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活性污泥工藝是污水處理廠(chǎng)應(yīng)用最廣泛的生物處理方法，而對(duì)于大多數(shù)采用活性污泥法的污水處理廠(chǎng)而言，普遍存在生物泡沫問(wèn)題——在曝氣池或二沉池中出現(xiàn)大量絲狀微生物，水面上漂浮、積聚大量泡沫；造成出水有機(jī)物濃度和懸浮固體升高；產(chǎn)生惡臭或不良有害氣體；降低機(jī)械曝氣方式的氧轉(zhuǎn)移效率；可能造成后期污泥消化時(shí)產(chǎn)生大量表面泡沫......
泡沫的產(chǎn)生主要和各種絲狀菌和放線(xiàn)菌有關(guān)，生物泡沫現(xiàn)象會(huì)影響污水處理系統(tǒng)的操作、運(yùn)行和出水水質(zhì)，這使污水廠(chǎng)的操作、運(yùn)行和控制產(chǎn)生了困難，也嚴(yán)重影響出水水質(zhì)。據(jù)調(diào)查，有20%的污水廠(chǎng)受到泡沫的長(zhǎng)期影響，50%受到周期影響，采用延時(shí)曝氣方式的污水廠(chǎng)中有87%受到泡沫影響。
想控制好生物泡沫，切忌亂用化學(xué)消泡劑，對(duì)癥下藥才是關(guān)鍵。
為什么會(huì)出現(xiàn)生物泡沫？
當(dāng)氣體被引入液體中，液體膨脹并包圍氣體時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生泡沫。其形成和穩(wěn)定需要有3點(diǎn)必要條件：氣泡、表面活性物質(zhì)、疏水性顆粒。
氣泡主要由好氧曝氣產(chǎn)生，表面活性劑來(lái)源于進(jìn)水以及活性污泥中微生物的合成，而生物池中的疏水顆粒則來(lái)自活性污泥中具有疏水性細(xì)胞表面的微生物。
哪些因素影響生物泡沫？
1、溫度
泡沫問(wèn)題隨著季節(jié)變化而循環(huán)往復(fù)或輕重變換，溫度無(wú)疑是其中最重要的因素。需要說(shuō)明的是，發(fā)泡可能不受溫度主導(dǎo)，但卻由溫度的變化觸發(fā)，因?yàn)闇囟葧?huì)同時(shí)影響氧氣、脂質(zhì)在水中的溶解度等其他因素。
2、污泥齡
引起生物泡沫的絲狀細(xì)菌是一類(lèi)生長(zhǎng)速率較慢、周期較長(zhǎng)的微生物，延長(zhǎng)的污泥齡有利于微生物的生長(zhǎng)。
一些負(fù)荷低的污水處理廠(chǎng)，水力停留時(shí)間較長(zhǎng)，出現(xiàn)延時(shí)曝氣方式就易產(chǎn)生泡沫現(xiàn)象，同時(shí)一旦泡沫形成，泡沫層的生物停留時(shí)間就完全獨(dú)立于曝氣池內(nèi)的污泥停留時(shí)間，從而形成持久而穩(wěn)定的泡沫。
有研究表明，當(dāng)污泥齡在9d以?xún)?nèi)時(shí)，泡沫問(wèn)題就不會(huì)出現(xiàn)。當(dāng)然污泥齡與溫度有關(guān)，絲狀細(xì)菌的生長(zhǎng)速率隨溫度變化，因此在不同季節(jié)形成生物泡沫的污泥齡閾值是不同的。
3、pH
一般來(lái)說(shuō)，市政污水的pH多穩(wěn)定在6.0–8.0范圍內(nèi)。而將pH從7.0降到5.0~5.6時(shí)，可有效減少泡沫形成。
研究表明，pH在6.5時(shí)諾卡氏型絲狀細(xì)菌生長(zhǎng)最好。而對(duì)于微絲菌來(lái)說(shuō)，其生長(zhǎng)的pH范圍在7.1~8.0。
這就解釋了為什么用純氧曝氣的污水廠(chǎng)比用空氣曝氣的污水廠(chǎng)更容易產(chǎn)生生物泡沫，是因?yàn)榭諝馄貧獾奈勰嗷旌弦簆H均值為7.0，而純氧曝氣的污泥混合液pH均值為6.5。
4、溶解氧
諾卡氏型絲狀細(xì)菌是嚴(yán)格好氧細(xì)菌。其在厭氧條件下 (無(wú)硝酸鹽、無(wú)氧氣)或缺氧條件下(含硝酸鹽、無(wú) 氧氣)不能生長(zhǎng)或者攝取乙酸鹽。而微絲菌M.parvicella則可以在較廣的氧濃度范圍內(nèi)生長(zhǎng)，但是其最適生長(zhǎng)條件是微氧狀態(tài)。
由此表明，在低溶氧狀態(tài)下微絲菌易在活性污泥微生物中具有代謝優(yōu)勢(shì)從而過(guò)度增殖，而高溶解氧濃度(>6mg/L)對(duì)微絲菌是有害的，會(huì)抑制其生長(zhǎng)。
5、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)
對(duì)于諾卡氏型絲狀細(xì)菌和微絲菌來(lái)說(shuō)，其碳源利用最大的特征是對(duì)疏水性底物例如油、酯等緩慢降解底物的吸收利用。
有研究證明，紅球菌和戈登氏菌容易吸附長(zhǎng)鏈烷烴和脂肪酸，當(dāng)這類(lèi)底物在污水中處于高負(fù)荷水平時(shí)便會(huì)造成諾卡氏型絲狀細(xì)菌的迅速增殖，在低濃度負(fù)荷下則會(huì)造成微絲菌的增殖。
如何控制生物泡沫？
1、物理化學(xué)法
物理方法主要包括噴灑水及人工或機(jī)械清理。噴灑水是一種簡(jiǎn)單的物理方法，但是被水噴散的泡沫仍然存在于混合液中，所以不能根本消除泡沫現(xiàn)象。通過(guò)人工或機(jī)械將泡沫打撈清除，會(huì)增加生產(chǎn)成本，后續(xù)如何處置這些生物泡沫仍是很大的難題。
化學(xué)方法主要包括投加氧化劑和消毒劑 (氯、次氯酸、過(guò)氧化氫、臭氧、季銨鹽等)或者混凝劑（聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁、氯化亞鐵、氯化鐵等）。
這些化學(xué)方法雖然可以在一定程度上消除生物泡沫現(xiàn)象，但是由于其他導(dǎo)致生物泡沫發(fā)生的因素并沒(méi)有消除，這種效果只是暫時(shí)性的。同時(shí)，利用消毒劑滅殺是無(wú)選擇性的，對(duì)這個(gè)活性污泥系統(tǒng)的破壞性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)生物泡沫的有效去除。
值得一提的是，當(dāng)出現(xiàn)生物泡沫時(shí)，胡亂投加消泡劑，不僅不會(huì)起到明顯效果，反而會(huì)造成運(yùn)營(yíng)成本的增加。這是因?yàn)橄輨┲饕槍?duì)的是化學(xué)泡沫，而生物泡沫相較于化學(xué)泡沫更加穩(wěn)定，很難起到消除作用。
2、調(diào)控污泥齡
對(duì)于生物泡沫最有效的措施是降低污泥齡。
大量研究表明，降低曝氣池的污泥停留時(shí)間，能有效控制活性污泥過(guò)程中的生物泡沫。降低污泥停留時(shí)間，實(shí)質(zhì)上是種生物篩選策略，即利用發(fā)泡微生物平均世代時(shí)間較長(zhǎng)的特點(diǎn)，抑制發(fā)泡微生物在曝氣池中的過(guò)度增殖或?qū)⑵渑懦鋈ィ_(dá)到控制生物泡沫的目的。
有實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道, 在低溫下，污泥齡控制在小于8~10天，可以逐步抑制諾卡氏菌的生長(zhǎng)，但是在溫度升高以后，污泥齡要控制到3天才可以達(dá)到相應(yīng)的效果。
但降低泥齡也有許多不適用的方面: 當(dāng)曝氣池中需要有硝化作用發(fā)生時(shí)，則需要相對(duì)較長(zhǎng)的污泥停留時(shí)間，與采用此法是個(gè)矛盾。另外，其他一些絲狀菌的生長(zhǎng)受泥齡變化的影響相對(duì)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。
3、生態(tài)調(diào)控
活性污泥中的原核生物、真核生物、噬菌體等相互依存、相互競(jìng)爭(zhēng)，是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，物理化學(xué)調(diào)控往往不能達(dá)到運(yùn)營(yíng)管理人員的預(yù)期的效果，因此對(duì)活性污泥生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)及使用便顯得極為重要。
噬菌體能夠入侵并裂解他們的宿主，因此成為一個(gè)有力的生物工具。在活性污泥中分離新的裂解泡沫中絲狀細(xì)菌的噬菌體成為一個(gè)非常熱門(mén)的研究方向。
但要注意的是，任何誘導(dǎo)絲狀細(xì)菌體內(nèi)溫和噬菌體進(jìn)入裂解周期的藥劑都可能同時(shí)誘導(dǎo)其他有益細(xì)菌體內(nèi)的溫和噬菌體。
4、選擇器技術(shù)
除了上述控制手段，生物泡沫控制技術(shù)還可與控制污泥膨脹等活性污泥異常運(yùn)行情況相結(jié)合, 綜合調(diào)節(jié)活性污泥運(yùn)行工藝。在生物曝氣池的前端設(shè)置厭氧和好氧的選擇器, 可以抑制和淘汰某些絲狀細(xì)菌的生長(zhǎng), 從而降低污泥膨脹和生物泡沫的發(fā)生幾率。
選擇器是指一個(gè)混合池或通道，讓回流污泥進(jìn)入曝氣池前先流經(jīng)這里，具有較高的可快速生物降解有機(jī)物去除率，在選擇器中幾乎所有的易降解有機(jī)物都在這里去除。
生物選擇器根據(jù)其供氧條件通常有3種類(lèi)型：好氧、缺氧和厭氧。選擇器可以選擇性促進(jìn)形成污泥絮體的微生物生長(zhǎng)、抑制引起泡沫的絲狀細(xì)菌的生長(zhǎng)，或者將絲狀細(xì)菌選擇性富集到一定位置后清除，以控制它們?cè)谖勰嗷旌弦褐械姆N群數(shù)量。