造纸工业废水厌氧处理
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摘要：采用厌氧技术处理造纸废水，在无氧的条件下，通过厌氧菌的作用，使废水中的大分子有机物发生降解，产生沼气和小部分的微小物质（污泥）。造纸废水在经过絮凝、初沉、均衡、调制后，在上流式厌氧反应器发生转化反应，可获得85%的能量以甲烷的形式存在，再以热或电的形式回收。
1厌氧系统与好氧系统的比较
在污水的好氧处理过程中，大量的好氧微生物被置于污水处理装置中，因此大量的污染物就成为这些微生物的食物。因为这些微生物是好氧型的，在处理装置中必须提供足够的氧气。好氧处理是细菌和原生物的作用，这些微生物将有机污染物转化成CO2，H2O,能量和新的微小物质（污泥）。
厌氧处理是一个微生物降解有机物的过程，并伴有沼气的产生，该沼气主要由60-90%的甲烷（CH4）和10-40%的CO2组成。大多数经厌氧降解的有机物转变成为沼气，只有一小部分转变成为新的微小物质。
下面以葡萄糖的转化为例，来对厌氧和好氧的过程进行比较：
厌氧转化：C6H12O63CH4+3CO2（－404KJ）
好氧转化：C6H12O6+6O26CO2+6H2O(-2844KJ)
葡萄糖的厌氧反应比好氧反应释放出的能量（自由焓）少7倍，约可获取85%的能量以甲烷的形式存在，可以在锅炉以热的形式回收，或可在发生器中以热和电的形式回收。这便是为什么在厌氧过程中厌氧污泥的产生量低的原因。在厌氧处理系统中，厌氧污泥的产量只占被转化有机物总量的2-5％；而在好氧处理系统中，污泥的产量占被转化有机物总量的30-50%。
应用厌氧系统处理工业污水有如下优点：
(1)以沼气的形式产生能量。
(2)厌氧污泥的产生量低。
(3)高容积的装载率。
(4)需要的占地面积小。
(5)厌氧污泥可被长时间储存而不会失去其活动性。
应用好氧系统处理高浓度工业废水有如下缺陷：
(1)能耗高。
(2)厌氧污泥的产生量高。
(3)容积的装载率低。
(4)需要的占地面积大。
2厌氧系统的有机降解过程
在厌氧转化过程中起作用的微生物属于厌氧细菌类，这类细菌中有很大一部分能够且大多数情况只能在无氧的环境中。有机物的厌氧降解是一个包含多个步骤的过程，每一步骤包括不同类型的厌氧菌。
所有可生物降解的物质，通过各种中间体最后都转化成为沼气，只有在最后一个步骤有甲烷产生，污染物（COD值）才从污水中被除去。大的有机分子，如蛋白质和淀粉被外酵素转化成为一种同化于酸化细菌的形式。因此，它们被转化成为简单产物，如挥发性的脂肪酸、二氧化碳、氢气、氨等，这些物质又变成生成甲烷的细菌培养基，有机碳则变成CH4和CO2而从水中逸出。在此种情况下，甲烷细菌在整个转化过程中担任着重要的角色，它是产生最后一个步骤的原因。
超过70%的甲烷产生于细菌和乙酸，剩余30%的甲烷则产生于细菌和氢气及二氧化碳。甲烷转化率的高低取决于如下因素：
(1)有机物的性质（污水成分）。
(2)厌氧污泥的数量，和它的适应性及活动性。
(3)有机物与厌氧污泥接触的剧烈程度，混合与接触的时间。
(4)环境因素，如温度、PH值和碱度。
(5)常量与微量营养物的可用性。
3厌氧处理系统工艺及配套装置
(2)配套装置
①絮凝池和初沉池，除去固体物。絮凝池含一个快混池和两个絮凝混合池，污水靠重力流入附近的初沉池；在初沉池中，固体物质从污水中分离出来，并被周边刮泥机刮去污泥斗，再靠重力流入后面的污泥处理系统，一个由时间控制的开关阀来控制初沉污泥的排放。
②冷却塔和均衡池，储存和混合未经处理的污水。在冷却塔内水温由48℃降到38℃，冷却塔配两台风机来控制出水温度，出水水温通过均衡池出口的温度变送器来控制和监测。在均衡池，经过预处理的污水将被搅拌和缓冲，在正常流动条件下，水力停留时间为7-8小时，均衡池配搅拌器来确保均匀的水质，液位变送器来控制液位，温度变送器来控制温度。
③调节池。在调节池中污水将被调制，以使厌氧细菌达到最理想的生物转化条件，投加酸碱来控制PH值，回流支路上装有PH值测量仪，来控制酸碱加入量；磷酸和尿素作为营养物N和P投加到调节池，营养物的投加时间间隔是通过时间控制器来控制，营养物的加入量是基于对有代表性的水样分析结果而定的。在温度过高或PH值不在制定范围内时，反应器进料将自动关闭，营养物投料将自动停止。排出的厌氧污水将循环回调节池里。调节池配有液位变送器来检测液位以防止反应器进料泵空转。
④厌氧反应器，调制好的污水将被污水进料泵打入厌氧反应器中发生降解反应，产生沼气。从底部进入反应器的污水通过顶部的三相分离器流出，在三相分离器中气态、液态和固态被分开，经过分离后的出水和回流水回到调节池。在此转化过程中，厌氧污泥将逐渐增多，多余的厌氧污泥将被从反应器中清除，预留的取样线可追踪反应器中厌氧污泥的剖面存储高度，根据该高度多余的厌氧污泥被移走；转化过程产生的沼气在沼气火炬中燃烧；废气从三相分离器和调节池的顶部由废气风机抽出，再在涤气塔和生物滤床中进行处理。
⑤厌氧污泥储罐及污泥泵，储存厌氧污泥。
⑥火炬，燃烧生成的沼气。
⑦碱液储槽，与药品投加设备来对调节池的PH值进行控制。
⑧盐酸储槽，与药品投加设备来向调节池投料。
⑨尿素储槽，与混合药品投加设备来向调节池投料。
⑩磷酸二氢铵储槽，与药品投加设备来向调节池投料。
(11)PAV、PAM储槽，与混合和药品投加设备向絮凝池投料。
(12)多个反应步骤产生的废气将被废气风机收集，并在废气涤气塔和生物滤池中进行处理。
参考文献
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