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生物泡沫要怎么控制?很多人都错用了消泡剂......

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  引言:“厂里生物泡沫越积越多,都漫到生物池过道了,怎么快速消除泡沫?昨天运行人员差点滑跌至......"图片

  我懂你很着急,毕竟生物泡沫对污水厂的运行是非常不利的:

  “在曝气池或二沉池中出现大量丝状微生物,水面上漂浮、积聚大量泡沫;造成出水有机物浓度和悬浮固体升高;产生恶臭或不良有害气体;降低机械曝气天博的氧转移效率;可能造成后期污泥消化时产生大量表面泡沫......”

  但要想控制好生化污泥,切忌乱用化学消泡剂,对症下药才是关键。

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  为啥会出现生物泡沫?

  当气体被引入液体中,液体膨胀并包围气体时,就会产生泡沫。

  其形成和稳定需要有3点必要条件:气泡、表面活性物质、疏水性颗粒。

  气泡主要由好氧曝气产生,表面活性剂来源于进水以及活性污泥中微生物的合成,而生物池中的疏水颗粒则来自活性污泥中具有疏水性细胞表面的微生物。

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  如何判断发泡能力?

  1、最简单的判断生物泡沫生成潜势和稳定能力的是对一定体积量筒内的活性污泥进行模拟标准速率的曝气,通过泡沫的体积以及稳定时间进行分级。

  2、反复浮选,通过测定曝气后和曝气前悬浮固体质量的比例进行分级。

  这两种方法能在短时间内得到结果,但是往往并不能代表曝气池的实际状态。

  3、细胞表面疏水性实验,将混合溶液中的微生物在水相和疏水相进行分配,通过对处理前后水相吸光度的测定,判断活性污泥的发泡能力。这种方法在实验室纯菌的培养实验中效果较好,实际活性污泥样品很容易受到污水中复杂物质的影响。

  4、表面张力法则是利用导致生物泡沫的细菌使溶液表面张力下降的特性,可以同时在实际污泥混合液和纯培养溶液中应用。

  遗憾的是,这两种方法都易受到污水中复杂物质的影响。

  5、通过对泡沫样本进行革兰氏、奈瑟染色等不同染色方法,在相差显微镜下记录计数网格内的菌丝数目或者通过靶向rRNA的特异性荧光探针标记鉴定泡沫中的丝状细菌类型和数量是目前最流行的方法,可以较好地还原实际污泥和模拟菌液中的微生物状态。

  这类方法需要娴熟的技术以及完备的实验室支持,同时需要一定的时间才能得到准确结果。

  6、通过泡沫浮渣指数来评估活性污泥生物泡沫的特性,包括泡沫颜色、气泡大小、稳定性、覆盖面积、丝状细菌、起泡潜势以及总悬浮固体含量等7个维度,通过路径分析和结构方程模型赋予不同维度特征以不同的权重,得到最终的泡沫浮渣指数。

  泡沫浮渣指数与生物泡沫严重程度有较好的线性相关关系。

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  03

  生物泡沫都有哪些类型?

  生物泡沫与正常的活性污泥相比具有非常黏腻的外观,其中富集了大量丝状微生物。

  虽然从市政污水厂中识别到的不同类型丝状细菌多达30多种,但只有2种丝状细菌类型可以造成生物泡沫,分别是诺卡氏型丝状细菌、微丝菌。

  1、诺卡氏型丝状细菌

  过去很长一段时间,诺卡氏型丝状细菌被认为是造成生物泡沫现象的唯一丝状细菌,然而一系列研究表明,另外一种已被证明可以引起严重污泥膨胀的革兰氏阳性丝状细菌也会在泡沫中选择性富集。

  诺卡氏型是对可以通过显微镜看到的具有放线状外观的丝状细菌的习惯性称呼,是一类异养好氧、具有明显真分枝的革兰氏阳性细菌。

  其丝状体在活性污泥絮体和外部液体中存在,常5.0~30um、宽1.0um,单个细胞的形状不规则、缺少细胞外鞘和附着生长、无运动性。

  研究表明,诺卡氏型丝状细菌具有非常高的储存营养物质的能力,这也是他们能够在泡沫这种营养限制环境中生存或者富集在泡沫中的主要原因。

  诺卡氏型丝状细菌可以利用多种形态的碳源、氮源和磷源。特别是当污水中含有丰富的疏水性营养物质时,这种竞争优势更为明显。

  2、微丝菌

  过去很长一段时间,诺卡氏型丝状细菌被认为是造成生物泡沫现象的唯一丝状细菌,然而一系列研究表明,另外一种已被证明可以引起严重污泥膨胀的革兰氏阳性丝状细菌也会在泡沫中选择性富集。

  微丝菌M.parvicella属于放线菌门放线菌纲中一个分枝很长、进化较独立的类群。

  呈不规则的卷曲状,在活性污泥絮体内部、表面环绕。其宽度在0.6~0.8um,长度50~200um。

  丝状体内部不能看到单个细胞,缺少细胞外鞘。丝状体无分枝、无运动性。相关分析也表明,其对高氧浓度胁迫敏感,更适合在微氧环境下生长。

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  哪些因素影响生物泡沫

  1、温度

  泡沫问题随着季节变化而循环往复或轻重变换,温度无疑是其中最重要的因素。有文献表明,在水温较高时,引起污泥发泡主要是Gordonia amarae,在水温较低时,引起污泥发泡主要是M.parvicella。

  其中,M.parvicella生长的最佳温度是12~15℃,十分贴合污水厂每年泡沫产生的水温阶段。

  需要说明的是,发泡可能不受温度主导,但却由温度的变化触发,因为温度会同时影响氧气、脂质在水中的溶解度等其他因素。

  2、污泥龄

  引起生物泡沫的丝状细菌是一类生长速率较慢、周期较长的微生物,延长的污泥龄有利于微生物的生长。

  一些负荷低的污水处理厂,水力停留时间较长,出现延时曝气天博就易产生泡沫现象,同时一旦泡沫形成,泡沫层的生物停留时间就完全独立于曝气池内的污泥停留时间,从而形成持久而稳定的泡沫。

  有研究表明,当污泥龄在9d以内时,泡沫问题就不会出现。当然污泥龄与温度有关,丝状细菌的生长速率随温度变化,因此在不同季节形成生物泡沫的污泥龄阈值是不同的。

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  3、pH

  一般来说,市政污水的pH多稳定在6.0–8.0范围内。而将pH从7.0降到5.0~5.6时,可有效减少泡沫形成。

  研究表明,pH在6.5时诺卡氏型丝状细菌生长最好。而对于微丝菌来说,其生长的pH范围在7.1~8.0。

  这就解释了为啥用纯氧曝气的污水厂比用空气曝气的污水厂更容易产生生物泡沫,是因为空气曝气的污泥混合液pH均值为7.0,而纯氧曝气的污泥混合液pH均值为6.5。

  4、溶解氧

  诺卡氏型丝状细菌是严格好氧细菌。其在厌氧条件下(无硝酸盐、无氧气)或缺氧条件下(含硝酸盐、无氧气)不能生长或者摄取乙酸盐。而微丝菌M.parvicella则可以在较广的氧浓度范围内生长,但是其最适生长条件是微氧状态。

  由此表明,在低溶氧状态下微丝菌易在活性污泥微生物中具有代谢优势从而过度增殖,而高溶解氧浓度(>6 mg/L)对微丝菌是有害的,会抑制其生长。

  5、营养物质

  对于诺卡氏型丝状细菌和微丝菌来说,其碳源利用最大的特征是对疏水性底物例如油、酯等缓慢降解底物的吸收利用。

  有研究证明,红球菌和戈登氏菌容易吸附长链烷烃和脂肪酸,当这类底物在污水中处于高负荷水平时便会造成诺卡氏型丝状细菌的迅速增殖,在低浓度负荷下则会造成微丝菌的增殖。

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  如何控制生物泡沫?

  1、物理化学法

  物理方法主要包括喷洒水及人工或机械清理。喷洒水是一种简单的物理方法,但是被水喷散的泡沫仍然存在于混合液中,所以不能根本消除泡沫现象。通过人工或机械将泡沫打捞清除,会增加生产成本,后续如何处置这些生物泡沫仍是很大的难题。

  化学方法主要包括投加氧化剂和消毒剂(氯、次氯酸、过氧化氢、臭氧、季铵盐等)或者混凝剂(聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、氯化亚铁、氯化铁等)。

  这些化学方法虽然可以在一定程度上消除生物泡沫现象,但是由于其他导致生物泡沫发生的因素并没有消除,这种效果只是暂时性的。同时,利用消毒剂灭杀是无选择性的,对这个活性污泥系统的破坏性远远大于对生物泡沫的有效去除。

  值得一提的是,当出现生物泡沫时,胡乱投加消泡剂,不仅不会起到明显效果,反而会造成运营成本的增加。这是因为消泡剂主要针对的是化学泡沫,而生物泡沫相较于化学泡沫更加稳定,很难起到消除作用。

  2、调控污泥龄

  对于生物泡沫最有效的措施是降低污泥龄。

  大量研究表明,降低曝气池的污泥停留时间,能有效控制活性污泥过程中的生物泡沫。降低污泥停留时间,实质上是种生物筛选策略,即利用发泡微生物平均世代时间较长的特点,抑制发泡微生物在曝气池中的过度增殖或将其排除出去,达到控制生物泡沫的目的。

  有实验研究报道,在低温下,污泥龄控制在小于8~10天,可以逐步抑制诺卡氏菌的生长,但是在温度升高以后,污泥龄要控制到3天才可以达到相应的效果。

  但降低泥龄也有许多不适用的方面:当曝气池中需要有硝化作用发生时,则需要相对较长的污泥停留时间,与采用此法是个矛盾。

  另外,其他一些丝状菌的生长受泥龄变化的影响相对较小,如果生物泡沫主要由这些微生物引起,采用此法效果不大。

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  3、生态调控

  活性污泥中的原核生物、真核生物、噬菌体等相互依存、相互竞争,是一个复杂的生态网络。在实际生产过程中,物理化学调控往往不能达到运营管理人员的预期的效果,因此对活性污泥生态网络的认识及使用便显得极为重要。

  噬菌体能够入侵并裂解他们的宿主,因此成为一个有力的生物工具。在活性污泥中分离新的裂解泡沫中丝状细菌的噬菌体成为一个非常热门的研究方向。

  但要注意的是,任何诱导丝状细菌体内温和噬菌体进入裂解周期的药剂都可能同时诱导其他有益细菌体内的温和噬菌体。

  4、选择器技术

  除了上述控制手段,生物泡沫控制技术还可与控制污泥膨胀等活性污泥异常运行情况相结合,综合调节活性污泥运行工艺。在生物曝气池的前端设置厌氧和好氧的选择器,可以抑制和淘汰某些丝状细菌的生长,从而降低污泥膨胀和生物泡沫的发生几率。

  选择器是指一个混合池或通道,让回流污泥进入曝气池前先流经这里,具有较高的可快速生物降解有机物去除率,在选择器中几乎所有的易降解有机物都在这里去除。

  生物选择器根据其供氧条件通常有3种类型:好氧、缺氧和厌氧。选择器可以选择性促进形成污泥絮体的微生物生长、抑制引起泡沫的丝状细菌的生长,或者将丝状细菌选择性富集到一定位置后清除,以控制它们在污泥混合液中的种群数量。


 【来源环保水圈,图片源于pixabay(与文字无关)】

更新日期:2021-08-26
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