城鎮(zhèn)生活污水處理中生物泡沫形成和控制

 作者：譚愛平    316

城鎮(zhèn)生活污水大部分采用活性污泥工藝，對于世界上大多數(shù)采用活性污泥法的污水處理廠，經(jīng)常受到生物泡沫的困擾。據(jù)對歐洲污水廠的調查，有20%受到泡沫的長期影響，50%受到周期影響，采用延時曝氣方式的污水廠中有87%受到泡沫影響，這些生物泡沫集中于生物曝氣池，有時也會漂浮至二沉池，對污水處理廠的運行和出水水質產(chǎn)生不良影響。
1　生物泡沫的形成及影響因素
1.1生物泡沫的形成機理
生物泡沫的產(chǎn)生是一個復雜的物理、化學和生物過程。生物浮沫是一個由氣-水-微生物細胞形成的穩(wěn)定三相系統(tǒng)，許多絲狀菌生長繁殖過程中可利用長鏈脂肪酸作為碳源和能源，多余的長鏈脂肪酸被富集、儲存在體內，這種由脂肪酸組成的大液珠可以達到細胞干重的35%，因而使得活性污泥的相對密度進一步降低，更易漂浮到水面形成浮體。活性污泥中絲狀微生物相互“織結”形成網(wǎng)狀結構，它們能有效地網(wǎng)捕和吸附混合液中的疏水性微粒及氣泡，一并浮到曝氣池水面，因此廢水中油脂含量高、絲狀微生物大量孳生，曝氣中存在大量微小氣泡是生物浮沫形成的主要原因，生物浮沫一旦形成，就會相對獨立于曝氣池中活性污泥主體而持久穩(wěn)定地聚集在池表面。
1.2與生物泡沫形成有關的菌屬
生物泡沫的形成主要與活性污泥中微生物的生長和種類有關，但至今仍有許多現(xiàn)象不能簡單地進行解釋。世界上普遍承認的與生物泡沫有關的菌屬主要有：①放線菌，包括：Nocardia amarae，革蘭氏陽性，枝狀菌絲；Nocardia pinesis，革蘭氏陽性，松枝狀；Rhodococcus sp.，革蘭氏陽性，枝狀菌絲。②絲狀菌，包括：Microthrix parvicella，革蘭氏陽性，絲狀、無鞘無分枝；Eikelboom type 0675，革蘭氏陽性，有鞘無分枝；Eikelboom type 0092，革蘭氏陰性，無鞘無分枝。上述菌種中，最常見的是Nocardia amarae和Microthrix parvicella。　
1.3　生物泡沫形成的主要因素
①污泥停留時間。由于產(chǎn)生泡沫的微生物普遍生長速率較低、生長周期長，所以長污泥停留時間(SRT)都會有利于這些微生物的生長。如采用延時曝氣方式就易產(chǎn)生泡沫現(xiàn)象，而且一旦泡沫形成，泡沫層的生物停留時間就獨立于曝氣池內的污泥停留時間，易形成穩(wěn)定持久的泡沫。
②pH值。有報道指出：pH值從7.0下降到5.0～5.6時，能有效地減少泡沫的形成。Nocardia amarae的生長對pH值極敏感，最適宜的pH值為7.8，當pH值為5.0時，就能有效控制其生長。Microthrix parvicella最適宜pH值為7.7～8.0。
③溶解氧(DO)。Nocardia 是嚴格的好氧菌，在缺氧或厭氧條件下，不易生長，但也不死亡。Microthrix parvicella卻能忍受缺氧狀態(tài)。
④溫度。與生物泡沫形成有關的菌類都有各自適宜的生長溫度和最佳溫度，當環(huán)境或水溫有利于它們生長時，就可能產(chǎn)生泡沫現(xiàn)象。
⑤疏水性物質。雖然原理不很清楚，但有試驗說明，不溶性或疏水性物質(如油、脂類等)有利于放線菌的生長。
⑥曝氣方式。據(jù)觀察，不同曝氣方式產(chǎn)生的氣泡不同，微氣泡或小氣泡比大氣泡更有利于產(chǎn)生生物泡沫，并且泡沫層易集中于曝氣強度低的區(qū)域。
2、泡沫問題的診斷
當出現(xiàn)泡沫時，應認真觀察分析，確認泡沫種類及產(chǎn)生原因，對癥下藥，否則起不到控制泡沫的作用。下述為泡沫問題的診斷程序。
2.1現(xiàn)象一：在曝氣池表面產(chǎn)生白色的粘稠的空氣泡沫，有時出現(xiàn)較大的浪花。診斷程序如下：
①如果在污泥培養(yǎng)過程中出現(xiàn)這種現(xiàn)象，則系正常情況，不必注意。隨著污泥的增多，泡沫會自然消失。在正常運行的活性污泥中，如果出現(xiàn)上述現(xiàn)象，應首先檢查MLSS是否降低了。如果由于二沉池出水造成污泥流失，導致MLSS降低，則應分析流失原因并予以處理。如果由于排泥過量導致MLSS降低，則應減排排泥。如果MLSS未降低，則進行下述步驟。
②檢查污泥的耗氧速率SOUR。如果SOUR降低了，則說明污泥中毒，應分析中毒原因并采取處理措施。
③如果某些曝氣池中有泡沫，其余池子沒有，則應檢查各池之間的配水是否均勻，進入各池的回流污泥分配是否均勻。如果某一曝氣池進入的污水多，而分配進去的回流污泥少，則該池易出泡沫。
2.2現(xiàn)象二：在曝氣池表面形成細微的暗褐色泡沫。
診斷程序如下：檢查系統(tǒng)的負荷是否太低，泥齡是否太長，排泥是否不足。該種泡沫一般系由污泥過氧化所致，一般不會發(fā)展到特別嚴重的程度，只要適當增大排泥，泡沫即可消失。
2.3現(xiàn)象三：脂狀，暗褐色泡沫異常強烈，并隨混合液進入二沉池。
診斷程序如下：檢查混合液中是否有絲狀菌。如果存在，即可認為系由諾卡氏菌導致的生物泡沫。如有條件，也可進一步辯認諾卡氏菌。此時，可以對產(chǎn)生的泡沫進行簡單清理，但主要精力應放在根源上。首先對上游油脂類廢水的排放要加強管理，其次要加強初沉池浮渣的清除，特別是乳狀浮渣。初沉池除去SS的功能以外，去除油脂類飄浮物質的功能應予以強化。另外，還應重視沉砂池的除油功能，適當調節(jié)曝氣量，利于油水分離。
3．生物泡沫的控制措施
根據(jù)生物泡沫形成的機理及其影響因素，可以采用多種物理、化學或生物的方法控制生物泡沫的大量產(chǎn)生。這里要強調的是，不論采用何種措施方法，控制生物泡沫的實質并非消除Microthrix parvicella等菌屬的產(chǎn)生，而是在氧化溝中建立一個不適宜其大量生長的環(huán)境，抑制其在活性污泥中的過度增殖，使絲狀菌與正常的微生物絮體保持平衡的比例生長。
3.1 物理方法
①噴灑水。噴沖清水是一種最常用最簡便的物理方法。噴沖的水流或水珠能打碎浮在水面上的氣泡，使泡沫無法聚集起來，以減少泡沫的不良影響，打散的污泥顆粒部分重新恢復沉降性能，但絲狀細菌仍然存在于混合液中，所以，不能從根本消除泡沫現(xiàn)象，在停止噴灑水之后很快就會再次產(chǎn)生大量的泡沫。
 ②加快氧化溝流速。氧化溝的正常流速一般不大于0.5m/s，氣泡易于浮出水面最終聚集成成片的泡沫，加大氧化溝回流比，增加氧化溝流速，可以緩解氣泡的積累，有助于控制泡沫的產(chǎn)生。同樣，這種方法雖然簡單有效，但其不能從根本消除泡沫現(xiàn)象，僅是其它控制措施的補充。
③回流厭氧消化池上清液。已有試驗表明，采用厭氧消化池上清液回流到曝氣池的方法，能控制曝氣池表面的氣泡形成。厭氧消化池上清液的主要作用是能抑制Rhodococcus菌。由于厭氧消化池上清液中含有高濃度好氧底物和氨氮，它們都會影響最后的出水質量，應慎重采用。
3.2 化學方法
①調節(jié)污水pH值
研究表明，最適宜Microthrix parvicella等菌屬生長的pH值為7.7～8.0，當pH值從7.0降為5.0～5.6時，能有效控制這些微生物的過度生長，減少泡沫的形成。但在工程中由于后續(xù)污水處理和一般氧化溝工藝處理水量都比較大等問題。
②投加化學藥劑
很多種化學藥劑均能用于控制生物泡沫，可以采用具有強氧化性的殺菌劑，如氯、臭氧和過氧化物等。還有利用聚乙二醇、硅酮生產(chǎn)的市售藥劑，以及氯化鐵和銅材酸洗液的混合藥劑等。藥劑的作用僅僅能降低泡沫的增長，卻不能消除泡沫的形成。而廣泛應用的殺菌劑普遍存在負作用，因為過量或投加位置不當，會大量降低反應池中絮成菌的數(shù)量及生物總量。
3.3 生物方法
①降低污泥停留時間(SRT)
這種方法的實質就是利用絲狀菌生長周期長的特點，抑制絲狀菌的過度增殖，污泥停留時間(SRT)越短，絲狀菌越少，泡沫也越少。
②投加特別微生物。有研究提出，一部分特殊菌種可以消除Nocardia菌的活力，其中包括原生動物腎形蟲等。另外，增加捕食性和拮抗性的微生物，對部分泡沫細菌有控制作用。
③選擇器。選擇器是通過創(chuàng)造各種反應環(huán)境(氧、有機負荷或污泥濃度等)，以選擇優(yōu)先生長的微生物，淘汰其他微生物。有研究報道：好氧選擇器能一定程度地控制M.parvicella，但對Nocardia菌屬無大影響；而缺氧選擇器對Nocardia菌屬有控制作用，卻對M.parvicella無作用。
 
經(jīng)過對泡沫問題進行專題研究，共找出產(chǎn)生泡沫問題的6個原因，并有針對性的采取措施，使活性污泥工藝中泡沫問題得到控制。
譚愛平
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