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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流MBR泡沫问题【精品文档】第 14 页李探微1；彭永臻2；陈志根3；韦苏1；吕阳泉1 (1.浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州310032； 2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090；3.杭州市政排水所，浙江杭州310014) 摘要：活性污泥法污水处理厂的生物泡沫现象会影响污水处理系统的操作、运行和出水水质，泡沫的产生主要和各种丝状菌和放线菌有关。常用的泡沫控制方法有：喷洒水、投加消泡剂或微生物、降低污泥龄、回流消化池上清液、选择器等。实践表明，气温、气压和水温的交变也是泡沫产生的重要原因。在活性污泥系统中加入适合丝状微生物固着生长的
2、载体，是值得关注的泡沫控制方法。 关键词：活性污泥工艺；泡沫；控制 中图分类号：X703 文献标识码：C 文章编号：1000-4602(2001)04-0073-04 活性污泥工艺是污水处理厂应用最广泛的生物处理方法。对于世界上大多数采用活性污泥法的污水处理厂而言，普遍存在表面泡沫问题1、2。这使污水厂的操作、运行和控制产生了困难，也严重影响出水水质。据对欧洲污水厂的调查，有20%受到泡沫的长期影响，50%受到周期影响，采用延时曝气方式的污水厂中有87%受到泡沫影响3。 泡沫一般分为三种形式4：启动泡沫。活性污泥工艺运行启动初期，由于污水中含有一些表面活性物质，易引起表面泡沫。但随着活性污泥的
3、成熟，这些表面活性物质经生物降解，泡沫现象会逐渐消失。反硝化泡沫。如果污水厂进行硝化反应，则在沉淀池或曝气不足的地方会发生反硝化作用，产生氮等气泡而带动部分污泥上浮，出现泡沫现象。生物泡沫。由于丝状微生物的异常生长，与气泡、絮体颗粒混合而成的泡沫具有稳定、持续、较难控制的特点。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5、6。 1生物泡沫的形成及影响因素 1.1生物泡沫的形成机理 与泡沫有关的微生物大都含有脂类物
4、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，泡沫就更稳定。 曝气气泡产生的气浮作用常常是泡沫形成的主要动力。颗粒利用气泡气浮，必须是形小、质轻和具有疏水性的物质。所以，当水中存在油、脂类物质和含脂微生物时，则易产生表面泡沫现象。 1.2与生物泡沫形成有关的菌属 生物泡沫的形成主要与活性污泥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。世界上普遍承认的与生物泡沫有关的菌属主要有5：放线菌，包括：N
5、ocardia amarae，革兰氏阳性，枝状菌丝；Nocardia pinesis，革兰氏阳性，松枝状；Rhodococcus sp.，革兰氏阳性，枝状菌丝。丝状菌，包括：Microthrix parvicella，革兰氏阳性，丝状、无鞘无分枝；Eikelboom type 0675，革兰氏阳性，有鞘无分枝；Eikelboom type 0092，革兰氏阴性，无鞘无分枝。上述菌种中，最常见的是Nocardia amarae和Microthrix parvicella(见图1、2)。 1.3生物泡沫形成的主要因素 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(见表1)，所以长
6、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，而且一旦泡沫形成，泡沫层的生物停留时间就独立于曝气池内的污泥停留时间，易形成稳定持久的泡沫7。 表1微生物的生长周期与生长温度 菌类 生长周期(d) 生长温度() 最佳温度() 24 1040 Rhodococcus sp. 47 2337 28 Nocardia amarae 610 835 25 Microthrix parvicella 1021 1531 1825 Nocardia pinesis Type 1863 30 pH值。有报道指出：pH值从7.0下降到5.05.6时，能有效地减少泡沫的形成
7、。Nocardia amarae的生长对pH值极敏感，最适宜的pH值为7.8，当pH值为5.0时，就能有效控制其生长。Microthrix parvicella最适宜pH值为7.78.0。 溶解氧(DO)。Nocardia 是严格的好氧菌，在缺氧或厌氧条件下，不易生长，但也不死亡。Microthrix parvicella却能忍受缺氧状态5。 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2(见表1)，当环境或水温有利于它们生长时，就可能产生泡沫现象。 憎水性物质。虽然原理不很清楚，但有试验说明，不溶性或憎水性物质(如油、脂类等)有利于放线菌的生长。 曝气方式。据观察，不同曝气
8、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。 2生物泡沫的控制方法 喷洒水。这是一种最常用的物理方法。通过喷洒水流或水珠以打碎浮在水面的气泡， 来减少泡沫。打散的污泥颗粒部分重新恢复沉降性能，但丝状细菌仍然存在于混合液中，所以，不能根本消除泡沫现象。 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。还有利用聚乙二醇、硅酮生产的市售药剂，以及氯化铁和铜材酸洗液的混合药剂等。药剂的作用仅仅能降低泡沫的增长，却不能消除泡沫的形成。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成菌的数量及生物总量
9、2。 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。有实践证明，当污泥停留时间在56 d时，能有效控制Nocardia菌属的生长，以避免由其产生的泡沫问题8、9。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6 d，这与采用此法矛盾；另外，Microthrix parvicella和一些丝状菌却不受污泥龄变化的影响。 回流厌氧消化池上清液。已有试验表明，采用厌氧消化池上清液回流到曝气池的方法，能控制曝气池表面的气泡形成。厌氧消化池上清液的主要作用是能抑制Rhodococcus菌，但利用此法在几个污水处理厂进行实际操作时，并没
10、有取得象实验室那样的成功。由于厌氧消化池上清液中含有高浓度好氧底物和氨氮，它们都会影响最后的出水质量5，应慎重采用。 投加特别微生物。有研究提出，一部分特殊菌种可以消除Nocardia菌的活力，其中包括原生动物肾形虫等。另外，增加捕食性和拮抗性的微生物，对部分泡沫细菌有控制作用5。 选择器。选择器是通过创造各种反应环境(氧、有机负荷或污泥浓度等)，以选择优先生长的微生物，淘汰其他微生物。有研究报道：好氧选择器能一定程度地控制M.parvicella，但对Nocardia菌属无大影响；而缺氧选择器对Nocardia菌属有控制作用，却对M.parvicella无作用10。 3实例分析 虽然各种研究
11、和实践表明泡沫问题具有基本共同的原理，但引起泡沫现象的因素很多，控制的方法也各异(见表2)。 表2一些污水厂的泡沫控制方法及其成功率2、5 控制方法 统计(1) 统计(2) 统计(3) 污水厂 成功率(%) 污水厂 成功率(%) 污水厂 成功率(%) 喷洒水 58 88 46 28 降低污泥龄 44 73 46 57 杀菌剂 48 58 9 66 46 20 反泡沫药剂 35 20 7 57 选择器 11 73 减少曝气时间 5 60 46 33 从泡沫控制的结果来看，各种方法的使用都应慎重考虑，例如虽然选择器是一种方便的方法，但仍然需要有针对性11。因此，首先应找出形成泡沫问题的主要原因，再
12、提出符合实际的可行解决方法。 大关污水处理厂是杭州市的一个居住区污水处理厂，处理量为4 000m3/d ，采用合建式氧化沟。通过1995年1999年的观察，总结出其泡沫现象的规律，主要是与气候(气温、水温和大气压力)有关。严重的泡沫现象(见图3)在温度高的夏季和寒冷的冬季都不会发生，每年都出现在春夏、秋冬换季时。即发生在气温、水温和气压交变的环境。分析1999年的统计数据，发生泡沫现象的时期为：由水温高于气温而交变到水温低于气温时(3月下旬到4月中旬)和由水温低于气温而交变到水温高于气温时(10月下旬到11月中旬)。气压和气温交变的时期。显然，由于生态环境的更迭，使微生物的生长、构成等发生了变
13、化。从过去的操作运行发现，不改变其他条件，泡沫现象在经历一段时间后(1020 d)会逐渐消失，污水处理系统自动修复。通过镜检，发现春夏交变的泡沫中主要是丝状菌的暴发，丝状菌大量生长，并伸展开来；而秋冬交变时，失去活力的丝状菌包裹在同样失去活力的菌胶团中形成上浮泡沫。其原理仍须进一步研究，一般认为，当季节(温度、气压)交变时，微生物均会受到影响，但丝状菌的适应性要比一些絮成菌强，如Microthrix parvicella的生长温度可在835 间，而且更适宜生长在低温环境。当环境不利于微生物的生长时，丝状菌的菌丝会从菌胶团中伸展出来以增加其摄取营养的表面积，其生长速率高于其他微生物。当春夏交变时
14、，污泥的活性均有下降，生活污水中有大量的合成洗涤剂和油脂类得不到降解，而一些丝状菌仍然活跃，它们喜欢利用这些物质作为食物并快速增长，这使得出现丝状菌的暴发并形成泡沫。秋冬交变时，主要形成的是上浮污泥(这与前者不同)，在上浮污泥和泡沫中很难发现展开的丝状菌，显微镜下可见上浮污泥中包裹有细小气泡。估计这是在环境交变时，菌胶团变得分散细小，结合曝气气泡后密度减小而产生上浮。总结出泡沫形成规律后，对采取控制措施有利，如对于春夏交变时的泡沫采用机械清理、刮除的方法。因为这些泡沫存在大量丝状菌，不宜遗留在混合液中，以免重新造成泡沫现象。另外，投加杀菌剂会有一定的控制效果，但应慎重。而对于秋冬交变时的上浮污
15、泥和泡沫可采用高压水枪喷水来缓解，因为上浮污泥中仍然大部分为絮成菌，被打碎后可以回到混合液中。这些方法取得了一定的控制作用，但还应进一步观察和分析研究。 另外，曾在试验研究气提式循环反应器时进行了活性污泥和载体的对比试验，发现反应器内只有活性污泥时，污水处理到硝化阶段常常会发生污泥膨胀和严重的泡沫现象；在相同条件下，向反应器内投加载体(炉渣)后由气体进行提升，发现大量丝状菌固着在载体表面生长，没有出现污泥膨胀和严重的泡沫现象，虽然出水的悬浮固体(SS)有所上升，但系统的处理效果和稳定性都得到提高12。因此，在一些活性污泥系统中投加移动或固定填料，使一些易产生污泥膨胀和泡沫的微生物固着生长，这既
16、能提高处理效果，又能减少或控制泡沫的产生。 致谢： 本文曾得到污水处理专家Glymph Aural先生的帮助，在此表示衷心感谢! 参考文献： 1Warrer J.Stable foams and sludge bulking:the largest remaining problemsJ.J CIWEM,1998,12(10):368-374. 2Tipping P J.Foaming in activated sludge processes:an operators overviewJ.J CIWEM,1995,9(7):281-290. 3Pojol R,et al.Biological
17、 foams in activated sludge plants:characterization and situationJ.Wat Res,1991,25(11):1399-1404. 4Warrer J.Activated sludge bulking and foaming controlM.Technomic publishing Co.Inc.Lancaster,1994. 5Soddell J A,et al.Microbiology of foaming in activated sludge plantsJ.J App Bacteriol,1990,69:145-176.
18、 6Jenkins D.Towards a comprehensive model of activated sludge bulking and foamingJ,Wat Sci Tech,1992,25(6):215-230. 7Foot R.The effects of process control parameters on the composition and stability of activated sludgeJ.JIWEM,1992,6(2):215-227. 8Mori T,et al.Evaluation of control strategies for acti
19、nomycete scum in full-scale treatment plantsJ.Wat Sci Tech,1992,25(6):231-237. 9Pitt P,et al.Causes and control of nocardia in activated sludgeJ.JWCF,1990,62(2):143-150. 10Cha d h,et al.Process control factor influencing nocardia populations in activated sludgeJ.Wat Environ Res,1992,64:37-43. 11Foot
20、 R J,et al.Operational aspects of three selectors in relation to aeration tank ecology and stable foam formationJ.J CIWEN,1993,7(6):304-309. 12李探微，等.气提式循环反应器活性污泥和载体生物膜的对比试验探讨J.环境科学与技术,1999,(4):21-24.生活污水处理工艺调试方法简述当前，生活污水处理厂工艺调试的重要性还没被普遍认识和接受，不少污水厂建成后没有进行工艺调试，这就产生了要么运行不起来，要么运行起来水质达不到设计要求，运行成本偏高等现象。事实
21、上，工艺调试是污水厂投产前的一项重要工作，其重要性表现在以下几个方面：一是发现并解决设备、设施、控制、工艺等方面出现的问题，使污水厂投入正常运行；二是实现工艺设计目标，即出水各项指标达到设计要求；三是确定符合实际进水水量和水质的各项控制参数，在出水水质达到设计要求的前提下，尽可能的降低运行成本。一、调试内容及目的调试的主要内容有：第一，带负荷试车，解决影响连续运行的各种问题，为下一步工作打好基础；第二，活性污泥培养，主要是积累处理所需微生物的量；第三，活性污泥驯化，其目的是选择适应实际水质情况的微生物，淘汰无用的微生物；第四，确定符合实际进水水质水量的工艺控制参数，在确保出水水质达标的前提下，
22、尽可能降低能耗；第五，编制工艺控制规程，以指导今后的运行。二、调试方法（一）准备工作1.人员准备：a.工艺、化验、设备、自控、仪表等相关专业技术人员各一人。b.接受过培训的各岗位人员到位，人数视岗位设置和可以进行轮班而定。2.其他准备工作：a.收集工艺设计图及设计说明、自控、仪表和设备说明书等相关资料。b.检查化验室仪器、器皿、药品等是否齐全，以便开展水质分析。c.检查各构筑物及其附属设施尺寸、标高是否与设计相符，管道及构筑物中有无堵塞物。d.检查总供电及各设备供电是否正常。e.检查设备能否正常开机，各种闸阀能否正常开启和关闭。f.检查仪表及控制系统是否正常。g.检查维修、维护工具是否齐全，常
23、用易损件有无准备。h.购置絮凝剂。（二）带负荷试车开启水处理设施、管道中所有阀门和闸阀，启动进水泵送水，根据各构筑物进水情况，沿工艺流程适时启动其他设备。在此过程中应做好以下几方面工作：第一、检查进线总电流是否符合要求，变配电设备工作是否正常，各种设备工作情况是否正常以及能否满足设计要求，仪器仪表工作是否正常，自控系统能否满足设计要求。第二、用容积法校核进出水、回流以及剩余污泥流量计计量是否准确，校核各种仪表，检测进水水质，测量流速，测量并记录设备的电压、电流、功率和转速。第三、及时解决试车过程中发现的问题。第四、编制设备操作规程。（三）活性污泥培养活性污泥培养的实质就是在一段时间内，通过一定
24、的手段，使处理系统中产生并积累一定量的微生物，其培养方式主要有连续式和间歇式。1.连续式培养：连续式培养是指在连续进水、连续出水的情况下进行的活性污泥培养方式。选择该种培养方式的条件是要有足够的进水，即日进水量至少可以满足一台进水泵24小时的水量，连续式培养的优点是培养时间短，微生物所需驯化时间短。其具体操作方法是根据来水量的大小确定进水泵开机台数和生物池开启组数，格栅机、沉砂池、二沉池全开，开启外回流泵（若有内回流泵，选择不开），回流量控制在大于100%，曝气区溶解氧大于2mg/l，生物池流速平均不小于0.3m/s，绝对流速不小于0.2m/s，连续运行。在此过程中，每天做好各项水质指标和控制
25、参数的测定。当sv%达到10%以上时，活性污泥培养即告成功，此时的出水BOD5、SS、COD等指标一般可达到设计要求。2.间歇式培养：间歇式培养是按进水、曝气、沉淀、撇除上清液等四个阶段往复循环的培养方式，是在进水量小不能满足连续运行的一种培养方式。其特点是微生物积累周期长，驯化时间长，操作工作量大。其具体操作方法是同时开启进水泵、格栅机、沉砂池，待生物池充满水后开始曝气，同时停止进水，定时测量生物池，当COD、SS明显小于进水时停止曝气，沉淀2小时后再进水，同时撇除上清液。在此过程中的水质指标和控制参数的测定及完成的标志同连续式培养。（四）活性污泥驯化驯化的目的是选择适应实际水质情况的微生物
26、，淘汰无用的微生物，对于有脱氮除磷功能的处理工艺，通过驯化使硝化菌、反硝化菌、聚磷菌成为优势菌群。具体做法是首先保持工艺的正常运转，然后，严格控制工艺控制参数，DO在厌氧池控制在0.1mg/l以下，在缺氧池控制在0.5mg/l以下，在好氧池控制在2-3mg/l，好氧池曝气时间不小于5小时，外回流比50%100%，内回流比200%300%，并且，每天排除日产泥量30%50%的剩余污泥。在此过程中，每天测试进出水水质指标，直到出水各指标达到设计要求。（五）工艺控制参数的确定设计中的工艺控制参数是在预测的水量、水质条件下确定的，而实际投入运行时的污水厂其水量水质往往与设计有较大的差异，因此，必须根据
27、实际水量水质情况来来确定合适的工艺控制参数，以保证运行的正常进行和使出水水质达标的的同时尽可能降低能耗。1.工艺参数内容：需确定的重要工艺参数有进水泵房的控制水位、沉砂池排砂周期、生物池溶解氧DO及氧化还原电位ORP、污泥回流比R、污泥浓度MLVSS，污泥沉降比SV%、污泥指数SVI、污泥龄SRT、剩余污泥排放周期及日排放量、二沉池泥面高度等，其中影响能耗大小的主要因素是进水水位的高低和污泥浓度MLVSS的大小，影响脱氮除磷效果的主要因素是溶解氧DO和污泥龄SRT。2.确定方法：进水泵房水位在保证进水系统不溢流的前提下尽可能控制在高水位运行。用每天排除大海量的体积与集砂容积对比来确定排砂周期，
28、排砂量体积小于集砂容积。生物池DO及ORP根据厌氧池放磷情况、缺氧池反硝化情况、好氧池吸磷和硝化情况来确定，一般情况下厌氧池的DO小于0.1mg/l，缺氧池的DO小于0.5mg/l，好氧池的DO控制在23mg/l之间，厌氧池ORP小于-250mv，缺氧池ORP在-100mv左右，好氧池ORP大于40mv。回流比R的大小应根据污泥在二沉池的停留时间和磷的释放来确定，一般情况下80%左右较合适。污泥浓度MLVSS通过污泥负荷来确定，脱氮除磷工艺的污泥负荷一般在0.12kgBOD5/（kgMLVSS*d）左右较合适。污泥龄SRT要考虑设计水质的要求，对脱氮除磷工艺而言，其一般控制在8天左右。（六）工
29、艺控制规程：工艺控制规程主要是用来指导生产运行的，是工艺运行的主要依据，其主要包含以下几方面的内容：第一，各构筑物的基本情况；第二，各构筑物运行控制参数；第三，设施设备运行方式；第四，工艺调整方法；第五，处理设施维护维修方式。工艺控制规程应在工艺参数确定后编制。（七）调试中的其他工作：污水厂要正确运行，还应有一套完善的制度，其主要包括管理制度、岗位职责、操作规程、运行记录、设备设施档案等，在调试过程中可分步完成上述工作。三、应注意的问题1.通过前对所有设施、管道及水下设备进行检查，彻底清理所有杂物，以避免通水后管道、设备堵塞和维修水下设备影响调试的顺利进行。通水后进行水下设施设备的维护困难相当
30、大，主要是因为维修需将水池放空，而水池的容积小则几千个立方，大则上万立方，放空一次相当费时费工，特别是有活性污泥后，水往哪放本身就是个问题，放出去会发生污染事故，放到别的池子往往又装不下。因此，在通水前一定要认真检查、清理。2.对进水水质严格进行监控，尤其是PH，超过要求时应立即采取相应措施，否则会使培菌工作前功尽弃。3.培菌初期，曝气池会出现大量的白色泡沫，严重时会堆积两三米高，污染走道和现场仪器仪表，这一问题是培菌初期的必然现象，只要控制好溶解氧和采取适当的消泡措施就可以解决。4.自来水水量和压力大小往往容易被大家忽视，在调试过程中，化验室和污泥脱水的一些仪器、设备对水量和水压有严格的要求，若达不到要求，这些仪器、设备将无法使用。污水厂一般远离城市，处于自来水的管网末梢，水量水压通常很小，因此，应设置一定的装置以提高水量水压。四、建议工艺调试是关系到污水处理厂能否正常运行及效益能否充分发挥的重要工作，它有技术性强、难度高等特点，需要具备污水处理知识和长期运行经验的专业人员或专业机构来实施，因此，建议有关部门将工艺调试列入项目，并安排足够的资金，以保证调试工作的有效开展。