水pH=8.0，水力停留時間為24h，膜出水的通量為5L/m2•h，通過加熱棒將溫度控制在30℃;監測其COD、NH3-N等的變化情況。

　　4.2 研究用水情況

　　文章采用桂北地區冬季的低溫生活污水處理工藝為例，水質情況見表1。

　　從表中可知，廢水的B/C=0.28，生化性一般。

　　4.3 厭氧生物膜反應器的作用

　　厭氧膜生物反應器在本實驗中將微電解、混凝處理后的污水直接進入厭氧膜生物反應器，30d的運行試驗，試驗結果顯示，厭氧膜生物反應器的出水水質好，且非常穩定，COD、NH3-N的含量低于國家一級排放標準(COD≤60mg/L，NH3-N≤15mg/L)。在厭氧膜生物反應器中，當反應器中的微生物活性受到抑制，生化反應對COD的去除率低下，而過膜出水的COD含量依然較低，去除率非常穩定。由此可見在采用此工藝處理垃圾滲濾液時，COD的去除是通過厭氧生化反應和膜的截留共同實現的。

　　4.4 結論

　　(1)厭氧膜生物反應器對COD的去除是通過生化反應與膜截留作用共同實現的，提高了處理效率，并且有利于保證系統運行的穩定性。此方法節省了普通生化法中的沉淀池，提高了污泥濃度，經過長時間的運行，污泥本身也會被部分降解掉，減少了沉淀池內污泥的二次污染問題，有望實現完全無污染化處理;

　　(2)厭氧膜生物反應器的污泥泥齡較長，適合硝化、反硝化細菌的生長。硝化、和反硝化作用是去除NH3-N的主要方式，因此NH3-N的去處效率得到了提高;

　　(3)厭氧膜生物反應器的污泥濃度較高，增加了反應器的負荷能力，提高了處理效率。

　　5、結語

　　綜上所述，對生活污水的低溫厭氧生物處理技術的相關研究獲得了一定的進展，其在低溫污水處理中的應用，能夠有效降低污水中的污染物，提升污水整體質量，因此，相關人員應加強對低溫環境下污水處理技術的研究，尤其是北方寒冷地區，應積極應用低溫厭氧生物處理技術，提升水體整體質量。