【生活污水處理】氧化溝工藝中生物泡沫形成與控制措施
降低氧化溝溶解氧意味著相應(yīng)的降低了氧化溝內(nèi)微氣泡的生成量，減少絲狀菌體上浮的載體，從而延緩泡沫的形成。更為重要的是，大多數(shù)絲狀菌微生物是嚴(yán)格的好氧菌，在缺氧或厭氧條件下，即使個(gè)別菌屬不能被完全殺死，也會(huì)極大的抑制其增殖，從而達(dá)到從根本上控制生物泡沫的產(chǎn)生。
1．工程實(shí)例
嘉興聯(lián)合污水處理有限責(zé)任公司污水處理廠(chǎng)采用氧化溝工藝，占由于氧化溝污水處理工藝比常規(guī)的活性污泥法具有能有效除磷脫氮，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，目前，城市污水處理廠(chǎng)采用氧化溝工藝的應(yīng)用越來(lái)越多。氧化溝表面常常會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的泡沫卻是普遍存在的問(wèn)題之一①②。大量的泡沫使氧化溝表面被覆蓋，曝氣效率明顯下降，若泡沫從溝中溢出會(huì)引起設(shè)備及外部池壁的污染，嚴(yán)重污染了周?chē)h(huán)境，給污水處理廠(chǎng)的正常運(yùn)行和管理帶來(lái)困難，同時(shí)也嚴(yán)重影響出水水質(zhì)。1969年，Anon首先在美國(guó)的Milwaukee污水處理廠(chǎng)發(fā)現(xiàn)了生物泡沫問(wèn)題。對(duì)歐洲部分污水處理廠(chǎng)的調(diào)查表明，有87%的氧化溝工藝污水處理廠(chǎng)受到生物泡沫的影響③。
2．生物泡沫
2.1生物泡沫的危害
生物泡沫問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重干擾污水處理廠(chǎng)的運(yùn)行控制和維護(hù)管理。例如：在氧化溝或二沉池中出現(xiàn)大量絲狀微生物，池面上漂浮、積聚大量泡沫；造成出水有機(jī)物濃度和懸浮固體升高；產(chǎn)生惡臭或不良有害氣體；降低機(jī)械曝氣方式的氧轉(zhuǎn)移效率；可能造成后期污泥消化時(shí)產(chǎn)生大量表面泡沫。生物泡沫對(duì)運(yùn)行的影響有時(shí)會(huì)達(dá)到難以想象的程度。瑞典斯德歌爾摩的HilmMerfjarden處理廠(chǎng)自1994年以來(lái)一直存在著嚴(yán)重的生物泡沫，該廠(chǎng)的泡沫曾隨排泥進(jìn)入消化池，然后自沼氣管道進(jìn)入了沼氣鍋爐④。美國(guó)某處理廠(chǎng)曾出現(xiàn)大量浮渣堵塞了消化池液面至池蓋之間的空間，使初沉出水無(wú)法流入曝氣池。美國(guó)另一處理廠(chǎng)生物浮渣嚴(yán)重時(shí)，核算發(fā)現(xiàn)曝氣池內(nèi)45%的MLSS轉(zhuǎn)移到了泡沫形成的浮渣中⑤。
2.2生物泡沫的形成機(jī)理
生物泡沫的形成主要與氧化溝中微生物的生長(zhǎng)和種類(lèi)有關(guān)，但至今仍有許多現(xiàn)象不能簡(jiǎn)單地進(jìn)行解釋。目前，世界上普遍認(rèn)為Microthrixparvicella（革蘭氏陽(yáng)性，絲狀、無(wú)鞘無(wú)分枝）菌屬是導(dǎo)致生物泡沫的主要菌屬。Microthrixparvicella菌屬含有大量脂類(lèi)物質(zhì)（脂類(lèi)含量達(dá)干重的35%），本身比水輕，易漂浮到水面；再加上這類(lèi)微生物呈絲狀或枝狀，能大量網(wǎng)捕污水中懸浮固體微粒和氣泡等，并形成網(wǎng)，增加了泡沫表面的張力，使其更加穩(wěn)定，不易破碎。在各種因素影響下，造成Microthrixparvicella菌屬的異樣生長(zhǎng)，其比生長(zhǎng)速率高于了菌膠團(tuán)細(xì)菌，結(jié)果成為了氧化溝中優(yōu)勢(shì)菌種而大量增值，最終導(dǎo)致生物泡沫的產(chǎn)生。
2.3生物泡沫的影響因素
氧化溝中的污水成份是生物泡沫形成的重要內(nèi)因。早在1998年，D.Mamais等經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為，污水中慢速生物降解COD（長(zhǎng)鏈脂肪酸）是氧化溝系統(tǒng)中Microthrixparvicella菌屬快速生長(zhǎng)的主要原因，氧化溝中菌膠團(tuán)去除易生物降解COD的過(guò)程中不會(huì)造成Microthrixparvicella菌屬的快速生長(zhǎng)，但慢速生物降解COD（長(zhǎng)鏈脂肪酸）在被菌膠團(tuán)吸附去除時(shí)會(huì)大大促進(jìn)其快速生長(zhǎng)，并且Microthrixparvicella菌屬的生長(zhǎng)量與吸附去除的慢速生物降解COD量成反比關(guān)系⑥。
另外，污泥停留時(shí)間(SRT)、pH值、溶解氧(DO)以及曝氣方式等也是生成泡沫的重要影響因素。Microthrixparvicella等絲狀菌微生物生長(zhǎng)速率較低、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，長(zhǎng)污泥停留時(shí)間(SRT)都會(huì)有利于這些微生物的生長(zhǎng)，這就是氧化溝工藝比普通活性污泥法更易于產(chǎn)生泡沫的原因，而且一旦泡沫形成，泡沫層的生物停留時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氧化溝內(nèi)的正常污泥停留時(shí)間，從而加劇了絲狀菌微生物生長(zhǎng)，形成穩(wěn)定持久的泡沫。同其他微生物一樣，Microthrixparvicella等絲狀菌微生物生長(zhǎng)也需要適當(dāng)?shù)膒H值、水溫、溶解氧(DO)。大多數(shù)與生物泡沫有關(guān)的茵群對(duì)pH值敏感，最適宜pH值為7.7～8.0，pH值從7.0下降到5.0～5.6時(shí)，能有效地控制其生長(zhǎng)，減少泡沫的形成。研究和實(shí)踐表明，大多數(shù)的絲狀菌微生物是低溫好氧菌，在高水溫和缺氧或厭氧條件下，不易生長(zhǎng)。
3．生物泡沫的控制措施
根據(jù)生物泡沫形成的機(jī)理及其影響因素，可以采用多種物理、化學(xué)或生物的方法控制生物泡沫的大量產(chǎn)生。這里要強(qiáng)調(diào)的是，不論采用何種措施方法，控制生物泡沫的實(shí)質(zhì)并非消除Microthrixparvicella等菌屬的產(chǎn)生，而是在氧化溝中建立一個(gè)不適宜其大量生長(zhǎng)的環(huán)境，抑制其在活性污泥中的過(guò)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(zhǎng)。
3.1物理方法
①氧化溝液面噴沖清水
氧化溝液面噴沖清水是一種最常用最簡(jiǎn)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(wú)法聚集起來(lái)，以減少泡沫的不良影響，但不能從根本消除泡沫現(xiàn)象，在停止噴灑水之后很快就會(huì)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(jiǎn)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(bǔ)充。
3.2化學(xué)方法
①調(diào)節(jié)污水pH值
研究表明，最適宜Microthrixparvicella等菌屬生長(zhǎng)的pH值為7.7～8.0，當(dāng)pH值從7.0降為5.0～5.6時(shí)，能有效控制這些微生物的過(guò)度生長(zhǎng)，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(wèn)題，這一措施在實(shí)際應(yīng)用中鮮見(jiàn)報(bào)報(bào)道。
②投加化學(xué)藥劑
很多種化學(xué)藥劑均能用于控制生物泡沫，H2O2是其中一種較常用的泡沫消除劑。在氧化溝中投加H2O2，濃度控制在20～25mgH2O2/(kg?MLSS)，其濃度不足以殺死菌膠團(tuán)表面伸出的絲狀菌，只能氧化部分生物殘?jiān)拖x過(guò)程產(chǎn)生的毒素，凈化菌膠團(tuán)細(xì)菌生長(zhǎng)的環(huán)境，促進(jìn)了菌膠團(tuán)細(xì)菌優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng),使菌膠團(tuán)菌和絲狀菌的生長(zhǎng)達(dá)到了新的平衡，從而達(dá)到控制生物泡沫的目的，并能保證出水水質(zhì)不受影響。
3.3生物方法
①降低污泥停留時(shí)間(SRT)
這種方法的實(shí)質(zhì)就是利用絲狀菌生長(zhǎng)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，抑制絲狀菌的過(guò)度增殖，污泥停留時(shí)間(SRT)越短，絲狀菌越少，泡沫也越少。
②降低溶解氧(DO)地面積360畝，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為30萬(wàn)噸/日。
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