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SBR 法处理工业废水中 pH 值对污泥膨胀的影响 ＊ 丁 峰 青岛建筑工程学院, 青岛 266033 彭永臻 北京工业大学, 北京 100022 支霞辉 同济大学, 上海 200092 摘要 主要研究了在 SBR 法处理啤酒废水和化工废水中 pH 值对污泥膨胀的影响。 试验研究的结果表明, 进水的 pH 值在 5 . 0～ 6. 0, 啤酒废水长期保持进水 pH 值为 5. 0时, 活性污泥的污泥指数 SVI100 mL g, 当 pH 值 5. 0～ 2. 5 时, 会 引起活性污泥活性抑制和污泥上浮 尤其是化工废水。 进水 pH 值在 9 . 0～ 12. 0 时, 2种废水的污泥指数略有上升, 但 SVI 6. 0 时开始上升 。对于化工废水而 言,进水的 pH 值低的主要原因是废水中的各种有机 酸所致 ,所以,随处理过程有机酸的逐步降解, pH 值 会逐渐升高 ,2 种废水在进水 pH 值为 11. 0 时, 过程 pH 值略有降低的原因主要是碱性条件下产生NH3逸 出,消耗部分碱度所致。 3. 2 进水 pH 值对活性污泥沉降性能及污泥膨胀的 影响 开始 2 种废水的进水 CODCr约为 800 mg L, 每个 周期反应时间为 1. 5 h ,空气流量为 0. 7 m 3 h, 每个周 期的反应完毕后排出一部分污泥 ,使 MLSS 都保持在 29 环 境 工 程 2004年 2 月第22 卷第1 期 2 000 mg L 左右 ,CODCr有机负荷约 6. 9 kg kgd, 2 种 废水进水 pH 值从 7. 0 以较快的速率降至 2. 0, 由 7. 0 驯化后升高至 12. 0。试验过程 2 种废水不同 pH 值 设置的反应周期见表 1。 表 1 反应周期与进水 pH 值试验方案 周期 个进水 pH 值周期 个进水 pH 值周期 个进水pH值 1～ 67 . 07～ 106. 511～ 166. 0 17～ 225 . 523～ 325. 033～ 444. 5 45～ 504 . 051～ 563. 557～ 603. 0 61～ 622 . 563～ 707. 071～ 748. 0 75～ 789 . 079～ 8210. 083～ 8411. 0 85～ 8612 . 0 根据表1 设计的试验方案, 并同步检测每个周期 的活性污泥 SV、MLSS、SVI、出水 CODCr等项目 。2 种废水试验过程 SVI 与出水 CODCr变化的结果见 图2 。 图2 实验过程SVI 与出水CODCr变化曲线 从图 2 可见 ,在开始反应的 10 个周期内进水 pH 值为 7. 0、 6. 5 ,适于绝大多数活性污泥的微生物生长, 2 种废水的 SVI 皆保持在 70～ 90 mL g ,出水 CODCr皆 在100 mg L 以下 。当进水 pH 值为 5. 5 ～ 6. 0 11～ 22 周期 以后, 啤酒废水出水的 CODCr几乎呈阶梯状急 剧上升, 而 SVI 值仅略有下降 ; 化工 废水的出水 CODCr、 SVI 变化很小 。进水 pH 值由 5. 0 逐渐降至 2. 5 的过程中, 2 种废水的出水 CODCr都上升 , 并且啤 酒废水上升更快 ,在第 60 周期达到了 473 mg L ,化工 废水也达到了 167 mg L , 而且过程中两者的SVI 值先 是逐渐下降,至第 48 周期以后又略有上升 ,但 SVI 值 都 100 mL g 。提高进水的 pH 值至 8. 0～ 10. 0时 ,啤 酒废水的 SVI 继续上升 达到约 108 mL g ,而化工废 水的 SVI 开始下降 降至约 35 mL g 左右 。当 pH 值 为 11. 0 ～ 12. 0 时 , 啤 酒废 水的 SVI 开 始下 降至 60 mL g , 出水 CODCr也很低, 而化工废水 SVI 值变化 不大 ,但出水CODCr急剧上升 ,达到283 mg L 。这些结 果需综合考虑活性污泥动力学 、 SBR法特点和试验现 象来分析。pH 值在 6. 0～ 7. 0 范围内, 绝大多数微生 物能正常代谢,SVI 值正常, 出水 CODCr和MLSS 很低, 整个反应过程的DO 都在2. 0 mg L 以上 ,且65 min 左 右DO 开始突然上升, 表明生化反应已近结束 。 见 图3 。 图3 不同进水 pH 值的反应周期内 DO 过程线 pH 值为 6. 0 ～ 5. 0 后, 啤酒废水开始出现白色泡 沫,但不带泥,出水有悬浮絮体 ,石化废水的污泥增长 率降低,污泥变灰白 ,出现白色泡沫 ,出水浑浊 ,可见, 低pH 值对有些微生物的抑制作用表现出来,CODCr去 除率开始下降。从图 3 可见, 反应过程中的 DO 较前 偏高 ,90 min 后啤酒废水的 DO 无突然上升趋势, 表 明反应尚没有结束 。化工废水的 DO 至 75 min 后才 上升。在 pH 值 ≤ 5. 0 以后 , 啤酒废水出现大量粘乳 状大气泡泡沫, 伴有上浮泥带出、 流失,总污泥量几乎 不增加 ,出水呈雾状; SS 和 CODCr急剧增加; 石化废水 的泡沫增多 ,污泥褪色变白,呈颗粒状,出水浑浊。这 时 pH 值对大多数微生物的抑制更加明显, 有些微生 物甚至失活 , 死亡, 成为上浮泥的一部分。pH 值越 低,啤酒废水混合液长期处于比进水 pH 值还低的环 境中, 使大多数的非嗜酸性微生物代谢活动受限, 甚 至停止 ,白块状活性污泥增多 , pH 值越低, 啤酒废水 出水 CODCr越高, 在pH 2. 5时 ,CODCr达到 473 mg L, 去除率 ≤ 50。而化工废水中活性污泥微生物活性 虽开始受抑制 , 但随着有机酸的分解 , pH 值快速上 升,能使多数微生物恢复活性 , 白块状污泥较少。因 此,化工废水的出水 CODCr虽略有升高, 但仍保持在 200 mg L以下, 反应过程中出现的泡沫虽然包含的嗜 酸性的放线菌较多 , 但多集中于泡沫中 , 故低 pH 值 下,2 种废水活性污泥的 SVI 都保持在 40 ～ 60 mL g 的低水平。待 2 种废水进水 pH 值升至 8. 0 ～ 12. 0 时,啤酒废水的泡沫减少, 出水 CODCr150 mg L , 而 SVI 值先上升至约 107mL g ,而后下降, 相同的空气流 量条件下两反应过程的 DO 增高, 底物降解所需时间 30 环 境 工 程 2004年 2 月第22 卷第1 期 延长 。pH 值 12. 0 时液面有上浮泥出现。而化工废 水的活性污泥首先变黑 ,在 pH 值 ≥11. 0 时, 液面上 开始有浮泥,反应过程不断出现大量透明白色泡沫有 氨气逸出,出水的 CODCr和 SS 上升 。可见 ,在碱性条 件下, 许多微生物可在偏碱性环境中生存 ,而非嗜碱 性微生物 ,如嗜酸乳杆菌 ,氧化硫杆菌等活性降低 ,甚 至死亡 。在 7. 0 9. 0 以后 ,絮凝作用 开始下降, 这时电排斥作用增加, 是脱絮 悬 、上浮、 不絮凝的原因。 3. 3 长期低 pH 值运行时引起的污泥膨胀 进水低 pH 值时反应过程中 pH 值的相对稳定 性, 选 用啤 酒废水 进行 试验 。试 验中 保持 进水 CODCr 800 mg L ,反应时间为 1. 5 h, 空气流量为 0. 7 m 3 h,进水 pH 值分别为 7. 0 和 5. 0,通过每个周期结 束时排泥, 控制活性污泥的 MLSS 约为2 000 mg L 左 右。76 个周期的运行结果见图 4。从图 4 中可见 ,进 水pH 值 7. 0时 ,经过长期运行后出水的 CODCr基本 在100～ 150 mg L,SVI 为 70～ 100 mL g , 镜检发现 ,絮 状菌和丝状菌数量保持平衡 。当进水 pH 值 5. 0 时 运行的结果使SVI 更低 70～ 100 mL g , 不同的是出 水CODCr较高, 在 150～ 350 mg L 间波动。活性污泥 镜检观察, 几乎很少见到丝状菌, 反应过程伴有轻微 的上浮污泥,且上清液清澈透明。 图 4 啤酒废水长期低pH值条件下 SVI 与出水 CODCr变化曲线 3. 4 控制反应过程 pH 值不变 ,pH 值对活性污泥性 能的影响 2 种废水进水的 CODCr保持 800 mg L 左右 ,反应 时间 为 1. 5 h。 空 气 流 量 为 0. 7 m 3 h, MLSS 约 2 000 mg L 。 反应过程中用 H2SO4 或 NaOH 调节混合 液的 pH 值,使之保持与进水 pH 值基本不变, 设置的 方案见表 2,试验进水 pH 值由 7. 0 逐渐降至 3. 5, 运 行了 42周期, 检测的结果见图5 。 图5 实验过程SVI 与出水CODCr变化曲线 保持过程 pH 值不变 表 2 反应周期与进水 pH值试验方案 周期进水pH值周期进水pH值 1～ 47. 015～ 225. 0 5～ 106. 023～ 344. 0 11～ 145. 535～ 423. 5 图 5 发现, 在 pH 值降低过程中, 啤酒废水进水 pH 5. 0后 ,不控制过程 pH 值 ,其混合液 pH 值略有 下降 。控制过程 pH 值与前述相比等于提高了反应 过程的 pH 值 ,因此 SVI 值变化不大 ,当 CODCr阶梯型 上升较小, 上浮污泥也不多。而化工废水在 pH 值较 低时污泥活性受到严重抑制 。出水 CODCr较啤酒废 水比前述中化工废水高得多 。pH 值降至 5. 5 时就开 始出现严重上浮污泥 , 活性污泥变灰白 , 至 pH 值为 3. 5 时,混合液中污泥量显著减少, 上浮泥继续增加, 最终生物化学反应终止 。而在此过程中 SVI 的变化 很小, 基本保持为 60 mL g 左右 。机理如前所述, 控 制反应过程在低的 pH 值下, 化工废水较啤酒废水的 活性抑制程度更加明显 ,污泥上浮加重 ,而 SVI 变化 很小 ,都保持在 100 mL g 以下, 未出现丝状菌过量生 长引起的膨胀。 4 结论 1 通过用 SBR 法处理啤酒废水和化工废水中 pH 值对污泥膨胀影响的试验研究, 结果表明, 进水的 pH 值在 5. 0 ～ 6. 0, 啤酒废水长期保持进水 pH 值为 5. 0 时,活性污泥的污泥指数 SVI 100 mL g 。当 pH 值 5. 0 ～ 2. 5 后引起活性污泥活性抑制和污泥上浮 尤其是化工废水 , 若进水 pH 值在 9. 0～ 12. 0 时 ,则 2 种废水的污泥指数略有上升 ,但 SVI 110 mL g , 并 且活性污泥皆表现出活性的抑制和污泥的解体。 2 在进水的 pH 值在 3. 5 ～ 7. 0, 且控制反应周 期内 pH 值不变时 ,2种废水的活性污泥上浮加剧 ,化 工废水污泥较啤酒废水的上浮程度更严重。 3 在整个试验过程中, 镜检未见过量真菌和其 31 环 境 工 程 2004年 2 月第22 卷第1 期 它丝状菌 ,可见用SBR法处理工业废水时 ,过低或过 高的 pH 值不一定引起污泥膨胀 。 参考文献 1 Jiri Wanner. The Implementation of Bulking Control in the Design of Activated Sludge Systems. Wat. Sci. Tech. 1994. 29 7 193～ 202. 2 Imre T. , Erno fleit. Modeling of the Micromorphology of the Activated Sludge Floc Low DO, Low F M Bulking . Wat . Sci . Tech. 1995. 31 2 235 ～ 243. 3 Valter Tandoi , Simona Rossetti. Etal . Some Physiological Properties of an Italian Isolate of MICROTHEIX PARVICELLA Wat. Sci. Tech. 1998. 37 45 1～ 8. 4 S. Knoop and S. Kunst. Influence of Tamperature and Sluge Loading on Activated Sludge Setting , especially on MICROTHEIX PARVICELLA . Wat. Sci. Tech. 1998. 37 45 27～ 35. 5 Sezign, M. , Jenkins, D. , Parker, D. S. A Unified Theory of Filamentous Activated Sludge Bulking. J. Wat. Poll Control Feb. 1978. 50 362～ 368. 6 王凯军. 活性污泥膨胀的机理与控制. 北京 中国环境出版社, 1992. 7 F . Strom, D . Jenkins. Identification and Significance of Filamentous Microorganisms in Activated Sludge . J. WPCF . 1984. 56 5 449～ 459. 8 Wesley O . Pipes. Bulking , Deflocculation and Pinpoint Floc . J. WPCF, 1979. 51 1 . 作者通讯处 丁峰 266033 山东省青岛市抚顺路 11 号 青岛建筑 工程学院环境工程系 电话 0532 5073982 E -mail d -ingfengsina. com 2003- 04-08 收稿 硝酸盐电子受体反硝化同时除磷试验分析 ＊ 罗固源 吉芳英 罗 宁 许晓毅 重庆大学 B 区城市建设与环境工程学院, 重庆 400045 摘要 经研究发现AAA -SBR系统中的活性污泥可以利用硝酸盐作为电子受体进行缺氧吸磷并同时发生反硝化脱氮。 试验利用“ 双泥”系统进一步探讨了污水生物反硝化同时除磷的可能性, 结果表明 “ 双泥”系统的“ 双重”吸磷以及内碳 源反硝化除磷方式可以使生物处理出水磷酸盐浓度趋近于零, TP≤0. 23 mg L、NH3-N≤0. 5 mg L、TN ≤8 mg L、CODCr≤ 25 mg L。 关键词 反硝化除磷 生物处理 SBR 系统 “双重”磷吸收 内碳源反硝化 ＊国家自然科学基金资助项目 50278101 、重庆大学骨干教师资助 计划 1-57 1 引言 根据传统的生物除磷脱氮理论 ,在生物除磷过程 中需按照厌氧 好氧方式运行 ,而生物脱氮则需按照 好氧 缺氧过程运行 , 通常认为除磷和脱氮具有相互 独立的生物系统 ,在运行过程中它们将彼此干扰、相 互竞争,使除磷和脱氮往往不能够同时达到最佳的处 理效果。本研究根据生物代谢理论 [ 1] , 利用 NO - 3诱 导反硝化除磷菌缺氧主动吸磷实现厌氧 缺氧除磷过 程 [ 2,3] ,并将硝化过程从“厌氧-缺氧-好氧 anaerobic- anoxic-aerobic ”系统中提取出来, 实现自养硝化菌与 异养反硝化除磷菌的分离 , 形成一种独具特色的“双 污泥”系统 。本研究探索“双污泥”系统反硝化同时除 磷的可行性及运行过程, 为低碳耗、低能耗高效生物 除磷脱氮探索一条可行的途径 。 2 试验工艺和研究方法 2. 1 试验工艺 本工艺由 2 个 SBR 系统组成, 即“AAA- SBR”和 “N- SBR”。在运行过程中 2 个 SBR 反应器的上清液 相互交换, 活性污泥完全分开, 形成相对独立的双污 泥系统。双污泥系统运行方式如图 1 所示 ,其中 1 AAA- SBR anaerobic-anoxic-aerobic- SBR 采用 无硝化的厌氧-缺氧-好氧方式运行 ,主要功能是厌氧 释磷、缺氧反硝化吸磷 、好氧分解系统中残留的有机 物并恢复污泥的活性 。反应周期为 8 h,运行工况为 进水厌氧搅拌1 h※静置沉淀和N- SBR 反应器交换上 清液 0. 5 h※缺氧搅拌 1. 5 h ※ 好氧曝气 4 h※沉淀排 水排泥1 h。 32 环 境 工 程 2004年 2 月第22 卷第1 期 reached BOD5removals efficiency with an average of 80. It has been foundby obsarvations that BOD5concentrations can be well reflected by a design equation based on hydraulic loading. Keywords biological treatment of wastewater, high-rate biofilter, hydraulic loading and filter kinetics DESIGN AND STUDYONMAZETYPEBIO -CARRIERSEPARATORFOR AERATED BIOLOGICAL FLUIDIZED REACTORZhang Yukui et al 25 Abstract Maze type bio -carrier separator is an important part of the new aerated biological fluidized reactor. This bio -carrier separator can effectively separate carrier, liquid and gas to ensure normal running of the reactor. Separated effect of the bio -carrier separator is affected by structural factors and running parameters. Study results indicate both the position of the separator in the reactor and distance between two layers reflection cones have optimum values. According to different air supply, there is a critical value to separated effect of separator. When treating wastewater with designed aerated biological fludized reactor, air supply needed is less than critical value, so the bio -carrier separator can reach to 100 separated effect. Keywords maze type, bio -carrier separator and biological fluidized reactor EFFECTS OF pH ON ACTIVATED SLUDGE BULKING IN INDUSTRIAL WASTEWATER TREATMENT BY SBRDing Feng et al 29 Abstract The paper introduced the effects of pH on activated sludge bulking in brewery chemical wastewater treatment by SBR. The results showed that SVI less than 100 mL g during the stages while pH of intake wastewater was from 5. 0 to 6. 0 and 5. 0 individual stage of brewery s keeping a long period. Sludge activation was restrained sludge floated when pH was from 5. 5 to 2. 5 especially in chemical wastewater . SVI of two kinds of wasrtewater was rising slightly during pH was from 9. 0 to 12. 0, but when SVI was less than 110 mL g, the restraint of sludge activation and its disintegration can be found. Activated sludge floatwas aggravated and more serious of chemicalswhenpH was from 3. 5 to 7. 0 while keeping the period pH as intakes. Excessive fungi and other filamentous bacteria were not found by microscope detection during the experiment. So, over -high or over -low pHwas not sure to cause activated sludge bulking in industrial wastewater treatment by SBR. Keywords pH, SVI, SBR and activated sludge bulking THE ANALYSIS OF SIMULTANEOUS DENITRIFYING AND DEPHOSPHORIZATION WITH NITRATE AS ELECTRONIC RECEIVERLuo Guyuan et al 32 Abstract It was found through test that the activated sludge with nitrate as electronic receiver could absorb phosphorus at the condition of anoxia and remove nitrogen through denitrification at the same time. The test ulteriorly discussed the possibility of simultaneous denitrifying and dephosphorization by using the “ double sludge” system. The results show that the concentration of phosphate tends to zero, TP ≤0. 23 mg L, NH3-H≤0. 5 mg L, TN≤8 mg L and CODCr≤25 mg L in effluent by using“double” phosphorus absorbability and denitrifying of inner carbon source in the “ double sludge” system. Keywords denitrifying phosphate removal, biological treatment, SBR system, “double” phosphorus absorbability and denitrifying of inner carbon source TREATING TECHNIQUE FOR LARGE FLOW FLUE GAS CONTAINING VOCs QiaoHuixian et al 36 Abstract Several treating techniques for VOCs flue gas in common use were analyzed. The synthetic technique of adsorption -catalytic combustion was introduced mainly. The characteristics and applicationsof FCJ organic exhaust purification equipmentwasdescribedindetail, which is a typical technique based on the adsorption-catalytic combustion and the honeycomb activated carbon is used as an absorbent. Keywords VOCs, adsorption, catalytic combustion and honeycomb activated carbon 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 22,No. 1, February , 2004