新諾明廢水生化處理中的泡沫控制

何士龍，王恒康，張莎莎，馬云亮

（1. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院 ，江蘇 徐州 221116 ；2. 山東壽光富康制藥有限公司，山東 壽光 262700）

新諾明廢水生化處理中的泡沫控制

何士龍1，王恒康1，張莎莎1，馬云亮2

（1. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院 ，江蘇 徐州 221116 ；2. 山東壽光富康制藥有限公司，山東 壽光 262700）

為了有效的減少新諾明廢水在生化處理中產(chǎn)生的泡沫，研究了生物泡沫及化學(xué)泡沫控制措施。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：將進(jìn)水方式由多點(diǎn)噴淋進(jìn)水改成單點(diǎn)中部進(jìn)水，按m（C）∶m（P）=100∶1投加磷肥、控制M LSS為2 500～3 000 mg/L、連續(xù)投加NaClO溶液5 d，使泡沫體積由原來(lái)的95 m L減少到39 m L，生物泡沫得到了有效控制；采用厭氧工藝，當(dāng)厭氧污泥MLSS為30 000 mg/L、厭氧停留時(shí)間為6 d時(shí)，泡沫體積從110 m L減少到43 m L，化學(xué)泡沫得到有效控制。

新諾明；生物泡沫；化學(xué)泡沫；廢水處理

新諾明廢水是典型的抗生素廢水，具有成分復(fù)雜、高COD、高氨氮、高硫酸鹽的特點(diǎn)。新諾明廢水的處理技術(shù)包括混凝、高級(jí)氧化及生物處理等。研究者通常把COD及氨氮的去除率等作為衡量工藝優(yōu)劣的主要指標(biāo)。但是新諾明廢水中含有一些陽(yáng)離子及非離子表面活性劑，在進(jìn)行好氧生化處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，對(duì)新諾明廢水的泡沫進(jìn)行控制是在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行時(shí)最重要的任務(wù)之一。因此，對(duì)新諾明廢水泡沫控制技術(shù)進(jìn)行研究是必要的。

本工作對(duì)新諾明廢水產(chǎn)生泡沫的性質(zhì)及原因進(jìn)行了分析，通過(guò)采用改變進(jìn)水方式、增加磷元素、減小泥齡、加氯等措施對(duì)生物泡沫控制進(jìn)行研究，并且對(duì)調(diào)節(jié)廢水pH、投加陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（PAM）、投加FeCl3、厭氧工藝等措施對(duì)化學(xué)泡沫的控制作用進(jìn)行比較，為新諾明廢水生化處理中的泡沫控制提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 廢水水質(zhì)

山東某制藥公司主要生產(chǎn)復(fù)方新諾明，該公司的新諾明生產(chǎn)車(chē)間廢水水量最大，廢水的生物毒性最大，起泡能力最強(qiáng)。新諾明生產(chǎn)車(chē)間主要有酰胺、縮合、精制母液3股濃度較高的廢水，廢水成分復(fù)雜，含有酰胺類(lèi)物質(zhì)等表面活性劑。新諾明生產(chǎn)車(chē)間廢水和其他車(chē)間的生物毒性低、起泡能力低的廢水一并進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池，綜合調(diào)節(jié)池中廢水COD為15 000 mg/L左右，氨氮質(zhì)量濃度為2 000 mg/L左右，硫酸鹽質(zhì)量濃度為20 000 mg/L左右。

1.2 廢水處理工藝

廢水處理工藝主要構(gòu)筑物為各車(chē)間調(diào)節(jié)池、綜合調(diào)節(jié)池、延時(shí)曝氣生化池、沉淀池、絮凝沉淀池。其中，生化池為主體處理設(shè)施，共有2個(gè)，總?cè)莘e20 000 m3，滿負(fù)荷進(jìn)水量為3 000 m3/d。生化池采用密封池體，從頂部多點(diǎn)（40個(gè)點(diǎn)）噴淋進(jìn)水，內(nèi)回流采用氣提的方式，回流量為300 m3/h。保持生化池MLSS在4 000 mg/L左右。工藝調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)廢水進(jìn)入生化池后產(chǎn)生大量泡沫，直接淹沒(méi)0.5 m的保護(hù)高度，出現(xiàn)溢池現(xiàn)象。

1.3 產(chǎn)生泡沫原因分析

結(jié)合類(lèi)似污水處理產(chǎn)生泡沫的原因［1-7］，對(duì)產(chǎn)生泡沫的原因進(jìn)行分析：（1）生化池泥齡長(zhǎng)達(dá)30 d以上，有利于絲狀菌的生長(zhǎng)。（2）污泥的COD負(fù)荷長(zhǎng)期低于0.05 kg/（kg·d），導(dǎo)致絲狀菌得到快速生長(zhǎng)。（3）由于生化池采用封閉式，水溫一直穩(wěn)定在40 ℃左右。適合絲狀菌和放線菌的生長(zhǎng)，同時(shí)溫度高會(huì)減少泡沫的表面張力，使泡沫現(xiàn)象更嚴(yán)重。（4）C，N，P元素比例失調(diào)，廢水中C和N元素充足，但是缺少P元素，使污泥活性降低，絮凝性不好。（5）噴淋進(jìn)水造成生化池表面污泥負(fù)荷過(guò)高；氣提流量不夠，造成廢水混合不均勻，污染物局部濃度高。（6）廢水中含有大量的陰離子與非離子表面活性劑等能引起化學(xué)泡沫的物質(zhì)。（7）廢水中的氨氮質(zhì)量濃度比較高，生化池中廢水pH為7.5～8.0，游離氨濃度比較高，這一方面會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒性，使微生物分泌一些兩性的胞外聚合物，另一方面在有曝氣的情況下游離氨大量揮發(fā)，促進(jìn)了化學(xué)泡沫的形成。

1.4 泡沫性質(zhì)及類(lèi)型判斷

（1）生化池中的泡沫為褐色，泡沫黏性較強(qiáng)，不易破碎。（2）在顯微鏡下觀察到泡沫中含有少許絲狀菌。（3） 污泥SVI接近150。（4）取調(diào)節(jié)池的廢水簡(jiǎn)單曝氣也會(huì)有白色的泡沫產(chǎn)生。通過(guò)以上現(xiàn)象，確定泡沫為生物泡沫和化學(xué)泡沫的混合體。本工作以綜合調(diào)節(jié)池出水為研究對(duì)象，分別控制生物泡沫和化學(xué)泡沫，其中生物泡沫的控制在生化池中進(jìn)行。

1.5 監(jiān)測(cè)指標(biāo)及方法

泡沫體積：在泡沫評(píng)價(jià)方法［8-10］的基礎(chǔ)上，結(jié)合新諾明廢水性質(zhì)，建立了泡沫評(píng)價(jià)方法。用1 000 m L量筒取水樣200 m L，以800 m L/min的曝氣量進(jìn)行曝氣，記錄泡沫最大可以達(dá)到的體積，按氣泡粒徑把泡沫分為均勻的小粒徑泡沫和表層的大粒徑泡沫，分別記錄大粒徑泡沫的體積和小粒徑泡沫的體積。

SVI及M LSS：從現(xiàn)場(chǎng)的40個(gè)進(jìn)水口各取泥水混合物10 m L，然后將40個(gè)試樣混合，分別取100 m L泥水混合物混合樣測(cè)定SV I及M LSS。SV I及MLSS的測(cè)量方法均采用國(guó)標(biāo)方法［11］。

2 生物泡沫的控制

2.1 減小生化池泥齡

現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)調(diào)節(jié)二沉池的回流泵流量來(lái)減少生化池中的MLSS。SVI與泡沫體積隨MLSS的變化曲線見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn)：隨著MLSS的減小，泡沫體積和SVI均減?。籑LSS從6 000 mg/L減小到5 000 mg/L時(shí)，泡沫體積從95 m L減小到75 m L，SVI從135減小到102；當(dāng)MLSS從3 000 mg/L減小到2 000 mg/L時(shí)，泡沫體積從50 m L減小到45 m L，SVI從88減小到80。MLSS越小，溶液黏度越低，起泡能力就會(huì)降低［12］，且MLSS的減小將導(dǎo)致污泥負(fù)荷增加，不利于絲狀菌等易引起生物泡沫的微生物的生長(zhǎng)，但是MLSS太小，將影響COD等的處理效果。所以現(xiàn)場(chǎng)選擇控制MLSS為2 500～3 000 mg/L。

圖1 SVI與泡沫體積隨MLSS的變化曲線

2.2 投加NaClO

在M LSS降到2 500 ～3 000 mg/L時(shí)，污泥中仍然存在一些絲狀菌，通過(guò)連續(xù)加入低濃度的NaClO溶液與回流污泥混合，可抑制絲狀菌的活性［13］。通過(guò)前期的排泥將生化池中M LSS維持在2 500 ～3 000 mg/L，投加NaClO溶液，按每千克干污泥投加5.6 kg有效氯計(jì)算加入量，通過(guò)計(jì)量泵打入污泥回流管道（這種投加方式可以提高NaClO的利用效率）。連續(xù)加入5 d，SVI與泡沫體積隨加氯時(shí)間的變化曲線見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn)，連續(xù)投加NaClO溶液5 d后，泡沫體積減小到39 m L。通過(guò)顯微鏡分析觀察，發(fā)現(xiàn)生化池中的絲狀菌已經(jīng)被抑制。如果繼續(xù)加氯可能會(huì)降低污泥活性，故停止加氯。

圖2 SVI與泡沫體積隨加氯時(shí)間的變化曲線

2.3 改變進(jìn)水方式

原生化池采用多點(diǎn)頂部噴淋進(jìn)水，曝氣方式為底部微孔曝氣。這種工藝容易造成生化池表面的污泥負(fù)荷高，刺激微生物分泌一些具有表面活性的胞外聚合物，這些胞外聚合物可能引起生物泡沫。針對(duì)這種情況，將多點(diǎn)噴淋進(jìn)水改為單點(diǎn)進(jìn)水，并且將內(nèi)回流氣提量由300 m3/h改為1 400 m3/h，提高了泥水混合程度，增強(qiáng)了生化池抗沖擊能力。

2.4 投加磷肥

由于廢水中C和N元素充足，而P元素缺乏，為了提高微生物活性，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)，提高污泥絮體的緊密性，按m（C）∶m（P）為100∶1投加磷肥。污泥沉降性能得到改善，降低了產(chǎn)生生物泡沫和污泥膨脹的可能性［14］。

3 化學(xué)泡沫的控制

3.1 調(diào)節(jié)廢水pH

調(diào)節(jié)綜合調(diào)節(jié)池的廢水pH，廢水泡沫體積隨廢水pH的變化見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)：隨著廢水pH的減小，大粒徑泡沫體積增加，小粒徑泡沫體積減少，但是整體上對(duì)泡沫體積的減少?zèng)]有作用。

表1 廢水泡沫體積隨廢水pH的變化

縮合和精制母液廢水泡沫體積隨廢水pH的變化見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)：調(diào)節(jié)縮合和精制母液廢水pH對(duì)泡沫體積的減小作用很明顯；隨廢水pH減小，化學(xué)泡沫體積得到很大程度的減小，這是因?yàn)榭s合與精制母液中的銨根離子濃度很高，pH升高后使游離氨的濃度升高，游離氨揮發(fā)性很強(qiáng)，會(huì)促進(jìn)化學(xué)泡沫的形成。而當(dāng)縮合與精制母液與其他廢水混合之后，氨的濃度大大降低，降低了廢水的起泡能力。

表2 縮合和精制母液廢水泡沫體積隨廢水pH的變化

3.2 投加陽(yáng)離子PAM

泡沫體積隨陽(yáng)離子PAM加入量的變化曲線見(jiàn)圖3。

圖3 泡沫體積隨陽(yáng)離子PAM加入量的變化曲線

由圖3可見(jiàn)：PAM加入量從0增加到10 mg/L時(shí)，泡沫體積從110 m L減少到50 m L；繼續(xù)增加PAM的加入量，效果不明顯。PAM對(duì)一部分起泡物質(zhì)有絮凝作用，從而降低了起泡物質(zhì)的濃度，使廢水起泡能力下降；同時(shí)，廢水中存在一些陰離子表面活性劑，陽(yáng)離子PAM的加入可以起到壓縮泡沫液膜雙電層的作用，使液膜變薄而破碎，從而使起泡能力降低［15］。

3.3 投加FeCl3

泡沫體積隨FeCl3加入量的變化曲線見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn)，加入FeCl3對(duì)減少泡沫體積作用不是很明顯。FeCl3加入到廢水中，可能形成了膠體，從而懸浮在泡沫體系中，對(duì)泡沫的穩(wěn)定性起到促進(jìn)作用［16］。對(duì)比投加陽(yáng)離子PAM與FeCl3對(duì)泡沫的控制效果可以發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)離子PAM比FeCl3的投加效果好。

圖4 泡沫體積隨FeCl3加入量的變化曲線

3.4 采用厭氧工藝

取另一制藥廠的厭氧污泥，經(jīng)過(guò)馴化用來(lái)降解起泡的表面活性物質(zhì)。厭氧反應(yīng)器體積為1 L，厭氧污泥MLSS為30 000 mg/L。泡沫體積隨厭氧停留時(shí)間的變化曲線見(jiàn)圖5。由圖5可見(jiàn)：厭氧停留時(shí)間為6 d時(shí)，廢水泡沫體積從110 m L減小到43 m L，再繼續(xù)增加停留時(shí)間，廢水起泡能力降低不明顯。為了減少厭氧池的體積，停留時(shí)間選為6 d。

圖5 泡沫體積隨厭氧停留時(shí)間的變化曲線

通過(guò)對(duì)調(diào)節(jié)廢水pH、投加陽(yáng)離子PAM、投加FeCl3和采用厭氧工藝4種方式對(duì)控制泡沫的效果比較，可以發(fā)現(xiàn)厭氧工藝對(duì)泡沫的控制效果最好，所以選擇厭氧工藝作為現(xiàn)場(chǎng)的化學(xué)泡沫預(yù)處理工藝。

4 結(jié)論

a） 新諾明廢水生化處理過(guò)程中產(chǎn)生大量泡沫，針對(duì)生物泡沫和化學(xué)泡沫采取不同措施控制泡沫的產(chǎn)生，取得一定效果。

b） 控制生物泡沫：將進(jìn)水方式由多點(diǎn)噴淋進(jìn)水改成單點(diǎn)中部進(jìn)水，按m（C）∶m（P）=100∶1投加磷肥、控制MLSS為2 500～3 000 mg/L、連續(xù)投加NaClO溶液5 d，使泡沫體積由原來(lái)的95 m L減少到39 m L，生物泡沫得到了有效控制。

c） 控制化學(xué)泡沫：采用厭氧工藝，當(dāng)厭氧污泥MLSS為30 000 mg/L、厭氧停留時(shí)間為6 d時(shí)，泡沫體積從110 m L減少到43 m L。

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Foam Control in Bio-treatment of Sulfamethoxazole W astewater

He Shilong1， Wang Hengkang1， Zhang Shasha1， Ma Yunliang2

（1. School of Environment Science and Spatial Informatics，China University of M ining and Technology，Xuzhou Jiangsu 221116，China；2. Fu-kang Pharmaceutical Company in Shandong Province，Shouguang Shandong 262700，China）

In order to reduce the foams in bio-treatment of sulfamethoxazole wastewater，the measures for control of biological and chem ical foams were studied. The experimental results show that：When the water intake mode is changed from multi-point spraying to single-point in the m iddle of tank，the phosphate fertilizer is added according to m(C)∶m(P)=100∶1，the MLSS is kept at 2 500-3 000 mg/L and the NaClO solution is added continuously for 5 d，the biological foams can be controlled effectively and the foam volume can be reduced from 95 m L to 39 m L；When the anaerobic process is used with 30 000 mg/L of MLSS and 6 d of residence time，the chem ical foams can be controlled effectively and the foam volume can be reduced from 110 m L to 43 m L.

sulfamethoxazole；biological foam；chemical foam；wastewater treatment

X703

A

1006-1878（2012）04 - 0329 - 05

2012 - 04 - 15；

2012 - 05 - 17。

何士龍（1977—），男，河北省承德市人，博士，副教授，研究方向?yàn)樗廴究刂萍夹g(shù)。電話15996974174，電郵 wanghengkang123@126.com。

（編輯 張艷霞）