摘 要：通過(guo)不(bu)同進(jin)水混合液(ye)氨(an)氮的(de)(de)(de)沖擊試驗驗證了DO、ORP、pH曲線特征點(dian)的(de)(de)(de)正確(que)性(xing)，但是為了實(shi)現(xian)SBR法脫氮除磷在線模糊(hu)控制(zhi)，還需(xu)對影響這些特征點(dian)出(chu)現(xian)的(de)(de)(de)條件作進(jin)一步驗證：不(bu)同的(de)(de)(de)水質、堿度、曝氣量、污泥濃度、溫度等。只有(you)在各種條件對特征點(dian)出(chu)現(xian)的(de)(de)(de)影響都考慮(lv)全面的(de)(de)(de)基(ji)礎上(shang)建立模糊(hu)控制(zhi)規則(ze)和(he)進(jin)行實(shi)時控制(zhi)，才是全面的(de)(de)(de)、最優(you)的(de)(de)(de)和(he)合理的(de)(de)(de)。

SBR法(fa)(fa)在處理水質水量變(bian)化(hua)很大的工業廢水中已得到廣泛應用(yong)，而(er)且(qie)只要改變(bian)運行方(fang)式就可以(yi)實現同時去除(chu)有(you)機(ji)物(wu)和(he)脫氮除(chu)磷(lin)，但其(qi)運行操作復雜則影響(xiang)了它(ta)的進(jin)(jin)一(yi)(yi)步推廣應用(yong)。因此，實現SBR法(fa)(fa)的自動(dong)控(kong)(kong)制(zhi)是進(jin)(jin)一(yi)(yi)步提(ti)高SBR法(fa)(fa)運行效率的關鍵，而(er)傳(chuan)統的時間控(kong)(kong)制(zhi)和(he)流量控(kong)(kong)制(zhi)很不經濟，應用(yong)數學模(mo)(mo)(mo)型(ASM1，2，3)又因其(qi)太(tai)過(guo)復雜而(er)難于付(fu)諸實踐(jian)。模(mo)(mo)(mo)糊控(kong)(kong)制(zhi)可以(yi)在模(mo)(mo)(mo)擬人(ren)腦(nao)思(si)維的基礎上，很好(hao)地解(jie)(jie)決大滯后、非線(xian)性(xing)生化(hua)反應器的實時控(kong)(kong)制(zhi)問題，彭永(yong)臻曾對SBR法(fa)(fa)去除(chu)有(you)機(ji)物(wu)以(yi)及生物(wu)電極脫氮進(jin)(jin)行了模(mo)(mo)(mo)糊控(kong)(kong)制(zhi)研(yan)究(jiu)，取得了滿意的成果。在此基礎上，為實現SBR法(fa)(fa)去除(chu)有(you)機(ji)物(wu)和(he)脫氮除(chu)磷(lin)的全(quan)面模(mo)(mo)(mo)糊控(kong)(kong)制(zhi)，對SBR法(fa)(fa)降(jiang)解(jie)(jie)有(you)機(ji)物(wu)和(he)在硝化(hua)、反硝化(hua)過(guo)程中DO、ORP和(he)pH的變(bian)化(hua)規律(lv)進(jin)(jin)行了詳細深入的研(yan)究(jiu)。

1　試驗材料和方法

試(shi)驗裝置如圖1。反(fan)應器高為(wei)70 cm，直徑(jing)為(wei)30 cm，總有效容積(ji)為(wei)38 L，采用(yong)(yong)鼓風曝氣，用(yong)(yong)轉子流(liu)量計(ji)調節曝氣量。反(fan)應過程中在線(xian)檢測(ce)DO、ORP、pH值，并根據DO、ORP、pH的(de)變化在一定(ding)的(de)時間內取樣。檢測(ce)分析項目有：CODCr(重鉻酸鉀(jia)法)，MLSS(濾(lv)紙重量法)，DO、溫度(YSI MODEL 50B溶解(jie)氧測(ce)定(ding)儀)，ORP(American Sensor Incorporation生產的(de)ORP復合電極(ji))，pH(pHS—3C型精密酸度計(ji))，SV%(100 mL量筒)，NO2-N［N-(1-萘基)-乙二胺光度法］，NO3-N(麝(she)香草(cao)酚分光光度法)，NH3-N(納氏試(shi)劑光度法)。

試驗用水(shui)采用啤(pi)酒加(jia)(jia)適(shi)量自(zi)來水(shui)稀釋(人(ren)工(gong)配(pei)制)，投加(jia)(jia)氯化銨(NH4Cl)和(he)磷酸(suan)二氫鉀(KH2PO4)作為(wei)氮源(yuan)、磷源(yuan)，投加(jia)(jia)碳酸(suan)氫鈉(NaHCO3)調整pH。水(shui)溫控制在30℃左右，恒(heng)定曝氣量在0.8 m3/h。

為了實現生物脫氮，SBR反應器(qi)的運行(xing)方(fang)式為：瞬(shun)間(jian)進水(shui)，曝(pu)氣(qi)(好氧降解有機(ji)物、硝(xiao)化)，投(tou)加(jia)碳(tan)源(yuan)攪拌(ban)(反硝(xiao)化)，停(ting)止攪拌(ban)、短時間(jian)曝(pu)氣(qi)吹脫N2。

試(shi)驗方案：經過污泥(ni)馴化(hua)接種和培養，維(wei)持(chi)MLSS＝8 000 mg/L左右，長期維(wei)持(chi)進水(shui)混(hun)合(he)(he)液(ye)CODCr在(zai)(zai)(zai)300～330 mg/L左右，磷足(zu)量，投加(jia)碳酸(suan)氫(qing)鈉調節pH在(zai)(zai)(zai)中性偏堿的(de)(de)(de)范圍之內；首先(xian)維(wei)持(chi)進水(shui)混(hun)合(he)(he)液(ye)NH3-N在(zai)(zai)(zai)一定的(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)下運行一定的(de)(de)(de)周(zhou)期數，此試(shi)驗共進行了2個水(shui)平(ping)：80～85 mg/L，110～120 mg/L，考(kao)察不同(tong)進水(shui)混(hun)合(he)(he)液(ye)氨氮濃(nong)度(du)(du)情況下DO、ORP、pH的(de)(de)(de)變化(hua)規律；然后模擬(ni)實際工程的(de)(de)(de)進水(shui)水(shui)質沖擊的(de)(de)(de)情況，對這(zhe)兩種穩態分別進行了以4種不同(tong)進水(shui)混(hun)合(he)(he)液(ye)NH3-N濃(nong)度(du)(du)作為初始沖擊氨氮濃(nong)度(du)(du)，驗證硝化(hua)、反硝化(hua)過程的(de)(de)(de)DO、ORP、pH的(de)(de)(de)變化(hua)規律。

2試驗結果與分析

2.1　ORP、DO、pH在一個(ge)反應周期中的(de)變化規律

2.1.1ORP、DO的變化規律

選(xuan)擇進水混合液氨(an)氮濃度(du)為110～120 mg/L的典型圖(tu)(tu)見圖(tu)(tu)2、3。

由(you)(you)圖3可知(zhi)，DO、ORP曲線(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特點(dian)(dian)(dian)及(ji)其原(yuan)因(yin)是(shi)(shi)：在(zai)COD降(jiang)解過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)，DO出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)平(ping)臺(tai)(tai)(tai)(0～25 min)，ORP也(ye)出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)平(ping)臺(tai)(tai)(tai)。這是(shi)(shi)因(yin)為在(zai)恒定(ding)(ding)曝氣量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件下(xia)，有機(ji)污染物(wu)被微(wei)生(sheng)物(wu)不(bu)(bu)斷(duan)地(di)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)降(jiang)解，微(wei)生(sheng)物(wu)降(jiang)解有機(ji)物(wu)過(guo)(guo)程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)OUR基(ji)(ji)本不(bu)(bu)變(bian)，所(suo)以(yi)(yi)DO出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)平(ping)臺(tai)(tai)(tai)。由(you)(you)ORP與DO的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系式(ORP=a+bln［O2］)可知(zhi)：在(zai)DO出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)平(ping)臺(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，ORP也(ye)會出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)平(ping)臺(tai)(tai)(tai)，但ORP不(bu)(bu)只受DO影響(xiang)，所(suo)以(yi)(yi)ORP的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)臺(tai)(tai)(tai)不(bu)(bu)如DO的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)臺(tai)(tai)(tai)那么(me)明顯。當COD降(jiang)至(zhi)難降(jiang)解部(bu)分時(shi)(圖2中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)A：第(di)25 min)，DO突然迅(xun)速(su)(su)大(da)幅(fu)上(shang)升(sheng)，對(dui)應(ying)(ying)著ORP也(ye)大(da)幅(fu)上(shang)升(sheng)(圖3中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)A)，這是(shi)(shi)因(yin)為COD降(jiang)解至(zhi)難降(jiang)解部(bu)分時(shi)，異養菌(jun)(jun)無法再大(da)量(liang)攝取(qu)有機(ji)物(wu)，造成(cheng)供(gong)氧(yang)(yang)大(da)大(da)高(gao)于(yu)(yu)耗氧(yang)(yang)，所(suo)以(yi)(yi)會出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)DO，ORP都(dou)(dou)迅(xun)速(su)(su)大(da)幅(fu)度上(shang)升(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)象(xiang)。爾(er)后(hou)(hou)，自養菌(jun)(jun)開始進(jin)行(xing)(xing)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)，反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)ORP、DO不(bu)(bu)斷(duan)上(shang)升(sheng)直至(zhi)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)結(jie)束(shu)(shu)。在(zai)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)結(jie)束(shu)(shu)時(shi)(圖2中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)B：第(di)150 min)，DO出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)第(di)二次(ci)跳(tiao)(tiao)躍或者是(shi)(shi)上(shang)升(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)率(lv)加快(圖3中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)B)，然后(hou)(hou)DO很快接近飽和值，如果繼續曝氣，DO就在(zai)這個(ge)高(gao)值處維(wei)持基(ji)(ji)本不(bu)(bu)變(bian)。DO出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)第(di)二次(ci)跳(tiao)(tiao)躍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)是(shi)(shi)自養菌(jun)(jun)降(jiang)解氨氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程已經結(jie)束(shu)(shu)，不(bu)(bu)再耗氧(yang)(yang)，而(er)自養菌(jun)(jun)、異養菌(jun)(jun)內(nei)源呼(hu)吸(xi)耗氧(yang)(yang)又遠遠小于(yu)(yu)供(gong)氧(yang)(yang)，所(suo)以(yi)(yi)會出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)DO的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)第(di)二次(ci)跳(tiao)(tiao)躍；與之相(xiang)對(dui)應(ying)(ying)，ORP并(bing)沒有出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)跳(tiao)(tiao)躍而(er)是(shi)(shi)出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)平(ping)臺(tai)(tai)(tai)或者說基(ji)(ji)本不(bu)(bu)變(bian)化(hua)(hua)(圖3中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)B)。在(zai)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)DO、ORP沒有出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)平(ping)臺(tai)(tai)(tai)而(er)是(shi)(shi)不(bu)(bu)斷(duan)徐徐上(shang)升(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)則是(shi)(shi)：硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)細菌(jun)(jun)進(jin)行(xing)(xing)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)率(lv)隨著氨氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)解不(bu)(bu)斷(duan)減小，所(suo)以(yi)(yi)耗氧(yang)(yang)速(su)(su)率(lv)小于(yu)(yu)供(gong)氧(yang)(yang)速(su)(su)率(lv)，出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)了DO、ORP都(dou)(dou)不(bu)(bu)斷(duan)上(shang)升(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)象(xiang)。ORP在(zai)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)后(hou)(hou)半程上(shang)升(sheng)得(de)越(yue)來越(yue)慢(man)以(yi)(yi)及(ji)并(bing)未(wei)像DO一樣(yang)出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)第(di)二次(ci)跳(tiao)(tiao)躍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)是(shi)(shi)：①DO絕(jue)對(dui)值較高(gao)，DO的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)小變(bian)化(hua)(hua)并(bing)不(bu)(bu)會引起ORP的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)很大(da)變(bian)化(hua)(hua)，即使(shi)DO出(chu)(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)躍升(sheng)也(ye)并(bing)不(bu)(bu)足以(yi)(yi)引起ORP的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)再次(ci)跳(tiao)(tiao)躍。②硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷(duan)進(jin)行(xing)(xing)使(shi)氨氮不(bu)(bu)斷(duan)被氧(yang)(yang)化(hua)(hua)，由(you)(you)ORP的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)定(ding)(ding)義式可知(zhi)，還原(yuan)態物(wu)質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷(duan)減少，相(xiang)應(ying)(ying)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)態物(wu)質也(ye)不(bu)(bu)斷(duan)減少，這也(ye)是(shi)(shi)引起ORP上(shang)升(sheng)變(bian)緩的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)原(yuan)因(yin)。③由(you)(you)于(yu)(yu)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)行(xing)(xing)，產生(sheng)了大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)態氮，這對(dui)生(sheng)化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)起到(dao)了限制(zhi)作用，因(yin)此硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)后(hou)(hou)期的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)速(su)(su)率(lv)小于(yu)(yu)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)初期速(su)(su)率(lv)。在(zai)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最后(hou)(hou)，DO維(wei)持恒定(ding)(ding)以(yi)(yi)及(ji)ORP基(ji)(ji)本不(bu)(bu)變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)是(shi)(shi)由(you)(you)于(yu)(yu)內(nei)源呼(hu)吸(xi)過(guo)(guo)程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)OUR基(ji)(ji)本不(bu)(bu)變(bian)。

結(jie)束(shu)曝氣后投(tou)加原(yuan)水，進行攪拌，系統進入反(fan)硝化階段：ORP先是(shi)(shi)迅(xun)速(su)下(xia)降(jiang)，這是(shi)(shi)由(you)于DO的(de)(de)(de)迅(xun)速(su)耗盡；在反(fan)硝化的(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)，ORP不(bu)(bu)斷(duan)下(xia)降(jiang)(但下(xia)降(jiang)的(de)(de)(de)速(su)度越(yue)(yue)(yue)來越(yue)(yue)(yue)小(xiao))，這是(shi)(shi)因為氧(yang)(yang)化態的(de)(de)(de)硝態氮(dan)(dan)被還(huan)原(yuan)成氮(dan)(dan)氣，整個(ge)(ge)反(fan)應(ying)器(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化還(huan)原(yuan)電位不(bu)(bu)斷(duan)降(jiang)低；由(you)于無氧(yang)(yang)呼吸(xi)即反(fan)硝化的(de)(de)(de)進行，硝態氮(dan)(dan)不(bu)(bu)斷(duan)減少，整個(ge)(ge)反(fan)應(ying)器(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)氧(yang)(yang)化還(huan)原(yuan)狀態的(de)(de)(de)變(bian)化不(bu)(bu)如反(fan)硝化初期的(de)(de)(de)變(bian)化幅(fu)度大，所以(yi)ORP的(de)(de)(de)變(bian)化越(yue)(yue)(yue)來越(yue)(yue)(yue)小(xiao)；當反(fan)硝化結(jie)束(shu)時(圖(tu)2中(zhong)(zhong)(zhong)點(dian)C)，ORP迅(xun)速(su)下(xia)降(jiang)，表現在曲線上為一拐點(dian)(圖(tu)3中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)點(dian)C)，這一拐點(dian)指示出系統缺氧(yang)(yang)呼吸(xi)過(guo)程的(de)(de)(de)結(jie)束(shu)，分子態氧(yang)(yang)消失，系統進入厭氧(yang)(yang)狀態，所以(yi)ORP會大幅(fu)度下(xia)降(jiang)。

ORP在硝化反(fan)硝化的全過(guo)程(cheng)都可以給出控制信號，而且在試驗中(zhong)發(fa)現ORP探頭反(fan)應靈敏穩定。DO在結束(shu)曝氣之后就迅速降至(zhi)零左右，在反(fan)硝化過(guo)程(cheng)中(zhong)無法給出任何過(guo)程(cheng)信息。

2.1.2pH的變(bian)化規律(lv)

pH曲(qu)線的(de)特點是(shi)在COD降解(jie)(jie)過程中不斷(duan)大(da)幅度上(shang)升，這是(shi)因為：①異養微生(sheng)(sheng)物對有機底(di)物的(de)分解(jie)(jie)代(dai)謝(xie)和(he)合成代(dai)謝(xie)的(de)結果都要(yao)形成CO2，CO2溶(rong)解(jie)(jie)在水(shui)中導致pH下(xia)降，但是(shi)曝氣不斷(duan)地(di)將產生(sheng)(sheng)的(de)CO2吹脫，這就引起(qi)了(le)pH不斷(duan)地(di)大(da)幅上(shang)升；②好氧(yang)降解(jie)(jie)廢水(shui)中的(de)有機酸引起(qi)pH的(de)不斷(duan)上(shang)升。

當COD降解停止時(圖(tu)2中的(de)點A)，pH曲(qu)線(xian)出現轉折(zhe)點(圖(tu)3中的(de)點A)，開始(shi)不斷下降，這是因為(wei)硝化反應過程中產生了H+。

pH的(de)下降一直(zhi)進(jin)行至硝(xiao)(xiao)化反應(ying)的(de)停止或結束(圖2中的(de)點(dian)B)，然后pH會迅速(su)上(shang)升，繼而維(wei)持不(bu)變(bian)或在(zai)硝(xiao)(xiao)化反應(ying)結束時就基(ji)本維(wei)持不(bu)變(bian)(圖3中的(de)點(dian)B)。pH迅速(su)上(shang)升的(de)原因是因為堿度含量大于硝(xiao)(xiao)化所需，曝氣吹脫了CO2；pH在(zai)硝(xiao)(xiao)化反應(ying)停止時就維(wei)持不(bu)變(bian)，是因為堿度不(bu)足或沒有剩余(yu)。

反(fan)硝化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)中(zhong)，pH先是(shi)持(chi)續大幅度上升，這是(shi)由于(yu)反(fan)硝化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)過程(cheng)中(zhong)不(bu)(bu)斷地(di)產(chan)生堿度。在反(fan)硝化(hua)(hua)(hua)結束時(圖2中(zhong)的(de)(de)(de)點C)，pH會突然下降，出(chu)現一個(ge)(ge)轉折點(圖3中(zhong)的(de)(de)(de)點C)，指(zhi)示反(fan)硝化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)結束，pH下降的(de)(de)(de)原(yuan)因是(shi)：反(fan)硝化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)結束后，系統進入(ru)厭氧狀態，一部分兼性異養菌開始產(chan)酸發酵(jiao)(jiao)、放磷，所(suo)以會出(chu)現這個(ge)(ge)轉折點。這個(ge)(ge)轉折點在同時脫氮除磷的(de)(de)(de)SBR生化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)器中(zhong)不(bu)(bu)僅標志(zhi)著(zhu)反(fan)硝化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)結束，也是(shi)厭氧發酵(jiao)(jiao)產(chan)酸進行磷的(de)(de)(de)釋放的(de)(de)(de)標志(zhi)。

2.2ORP、DO、pH導數圖形分(fen)析

對(dui)(dui)(dui)應(ying)圖(tu)(tu)2、3給出上述典型過程中(zhong)(zhong)(zhong)ORP，DO，pH的(de)導(dao)(dao)數(shu)圖(tu)(tu)形(xing)(圖(tu)(tu)4、5、6)。在(zai)圖(tu)(tu)4中(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)(ke)以(yi)清楚地(di)看(kan)到對(dui)(dui)(dui)應(ying)著COD降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)的(de)結(jie)束(shu)(shu)以(yi)及硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)應(ying)的(de)結(jie)束(shu)(shu)，ORP的(de)突躍(yue)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(圖(tu)(tu)4中(zhong)(zhong)(zhong)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)A)和平臺出現的(de)時間點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(圖(tu)(tu)4中(zhong)(zhong)(zhong)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)B)；在(zai)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)過程中(zhong)(zhong)(zhong)，反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)結(jie)束(shu)(shu)的(de)時間可(ke)(ke)由(you)ORP導(dao)(dao)數(shu)絕對(dui)(dui)(dui)值的(de)突然(ran)增加(圖(tu)(tu)4中(zhong)(zhong)(zhong)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)C)來輕松(song)地(di)判斷。在(zai)圖(tu)(tu)5中(zhong)(zhong)(zhong)COD降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)結(jie)束(shu)(shu)，開(kai)始(shi)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)對(dui)(dui)(dui)應(ying)著的(de)pH導(dao)(dao)數(shu)由(you)正(zheng)變(bian)負(fu)(fu)(圖(tu)(tu)5中(zhong)(zhong)(zhong)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)A)，硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)的(de)結(jie)束(shu)(shu)以(yi)及反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)的(de)結(jie)束(shu)(shu)分別對(dui)(dui)(dui)應(ying)著pH導(dao)(dao)數(shu)由(you)負(fu)(fu)變(bian)正(zheng)(圖(tu)(tu)5中(zhong)(zhong)(zhong)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)B)和由(you)正(zheng)變(bian)負(fu)(fu)(圖(tu)(tu)5中(zhong)(zhong)(zhong)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)C)。DO導(dao)(dao)數(shu)圖(tu)(tu)形(xing)中(zhong)(zhong)(zhong)對(dui)(dui)(dui)應(ying)著COD降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)結(jie)束(shu)(shu)以(yi)及硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)應(ying)的(de)結(jie)束(shu)(shu)可(ke)(ke)見兩個(ge)明顯(xian)的(de)突躍(yue)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(圖(tu)(tu)6中(zhong)(zhong)(zhong)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)A，B)指示這兩個(ge)反(fan)應(ying)的(de)結(jie)束(shu)(shu)：DO導(dao)(dao)數(shu)圖(tu)(tu)形(xing)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)第三(san)個(ge)負(fu)(fu)值跳躍(yue)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)是停止(zhi)曝(pu)氣、開(kai)始(shi)攪(jiao)拌(ban)，反(fan)應(ying)器中(zhong)(zhong)(zhong)DO濃度迅(xun)速減少(shao)所(suo)致。通過對(dui)(dui)(dui)這三(san)個(ge)參數(shu)導(dao)(dao)數(shu)的(de)分析，可(ke)(ke)知由(you)ORP，DO，pH的(de)特征點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)可(ke)(ke)以(yi)輕松(song)實現降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)有(you)機物硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)的(de)過程控制。

2.3　氨氮沖(chong)擊濃度的試驗結果與(yu)分析

在(zai)氨氮(dan)沖擊(ji)濃度的(de)試驗中(zhong)，維持污泥濃度在(zai)8 000 mg/L，進水(shui)混合液氨氮(dan)濃度分別(bie)為(wei)：48、80、156、184 mg/L。好氧及缺/厭氧段的(de)反應(ying)時(shi)(shi)間是盡(jin)量使反應(ying)進行完全，為(wei)了探求ORP、DO、pH的(de)變化規律而沒有(you)采用(yong)實(shi)時(shi)(shi)控制。試驗結果見圖7～12。

試(shi)驗(yan)系統的(de)硝(xiao)化速(su)(su)率為0.004 5～0.006 06 mgN/(mgMLSS·h)，有機物降解速(su)(su)率約為0.09 mgCOD/(mgMLSS·h)。從沖(chong)擊負(fu)荷的(de)試(shi)驗(yan)結果可以看出，ORP、DO、pH的(de)規律重(zhong)現性很好(hao)，進(jin)一步驗(yan)證了前面(mian)給出的(de)各曲線特征(zheng)點的(de)正確(que)性。

從圖(tu)7～10中(zhong)(zhong)ORP曲(qu)(qu)(qu)線(xian)明(ming)顯可見ORP在(zai)(zai)(zai)(zai)好氧(yang)(yang)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)跳躍(yue)(yue)(yue)點(dian)(dian)(dian)(點(dian)(dian)(dian)A)和(he)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)平臺(tai)點(dian)(dian)(dian)(點(dian)(dian)(dian)B)，在(zai)(zai)(zai)(zai)缺氧(yang)(yang)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)拐點(dian)(dian)(dian)(點(dian)(dian)(dian)C)；DO在(zai)(zai)(zai)(zai)好氧(yang)(yang)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)個(ge)突(tu)躍(yue)(yue)(yue)點(dian)(dian)(dian)(點(dian)(dian)(dian)A，B)分(fen)(fen)(fen)別(bie)對應(ying)(ying)著(zhu)有機物及(ji)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)降解的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)終點(dian)(dian)(dian)；pH在(zai)(zai)(zai)(zai)好氧(yang)(yang)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)有兩(liang)個(ge)轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)(dian)(點(dian)(dian)(dian)A，B)在(zai)(zai)(zai)(zai)缺氧(yang)(yang)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)有一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)(dian)(點(dian)(dian)(dian)C)，重現(xian)(xian)性都不(bu)(bu)錯。由(you)圖(tu)7～10可知，進(jin)(jin)水(shui)混(hun)(hun)和(he)液(ye)(ye)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)或(huo)減(jian)少對COD降解的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)影響不(bu)(bu)多(duo)，而明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)硝化(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)延長或(huo)縮短。由(you)于原水(shui)中(zhong)(zhong)有機物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)一(yi)(yi)(yi)(yi)致(zhi)，所以(yi)降解COD的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)都集(ji)中(zhong)(zhong)在(zai)(zai)(zai)(zai)20～25 min左(zuo)右，DO、ORP、pH出(chu)現(xian)(xian)跳躍(yue)(yue)(yue)和(he)轉(zhuan)折(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)與COD降解結(jie)(jie)(jie)束(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)十分(fen)(fen)(fen)吻(wen)合(he)。當(dang)進(jin)(jin)水(shui)混(hun)(hun)合(he)液(ye)(ye)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)濃(nong)(nong)度(du)(du)分(fen)(fen)(fen)別(bie)為(wei)(wei)(wei)(wei)48、80、156 mg/L時(shi)(shi)(shi)，對應(ying)(ying)著(zhu)硝化(hua)(hua)結(jie)(jie)(jie)束(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)分(fen)(fen)(fen)別(bie)為(wei)(wei)(wei)(wei)80、120、215 min，ORP、DO、pH的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)拐點(dian)(dian)(dian)出(chu)現(xian)(xian)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)也相(xiang)應(ying)(ying)由(you)80 min增至215 min，正確地指示(shi)了(le)硝化(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)束(shu)，并(bing)且(qie)硝化(hua)(hua)進(jin)(jin)行(xing)得完全，氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)并(bing)沒(mei)有剩余。當(dang)進(jin)(jin)水(shui)混(hun)(hun)合(he)液(ye)(ye)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)濃(nong)(nong)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)(wei)184 mg/L時(shi)(shi)(shi)(圖(tu)10)，DO在(zai)(zai)(zai)(zai)第214 min出(chu)現(xian)(xian)突(tu)躍(yue)(yue)(yue)(點(dian)(dian)(dian)B)，ORP出(chu)現(xian)(xian)平臺(tai)(點(dian)(dian)(dian)B)，pH沒(mei)有出(chu)現(xian)(xian)上(shang)(shang)升(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)(dian)，而是(shi)基本保持不(bu)(bu)變(點(dian)(dian)(dian)B)，此時(shi)(shi)(shi)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降解已(yi)經停止(zhi)，但是(shi)有17 mg/L的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)剩余，這(zhe)是(shi)因為(wei)(wei)(wei)(wei)堿度(du)(du)不(bu)(bu)足(zu)所致(zhi)，而且(qie)在(zai)(zai)(zai)(zai)圖(tu)12中(zhong)(zhong)，本方案NO2-N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)量(liang)與進(jin)(jin)水(shui)混(hun)(hun)合(he)液(ye)(ye)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)為(wei)(wei)(wei)(wei)156 mg/L的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)試驗結(jie)(jie)(jie)果相(xiang)近，這(zhe)都是(shi)硝化(hua)(hua)沒(mei)有進(jin)(jin)行(xing)完全所致(zhi)。進(jin)(jin)水(shui)混(hun)(hun)合(he)液(ye)(ye)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)濃(nong)(nong)度(du)(du)分(fen)(fen)(fen)別(bie)為(wei)(wei)(wei)(wei)48、80、184 mg/L時(shi)(shi)(shi)，反(fan)(fan)硝化(hua)(hua)所耗費(fei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)分(fen)(fen)(fen)別(bie)為(wei)(wei)(wei)(wei)8、16、20 min，反(fan)(fan)硝化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)率在(zai)(zai)(zai)(zai)0.021 6～0.032 3mgN/(mgMLSS·h)之間(jian)(jian)。進(jin)(jin)水(shui)混(hun)(hun)合(he)液(ye)(ye)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)為(wei)(wei)(wei)(wei)156 mg/L時(shi)(shi)(shi)(圖(tu)9)，反(fan)(fan)硝化(hua)(hua)耗用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)為(wei)(wei)(wei)(wei)55 min，這(zhe)是(shi)因為(wei)(wei)(wei)(wei)投加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原水(shui)不(bu)(bu)足(zu)，反(fan)(fan)映(ying)在(zai)(zai)(zai)(zai)pH的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)曲(qu)(qu)(qu)線(xian)上(shang)(shang)，就是(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)pH上(shang)(shang)升(sheng)過程(cheng)(cheng)出(chu)現(xian)(xian)了(le)上(shang)(shang)升(sheng)速(su)率變小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)(xian)象(xiang)，這(zhe)是(shi)由(you)于外碳源(yuan)用盡后異(yi)養菌利用內碳源(yuan)進(jin)(jin)行(xing)反(fan)(fan)硝化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)率遠小(xiao)于外碳源(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)硝化(hua)(hua)速(su)率。但是(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)反(fan)(fan)硝化(hua)(hua)結(jie)(jie)(jie)束(shu)時(shi)(shi)(shi)，pH曲(qu)(qu)(qu)線(xian)都出(chu)現(xian)(xian)了(le)轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)(dian)且(qie)不(bu)(bu)斷下(xia)降，指示(shi)了(le)反(fan)(fan)硝化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)束(shu)。值(zhi)得一(yi)(yi)(yi)(yi)提的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，本試驗的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)硝化(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)是(shi)亞硝酸型(xing)硝化(hua)(hua)，產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)NO3-N一(yi)(yi)(yi)(yi)直(zhi)維持在(zai)(zai)(zai)(zai)0～2 mg/L，并(bing)且(qie)大多(duo)數情況下(xia)在(zai)(zai)(zai)(zai)零(ling)左(zuo)右，與NO2-N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)量(liang)相(xiang)比很小(xiao)，所以(yi)沒(mei)有給出(chu)其降解曲(qu)(qu)(qu)線(xian)。亞硝酸型(xing)硝化(hua)(hua)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因與反(fan)(fan)應(ying)(ying)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)一(yi)(yi)(yi)(yi)直(zhi)維持在(zai)(zai)(zai)(zai)30 ℃有一(yi)(yi)(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系。

3　結論

通過上述試驗初步得到以下結論：

①DO在SBR法降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)COD過(guo)程(cheng)中(zhong)維持恒(heng)定或略有降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)低，當COD降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)至難降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)部分時出(chu)現迅速(su)大幅上升(sheng)(sheng)，而后在硝化過(guo)程(cheng)中(zhong)不斷(duan)攀升(sheng)(sheng)，在硝化結束時DO出(chu)現第二次跳躍或者是上升(sheng)(sheng)的速(su)率加快，直(zhi)至接近(jin)飽和值(zhi)并維持這一數(shu)值(zhi)基本不變。在缺/厭(yan)氧過(guo)程(cheng)中(zhong)DO迅速(su)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至零左右(you)，無法給出(chu)任何(he)過(guo)程(cheng)信息(xi)。

②ORP在SBR法降(jiang)解COD過程中維持(chi)恒(heng)定(ding)或緩慢上升(sheng)(sheng)，當COD降(jiang)解至(zhi)難降(jiang)解部分(fen)時(shi)迅速(su)大幅上升(sheng)(sheng)，在硝化(hua)過程中仍不(bu)斷上升(sheng)(sheng)，并且上升(sheng)(sheng)的速(su)率(lv)先快后(hou)慢，最后(hou)ORP維持(chi)一個(ge)恒(heng)定(ding)值，出現平(ping)臺(tai)，意味著硝化(hua)的結束。缺氧(yang)開(kai)始ORP不(bu)斷下降(jiang)，先快后(hou)慢，而(er)后(hou)由于反硝化(hua)的結束進入厭(yan)氧(yang)狀態，ORP迅速(su)大幅下降(jiang)，出現拐點，最后(hou)ORP降(jiang)至(zhi)一個(ge)較低值而(er)基本維持(chi)不(bu)變(bian)。

③pH在COD降解(jie)過程中不(bu)斷大(da)幅(fu)上升直(zhi)至COD不(bu)再降解(jie)，硝(xiao)化(hua)(hua)開(kai)(kai)始(shi)(shi)pH開(kai)(kai)始(shi)(shi)下(xia)降直(zhi)至硝(xiao)化(hua)(hua)結束(shu)(shu)，然后pH會(hui)快速(su)上升或基本維持不(bu)變，指示(shi)硝(xiao)化(hua)(hua)反(fan)應的(de)結束(shu)(shu)。在反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)過程中，pH先(xian)是迅速(su)大(da)幅(fu)度上升，然后在反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)結束(shu)(shu)時(shi)，pH曲線(xian)會(hui)出現轉折點，pH開(kai)(kai)始(shi)(shi)不(bu)斷慢慢下(xia)降，進入純厭(yan)氧狀態而(er)產酸、放磷。DO、ORP在好氧過程中可(ke)以(yi)優化(hua)(hua)調節(jie)曝氣量，而(er)pH可(ke)以(yi)給出體系的(de)堿度條件(jian)是否適宜(yi)以(yi)及pH是否有利于微生物生長。在缺(que)/厭(yan)氧過程中，pH、ORP的(de)特征點不(bu)僅可(ke)以(yi)給出反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)過程控(kong)制(zhi)信息還可(ke)以(yi)作為(wei)優選反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)的(de)碳(tan)源以(yi)及投量的(de)手段。因此，必(bi)須聯(lian)合這三者作為(wei)控(kong)制(zhi)參數才(cai)能(neng)做到高效節(jie)能(neng)，取得最滿意的(de)效果。

通過不同(tong)進水混(hun)合液氨氮的沖擊試驗(yan)驗(yan)證了(le)DO、ORP、pH曲線(xian)特征(zheng)點(dian)的正確性，但是(shi)為了(le)實(shi)現(xian)SBR法脫氮除(chu)磷在線(xian)模糊(hu)控(kong)制，還需對影響這(zhe)些(xie)特征(zheng)點(dian)出現(xian)的條(tiao)件作進一步驗(yan)證：不同(tong)的水質、堿度(du)、曝氣(qi)量、污泥濃度(du)、溫度(du)等。只(zhi)有在各(ge)種(zhong)條(tiao)件對特征(zheng)點(dian)出現(xian)的影響都考慮全面(mian)的基礎上建立(li)模糊(hu)控(kong)制規則和(he)進行實(shi)時控(kong)制，才是(shi)全面(mian)的、最優的和(he)合理的。

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