污水处理中泡沫的形成与控制

2016-03-09 09:05:01 上海博易和化工有限公司 阅读

目前,世界范围内大多数城市污水处理厂采用活性污泥法处理工艺。普遍存在的问题之一就是曝气池表面常常会产生严重的泡沫,大量的泡沫使曝气池表面被覆盖,给污水处理厂的运行和管理带来了困难,同时也使出水水质恶化。

1 泡沫的形成

活性污泥工艺中,泡沫的形成一般有以下几种形式,主要包括工艺运行初始时期形成泡沫、反硝化作用起泡、表面活性剂起泡以及生物泡沫等。生物泡沫粘度大,呈黄褐色,具有稳定、持续、较难控制的特点。

1.1 工艺运行初期形成泡沫 曝气池开始运转时,表面活性剂对有机物的部分降解作用形成泡沫,并使泡沫迅速增长。这些泡沫一般呈白色且质轻,当活性污泥达到成熟时消失。

1.2 反硝化作用起泡 由于在二沉池或曝气不足的地方会发生反硝化作用,使微小的氮气气泡释放出来,从而使污泥的密度减小,有利于其上浮,产生泡沫现象。这种现象在二沉池中表现明显,且产生的悬浮泡沫通常不稳定。

1.3 表面活性剂起泡 污水中的表面活性剂和淀粉、蛋白质、油脂等表面活性物质在分子结构上都表现为含有极性~非极性基团即所谓双亲分子,在曝气的条件下,非极性基团一端伸入气泡内,而极性基团选择地被亲水物质所吸附,随气泡一起上浮至水面。各种悬浮物质若混入表面活性剂等产生的泡中,这些物质单独存在并不能发泡,但是可使泡沫稳定。 1.4 生物泡沫 目前,普遍认为生物泡沫形成的主要原因是:在各种因素影响下,造成丝状菌和放线菌等微生物的异样生长,丝状菌的比生长速率高于了菌胶团细菌,又由于丝状菌的比表面积较大,因此,丝状,结果曝气池中丝状菌成为优势菌种而大量增值,导致生物泡沫的产生。再加上这些微生物大都呈丝状或枝状,易形成网,能捕扫微粒和气泡等,并浮到水面。被丝网包围的气泡,增加了其表面的张力,使气泡不易破碎,泡沫更加稳定。另外,曝气气泡产生的气浮作用是泡沫形成的主要动力因素。

2 泡沫的控制

根据泡沫形成的机理及其影响因素,可采用物化和生物的方法对泡沫进行控制。控制泡沫特别是生物泡沫的实质并非消除丝状菌的产生,主要途径就是在曝气系统中建立一个不适宜丝状菌异常生长的环境,抑制其在活性污泥中的过度增殖,使丝状菌与絮凝体形成菌保持平衡的比例生长。

2.1 物化方法控制泡沫

(1)喷洒水。喷洒的水流或水珠能打碎浮在水面的气泡,以减少泡沫。但不能根本消除泡沫现象,是一种最常用最简便的物理方法。

(2) 投加消泡剂。可以采用具有强氧化性的杀菌剂,如氯、臭氧和过氧化物等。低浓度的H2O2是一种较常用的泡沫消除剂,而化学药剂阳离子聚丙烯酰胺也是一种常用的消泡剂。

(3) 降低污泥龄。一般采用降低曝气池中污泥的停留时间,以抑制有较长生长期的放线菌的生长。但降低污泥龄也有许多不适用的方面:当需要硝化时,则污泥停留时间在寒冷季节至少需要6d,这与采用此法矛盾。

2.2 生物方法控制泡沫

(1)降低细胞平均停留时间。降低细胞平均停留时间是很有效的控制泡沫的方法,实质即利用丝状菌平均世代时间较长于絮凝体形成菌的特点,抑制丝状菌的过度增殖,细胞平均停留时间越短,丝状菌越少,泡沫也越少。

(2)调节污水pH值。研究表明,最适宜诺卡氏菌生长的pH值为7.8,最适宜丝状菌生长的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。

(3)降低曝气的空气输入率。降低了曝气的空气输入率,一是能降低曝气池中气提强度,减缓了丝状菌的上浮速度;二是能降低曝气池中的溶解氧浓度,诺卡氏菌是严格的好氧菌,在缺氧或厌氧条件下,不易生长,但丝状菌却能忍受缺氧状态。再者,降低曝气池的空气输入量也相应的降低了微气泡的生成量,即减少丝状菌和放线菌机体上浮的载体,从而延缓泡沫的形成。

(4) 回流厌氧消化池上清液。试验表明,厌氧消化池上清液能抑制紫红红球菌菌属的生长,采用厌氧消化池上清液回流到曝气池的方法,也能控制曝气池表面泡沫的形成。但由于厌氧消化池上清液中含有高浓度好氧底物和氨氮,它们都会影响出水水质,因此应慎用。

(5) 增设生物选择器。生物选择器有好氧选择器和缺氧选择器两种,其目的就是使进入曝气池的污水先于回流污泥在其中充分混合,通过调节F/M、DO等因素,选择性的发展絮凝体形成菌,抑制丝状菌等的过度增殖。另有研究表明:好氧选择器能一定程度地控制紫红红球菌,但对诺卡氏菌菌属无大影响;而缺氧选择器对诺卡氏菌菌属有控制用,却对紫红红球菌无太大作用。

(6) 采用连续填料反应器。

(7) 没有证据表明厌氧和缺氧选择器能够绝对成功的控制紫红红球菌的扩散和增殖,连续流和序批实验表明,控制紫红红球菌生长的最佳方式就是采用连续填料流反应器,理由有二:一是利用絮凝体形成菌的高吸附能力能够大量去除慢速生物降解COD;二是能避免胶体物质水解后可溶产物的扩散。

3 结语

活性污泥工艺中泡沫产生的条件和机理尚有争议,但目前的研究认为,主要是由于诺卡氏菌和紫红红球菌菌属的异样生长,其比生长速率高于菌胶团絮凝体形成菌的比生长速率造成的,诺卡氏菌和紫红红球菌菌属有疏水性极强的细胞表面,迁移并停留在气泡表面,因而使气泡稳定。发泡现象也与气–水界面的疏水性有机化合物的浓度有关。 泡沫的控制主要有物化和生化的方法,通过加入化学药剂来改变细菌细胞表面的化学性质仍是一种控制泡沫产生的常用方法,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凝体形成菌的数量及生物总量。 总之,目前常用的投加化学药剂方法只是一种应急措施而非根本解决途径,因此,还应通过更深入更实际的生物方法的研究,来寻找一种更合理有效、更经济适用的方法控制诺卡氏菌和紫红红球菌菌属的生长和泡沫的形成,保证活性污泥工艺的正常和高效运行。