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. 中國礦業大學 環境與測繪學院 ，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. 中國礦業大學 環境與測繪學院 ，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生的泡沫，研究了生物泡沫及化學泡沫控制措施。實驗結果表明：將進水方式由多點噴淋進水改成單點中部進水，按m（C）∶m（P）=100∶1投加磷肥、控制M LSS為2 500～3 000 mg/L、連續投加NaClO溶液5 d，使泡沫體積由原來的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，當厭氧污泥MLSS為30 000 mg/L、厭氧停留時間為6 d時，泡沫體積從110 m L減少到43 m L，化學泡沫得到有效控制。

新諾明；生物泡沫；化學泡沫；廢水處理

新諾明廢水是典型的抗生素廢水，具有成分復雜、高COD、高氨氮、高硫酸鹽的特點。新諾明廢水的處理技術包括混凝、高級氧化及生物處理等。研究者通常把COD及氨氮的去除率等作為衡量工藝優劣的主要指標。但是新諾明廢水中含有一些陽離子及非離子表面活性劑，在進行好氧生化處理時會產生大量泡沫，對新諾明廢水的泡沫進行控制是在現場運行時最重要的任務之一。因此，對新諾明廢水泡沫控制技術進行研究是必要的。

本工作對新諾明廢水產生泡沫的性質及原因進行了分析，通過采用改變進水方式、增加磷元素、減小泥齡、加氯等措施對生物泡沫控制進行研究，并且對調節廢水pH、投加陽離子聚丙烯酰胺（PAM）、投加FeCl3、厭氧工藝等措施對化學泡沫的控制作用進行比較，為新諾明廢水生化處理中的泡沫控制提供理論依據。

1 實驗方法

1.1 廢水水質

山東某制藥公司主要生產復方新諾明，該公司的新諾明生產車間廢水水量最大，廢水的生物毒性最大，起泡能力最強。新諾明生產車間主要有酰胺、縮合、精制母液3股濃度較高的廢水，廢水成分復雜，含有酰胺類物質等表面活性劑。新諾明生產車間廢水和其他車間的生物毒性低、起泡能力低的廢水一并進入綜合調節池，綜合調節池中廢水COD為15 000 mg/L左右，氨氮質量濃度為2 000 mg/L左右，硫酸鹽質量濃度為20 000 mg/L左右。

1.2 廢水處理工藝

廢水處理工藝主要構筑物為各車間調節池、綜合調節池、延時曝氣生化池、沉淀池、絮凝沉淀池。其中，生化池為主體處理設施，共有2個，總容積20 000 m3，滿負荷進水量為3 000 m3/d。生化池采用密封池體，從頂部多點（40個點）噴淋進水，內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。工藝調試過程中發現廢水進入生化池后產生大量泡沫，直接淹沒0.5 m的保護高度，出現溢池現象。

1.3 產生泡沫原因分析

結合類似污水處理產生泡沫的原因［1-7］，對產生泡沫的原因進行分析：（1）生化池泥齡長達30 d以上，有利于絲狀菌的生長。（2）污泥的COD負荷長期低于0.05 kg/（kg·d），導致絲狀菌得到快速生長。（3）由于生化池采用封閉式，水溫一直穩定在40 ℃左右。適合絲狀菌和放線菌的生長，同時溫度高會減少泡沫的表面張力，使泡沫現象更嚴重。（4）C，N，P元素比例失調，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）噴淋進水造成生化池表面污泥負荷過高；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泡沫的物質。（7）廢水中的氨氮質量濃度比較高，生化池中廢水pH為7.5～8.0，游離氨濃度比較高，這一方面會對微生物產生毒性，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，促進了化學泡沫的形成。

1.4 泡沫性質及類型判斷

（1）生化池中的泡沫為褐色，泡沫黏性較強，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）取調節池的廢水簡單曝氣也會有白色的泡沫產生。通過以上現象，確定泡沫為生物泡沫和化學泡沫的混合體。本工作以綜合調節池出水為研究對象，分別控制生物泡沫和化學泡沫，其中生物泡沫的控制在生化池中進行。

1.5 監測指標及方法

泡沫體積：在泡沫評價方法［8-10］的基礎上，結合新諾明廢水性質，建立了泡沫評價方法。用1 000 m L量筒取水樣200 m L，以800 m L/min的曝氣量進行曝氣，記錄泡沫最大可以達到的體積，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：從現場的40個進水口各取泥水混合物10 m L，然后將40個試樣混合，分別取100 m L泥水混合物混合樣測定SV I及M LSS。SV I及MLSS的測量方法均采用國標方法［11］。

2 生物泡沫的控制

2.1 減小生化池泥齡

現場通過調節二沉池的回流泵流量來減少生化池中的MLSS。SVI與泡沫體積隨MLSS的變化曲線見圖1。由圖1可見：隨著MLSS的減小，泡沫體積和SVI均減小；MLSS從6 000 mg/L減小到5 000 mg/L時，泡沫體積從95 m L減小到75 m L，SVI從135減小到102；當MLSS從3 000 mg/L減小到2 000 mg/L時，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，起泡能力就會降低［12］，且MLSS的減小將導致污泥負荷增加，不利于絲狀菌等易引起生物泡沫的微生物的生長，但是MLSS太小，將影響COD等的處理效果。所以現場選擇控制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，污泥中仍然存在一些絲狀菌，通過連續加入低濃度的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有效氯計算加入量，通過計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）。連續加入5 d，SVI與泡沫體積隨加氯時間的變化曲線見圖2。由圖2可見，連續投加NaClO溶液5 d后，泡沫體積減小到39 m L。通過顯微鏡分析觀察，發現生化池中的絲狀菌已經被抑制。如果繼續加氯可能會降低污泥活性，故停止加氯。

圖2 SVI與泡沫體積隨加氯時間的變化曲線

2.3 改變進水方式

原生化池采用多點頂部噴淋進水，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。針對這種情況，將多點噴淋進水改為單點進水，并且將內回流氣提量由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，促進微生物的生長，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，降低了產生生物泡沫和污泥膨脹的可能性［14］。

3 化學泡沫的控制

3.1 調節廢水pH

調節綜合調節池的廢水pH，廢水泡沫體積隨廢水pH的變化見表1。由表1可見：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，但是整體上對泡沫體積的減少沒有作用。

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的變化見表2。由表2可見：調節縮合和精制母液廢水pH對泡沫體積的減小作用很明顯；隨廢水pH減小，化學泡沫體積得到很大程度的減小，這是因為縮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，游離氨揮發性很強，會促進化學泡沫的形成。而當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 投加陽離子PAM

泡沫體積隨陽離子PAM加入量的變化曲線見圖3。

圖3 泡沫體積隨陽離子PAM加入量的變化曲線

由圖3可見：PAM加入量從0增加到10 mg/L時，泡沫體積從110 m L減少到50 m L；繼續增加PAM的加入量，效果不明顯。PAM對一部分起泡物質有絮凝作用，從而降低了起泡物質的濃度，使廢水起泡能力下降；同時，廢水中存在一些陰離子表面活性劑，陽離子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圖4。由圖4可見，加入FeCl3對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，對泡沫的穩定性起到促進作用［16］。對比投加陽離子PAM與FeCl3對泡沫的控制效果可以發現，陽離子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，經過馴化用來降解起泡的表面活性物質。厭氧反應器體積為1 L，厭氧污泥MLSS為30 000 mg/L。泡沫體積隨厭氧停留時間的變化曲線見圖5。由圖5可見：厭氧停留時間為6 d時，廢水泡沫體積從110 m L減小到43 m L，再繼續增加停留時間，廢水起泡能力降低不明顯。為了減少厭氧池的體積，停留時間選為6 d。

圖5 泡沫體積隨厭氧停留時間的變化曲線

通過對調節廢水pH、投加陽離子PAM、投加FeCl3和采用厭氧工藝4種方式對控制泡沫的效果比較，可以發現厭氧工藝對泡沫的控制效果最好，所以選擇厭氧工藝作為現場的化學泡沫預處理工藝。

4 結論

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

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

c） 控制化學泡沫：采用厭氧工藝，當厭氧污泥MLSS為30 000 mg/L、厭氧停留時間為6 d時，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，研究方向為水污染控制技術。電話15996974174，電郵 wanghengkang123@126.com。

（編輯 張艷霞）