中試馴化情況遠(yuǎn)較小試復(fù)雜，這可能受水質(zhì)、反應(yīng)器流態(tài)及操作條件差異影響。

中試采用連續(xù)馴化方式，接種污泥取自寶鋼化工廠生產(chǎn)性焦化廢水處理裝置。由于原接種好氧污泥中NH3-N濃度很高，盡管進(jìn)水稀釋比達(dá)60%，曝氣池中NH3-N濃度仍在200mg/L以上，同時(shí)可能由于接種污泥中殘留難降解物質(zhì)濃度較大，馴化的第一周內(nèi)，硝化反應(yīng)進(jìn)展緩慢，出水中硝化產(chǎn)物很少。一周后出水中開始出現(xiàn)NO2，并逐漸增多，NO2-N濃度達(dá)到6mg/L左右，幾天后NO2-N逐漸減少，NO3-N逐漸增多，達(dá)到30mg/L以上，這時(shí)NH3-N去除率已達(dá)80%以上。

這些現(xiàn)象是由于當(dāng)時(shí)的機(jī)械故障所造成的污泥回流量少，溶解氧偏低的影響，排除上述原因并增大稀釋比例后NO3-N升高，但隨著稀釋比的減小，很快又出現(xiàn)了類似前一階段的情況。

經(jīng)分析，認(rèn)為負(fù)荷提高過快會(huì)造成硝化菌的不適應(yīng)。因此第三次調(diào)整時(shí)，負(fù)荷提高較慢，還適當(dāng)加大了回流比，總回流比由原來的3增大到5，以克服進(jìn)水COD、氨氮及難降解有機(jī)物的抑制作用。這次馴化得到了成功，盡管后來稀釋比降低到30%，卻再?zèng)]有出現(xiàn)類似前兩次的情況。

與硝化菌相比，反硝化菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)。一般情況下反硝化菌受焦化廢水中有毒物質(zhì)的抑制程度要比硝化菌小，因此硝化菌馴化的同時(shí)，也可達(dá)到對(duì)反硝化菌馴化的目的。廢水自身的有機(jī)物即可作為反硝化的電子供體，但在馴化初期，最好能在系進(jìn)水中加入少量易于利用的有機(jī)物如葡萄糖等，這樣更有利于反硝化菌馴化的進(jìn)行。

由于小試裝置小和機(jī)械攪拌速度不易控制，馴化時(shí)表現(xiàn)的反硝化作用不甚明顯。中試試驗(yàn)時(shí)，隨著硝化反應(yīng)過程的進(jìn)行，很快就可以觀察到缺氧段有氣泡產(chǎn)生，隨后氣泡數(shù)量顯著增加，當(dāng)缺氧段堿度較大時(shí)，產(chǎn)生的氣泡個(gè)體較大，整個(gè)缺氧槽上部覆蓋著一層泡沫，其厚度可達(dá)1～3cm。從缺氧段取混合液于量筒中沉降時(shí)，可以觀察到污泥先下沉后浮起的典型的反硝化所造成的現(xiàn)象。系統(tǒng)總氮到去除率最高時(shí)可達(dá)80%以上。

脫氮運(yùn)行效果及其條件

經(jīng)過馴化后的硝化和反硝化菌，已經(jīng)具有處理較高強(qiáng)度焦化廢水的能力，當(dāng)原水水質(zhì)波動(dòng)不大時(shí)，只要滿足一定的操作條件，系統(tǒng)可以取得滿意的脫氮效果。

除了進(jìn)水水質(zhì)外，系統(tǒng)的水力停留時(shí)間、進(jìn)水的稀釋比例、曝氣池溶解氧濃度、pH值以及系統(tǒng)的回流比等均會(huì)對(duì)硝化效果產(chǎn)生影響。系統(tǒng)總氮去除效果則直接決定于反硝化效果。反硝化效果除了受DO、氧化還原電位等因素影響外，主要由廢水中碳源的數(shù)量和質(zhì)量決定。

雖然小試和中試水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)相差不太大，但其操作運(yùn)行條年變化卻很大，所得的脫氮效果也不同。中試的水力停留時(shí)間較小試為長(zhǎng)，回流比也有所提高，脫氮效果相應(yīng)提高。

由于生物處理反應(yīng)速率和毒物承受能力是有限度的，因此處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性在遭受一定負(fù)荷沖擊后將受到影響。中試試驗(yàn)中曾進(jìn)行過負(fù)荷沖擊試驗(yàn)，在對(duì)系統(tǒng)施行較長(zhǎng)時(shí)間的NH3-H超負(fù)荷運(yùn)行后，硝化反應(yīng)逐漸減慢，最后幾乎完全止，需花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)，但恢復(fù)后有硝化菌仍能達(dá)到?jīng)_擊前的處理能力。系統(tǒng)具有一定的緩沖能力，可以承受短時(shí)間的高負(fù)荷沖擊。

分析和討論

(一)焦化廢水生物脫氮過程中的硝化反應(yīng)：

硝化菌的馴化是硝化反應(yīng)穩(wěn)定進(jìn)行的前提。為了使硝化菌逐步適應(yīng)高濃度焦化廢水環(huán)境，馴化時(shí)應(yīng)控制進(jìn)水的稀釋比和NH3-N濃度。以進(jìn)水NH3-N為60～70mg/L為宜，逐步減小稀釋比。此外，控制較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間和污泥齡，對(duì)硝化菌的馴化亦很重要。有焦化廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺(tái)咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。

硝化反應(yīng)是系統(tǒng)運(yùn)行控制的關(guān)鍵，這不但因?yàn)橄趸�效果不好�?huì)造成出水NH3-N超標(biāo)，而且因?yàn)橄趸�不徹底�?huì)導(dǎo)致出水COD升高。NO2--N積累是焦化廢水脫氮過程中的通病，許多研究者發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行焦化廢水脫氮時(shí)，NO2--N經(jīng)常是主要的硝化產(chǎn)物，很多焦化廠在焦化廢水活性污泥法運(yùn)行中也常會(huì)出現(xiàn)處理出水中NO2--N高達(dá)100～200mg/L的情況。NO2-積累的根本原因在于亞硝酸菌與硝酸菌對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)能力及耐受毒物能力的差異。亞硝酸菌具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力和抵抗毒物的能力，因此馴化時(shí)，總是亞硝化反應(yīng)首先出現(xiàn)，系統(tǒng)遭受沖擊時(shí)，則是硝酸菌的硝化反應(yīng)先首受到影響。

要避免NO2-積累現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了需要有科學(xué)的馴化方法，合適的操作運(yùn)行條件外，防止廢水水質(zhì)過大的波動(dòng)和長(zhǎng)時(shí)間的沖擊十分重要。

 一般認(rèn)為硝化反應(yīng)需要在偏堿環(huán)境中進(jìn)行，即pH值最好在7.5～8.5之間，但中試試驗(yàn)中曝氣池pH值一般控制在7.0左右，經(jīng)常在7.0以下，仍取得了很好的硝化效果，pH值最低果曾降到6.0左右，也未對(duì)硝化進(jìn)程產(chǎn)生不良影響。在低pH值條件下運(yùn)行不但可以節(jié)約耗堿量，同時(shí)還可以減少曝氣池泡沫的產(chǎn)生，這對(duì)于表曝系統(tǒng)尤不重要。 
 
(二)反硝化與脫氮效果

雖然我國(guó)目前尚未將NO3--列為控制指標(biāo)，但是NO3--對(duì)環(huán)境的危害不容忽視，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)對(duì)進(jìn)入清潔水體的廢水NO3--實(shí)行了嚴(yán)格控制。

為了取得較好的總氮去除效果，必須使反硝化反應(yīng)進(jìn)行徹底。一般認(rèn)為反硝化反應(yīng)徹底與否由原水中C/N比例大小決定。從理論上分析進(jìn)水COD/TKN達(dá)到3左右即可滿足反硝化對(duì)碳源的要求，實(shí)用中則常認(rèn)為COD/TKN應(yīng)大于8，可見關(guān)鍵在于充分利用已有碳源，提高反硝化效率。焦化廢水中有機(jī)物生物降解性能差，碳源不易被利用，甚至具有一定的生物毒性，大大制約了反硝化菌活性的充分發(fā)揮。同時(shí)可以查看中國(guó)污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

厭氧預(yù)處理可以改變有機(jī)物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，因此雖然本研究中原水的COD/TKN比值僅為5.5，卻取得了75%以上的總氮去除效果。試驗(yàn)還表明，在進(jìn)水C/N比相差不太大的情況下，總氮去除率最高時(shí)可達(dá)96%，而較差時(shí)僅為52%，這說明反硝化菌的活性起很大作用。采取某些強(qiáng)化措施，對(duì)原水適當(dāng)稀釋，創(chuàng)造良好的反硝化環(huán)境都可以使反硝化菌保持較高的活性，從而達(dá)到較好的總氮去除效果。

(三)通過控制硝化過程改變脫氮途徑

鑒于焦化廢水脫氮過程中經(jīng)常出現(xiàn)的NO2-積累和反硝化過程碳源不足現(xiàn)象，如果人為加以引導(dǎo)，使硝化反應(yīng)以產(chǎn)生NO2-作為終點(diǎn)，而將脫氮途徑改變?yōu)椋?/P>

NH3 硝化 NO2- 反硝化 N2 ,這可能會(huì)使脫氮工藝發(fā)生一場(chǎng)變革。傳統(tǒng)的脫氮途徑可用以下化學(xué)反應(yīng)方程式表示：硝化：

2NH4++3O2 2NO2-+4H++2H2O (1) 2NO2-+O2 2NO3- (2)

反硝化：

C6H5OH+9.33OH2-+1.67H2O 9.33OH-+6CO2+ 4.67N2 (3)
C6H5OH+5.6NO3- 5.6OH- +6CO2+0.4H2O +2.8N2 (4) 2NH4++3O2
2NO2-+4H++2H2O (1) 2NO2-+O2 2NO3- (2)

(4)結(jié) 論

1. 硝化是焦化廢水生物脫氮過程的關(guān)鍵，硝化菌的馴化則是硝化反應(yīng)穩(wěn)定發(fā)展的前提，要在較短的時(shí)間內(nèi)完成硝化菌的馴化工作，重要的是防止廢水中高濃度有機(jī)物及NH3對(duì)硝化菌的抑制。

2. 在進(jìn)行焦化廢水生物處理和其它有毒廢水的生物處理時(shí)，連續(xù)式馴化方法優(yōu)于間歇馴化方法。

3. 經(jīng)過馴化的硝化菌可以在較低pH值(如6.4～7.2)條件下良好生存，這有利于減少高濃度含氮廢水硝化耗堿量。

4. 在水質(zhì)波不大并滿足一定的操作運(yùn)行條件下，系統(tǒng)可以取得98%～99%的硝化和75%以上的脫氮效果。系統(tǒng)可以耐受短期的高濃度NH3-H沖擊，但如果出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間NH3-H超負(fù)荷運(yùn)行，將導(dǎo)致硝化系統(tǒng)失穩(wěn)。

5. 反硝化效果的好壞決定著系統(tǒng)脫氮效率的高低。采取厭氧預(yù)處理方法，維持一定的稀釋比和創(chuàng)造良好的反硝化環(huán)境可以使反硝化菌保持較高的活性，以達(dá)到較好的脫氮效果。

6. 以亞硝酸作為硝化終產(chǎn)物的不完全硝化脫氮系統(tǒng)將是一條富有吸引力的焦化廢水生物脫氮途徑，值得進(jìn)上步研究。來源：中國(guó)環(huán)保頻道