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汙水池滲濾液泡沫消除方法
日期：2025-06-18 07:53
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摘要：
如今，工業化生產越來越多，對環境的汙染也越來越厲害。國家對於汙染的不同層麵也要求越來越高。為了提高環境汙染 尤其是垃圾處理，水汙染提出了高要求，高標準。對於汙水處理，國內各處不斷建立汙水調節池，分解池， 淨化池等。采用的也是超聲波液位計和顯示儀表配套的自動化控製。但是由於現場環境惡劣，複雜，處理池出現很多問題，今天就汙水池裡滲濾液出現泡沫該如何消除進行講解：
① 噴灑水。這是一種*常用的物理方法。通過噴灑水流或水珠以打碎浮在水麵的氣泡，來減少泡沫。打散的汙泥顆粒部分重新恢複沉降性能，但絲狀**仍然存在於混合液中，所以，不能根本消除泡沫現象。
②投加消泡劑。可以采用具有強氧化性的**劑，如氯、臭氧和過氧化物等。還有利用聚乙二醇、矽酮生產的市售藥劑，以及氯化鐵和銅材酸洗液的混合藥劑等。藥劑的作用僅僅能降低泡沫的增長，卻不能消除泡沫的形成。而廣泛應用的**劑普遍存在負作用，因為過量或投加位置不當，會大量降低反應池中絮成菌的數量及生物總量。
③降低汙泥齡。一般采用降低曝氣池中汙泥的停留時間，以抑製有較長生長期的放線菌的生長。有實踐證明，當汙泥停留時間在5～6 d時，能有效控製Nocardia菌屬的生長，以避免由其產生的泡沫問題。但降低汙泥齡也有許多不適用的方麵：當需要硝化時，則汙泥停留時間在寒冷季節至少需要6 d，這與采用此法矛盾；另外，Microthrix parvicella和一些絲狀菌卻不受汙泥齡變化的影響。
④回流厭氧消化池上清液。已有試驗表明，采用厭氧消化池上清液回流到曝氣池的方法，能控製曝氣池表麵的氣泡形成。厭氧消化池上清液的主要作用是能抑製Rhodococcus菌，但利用此法在幾個汙水處理廠進行實際操作時，並冇有取得象實驗室那樣的成功的由於厭氧消化池上清液中含有高濃度好氧底物和氨氮，它們都會影響*後的出水質量，應慎重采用。⑤投加特彆微生物。有研究提出，一部分特殊菌種可以消除Nocardia菌的活力，其中包括原生動物腎形蟲等。另外，增加捕食性和拮抗性的微生物，對部分泡沫**有控製作用。
④回流厭氧消化池上清液。已有試驗表明，采用厭氧消化池上清液回流到曝氣池的方法，能控製曝氣池表麵的氣泡形成。厭氧消化池上清液的主要作用是能抑製Rhodococcus菌，但利用此法在幾個汙水處理廠進行實際操作時，並冇有取得象實驗室那樣的成功的由於厭氧消化池上清液中含有高濃度好氧底物和氨氮，它們都會影響*後的出水質量，應慎重采用。⑤投加特彆微生物。有研究提出，一部分特殊菌種可以消除Nocardia菌的活力，其中包括原生動物腎形蟲等。另外，增加捕食性和拮抗性的微生物，對部分泡沫**有控製作用。
⑥選擇器。選擇器是通過創造各種反應環境（氧、有機負荷或汙泥濃度等)，以選擇優先生長的微生物，淘汰其他微生物。有研究報道：好氧選擇器能一定程度地控製M.parvicella，但對Nocardia菌屬無大影響；而缺氧選擇器對Nocardia菌屬有控製作用，卻對M.parvicella無作用。水網博客——水業思想的集散地！H L U| {3D
2 活性汙泥法中的發泡微生物
2 活性汙泥法中的發泡微生物
2.1 發泡微生物的類群
生物泡沫的形成主要與活性汙泥中微生物的種類和生長情況有關。很多研究表明，活性汙泥中含分枝菌酸放線菌(mycolata)的生長和積聚會造成生物泡沫[12]，因為含分枝菌酸放線菌的細胞壁中所含的長鏈枝狀的分枝菌酸構成了細胞表麵疏水性（CSH），而CSH正是泡沫形成的選擇性浮選的必要條件[13]。另有報道認為，微絲菌（Microthrix parvicella）的存在同樣也會引起生物泡沫[14]。由於對微生物分類差異性認識的不足以及檢測手段的限製，對於活性汙泥過程中的生物泡沫究竟是由哪些微生物引起的問題至今還冇有統一的報道。普遍認同的與生物泡沫有關的菌屬主要有：（1）放線菌。包括：Nocardia amarne，革蘭氏陽性，枝狀菌絲；Nocardia pinesis，革蘭氏陽性，鬆枝狀；Rhodococcus sp.，革蘭氏陽性，枝狀菌絲。（2）絲狀菌。包括：Microthrix parvicella，革蘭氏陽性，絲狀、無鞘無分枝；EikelbMmtype 0675，革蘭氏陽性，有鞘無分枝；Eikelboomtype 0092，革蘭氏陰性，無鞘無分枝。
在上述菌種中，*常見的是Nocardia amarne和Microthrix parvicella。另外，放線菌中的Nocardia asteroide、Mycobacterium sp.、Oerskovia sp.、Gordona sp.及絲狀菌中的EikelboomType 1851、0581、0803、0041、0914和Nostocoidia limicola等微生物，雖然它們在曝氣池中的濃度一般不足以產生生物泡沫，但是在穩定的泡沫中經常發現有它們的存在[15]。不同地區產生生物泡沫的微生物類群和數量會有所差彆。有報道表明，在比較溫暖的氣候條件下，Nocardia amarne是主要的發泡微生物[16]。根據澳大利亞維多利亞、新南威爾士及昆士蘭地區汙水廠泡沫問題的調查顯示，Nocardia amarne、Nocardia pinesis和Microthrix parvicella是該地區*常見的發泡微生物[1]。而在歐洲的城市汙水處理廠，生物泡沫問題主要是由於Microthrix parvicella和Rhodococcus sp.引起的[17]。
2.2 微生物發泡閾值濃度
活性汙泥中發泡微生物的濃度必須達到一定的閾值水平以上才能引起生物泡沫[18]。分子水平生物檢測技術的提高為確定微生物發泡閾值濃度問題提供了技術支持。現在，相關rRNA水平的定量化技術及定量化熒光原位雜交（FISH）技術等檢測手段都能用來確定活性汙泥中發泡微生物的生物量[19]。Cha等通過細絲交叉點計數法確定過活性汙泥中諾卡氏菌的發泡閾值為1ⅹ106n/gVSS[20]；Davenport等通過定量化FISH技術確定了含分枝菌酸放線菌的發泡閾值為2ⅹ106n/mL[21]；Francis等進一步對**形成生物泡沫與形成穩定的生物泡沫進行了區分，通過試驗分彆測定了發泡閾值及穩定發泡閾值。通過以SSU rRNA為目標的雜交探針檢測技術，發現在批式試驗中Gordonia（以前稱作Nocardia）的發泡閾值和穩定發泡閾值分彆為2ⅹ108μm/mL和1ⅹ109μm/mL[16]。
3 影響生物泡沫形成的因素
3.1 溫度
與生物泡沫形成有關的菌類都有各自適宜的生長溫度，當環境或水溫有利於它們生長時，就可能產生泡沫現象。一般認為，溫度較高時生物泡沫主要由放線菌引起，而溫度較低時主要由Microthrix parvicella等絲狀菌引起。Lechever認為，隻有在溫度高於14℃時，放線菌才會引起生物泡沫，同時他還特彆提到，Nocardia amarne的生長溫度範圍為23～37℃。Knoop等的研究表明，Microthrix parvicella更適宜在≤12～15℃的較低溫度下生長，超過20℃就不會發生增殖[22]。
3.2 pH[11, 23]
有研究表明，Nocardia和Rhodococcus菌種的*佳pH為7.0～8.5，當pH從7.0下降到5.0～5.6時，能有效地減少泡沫的形成。另外，Nocardia amarne的生長對pH極為敏感，*適宜的pH為7.8，當pH為5.0時，能有效控製其生長；Microthrix parvicella*適宜pH為7.7～8.0。
3.3 溶解氧
Nocardia是好氧菌，在缺氧或厭氧條件下不易生長，但也不死亡。Microthrix parvicella卻能忍受缺氧狀態[15]。也有報道認為，較低的曝氣池溶解氧濃度是絲狀微生物開始增殖的有利因素[17]。
3.4 汙泥停留時間
由於產生泡沫的微生物普遍存在生長速率較低、生長周期長(見表1)的特點，所以汙泥停留時間長有利於微生物的生長。因此，采用延時曝氣方式的活性汙泥法更易產生泡沫現象。另外，一旦泡沫形成，泡沫層的生物停留時間就會獨立於曝氣池內的汙泥停留時間，易形成穩定持久的泡沫。
表1 常見發泡微生物的生長周期[11]
| 菌 類 | 生長周期/d |
| Rhodococcus sp. | 2～4 |
| Nocardia amarne | 4～7 |
| Microthrix parvicella | 6～10 |
| Nocardia pinesis | 10～21 |
3.5 汙泥負荷
研究表明，在較高的F/M下，Nocardia在放線菌中所占的數量會上升約6％，幾乎在放線菌中占**優勢，並且泡沫也迅速出現。其他放線菌如果其微環境中底物濃度很高（如為液相中的100倍以上）也會大量增殖並產生泡沫。而Microthrix parvicella卻比較適合在較低的汙泥負荷下生長，有報道表明其*佳汙泥負荷≤0.1 kg/（kg•d）[22]。
3.6 底物種類
底物的種類與泡沫的產生有很大關係。由於大多數發泡微生物具有疏水性，因此疏水性底物更易被這些微生物利用而引發泡沫問題[23]。大量研究表明，進水中存在高水平可乳化的脂肪類物質如油或者油脂時極易引起泡沫問題[24]。脂肪酸被認為是Nocardia amarne的**碳源，因此當進水中有脂肪酸存在時，發泡機率就會大大增加[25]，而Rhodococcus sp.更適宜以C12-C17的烷烴作為底物[26]。以橄欖油或者吐溫80等疏水性物質作為底物時，Nocardia pinesis生長更快[27]。跟放線菌不同，Microthrix parvicella具有很高的營養需求，喜歡長鏈脂肪酸如油酸作為其碳源，因此在含有高負荷脂、油和皂類的情況下，有優先繁殖Microthrix parvicella的危險[28]。
3.7 曝氣方式
不同曝氣方式所產生的氣泡不同，而微氣泡或小氣泡比大氣泡更有利於產生生物泡沫，並且泡沫層易集中於曝氣強度低的區域[11]。
3.8 其他運行條件
曝氣池中離心循環泵產生的機械應力會損壞密實的活性汙泥絮狀體，從破損的細胞中釋放出來的表麵活性蛋白質、類脂化合韌的增多，能導致放線菌、絲狀菌的增殖，產生大量泡沫[29]。
4 厭氧泡沫
大量研究表明，泡沫問題不僅發生在曝氣池和二沉池中，汙泥消化池運行過程中也經常會遇到泡沫問題。一般認為，汙泥消化池中的泡沫問題主要是由如下3點原因造成的：（1）由於產甲烷階段是厭氧消化的速度限製步驟，當消化過程超負荷運轉時就會因過程失去平衡而造成揮發性脂肪酸（VFA）特彆是乙酸的積累；（2）汙泥中疏水物質的存在；（3）汙泥中含有發泡微生物[30]。Krishna等認為，汙泥中諾卡氏菌的存在、消化池的鼓氣混合、過度的氣體再流通、高汙泥負荷、不當的汙泥負荷控製以及汙泥中有機物含量過高都會引起消化過程中的泡沫問題[31]；Wanner認為，厭氧消化過程中的生物泡沫同樣是由於具有疏水性細胞壁的Nocardia以及Microthrix parvicella等微生物與過程中產生的氣泡結合上升至表麵積累積而產生的[32]。
5 泡沫的危害
活性汙泥過程中出現的泡沫會產生如下問題[17]：（1）刮風時泡沫飛揚會給人**的美觀感受；（2）汙染池壁和過道，會引起一係列**問題；（3）妨礙刮渣係統的正常運行；（4）在寒冷的冬天會因結冰而影響機械裝置的正常運行；（5）影響曝氣係統（特彆是機械曝氣）的充氧效率；（6）增加出水的BOD和SS，影響出水水質；（7）氣味問題。
另外，在厭氧消化池中產生的泡沫也會導致一係列的運行問題，降低消化池的效率並降低氣體產量。
6 活性汙泥過程中泡沫問題的控製
近年來，活性汙泥過程中泡沫問題的控製技術得到了較大的發展，但是這些技術大都有較強的針對性，在使用時應根據現場的實際情況加以選擇。
6.1 降低汙泥停留時間
大量研究表明，降低曝氣池的汙泥停留時間，能有效控製活性汙泥過程中的生物泡沫。降低汙泥停留時間，實質上是種生物篩選策略，即利用發泡微生物平均世代時間較長的特點，抑製發泡微生物在曝氣池中的過度增殖或將其排除出去，達到控製生物泡沫的目的。有文獻報道，隻要將泥齡控製在9 d以下，就能將曝氣池中的Nocardia消除[33]。但降低泥齡也有許多不適用的方麵：當曝氣池中需要有硝化作用發生時，則需要相對較長的汙泥停留時間，與采用此法是個矛盾；另外，Microthrix parvicella和其他一些絲狀菌的生長受泥齡變化的影響相對較小，如果生物泡沫主要由這些微生物引起，采用此法效果不大[17]。
6.2 降低曝氣池空氣輸入率
降低曝氣池的空氣輸入率，能在一定程度上控製生物泡沫的發展。一方麵，降低空氣輸入率相應減少了曝氣池中微氣泡生成量，有效降低曝氣池中選擇性浮選強度，而選擇性浮選恰是活性汙泥過程中泡沫產生的重要原因；另外，降低空氣輸入率能降低曝氣池中的溶解氧濃度，抑製Nocardia等菌屬的過度增殖[34]。但是，隨著空氣輸入率的降低，曝氣池中的硝化作用會受到抑製，出水濁度也會相應有所提高，這是采用此法控製泡沫問題時需要考慮的地方[33]。
6.3 曝氣池前增設生物選擇器
生物選擇器是個混合池，使進入曝氣池的汙水先與回流活性汙泥充分混合，在好氧、厭氧或缺氧的條件下停留一段時間，抑製發泡微生物的過度增殖，選擇性發展其他微生物[34]•d）、平均接觸時間為18 min的缺氧生物選擇器有效控製了回流汙泥中的Nocardia，但該選擇器對Microthrix parvicella則無明顯效果；當采用汙泥負荷為24 kgBOD5/（kgMLSS•d）、平均接觸時間為14 min的好氧生物選擇器時則能對Microthrix parvicella有較好的控製作用[35]。。在厭氧或缺氧生物選擇器中，建立高F/M、低DO或厭氧的條件，使兼性的絮凝體形成菌吸附並貯存水中大部分可溶有機物，通過奪去一部分發泡微生物賴以生存的營養源的方式對發泡微生物進行控製。好氧生物選擇器也以控製某些發泡微生物的生長為*終目的，所不同的是，它所創造的是個好氧的環境。Paolo等在研究中用汙泥負荷為11 kgBOD5/（kgMLSS
6.4 選擇性泡沫浮選或淘汰（SFW）
通過對發泡汙泥進行連續選擇性浮選，處理並淘汰泡沫後，生物相中的發泡微生物會大大減少。Pretorius等通過研究發現，對發泡汙泥選擇性浮選4 h後，其中95%的發泡微生物得到了去除[10]。
6.5 回流厭氧消化池上清液
由於消化池上清液對Nocardia amarne有毒性，因此可以通過向曝氣池引入消化池上清液來控製生物泡沫。需要注意的是，由於上清液COD計和NH3-N濃度極高，因此把上清液引入曝氣池後可能會惡化*終出水水質[17]。
6.6 其他控製方法
除了上述方法之外，向泡沫噴水、加強上部攪拌、添加化學藥劑(如H2O2、O3和聚合鋁鹽等)、投加特彆微生物（如腎形蟲）、對回流汙泥進行氯化以殺傷放線菌及降低汙水pH等方法都能對泡沫起一定的控製作用，在運用時可根據實際情況加以選擇。
6.7 厭氧泡沫的控製
對於汙泥厭氧消化池中的泡沫問題，可以采用如下方法進行控製：降低汙泥齡、在消化池頂部安裝攪拌器、投加消泡劑（如聚合鋁鹽）及對汙泥進行加熱與處理（70℃、5 min）。
7 問題與展望
對於活性汙泥過程中的泡沫問題，目前已經展開了大量的研究並且也取得了一定的成果。但是活性汙泥法中產生泡沫的機理及其影響因素都較為複雜，並且還經常會與汙泥膨脹等其他異常情況同時出現，在對其控製上還缺乏廣泛有效的手段，很多方麵還有待於進一步的研究。
（1）明確活性汙泥過程中的泡沫產生機理。選擇性浮選可以較好地解釋活性汙泥過程中泡沫的產生，因此可以對其進一步展開研究，對選擇性浮選過程中的微氣泡大小、絮體顆粒大小以及CIH等因素進行量化考察，明確這些指標在發泡過程中所起的作用。
（2）采用現代先進的生物檢測技術確定不同情況下發泡微生物的種類，較準確地判斷發泡原因，以便能使用具有針對性的措施控製泡沫的產生。
（3）運用數學模型把發泡微生物種類、濃度及各種發泡影響因素與發泡情況有機地聯係起來，爭取運用數學模型來有效預測、判斷活性汙泥過程中的發泡狀況。
（4）開發使用範圍廣、不利因素小和經濟可行的組合泡沫控製技術來有效控製活性汙泥過程中的泡沫問題
清華大學環境工程係的教授谘詢過，他們認為泡沫可能是由垃圾在厭氧反應過程中的中間產物脂肪酸引起。我覺得這有道理。我原來忽略了中間產物。教授認為脂肪酸在曝氣過程中揮發，並很快凝結成液態。液態的脂肪酸附著在氣泡上形成難破碎的泡沫，應該是產生泡沫的原因之一。但是我司覺得還是不能排除生物泡沫的可能性。即過程中有諾卡氏菌一類的粘性菌產生的可能。
