湛江市广业环保有限公司 524094
摘要：活性污泥法是目前城市污水处理厂应用最为广泛的生物处理方法之一。活性污泥好氧池普遍存在表面泡沫问题，严重影响污水厂的操作、运行、控制及出水水质。生物泡沫对污水厂的运行非常不利。据报道，采用活性污泥法的污水处理厂普遍存在泡沫问题，使得污水处理厂的操作、运行和控制都产生了一定的困难，严重影响了出水水质，甚至造成整个系统瘫痪的现象。以广东省某城镇生活污水处理厂实际运行为案例，对其产生的生物泡沫进行分析，并采取有效的措施，取得较好的效果。
关键词：A2/O；生物泡沫；过度氧化；丝状菌
好氧池或沉淀池表面的泡沫聚集，是活性污泥系统经常遇到的运行问题之一。研究证明，曝气过程产生泡沫，主要起源于一些微生物的过度繁殖。泡沫本身是微生物的机体和微气泡的结合物，实质上是一种生物泡沫。由于好氧池中丝状菌的异常生长，所形成的泡沫特点较稳定、持续，难以控制。生物泡沫对污水厂的运行非常不利。好氧池或沉淀池中出现大量丝状菌，水面上聚集大量泡沫，造成出水污染物浓度增加；产生恶臭和不良有害气体；降低机械曝气的氧转移效率；污泥硝化反应时可能产生较多泡沫，使腐化污泥的满溢，引起管道或某些设备的堵塞和积气，影响污泥硝化反应的正常运行。由于国内对生物泡沫的现象以及专门针对生物泡沫及丝状菌的研究比较少。因此，有针对性的开展这方面的研究，对于控制生物泡沫有着积极的意义[1]。
活性污泥法是目前城市污水处理厂应用最为广泛的生物处理方法之一。据报道，采用活性污泥法的污水处理厂普遍存在泡沫问题，使得污水处理厂的操作、运行和控制都产生了一定的困难，严重影响了出水水质。这一问题已成为污水处理厂运行操作中较为突出的问题。采用活性污泥法处理污水过程中，在好氧池与沉淀池内出现的泡沫问题很早就引起人们的关注[2]。本文以广东省某城镇生活污水处理厂实际运行为例，对其产生的生物泡沫进行分析，并采取有效的措施，取得较好的效果。
1 工程概况
1.1 基本概况
广东省某县级市污水处理厂，首期设计处理量5万m3/d，该厂的污水来源于城区生活污水（60%）和工业废水（40%）。由于该厂工业废水所占比例较大，进水水质变化较大，且受企业作息时间的影响较大。
1.2 工艺及工艺流程图
该工程处理工艺采用“A/A/O微曝氧化沟”工艺，工艺流程如图1，好氧区为底部推流廊道式，采用微孔曝气的方式进行充氧。
图1 工艺流程图
1.3 进水及出水水质标准
该厂出水执行国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级的B标准，该厂的进出谁水质标准如表1：
表1 进出水水质标准一览表
2 活性污泥异常情况
该厂于2012 年年初投产以来，系统运行良好，在11月末期活性污泥出现异常，产生了大量的生物泡沫。活性污泥异常时，最初是看见好氧池出现难以破裂的泡沫。2012 年12月，生化池曝气段出现大量油脂状，颜色为暗褐色的泡沫，在非曝气区，形成长时间漂浮的活性污泥层，并随水进入沉淀池，如图2所示。人工打捞后半小时内再次形成漂浮泥层，浮泥长时间停留在廊道内，一般情况下很难随水带走，持续时间为2个半月。
3 生物泡沫的形成因素
3.1 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[3]，而且一旦泡沫形成，泡沫层的生物停留时间就独立于好氧池内的污泥停留时间，易形成稳定持久的泡沫。
3.2 pH 值
不同的丝状微生物对pH 要求不一样。例如诺卡氏菌群（Nocardia amarae）的生长对pH 极敏感，最适宜的pH 为7.8。丝状菌最适宜的pH 为7.7～8.0，当水质pH 超过这一范围时，可有效减少泡沫的形成。根据验证试验表明，当pH 为5.0 时，就能有效控制其生长[4]。
图2 漂浮泥层
3.3 溶解氧（DO）
生物泡沫中的诺卡氏菌群是严格好氧的微生物，在缺氧或厌氧的条件下，都不能利用基质生长，但并不会死亡，而丝状菌有所不同，它可以利用硝酸根作为最终电子受体。因此即使在现有的脱氮除磷系统中的缺氧段或是厌氧段，仍可以顺利生产[5]。
3.4 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[6]，当环境或水温有利于它们生长时，就可能产生泡沫现象。
3.5 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。
3.6 污泥负荷
研究表明，在较高的F/M下，Nocardia在放线菌中所占的数量会上升约6%，几乎在放线菌中占绝对优势，并且泡沫也迅速出现。其他放线菌如果其微环境中底物浓度很高（如为液相中的100倍以上）也会大量增殖并产生泡沫。而Microthrixpar-vicella却比较适合在较低的污泥负荷下生长，有报道表明其最佳污泥负荷≤ 0.1kg/（kg/d）[7]
4 生物泡沫控制措施
近年来，活性污泥过程中泡沫问题的控制技术得到了一定的发展，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、化学或生物的措施控制生物泡沫的大量产生。但是这些技术大都有较强的针对性，在使用时应根据现场的实际情况加以选择。
4.1 物理措施去除生物泡沫
物理措施能够简单有效地去除池面的生物泡沫，但是不能从根本上消除生物泡沫，停止该措施后生物泡沫会在较短的时间内再次形成，此类仅是其他控制措施的补充。此类措施有：向泡沫喷冲清水、加快氧化沟流速、加强上部搅拌、人工打捞等。
4.2 化学措施去除生物泡沫
化学措施去除生物泡沫的针对性较强，可以从根本上去除生物泡沫，但投加化学药剂毕竟会增加污水处理厂的运行费用，投加方法及投加量不当可能导致活性污泥死亡，而且使用化学药剂后，对出水水质产生较大影响和剩余物。此类措施有：调控污水pH值、投加PAC、投加消毒试剂等。
4.3 生物措施去除生物泡沫
生物措施能从根本上有效地控制活性污泥过程中的生物泡沫，杜绝生物泡沫的形成，但此方法所需周期较长，对技术人员的专业技能要求比较高，不合理的控制可能造成出水水质超标或导致生物泡沫的恶化。此类措施有：降低污泥停留时间，降低好氧池空气输入率、选择性泡沫浮选或淘汰等。
5 该厂泡沫成因分析
该厂泡沫持续时间为2个月，泡沫外观基本相同且时间上是连续的，但是造成泡沫原因却不同。镜检观察，11月末至1月初，发现大量空间网状丝状菌（如图3a），SV30很高，经过翻查资料了解到，与泡沫有关的微生物大都含有脂类物质，如M.parvicella 的脂类含量达干重的35%。因此，这类微生物比水轻，易漂浮到水面。与泡沫有关的菌种大都形状为丝状或枝状，容易形成网，能捕集微粒和气泡等浮于水面。被该网状包围的气泡，增加了张力，令气泡难以破碎，泡沫就更稳定；1月初至1月中旬，SV30大幅度下降，且沉降速度较快但是泡沫未见减少，镜检发现少量裸露丝状菌，出现胞囊（如图3b），污泥细碎松散。胞囊是抵抗不良环境的一种休眠体，出现胞囊说明微生物生存环境恶化，污泥活性大大降低，造成生活污水中的合成洗涤剂和油脂类难以降解。细小的菌胶团结合曝气气泡后密度减小而上浮，与未降解的合成洗涤剂和油脂类形成稳定的泡沫。
a 丝状菌 b 胞囊
图3 异常污泥镜检情况
为了进一步查明引起生物泡沫的原因，对这2个时期与正常时期进出水水质及工艺参数进行比较，如表2。
表2 曝气出现泡沫期间与正常运行时工艺参数及出水水质对比
根据表2，进水水质与正常时期的水质并无较大差异，排除了由于温度、pH、营养失衡造成的丝状菌的大量增长。开始由于该厂脱泥设备的异常，未能正常脱泥，致使污泥龄过长，污泥负荷长期过低，好氧池氧转移效率过低，抑制了菌胶团的生长，促进了丝状菌的大量繁殖，引起污泥膨胀，形成生物泡沫及漂浮污泥；后来由于技术人员的错误判断，而且曝气不均匀，部分曝气区曝气量过大，造成污泥过度氧化，引起污泥老化解体，大量作为活性污泥骨架的微丝菌裸露[8]，从而产生生物泡沫。
6 采取措施及效果
有关文献报道相关介绍，生物泡沫可以通过物理、化学、工艺调控等方法消除。该厂经过人工打捞、喷洒水等物理方法去除泡沫，效果非常不明显；通过采集生物泡沫，进行投加PAM、双氧水消除生物泡沫的实验，除泡效果不理想，且成本过高。通过分析考虑成本和污泥本身情况，未采取化学方法消除泡沫。根据引起丝状菌大量繁殖的原因，该厂减少外回流，加大了排泥量，缩短污泥龄，同时加大曝气，提高菌胶团的生存竞争能力。经过一个星期的观察，发现丝状菌减少及SVI有所下降，但是生物泡沫并未消除，继续采取相同的工艺调控，一段时间，生物泡沫并未减少，反而增加。经过分析化验数据、观察镜检及测量SV，发现引起生物泡沫增长的原因改变，此次引起大量生物泡沫的原因是过度氧化，部分曝气区曝气过大，造成污泥解体老化，大量作为活性污泥骨架的微丝菌裸露。根据原因重新对工艺进行调整，降低好氧池曝气量，调整曝气阀门，使得曝气区曝气均匀，同时保持污泥龄在10天左右，经过一段时间的调控，生物泡沫得到了控制及各项指标恢复正常。
7 结语
A2/O 工艺比较容易产生生物泡沫且是个棘手问题，目前已经展开了大量的研究并且也取得了一定的成果。综合对比，生物除泡措施是从生物泡沫形成机理及微生物特性、生存环境等方面出发，通过改变微生物生存条件，从而抑制生物泡沫的产生，从根本上消除生物泡沫，且成本较低，从长远利益考虑此法是最佳的除泡措施。但是活性污泥法中产生泡沫的机理及其影响因素都较为复杂，目前还没有成熟的有效的控制技术，仍处于探索阶段，污水处理厂应根据自身工艺特点探索预防和控制方案，主要从以下几个方面加强检测和管理：
（1）加强水质检测，认真分析水质化验报告，经常性观察生物相和污泥沉降性能等，提早预防，避免生物泡沫的形成，保证污水厂的正常运行。
（2）产生生物泡沫，明确活性污泥过程中的泡沫产生机理，从各厂实际情况出发，根据产生泡沫原因、成本、成效，通过实验的方法，选择正确的措施消除泡沫。
（3）观察本厂所处地理位置、环境、气候及进水水质特点，总结容易产生泡沫的原因及消除泡沫经验，避免生物泡沫的再次产生。
（4）提高员工的专业技能和职业素质，杜绝由于工艺调控错误引起的生物泡沫或生产异常。
参考文献：
［1］ 贾海亮，闵峰，李晓哲，等．好氧活性污泥法处理过程中生物泡沫的产生与控制[J]．广东化工，2010，37（3）：163-164
［2］活性污泥法处理过程中泡沫问题的产生与控制[J]。环境污染与防治，2006，8（26）.
［3］张勇吉，好氧池中生物泡沫的产生与控制[J]．中国给水排水，1991，7（2），
［4］Cha D H，et al．Process control factor influencing noncredit populations inactivated sludge[J]．Wat．Environ．Res：1992，（64）：37-43
［5］李探徽，陈志根．活性污泥法的生物泡沫的形成和控制[J]．中国给水排水，2000，17（4）：22-25．
［6］李探徽，彭永臻，陈志根，等.活性污泥法的生物泡沫形成和控制[J].中国给水排水，2000，17（4）
［7］34（Knoop S，Kuns t S.Influen ce of t em perature and sludge loadin gon act iveat ed sludg e set t ling，especial ly on microth rex parvi-cell a[J].Wat.S ci.T ech.，1998，37（4/5）
［8］范举红1，周爱姣２，陶涛２，李昌湖1，徐子松A2 /O 工艺中泡沫的成因分析及控制措施[J]。工业用水与废水。2008
论文作者:黄琼清
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/16
标签：泡沫论文; 污泥论文; 生物论文; 丝状论文; 活性论文; 措施论文; 曝气论文; 《基层建设》2017年第23期论文;