城镇生活污水处理中生物泡沫形成和控制_谭爱平_管理文库

城镇生活污水处理中生物泡沫形成和控制

城镇生活污水大部分采用活性污泥工艺，对于世界上大多数采用活性污泥法的污水处理厂，经常受到生物泡沫的困扰。据对欧洲污水厂的调查，有20%受到泡沫的长期影响，50%受到周期影响，采用延时曝气方式的污水厂中有87%受到泡沫影响，这些生物泡沫集中于生物曝气池，有时也会漂浮至二沉池，对污水处理厂的运行和出水水质产生不良影响。

1　生物泡沫的形成及影响因素

1.1生物泡沫的形成机理

生物泡沫的产生是一个复杂的物理、化学和生物过程。生物浮沫是一个由气-水-微生物细胞形成的稳定三相系统，许多丝状菌生长繁殖过程中可利用长链脂肪酸作为碳源和能源，多余的长链脂肪酸被富集、储存在体内，这种由脂肪酸组成的大液珠可以达到细胞干重的35%，因而使得活性污泥的相对密度进一步降低，更易漂浮到水面形成浮体。活性污泥中丝状微生物相互“织结”形成网状结构，它们能有效地网捕和吸附混合液中的疏水性微粒及气泡，一并浮到曝气池水面，因此废水中油脂含量高、丝状微生物大量孳生，曝气中存在大量微小气泡是生物浮沫形成的主要原因，生物浮沫一旦形成，就会相对独立于曝气池中活性污泥主体而持久稳定地聚集在池表面。

1.2与生物泡沫形成有关的菌属

生物泡沫的形成主要与活性污泥中微生物的生长和种类有关，但至今仍有许多现象不能简单地进行解释。世界上普遍承认的与生物泡沫有关的菌属主要有：①放线菌，包括：Nocardia amarae，革兰氏阳性，枝状菌丝；Nocardia pinesis，革兰氏阳性，松枝状；Rhodococcus sp.，革兰氏阳性，枝状菌丝。②丝状菌，包括：Microthrix parvicella，革兰氏阳性，丝状、无鞘无分枝；Eikelboom type 0675，革兰氏阳性，有鞘无分枝；Eikelboom type 0092，革兰氏阴性，无鞘无分枝。上述菌种中，最常见的是Nocardia amarae和Microthrix parvicella。　

1.3　生物泡沫形成的主要因素

①污泥停留时间。由于产生泡沫的微生物普遍生长速率较低、生长周期长，所以长污泥停留时间(SRT)都会有利于这些微生物的生长。如采用延时曝气方式就易产生泡沫现象，而且一旦泡沫形成，泡沫层的生物停留时间就独立于曝气池内的污泥停留时间，易形成稳定持久的泡沫。

②pH值。有报道指出：pH值从7.0下降到5.0～5.6时，能有效地减少泡沫的形成。Nocardia amarae的生长对pH值极敏感，最适宜的pH值为7.8，当pH值为5.0时，就能有效控制其生长。Microthrix parvicella最适宜pH值为7.7～8.0。

③溶解氧(DO)。Nocardia 是严格的好氧菌，在缺氧或厌氧条件下，不易生长，但也不死亡。Microthrix parvicella却能忍受缺氧状态。

④温度。与生物泡沫形成有关的菌类都有各自适宜的生长温度和最佳温度，当环境或水温有利于它们生长时，就可能产生泡沫现象。

⑤疏水性物质。虽然原理不很清楚，但有试验说明，不溶性或疏水性物质(如油、脂类等)有利于放线菌的生长。

⑥曝气方式。据观察，不同曝气方式产生的气泡不同，微气泡或小气泡比大气泡更有利于产生生物泡沫，并且泡沫层易集中于曝气强度低的区域。

2、泡沫问题的诊断

当出现泡沫时，应认真观察分析，确认泡沫种类及产生原因，对症下药，否则起不到控制泡沫的作用。下述为泡沫问题的诊断程序。

2.1现象一：在曝气池表面产生白色的粘稠的空气泡沫，有时出现较大的浪花。诊断程序如下：

①如果在污泥培养过程中出现这种现象，则系正常情况，不必注意。随着污泥的增多，泡沫会自然消失。在正常运行的活性污泥中，如果出现上述现象，应首先检查MLSS是否降低了。如果由于二沉池出水造成污泥流失，导致MLSS降低，则应分析流失原因并予以处理。如果由于排泥过量导致MLSS降低，则应减排排泥。如果MLSS未降低，则进行下述步骤。

②检查污泥的耗氧速率SOUR。如果SOUR降低了，则说明污泥中毒，应分析中毒原因并采取处理措施。

③如果某些曝气池中有泡沫，其余池子没有，则应检查各池之间的配水是否均匀，进入各池的回流污泥分配是否均匀。如果某一曝气池进入的污水多，而分配进去的回流污泥少，则该池易出泡沫。

2.2现象二：在曝气池表面形成细微的暗褐色泡沫。

诊断程序如下：检查系统的负荷是否太低，泥龄是否太长，排泥是否不足。该种泡沫一般系由污泥过氧化所致，一般不会发展到特别严重的程度，只要适当增大排泥，泡沫即可消失。

2.3现象三：脂状，暗褐色泡沫异常强烈，并随混合液进入二沉池。

诊断程序如下：检查混合液中是否有丝状菌。如果存在，即可认为系由诺卡氏菌导致的生物泡沫。如有条件，也可进一步辩认诺卡氏菌。此时，可以对产生的泡沫进行简单清理，但主要精力应放在根源上。首先对上游油脂类废水的排放要加强管理，其次要加强初沉池浮渣的清除，特别是乳状浮渣。初沉池除去SS的功能以外，去除油脂类飘浮物质的功能应予以强化。另外，还应重视沉砂池的除油功能，适当调节曝气量，利于油水分离。

3．生物泡沫的控制措施

根据生物泡沫形成的机理及其影响因素，可以采用多种物理、化学或生物的方法控制生物泡沫的大量产生。这里要强调的是，不论采用何种措施方法，控制生物泡沫的实质并非消除Microthrix parvicella等菌属的产生，而是在氧化沟中建立一个不适宜其大量生长的环境，抑制其在活性污泥中的过度增殖，使丝状菌与正常的微生物絮体保持平衡的比例生长。

3.1 物理方法

①喷洒水。喷冲清水是一种最常用最简便的物理方法。喷冲的水流或水珠能打碎浮在水面上的气泡，使泡沫无法聚集起来，以减少泡沫的不良影响，打散的污泥颗粒部分重新恢复沉降性能，但丝状细菌仍然存在于混合液中，所以，不能从根本消除泡沫现象，在停止喷洒水之后很快就会再次产生大量的泡沫。

②加快氧化沟流速。氧化沟的正常流速一般不大于0.5m/s，气泡易于浮出水面最终聚集成成片的泡沫，加大氧化沟回流比，增加氧化沟流速，可以缓解气泡的积累，有助于控制泡沫的产生。同样，这种方法虽然简单有效，但其不能从根本消除泡沫现象，仅是其它控制措施的补充。

③回流厌氧消化池上清液。已有试验表明，采用厌氧消化池上清液回流到曝气池的方法，能控制曝气池表面的气泡形成。厌氧消化池上清液的主要作用是能抑制Rhodococcus菌。由于厌氧消化池上清液中含有高浓度好氧底物和氨氮，它们都会影响最后的出水质量，应慎重采用。

3.2 化学方法

①调节污水pH值

研究表明，最适宜Microthrix parvicella等菌属生长的pH值为7.7～8.0，当pH值从7.0降为5.0～5.6时，能有效控制这些微生物的过度生长，减少泡沫的形成。但在工程中由于后续污水处理和一般氧化沟工艺处理水量都比较大等问题。

②投加化学药剂

很多种化学药剂均能用于控制生物泡沫，可以采用具有强氧化性的杀菌剂，如氯、臭氧和过氧化物等。还有利用聚乙二醇、硅酮生产的市售药剂，以及氯化铁和铜材酸洗液的混合药剂等。药剂的作用仅仅能降低泡沫的增长，却不能消除泡沫的形成。而广泛应用的杀菌剂普遍存在负作用，因为过量或投加位置不当，会大量降低反应池中絮成菌的数量及生物总量。

3.3 生物方法

①降低污泥停留时间(SRT)

这种方法的实质就是利用丝状菌生长周期长的特点，抑制丝状菌的过度增殖，污泥停留时间(SRT)越短，丝状菌越少，泡沫也越少。

②投加特别微生物。有研究提出，一部分特殊菌种可以消除Nocardia菌的活力，其中包括原生动物肾形虫等。另外，增加捕食性和拮抗性的微生物，对部分泡沫细菌有控制作用。

③选择器。选择器是通过创造各种反应环境(氧、有机负荷或污泥浓度等)，以选择优先生长的微生物，淘汰其他微生物。有研究报道：好氧选择器能一定程度地控制M.parvicella，但对Nocardia菌属无大影响；而缺氧选择器对Nocardia菌属有控制作用，却对M.parvicella无作用。

经过对泡沫问题进行专题研究，共找出产生泡沫问题的6个原因，并有针对性的采取措施，使活性污泥工艺中泡沫问题得到控制。

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