摘 要：採用厭氧技術處理造紙廢水，在無氧的條件下，透過厭氧菌的作用，使廢水中的大分子有機物發生降解，產生沼氣和小部分的微小物質（污泥）。造紙廢水在經過絮凝、初沉、均衡、調製後，在上流式厭氧反應器發生轉化反應，可獲得85%的能量以甲烷的形式存在，再以熱或電的形式回收。
關鍵詞：造紙工業廢水；厭氧反應器；轉化
1 厭氧系統與好氧系統的比較
在污水的好氧處理過程中，大量的好氧微生物被置於污水處理裝置中，因此大量的污染物就成爲這些微生物的食物。因爲這些微生物是好氧型的，在處理裝置中必須提供足夠的氧氣。好氧處理是細菌和原生物的作用，這些微生物將有機污染物轉化成CO2，H2O，能量和新的微小物質（污泥）。
厭氧處理是一個微生物降解有機物的過程，並伴有沼氣的產生，該沼氣主要由60—90%的甲烷（CH4）和10—40%的CO2組成。大多數經厭氧降解的有機物轉變成爲沼氣，只有一小部分轉變成爲新的微小物質。
下面以葡萄糖的轉化爲例，來對厭氧和好氧的過程進行比較：
厭氧轉化：C6H12O6→3CH4+3CO2 （－404KJ）
好氧轉化：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O（—2844KJ）
葡萄糖的厭氧反應比好氧反應釋放出的能量（自由焓）少7倍，約可獲取85%的能量以甲烷的形式存在，可以在鍋爐以熱的形式回收，或可在發生器中以熱和電的形式回收。這便是爲什麼在厭氧過程中厭氧污泥的產生量低的原因。在厭氧處理系統中，厭氧污泥的產量只佔被轉化有機物總量的2—5％；而在好氧處理系統中，污泥的產量佔被轉化有機物總量的30—50%。
應用厭氧系統處理工業污水有如下優點：
（1）以沼氣的形式產生能量。
（2）厭氧污泥的產生量低。
（3）高容積的裝載率。
（4）需要的佔地面積小。
（5）厭氧污泥可被長時間儲存而不會失去其活動性。
應用好氧系統處理高濃度工業廢水有如下缺陷：
（1）能耗高。
（2）厭氧污泥的產生量高。
（3）容積的裝載率低。
（4）需要的佔地面積大。
2 厭氧系統的有機降解過程
在厭氧轉化過程中起作用的微生物屬於厭氧細菌類，這類細菌中有很大一部分能夠且大多數情況只能在無氧的環境中。有機物的厭氧降解是一個包含多個步驟的過程，每一步驟包括不同類型的厭氧菌。
所有可生物降解的物質，透過各種中間體最後都轉化成爲沼氣，只有在最後一個步驟有甲烷產生，污染物（COD值）才從污水中被除去。大的有機分子，如蛋白質和澱粉被外酵素轉化成爲一種同化於酸化細菌的形式。因此，它們被轉化成爲簡單產物，如揮發性的脂肪酸、二氧化碳、氫氣、氨等，這些物質又變成生成甲烷的細菌培養基，有機碳則變成CH4和CO2而從水中逸出。在此種情況下，甲烷細菌在整個轉化過程中擔任着重要的角色，它是產生最後一個步驟的原因。
超過70%的甲烷產生於細菌和乙酸，剩餘30%的甲烷則產生於細菌和氫氣及二氧化碳。甲烷轉化率的高低取決於如下因素：
（1）有機物的性質（污水成分）。
（2）厭氧污泥的數量，和它的適應性及活動性。
（3）有機物與厭氧污泥接觸的劇烈程度，混合與接觸的.時間。
（4）環境因素，如溫度、PH值和鹼度。
（5）常量與微量營養物的可用性。
3 厭氧處理系統工藝及配套裝置
（1）工藝流程
（2）配套裝置
①絮凝池和初沉池，除去固體物。絮凝池含一個快混池和兩個絮凝混合池，污水靠重力流入附近的初沉池；在初沉池中，固體物質從污水中分離出來，並被周邊刮泥機颳去污泥鬥，再靠重力流入後面的污泥處理系統，一個由時間控制的開關閥來控制初沉污泥的排放。
②冷卻塔和均衡池，儲存和混合未經處理的污水。在冷卻塔內水溫由48℃降到38℃，冷卻塔配兩臺風機來控制出水溫度，出水水溫透過均衡池出口的溫度變送器來控制和監測。在均衡池，經過預處理的污水將被攪拌和緩衝，在正常流動條件下，水力停留時間爲7—8小時，均衡池配攪拌器來確保均勻的水質，液位變送器來控制液位，溫度變送器來控制溫度。
③調節池。在調節池中污水將被調製，以使厭氧細菌達到最理想的生物轉化條件，投加酸鹼來控制PH值，迴流支路上裝有PH值測量儀，來控制酸鹼加入量；磷酸和尿素作爲營養物N和P投加到調節池，營養物的投加時間間隔是透過時間控制器來控制，營養物的加入量是基於對有代表性的水樣分析結果而定的。在溫度過高或PH值不在制定範圍內時，反應器進料將自動關閉，營養物投料將自動停止。排出的厭氧污水將循環回調節池裏。調節池配有液位變送器來檢測液位以防止反應器進料泵空轉。
④厭氧反應器，調製好的污水將被污水進料泵打入厭氧反應器中發生降解反應，產生沼氣。從底部進入反應器的污水透過頂部的三相分離器流出，在三相分離器中氣態、液態和固態被分開，經過分離後的出水和迴流水回到調節池。在此轉化過程中，厭氧污泥將逐漸增多，多餘的厭氧污泥將被從反應器中清除，預留的取樣線可追蹤反應器中厭氧污泥的剖面存儲高度，根據該高度多餘的厭氧污泥被移走；轉化過程產生的沼氣在沼氣火炬中燃燒；廢氣從三相分離器和調節池的頂部由廢氣風機抽出，再在滌氣塔和生物濾牀中進行處理。
⑤厭氧污泥儲罐及污泥泵，儲存厭氧污泥。
⑥火炬，燃燒生成的沼氣。
⑦鹼液儲槽，與藥品投加設備來對調節池的PH值進行控制。
⑧鹽酸儲槽，與藥品投加設備來向調節池投料。
⑨尿素儲槽，與混合藥品投加設備來向調節池投料。
⑩磷酸二氫銨儲槽，與藥品投加設備來向調節池投料。
（11）PAV、PAM儲槽，與混合和藥品投加設備向絮凝池投料。
（12）多個反應步驟產生的廢氣將被廢氣風機收集，並在廢氣滌氣塔和生物濾池中進行處理。
參考文獻
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