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(zhù)相應的降低了氧化溝內微氣泡的生成量，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，大多數絲狀菌微生物是嚴格的好氧菌，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的活性污泥法具有能有效除磷脫氮，運行管理簡(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用越來(lái)越多。氧化溝表面常常會(huì )產(chǎn)生嚴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 )引起設備及外部池壁的污染，嚴重污染了周?chē)�環(huán)境，給污水處理廠(chǎng)的正常運行和管理帶來(lái)困難，同時(shí)也嚴重影響出水水質(zhì)。1969年，Anon首先在美國的Milwaukee污水處理廠(chǎng)發(fā)現了生物泡沫問(wèn)題。對歐洲部分污水處理廠(chǎng)的調查表明，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 )嚴重干擾污水處理廠(chǎng)的運行控制和維護管理。例如：在氧化溝或二沉池中出現大量絲狀微生物，池面上漂浮、積聚大量泡沫；造成出水有機物濃度和懸浮固體升高；產(chǎn)生惡臭或不良有害氣體；降低機械曝氣方式的氧轉移效率；可能造成后期污泥消化時(shí)產(chǎn)生大量表面泡沫。生物泡沫對運行的影響有時(shí)會(huì )達到難以想象的程度。瑞典斯德歌爾摩的HilmMerfjarden處理廠(chǎng)自1994年以來(lái)一直存在著(zhù)嚴重的生物泡沫，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。美國某處理廠(chǎng)曾出現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。美國另一處理廠(chǎng)生物浮渣嚴重時(shí)，核算發(fā)現曝氣池內45%的MLSS轉移到了泡沫形成的浮渣中⑤。

2.2生物泡沫的形成機理

生物泡沫的形成主要與氧化溝中微生物的生長(cháng)和種類(lèi)有關(guān)，但至今仍有許多現象不能簡(jiǎn)單地進(jìn)行解釋。目前，世界上普遍認為Microthrixparvicella（革蘭氏陽(yáng)性，絲狀、無(wú)鞘無(wú)分枝）菌屬是導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，使其更加穩定，不易破碎。在各種因素影響下，造成Microthrixparvicella菌屬的異樣生長(cháng)，其比生長(cháng)速率高于了菌膠團細菌，結果成為了氧化溝中優(yōu)勢菌種而大量增值，最終導致生物泡沫的產(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因。早在1998年，D.Mamais等經(jīng)實(shí)驗研究認為，污水中慢速生物降解COD（長(cháng)鏈脂肪酸）是氧化溝系統中Microthrixparvicella菌屬快速生長(cháng)的主要原因，氧化溝中菌膠團去除易生物降解COD的過(guò)程中不會(huì )造成Microthrixparvicella菌屬的快速生長(cháng)，但慢速生物降解COD（長(cháng)鏈脂肪酸）在被菌膠團吸附去除時(shí)會(huì )大大促進(jìn)其快速生長(cháng)，并且Microthrixparvicella菌屬的生長(cháng)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(cháng)速率較低、生長(cháng)周期長(cháng)，長(cháng)污泥停留時(shí)間(SRT)都會(huì )有利于這些微生物的生長(cháng)，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)間遠遠大于氧化溝內的正常污泥停留時(shí)間，從而加劇了絲狀菌微生物生長(cháng)，形成穩定持久的泡沫。同其他微生物一樣，Microthrixparvicella等絲狀菌微生物生長(cháng)也需要適當的pH值、水溫、溶解氧(DO)。大多數與生物泡沫有關(guān)的茵群對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(cháng)，減少泡沫的形成。研究和實(shí)踐表明，大多數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(cháng)。

3．生物泡沫的控制措施

根據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(xué)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(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(cháng)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(cháng)。

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象，僅是其它控制措施的補充。

3.2化學(xué)方法

①調節污水pH值

研究表明，最適宜Microthrixparvicella等菌屬生長(cháng)的pH值為7.7～8.0，當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(cháng)，減少泡沫的形成。但在工程中由于后續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)際應用中鮮見(jiàn)報報道。

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表面伸出的絲狀菌，只能氧化部分生物殘渣和消除代謝過(guò)程產(chǎn)生的毒素，凈化菌膠團細菌生長(cháng)的環(huán)境，促進(jìn)了菌膠團細菌優(yōu)勢生長(cháng),使菌膠團菌和絲狀菌的生長(cháng)達到了新的平衡，從而達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(cháng)周期長(cháng)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，設計處理規模為30萬(wàn)噸/日。來(lái)源：慧聰水工業(yè)網(wǎng)