某制(zhi)革廠生產過程中每天(tian)產生1500m3廢水，生化(hua)采用兩套單溝的Carrousel型氧化(hua)溝，幾(ji)年來運行狀況良好，2004年夏(xia)天(tian)二沉池出現大面積污(wu)泥(ni)上浮，PH降(jiang)至6左右(you)，生化(hua)系統處理(li)能力下降(jiang)。

1．工藝設計及運行狀況

廢(fei)水CODcr 、NH3濃度(du)分別為(wei)6000mg/L、300 mg/L左右(you)，采用(yong)物化+氧化溝工(gong)藝，其(qi)工(gong)藝流程見圖1。

圖1：廢水處理工(gong)藝流程圖

運行幾(ji)年來，狀況(kuang)一(yi)直良好，其生化(hua)處理段部分指標如表(biao)1所示，其SV在90%以上，鏡檢可(ke)以發現大量的絲狀菌，但并未對(dui)二沉池出水產生多(duo)大影響，生化(hua)處理段出水非常清澈，濁度一(yi)般小(xiao)于10NTU。

表(biao)1：2004年以前生化段處理(li)結(jie)果（單(dan)位(wei)：mg/L，PH無量(liang)綱(gang)）

從04年4月分開始二(er)沉池(chi)出(chu)現大(da)面積污泥(ni)(ni)上(shang)浮并(bing)流(liu)失(shi)，同時氧化(hua)溝內混合(he)液PH降至(zhi)6左右，污泥(ni)(ni)增長減緩，取(qu)消(xiao)剩(sheng)余(yu)污泥(ni)(ni)排放并(bing)全部回(hui)流(liu)至(zhi)氧化(hua)溝， SV仍降至(zhi)20%左右，SVI在(zai)(zai)40~50ml/g，污泥(ni)(ni)活性變(bian)差，此(ci)時生(sheng)化(hua)處理出(chu)水CODcr高于150mg/L，處理效(xiao)果明顯比以前差了。在(zai)(zai)調節池(chi)中(zhong)加(jia)入石(shi)灰，但(dan)兩個月下來均沒有(you)效(xiao)果。到10月分氣溫降了下來，沉淀(dian)池(chi)浮泥(ni)(ni)才逐(zhu)漸減少并(bing)最終消(xiao)失(shi)，但(dan)氧化(hua)溝內PH偏低的現象沒有(you)多大(da)改變(bian)。

2．硝化反應消耗堿度導致生化系統PH下跌

到05年4月上旬在(zai)測SV時發(fa)現(xian)，沉淀一(yi)段時間(jian)后(hou)量筒底部的污(wu)泥(ni)像木(mu)塞一(yi)樣(yang)，緩緩的上浮，泥(ni)中夾雜著大(da)量的小(xiao)氣泡，這(zhe)是二沉池(chi)污(wu)泥(ni)上浮的先兆。取氧化溝內(nei)混(hun)合(he)液加堿調節PH至(zhi)7左右，曝(pu)(pu)(pu)氣一(yi)段時間(jian)后(hou)，再(zai)測其(qi)(qi)PH又跌至(zhi)6以(yi)下，再(zai)加堿調節、曝(pu)(pu)(pu)氣也是同樣(yang)的結果。這(zhe)跟在(zai)調節池(chi)內(nei)加石灰(hui)而PH始(shi)終(zhong)升不上去可(ke)能(neng)是同樣(yang)的原因。取混(hun)合(he)液就其(qi)(qi)氨氮(dan)和PH兩個指標做進一(yi)步研究，分兩份(fen)，一(yi)份(fen)靜置(zhi)，另一(yi)份(fen)曝(pu)(pu)(pu)氣對比分析(xi)。4個小(xiao)時后(hou)測其(qi)(qi)氨氮(dan)和PH，對其(qi)(qi)數(shu)據進行(xing)分析(xi)后(hou)將曝(pu)(pu)(pu)氣那份(fen)加大(da)曝(pu)(pu)(pu)氣量再(zai)曝(pu)(pu)(pu)4個小(xiao)時，其(qi)(qi)結果如表2所示。

表2：實(shi)驗測試結果

由(you)(you)：NH+4+2O2→NO-3+2H++H2O知硝(xiao)化(hua)反應會消耗堿(jian)度(du)，使PH降低。從上述實驗的(de)(de)(de)兩次曝氣(qi)的(de)(de)(de)數據對比可(ke)以(yi)看出，曝氣(qi)過程(cheng)中PH和氨氮(dan)變化(hua)趨(qu)勢基本是(shi)一致的(de)(de)(de)。而靜(jing)置那(nei)份(fen)時則由(you)(you)于(yu)厭氧(yang)反硝(xiao)化(hua)反應的(de)(de)(de)作用，由(you)(you)：6 NO-3+5CH3OH→5CO2+3N2+7H2O+6OH- 知反硝(xiao)化(hua)過程(cheng)會增加堿(jian)度(du)，而上述實驗測試正是(shi)PH值(zhi)略有上升(sheng)。由(you)(you)此可(ke)知對混合液進行曝氣(qi)是(shi)由(you)(you)于(yu)發生(sheng)了硝(xiao)化(hua)反應致使堿(jian)度(du)被消耗，隨(sui)著PH的(de)(de)(de)降低，消化(hua)反應的(de)(de)(de)生(sheng)物化(hua)學(xue)過程(cheng)也受到(dao)了越來越大程(cheng)度(du)的(de)(de)(de)抑制，最終PH穩定在5.5左右。

可以(yi)判定，氧(yang)化(hua)溝(gou)中(zhong)PH的降(jiang)低是因(yin)為(wei)硝(xiao)化(hua)反應使系(xi)統內(nei)堿度被(bei)消耗(hao)，由于還有較高的氨氮含量，加入(ru)堿調(diao)節后(hou)進(jin)一(yi)步促(cu)進(jin)硝(xiao)化(hua)反應，PH又重新跌(die)下來。這也是在(zai)調(diao)節池加入(ru)石灰(hui)而氧(yang)化(hua)溝(gou)里PH始(shi)終(zhong)沒(mei)有改變的原因(yin)。

3．偏低的PH使微生物代謝減緩，系統處理能力降低

找到(dao)了PH下降(jiang)的原因再進(jin)一步(bu)研究為什(shen)么(me)從04年開始二(er)沉(chen)池會突然發生(sheng)污泥(ni)上浮(fu)滯。因為兩套氧化溝和二(er)沉(chen)池是(shi)各(ge)自(zi)獨(du)立的系統，在運行(xing)中出現了不一樣的情況，正是(shi)這(zhe)一差異為以后(hou)我們對問題(ti)的解(jie)決提(ti)供突破口。

4月，在測SV的時觀察靜置兩、三個小時后出現污泥上浮這一現象，而且從靜置到上浮的時間越來越短。連續幾天取兩個氧化溝的出水測其氨氮數據如表3所示。同樣的進水，出水氨氮的含量竟如此懸殊，西氧化溝的氨氮含量比較低可能是發生了比較徹底的硝化反應。因此，可以推斷西氧化溝的亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮含量是比較高的，這也是為什么它的污泥在較短的時間內就上浮。而此時東氧化溝混合液雖靜置后污泥不上浮，但在搖晃量筒時能看到小氣泡從污泥中跑出，說明其發生反硝化的能力比較弱了。鑒于其氨氮含量還很高，再取混合液曝氣，氨氮含量降到53.3mg/L，PH為5.71。靜置后能觀察到污泥上浮，很明顯東
氧(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)混合液靜置后污泥不(bu)上(shang)(shang)浮是因(yin)為氧(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)內反硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)較徹底。經測定東氧(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)亞硝(xiao)酸鹽氮、硝(xiao)酸鹽含量小于(yu)1.0mg/L,而(er)西氧(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)內其含量則大(da)于(yu)10mg/ L，與上(shang)(shang)述(shu)推(tui)斷(duan)符合。由于(yu)對反硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)反應(ying)被抑制(zhi)的(de)原(yuan)因(yin)未確定，所以采取增加(jia)負荷(he)來降低(di)系統內溶解氧(yang)，削弱消化(hua)(hua)(hua)反應(ying)的(de)措施。雖然沒能從根本上(shang)(shang)解決問(wen)題，但二沉池污泥上(shang)(shang)浮這一問(wen)題得(de)到了極大(da)的(de)遏制(zhi)，PH上(shang)(shang)升了，微生物的(de)生長也恢復了，而(er)且(qie)生化(hua)(hua)(hua)出水CODcr降至(zhi)100mg/L左右(you)。

到(dao)了(le)9月份東(dong)(dong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)內PH又逐漸下降，SV也跌至(zhi)20%左右(you)，出(chu)水CODcr升(sheng)至(zhi)150mg/L~180mg/L,出(chu)現(xian)了(le)以往的情(qing)況,而西(xi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)則運行(xing)正常。此時(shi)東(dong)(dong)、西(xi)兩氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)氨氮和SVI值分別為150mg/L、250mg/L和50mL/g、80mL/g。東(dong)(dong)面氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)出(chu)水CODcr較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)，而氨氮含(han)量(liang)卻更低，可以推斷(duan)該氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)中溶(rong)解氧(yang)(yang)(yang)會高(gao)(gao)(gao)于西(xi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)，因(yin)(yin)為硝化(hua)(hua)(hua)反(fan)應需要(yao)充足的溶(rong)解氧(yang)(yang)(yang)。通過現(xian)場測定發(fa)現(xian)，東(dong)(dong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)溶(rong)解氧(yang)(yang)(yang)最低處(chu)(chu)在(zai)3mg/L左右(you)，而西(xi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)溶(rong)解氧(yang)(yang)(yang)最低處(chu)(chu)在(zai)2mg/L左右(you)。東(dong)(dong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)溶(rong)解氧(yang)(yang)(yang)含(han)量(liang)明顯要(yao)高(gao)(gao)(gao)，但其處(chu)(chu)理(li)出(chu)水CODcr卻反(fan)而較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)，兩個(ge)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)內MLSS均在(zai)5000mg/L~6000mg/L，比較(jiao)(jiao)SVI后(hou)初(chu)步判斷(duan)是由于東(dong)(dong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)內污泥活性(xing)較(jiao)(jiao)差，微生(sheng)(sheng)物量(liang)太少(shao)，微生(sheng)(sheng)物成為限制因(yin)(yin)素。通過把西(xi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)的剩余污泥排(pai)入東(dong)(dong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)溝(gou)，增加其微生(sheng)(sheng)物量(liang)，大約經過十天后(hou)，出(chu)水CODcr降至(zhi)100mg/L左右(you)，SV也升(sheng)上去了(le)，系(xi)統又恢復了(le)。

在6月(yue)份時，由于(yu)一段時間生(sheng)(sheng)化進水(shui)CODcr濃度(du)升高，在1500mg/L左右，生(sheng)(sheng)化系(xi)統(tong)嚴重惡(e)化污泥(ni)由黃慢(man)(man)慢(man)(man)變黑，污泥(ni)由絮狀呈(cheng)細沙狀，出水(shui)CODcr升高，最高達500mg/L以上。相比較2004年以前，有機負荷(he)(he)并不是(shi)很高，但由于(yu)污泥(ni)活(huo)性太差，超出了系(xi)統(tong)內微生(sheng)(sheng)物(wu)所能(neng)承受的(de)負荷(he)(he)，所以導致整個生(sheng)(sheng)化處理的(de)失敗。其根(gen)本原因是(shi)PH偏低，微生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)代謝減緩，生(sheng)(sheng)化系(xi)

統的處理能力(li)和抗沖擊負荷能力(li)降低了。

表(biao)3：2005年4月份、9月份監測數據表(biao)（平均值，單(dan)位：mg/L）

4．污泥上浮的根本原因和解決辦法

把污泥上(shang)浮時和2004年前的生化處理監測數(shu)據進行對比分析，見(jian)表(biao)4所(suo)示。

表4：污泥(ni)上(shang)浮前后(hou)部分監測(ce)資料對比表

由于物(wu)化處(chu)(chu)理(li)效率提高(gao)，生(sheng)(sheng)化進(jin)水COD下降(jiang)，生(sheng)(sheng)化系統負(fu)荷降(jiang)低了,溶(rong)解(jie)氧增加(jia)了，以前負(fu)荷較高(gao)氨氮硝(xiao)化程度較低，現(xian)在由于溶(rong)解(jie)氧的(de)升(sheng)高(gao)（最(zui)低處(chu)(chu)也(ye)在3mg/L左(zuo)右）硝(xiao)化作(zuo)用增強，但較高(gao)的(de)溶(rong)解(jie)氧使反(fan)消化被(bei)抑(yi)制導致系統PH下降(jiang)，較低的(de)PH又影響了微生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)(sheng)長，這也(ye)就(jiu)是SV下跌的(de)原因(yin),反(fan)過來降(jiang)低了系統的(de)處(chu)(chu)理(li)效率，形(xing)成了惡(e)性循環(huan)。

對(dui)于生(sheng)物化(hua)(hua)(hua)(hua)學過程，反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)產生(sheng)的(de)(de)(de)堿(jian)(jian)度(du)可(ke)以補償生(sheng)物硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)所消耗的(de)(de)(de)堿(jian)(jian)度(du)的(de)(de)(de)50%左右，在運(yun)行(xing)中也發(fa)現有時侯(hou)出水氨(an)氮(dan)降到20mg/L左右，PH在7點多。我們認為這個時候負荷剛好恰到好處，氨(an)氮(dan)得到了(le)最(zui)大程度(du)的(de)(de)(de)消化(hua)(hua)(hua)(hua)，溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)被消耗后系統有缺氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)空間(jian)進(jin)行(xing)反(fan)消化(hua)(hua)(hua)(hua)，反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)能進(jin)行(xing)得比較徹底，生(sheng)化(hua)(hua)(hua)(hua)系統恢復酸堿(jian)(jian)平衡(heng)，同時溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)得到最(zui)大程度(du)的(de)(de)(de)利用，達到了(le)一(yi)種平衡(heng)狀態。影響硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)速度(du)的(de)(de)(de)主要原因是溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)濃(nong)度(du)，故如何將溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)控制在恰當的(de)(de)(de)水平，使硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)和反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)相適應(ying)是進(jin)一(yi)步研究的(de)(de)(de)方向，這樣不僅可(ke)以使硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)進(jin)行(xing)得徹底，而且可(ke)以最(zui)大限度(du)地提高反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)脫氮(dan)效率(lv)。

從表3可(ke)以(yi)看西(xi)(xi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝出(chu)4月(yue)份(fen)有段(duan)時間(jian)(jian)出(chu)水(shui)(shui)氨(an)氮(dan)相當低，硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)達到(dao)了(le)(le)(le)非常高的(de)(de)(de)(de)程(cheng)度，而此時該生化(hua)(hua)(hua)(hua)系統(tong)(tong)情況比較(jiao)(jiao)糟糕(gao)，對比9月(yue)份(fen)的(de)(de)(de)(de)數(shu)據讓人十分困惑。隨著生化(hua)(hua)(hua)(hua)系統(tong)(tong)好轉，出(chu)水(shui)(shui)CODcr逐漸降(jiang)低，氨(an)氮(dan)則在(zai)不(bu)斷上(shang)升。硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)比增(zeng)長速率(lv)(lv)比異(yi)養菌(jun)(jun)小一(yi)個數(shu)量(liang)(liang)級(ji)左右，其增(zeng)長特(te)性(xing)與硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)比增(zeng)長速率(lv)(lv)和細胞平(ping)均停留時間(jian)(jian)有關(guan)，硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)這(zhe)一(yi)特(te)性(xing)決(jue)定(ding)了(le)(le)(le)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)系統(tong)(tong)一(yi)個十分有趣的(de)(de)(de)(de)事實，即活性(xing)污(wu)泥(ni)(ni)生物(wu)系統(tong)(tong)呈現要么硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)完全(quan)終止（硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)群(qun)完全(quan)被(bei)淘汰）；要么硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)進行得(de)(de)十分完全(quan)，除非微生物(wu)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)殖環境發生了(le)(le)(le)變化(hua)(hua)(hua)(hua)，這(zhe)一(yi)點已被(bei)大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)研究結果(guo)證實。在(zai)4月(yue)份(fen)由于西(xi)(xi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝未外排剩余(yu)污(wu)泥(ni)(ni)，形成了(le)(le)(le)較(jiao)(jiao)長的(de)(de)(de)(de)污(wu)泥(ni)(ni)齡(ling)，積累(lei)了(le)(le)(le)大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)，加上(shang)有充足的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)(yang)故硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)相當徹底。隨后生化(hua)(hua)(hua)(hua)系統(tong)(tong)漸漸好轉，我們認為(wei)是CODcr的(de)(de)(de)(de)降(jiang)解(jie)消(xiao)(xiao)耗了(le)(le)(le)更多的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)(yang)，硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)應受到(dao)了(le)(le)(le)溶(rong)解(jie)氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)約而減弱。受這(zhe)一(yi)啟發，找到(dao)了(le)(le)(le)解(jie)決(jue)問題的(de)(de)(de)(de)思路，控制(zhi)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)程(cheng)度，要讓溶(rong)解(jie)氧(yang)(yang)得(de)(de)到(dao)最大(da)限度的(de)(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)耗，在(zai)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)溝中留下缺氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)空間(jian)(jian)讓生化(hua)(hua)(hua)(hua)系統(tong)(tong)較(jiao)(jiao)徹底的(de)(de)(de)(de)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)，控制(zhi)適當污(wu)泥(ni)(ni)齡(ling)來(lai)維持硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)數(shu)量(liang)(liang)達到(dao)控制(zhi)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)程(cheng)度目的(de)(de)(de)(de)，把污(wu)泥(ni)(ni)齡(ling)控制(zhi)在(zai)17～21d,取得(de)(de)了(le)(le)(le)較(jiao)(jiao)好的(de)(de)(de)(de)效果(guo)。

5．結論

① 以前生化(hua)(hua)系(xi)(xi)統負(fu)荷較(jiao)高(gao)(gao)，氧化(hua)(hua)溝內溶解氧較(jiao)低(di)，氨氮(dan)硝(xiao)化(hua)(hua)的(de)(de)程度(du)也很低(di)。進水CODcr降(jiang)低(di)后，氧化(hua)(hua)溝內溶解氧升高(gao)(gao)，硝(xiao)化(hua)(hua)程度(du)提高(gao)(gao)，由于缺乏缺氧的(de)(de)空間反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)反(fan)應受到嚴(yan)重抑(yi)制，PH下降(jiang)，導致微生物的(de)(de)代謝速度(du)減慢，系(xi)(xi)統處(chu)理能力和抗(kang)沖擊負(fu)荷能力降(jiang)低(di)。同時(shi)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)亞硝(xiao)酸鹽氮(dan)、硝(xiao)酸鹽氮(dan)含量使二(er)沉池極易產生污泥(ni)上(shang)浮。

② 通(tong)過增加有機負荷來(lai)降低溶解氧，最(zui)(zui)終抑制硝化(hua)反(fan)應可以在很大(da)(da)程度上讓(rang)(rang)問(wen)題得到(dao)緩解，但通(tong)過污泥齡來(lai)控制硝化(hua)程度，讓(rang)(rang)溶解氧得到(dao)最(zui)(zui)大(da)(da)程度的(de)利用，在氧化(hua)溝內形(xing)成好氧和厭氧交替狀態，確保比較徹底的(de)反(fan)硝化(hua)，氮得到(dao)最(zui)(zui)大(da)(da)程度的(de)脫除，生化(hua)系統形(xing)成一良性循(xun)環。

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收稿(gao)日期：2011-04-25

作者簡介：李(li)玉強(qiang)（1978-）， 男，學(xue)士學(xue)位，助理(li)工(gong)程師(shi)，研(yan)究方(fang)向：工(gong)業廢水的治理(li)。

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