活性污泥污水处理工艺中泡沫的形成与控制研究

活性污泥污水处理工艺中泡沫的形成与控制研究活性污泥污水处理工艺中泡沫的形成与控制研究简介：活性污泥曝气池中严重的泡沫现象是一种常见问题，主要是由于Nocardioformactinomycetes和Microthrixparvicella菌属的异样生长造成的。微生物细胞表面的疏水性(CSH)、污泥停留时间(SRT)、pH值、溶解氧(DO)等是丝状菌生长的重要因素。控制泡沫的方法主要有喷洒水、投加化学药剂、降低细胞平均停留时间、调节污水pH值、增设生物选择器、采用连续填料反应器等。关键字：活性污泥工艺，泡沫，Nocardioformactinomycetes，Microthrixparvicella，形成和控制，污水处理0引言目前，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,若从池中溢出会引起外部设备及外部池壁的污染,严重影响了周围的环境，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。根据对国内外污水处理厂的调查，大多数都不同程度地受到泡沫问题的影响，特别是采用延时曝气工艺的污水厂更是如此。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[1]。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，特定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。这种现象在二次沉淀池中表现明显，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，这样亲水性物质的表面被转化成疏水性物质而粘附在气泡水膜上，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。如造纸工业中的微细纸浆，食品工业中的纤维质等。另外，如氯化钠、硫酸钠、硫酸铝等盐类的水溶液,单独存在几乎不产生泡沫,但也有助于泡沫的稳定，使泡沫难以消失，如图1、2、3所示[2]。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，丝状菌在取得污水中BOD5物质和氧化BOD5物质所需要的氧气方面都比菌胶团细菌有利得多，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。研究发现，与生物泡沫有关的菌属主要有Nocardioformactinomycetes(放线菌)和Microthrixparvicella(丝状菌)等，如图4所示，前者多出现于夏季，后者多出现于冬季[3]。LindaL.Blackall等通过测定Microthrixparvicella等丝状菌的16SrDNA序列，对引起生物泡沫的主要丝状菌进行了分离鉴定和分类[4]，如表1所示。Microthrixparvicella是生成生物泡沫的最重要菌种，其16SrDNA序列信息证实Microthrixparvicell也是一种放线菌，通过电子显微镜观察，其细胞壁上有革兰氏阳性细菌所具有的典型表面，呈单一均质层；EikelboomType0092、EikelboomType0411和EikelboomType1863丝状菌革兰氏染色均呈阴性，16SrDNA序列信息表明三者都属于Flexibacter-Cytophaga-Bacteroides；EikelboomType0803是一种类Proteobacteria，WilliamsandUnz认为根据形态学准则很难区别Microthrixparvicell和EikelboomType0803，但序列信息表明事实上二者没有任何关系，EikelboomType0803与上述各丝状菌都不太相似。D.B.Oerther等利用低（聚）核苷酸探测技术、杂交培植和抗体着色等方法，对生物泡沫中Gordoniaspp.等丝状微生物进行了定量分析。结果表明，Gordoniaspp.等菌体的活性和数量水平的增