氧化沟污水处理工艺中生物泡沫形成与控制措施
【摘要】：采用氧化沟处理工艺的污水处理厂产生的生物泡沫现象会严重影响污水处理系统的操作、运行和出水水质。泡沫的产生主要是由于Microthrix parvicella菌属的异样生长造成的。实践表明，污泥停留时间(SRT)、pH值、水温、溶解氧(DO)等是生物泡沫产生的重要因素。控制生物泡沫的方法主要有喷洒水、投加化学药剂、调节污水pH值、降低污泥停留时间(SRT)或溶解氧等。
【关键词】：氧化沟处理工艺; 生物泡沫; 控制
降低氧化沟溶解氧意味着相应的降低了氧化沟内微气泡的生成量，减少丝状菌体上浮的载体，从而延缓泡沫的形成。更为重要的是，大多数丝状菌微生物是严格的好氧菌，在缺氧或厌氧条件下，即使个别菌属不能被完全杀死，也会极大的抑制其增殖，从而达到从根本上控制生物泡沫的产生。
1． 工程实例
嘉兴联合污水处理有限责任公司污水处理厂采用氧化沟工艺，占由于氧化沟污水处理工艺比常规的活性污泥法具有能有效除磷脱氮，运行管理简单的特点，目前，城市污水处理厂采用氧化沟工艺的应用越来越多。氧化沟表面常常会产生严重的泡沫却是普遍存在的问题之一①②。大量的泡沫使氧化沟表面被覆盖，曝气效率明显下降，若泡沫从沟中溢出会引起设备及外部池壁的污染，严重污染了周围环境，给污水处理厂的正常运行和管理带来困难，同时也严重影响出水水质。1969年，Anon首先在美国的Milwaukee污水处理厂发现了生物泡沫问题。对欧洲部分污水处理厂的调查表明，有87%的氧化沟工艺污水处理厂受到生物泡沫的影响③。
2． 生物泡沫
2.1 生物泡沫的危害
生物泡沫问题会严重干扰污水处理厂的运行控制和维护管理。例如：在氧化沟或二沉池中出现大量丝状微生物，池面上漂浮、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；降低机械曝气方式的氧转移效率；可能造成后期污泥消化时产生大量表面泡沫。生物泡沫对运行的影响有时会达到难以想象的程度。瑞典斯德歌尔摩的Hilm Merfjarden处理厂自1994年以来一直存在着严重的生物泡沫，该厂的泡沫曾随排泥进入消化池，然后自沼气管道进入了沼气锅炉④。美国某处理厂曾出现大量浮渣堵塞了消化池液面至池盖之间的空间，使初沉出水无法流入曝气池。美国另一处理厂生物浮渣严重时，核算发现曝气池内45%的MLSS转移到了泡沫形成的浮渣中⑤。
2.2 生物泡沫的形成机理
生物泡沫的形成主要与氧化沟中微生物的生长和种类有关，但至今仍有许多现象不能简单地进行解释。目前，世界上普遍认为Microthrix parvicella（革兰氏阳性，丝状、无鞘无分枝）菌属是导致生物泡沫的主要菌属。Microthrix parvicella菌属含有大量脂类物质（脂类含量达干重的35%），本身比水轻，易漂浮到水面；再加上这类微生物呈丝状或枝状，能大量网捕污水中悬浮固体微粒和气泡等，并形成网，增加了泡沫表面的张力，使其更加稳定，不易破碎。在各种因素影响下，造成Microthrix parvicella菌属的异样生长，其比生长速率高于了菌胶团细菌，结果成为了氧化沟中优势菌种而大量增值，最终导致生物泡沫的产生。
2.3 生物泡沫的影响因素
氧化沟中的污水成份是生物泡沫形成的重要内因。早在1998年，D.Mamais等经实验研究认为，污水中慢速生物降解COD（长链脂肪酸）是氧化沟系统中Microthrix parvicella菌属快速生长的主要原因，氧化沟中菌胶团去除易生物降解COD的过程中不会造成Microthrix parvicella菌属的快速生长，但慢速生物降解COD（长链脂肪酸）在被菌胶团吸附去除时会大大促进其快速生长，并且Microthrix parvicella菌属的生长量与吸附去除的慢速生物降解COD量成反比关系⑥。
另外，污泥停留时间(SRT)、pH值、溶解氧(DO)以及曝气方式等也是生成泡沫的重要影响因素。Microthrix parvicella等丝状菌微生物生长速率较低、生长周期长，长污泥停留时间(SRT)都会有利于这些微生物的生长，这就是氧化沟工艺比普通活性污泥法更易于产生泡沫的原因，而且一旦泡沫形成，泡沫层的生物停留时间远远大于氧化沟内的正常污泥停留时间，从而加剧了丝状菌微生物生长，形成稳定持久的泡沫。同其他微生物一样，Microthrix parvicella等丝状菌微生物生长也需要适当的pH值、水温、溶解氧(DO)。大多数与生物泡沫有关的茵群对pH值敏感，最适宜pH值为7.7～8.0， pH值从7.0下降到5.0～5.6时，能有效地控制其生长，减少泡沫的形成。研究和实践表明，大多数的丝状菌微生物是低温好氧菌，在高水温和缺氧或厌氧条件下，不易生长。
3． 生物泡沫的控制措施
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、化学或生物的方法控制生物泡沫的大量产生。这里要强调的是，不论采用何种措施方法，控制生物泡沫的实质并非消除Microthrix parvicella等菌属的产生，而是在氧化沟中建立一个不适宜其大量生长的环境，抑制其在活性污泥中的过度增殖，使丝状菌与正常的微生物絮体保持平衡的比例生长。
3.1 物理方法
① 氧化沟液面喷冲清水
氧化沟液面喷冲清水是一种最常用最简便的物理方法。喷冲的水流或水珠能打碎浮在水面上的气泡，使泡沫无法聚集起来，以减少泡沫的不良影响，但不能从根本消除泡沫现象，在停止喷洒水之后很快就会再次产生大量的泡沫。
② 加快氧化沟流速
氧化沟的正常流速一般不大于0.5m/s，气泡易于浮出水面最终聚集成成片的泡沫，加大氧化沟回流比，增加氧化沟流速，可以缓解气泡的积累，有助于控制泡沫的产生。同样，这种方法虽然简单有效，但其不能从根本消除泡沫现象，仅是其它控制措施的补充。
3.2 化学方法
①调节污水pH值
研究表明，最适宜Microthrix parvicella等菌属生长的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。但在工程中由于后续污水处理和一般氧化沟工艺处理水量都比较大等问题，这一措施在实际应用中鲜见报报道。
② 投加化学药剂
很多种化学药剂均能用于控制生物泡沫，H2O2是其中一种较常用的泡沫消除剂。在氧化沟中投加H2O2，浓度控制在20～25mg H2O2/(kg?MLSS)，其浓度不足以杀死菌胶团表面伸出的丝状菌，只能氧化部分生物残渣和消除代谢过程产生的毒素，净化菌胶团细菌生长的环境，促进了菌胶团细菌优势生长, 使菌胶团菌和丝状菌的生长达到了新的平衡，从而达到控制生物泡沫的目的，并能保证出水水质不受影响。
3.3 生物方法
① 降低污泥停留时间(SRT)
这种方法的实质就是利用丝状菌生长周期长的特点，抑制丝状菌的过度增殖，污泥停留时间(SRT)越短，丝状菌越少，泡沫也越少。
②降低溶解氧(DO)地面积360亩，设计处理规模为30万吨/日。
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