污水池渗滤液泡沫消除方法
仪器信息网 · 2012-09-19 08:41 · 38807 次点击
污水池渗滤液泡沫消除方法
如今,工业化生产越来越多,对环境的污染也越来越厉害。国家对于污染的不同层面也要求越来越高。为了提高环境污染尤其是垃圾处理,水污染提出了高要求,高标准。对于污水处理,全国各处不断建立污水调节池,分解池,净化池等。采用的也是超声波液位计和显示仪表配套的自动化控制。但是由于现场环境恶劣,复杂,处理池出现很多问题,今天就污水池里渗滤液出现泡沫该如何消除进行讲解:
①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。污水池渗滤液泡沫消除方法
②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。
③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5~6d时,能有效控制Nocardia菌属的生长,以避免由其产生的泡沫问题。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6d,这与采用此法矛盾;另外,Microthrixparvicella和一些丝状菌却不受污泥龄变化的影响。
④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,并没有取得象实验室那样的成功的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,应慎重采用。⑤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。
⑥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。水网博客——水业思想的集散地!HLU|{3D
2活性污泥法中的发泡微生物
2.1发泡微生物的类群
生物泡沫的形成主要与活性污泥中微生物的种类和生长情况有关。很多研究表明,活性污泥中含分枝菌酸放线菌(mycolata)的生长和积**造成生物泡沫,因为含分枝菌酸放线菌的细胞壁中所含的长链枝状的分枝菌酸构成了细胞表面疏水性(CSH),而CSH正是泡沫形成的选择性浮选的必要条件。另有报道认为,微丝菌(Microthrixparvicella)的存在同样也会引起生物泡沫。由于对微生物分类差异性认识的不足以及检测手段的限制,对于活性污泥过程中的生物泡沫究竟是由哪些微生物引起的问题至今还没有统一的报道。普遍认同的与生物泡沫有关的菌属主要有:(1)放线菌。包括:Nocardiaamarne,革兰氏阳性,枝状菌丝;Nocardiapinesis,革兰氏阳性,松枝状;Rhodococcussp.,革兰氏阳性,枝状菌丝。(2)丝状菌。包括:Microthrixparvicella,革兰氏阳性,丝状、无鞘无分枝;EikelbMmtype0675,革兰氏阳性,有鞘无分枝;Eikelboomtype0092,革兰氏阴性,无鞘无分枝。
在上述菌种中,最常见的是Nocardiaamarne和Microthrixparvicella。另外,放线菌中的Nocardiaasteroide、Mycobacteriumsp.、Oerskoviasp.、Gordonasp.及丝状菌中的EikelboomType1851、0581、0803、0041、0914和Nostocoidialimicola等微生物,虽然它们在曝气池中的浓度一般不足以产生生物泡沫,但是在稳定的泡沫中经常发现有它们的存在。不同地区产生生物泡沫的微生物类群和数量会有所差别。有报道表明,在比较温暖的气候条件下,Nocardiaamarne是主要的发泡微生物。根据澳大利亚维多利亚、新南威尔士及昆士兰地区污水厂泡沫问题的调查显示,Nocardiaamarne、Nocardiapinesis和Microthrixparvicella是该地区最常见的发泡微生物。而在欧洲的城市污水处理厂,生物泡沫问题主要是由于Microthrixparvicella和Rhodococcussp.引起的。
2.2微生物发泡阈值浓度
活性污泥中发泡微生物的浓度必须达到一定的阈值水平以上才能引起生物泡沫。分子水平生物检测技术的提高为确定微生物发泡阈值浓度问题提供了技术支持。现在,相关rRNA水平的定量化技术及定量化荧光原位杂交(FISH)技术等检测手段都能用来确定活性污泥中发泡微生物的生物量。Cha等通过细丝交叉点计数法确定过活性污泥中诺卡氏菌的发泡阈值为1ⅹ106n/gVSS;Davenport等通过定量化FISH技术确定了含分枝菌酸放线菌的发泡阈值为2ⅹ106n/mL;Francis等进一步对细菌形成生物泡沫与形成稳定的生物泡沫进行了区分,通过试验分别测定了发泡阈值及稳定发泡阈值。通过以SSUrRNA为目标的杂交探针检测技术,发现在批式试验中Gordonia(以前称作Nocardia)的发泡阈值和稳定发泡阈值分别为2ⅹ108μm/mL和1ⅹ109μm/mL。
3影响生物泡沫形成的因素污水池渗滤液泡沫消除方法
3.1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,当环境或水温有利于它们生长时,就可能产生泡沫现象。一般认为,温度较高时生物泡沫主要由放线菌引起,而温度较低时主要由Microthrixparvicella等丝状菌引起。Lechever认为,只有在温度高于14℃时,放线菌才会引起生物泡沫,同时他还特别提到,Nocardiaamarne的生长温度范围为23~37℃。Knoop等的研究表明,Microthrixparvicella更适宜在≤12~15℃的较低温度下生长,超过20℃就不会发生增殖。
3.2pH
有研究表明,Nocardia和Rhodococcus菌种的最佳pH为7.0~8.5,当pH从7.0下降到5.0~5.6时,能有效地减少泡沫的形成。另外,Nocardiaamarne的生长对pH极为敏感,最适宜的pH为7.8,当pH为5.0时,能有效控制其生长;Microthrixparvicella最适宜pH为7.7~8.0。
3.3溶解氧
Nocardia是好氧菌,在缺氧或厌氧条件下不易生长,但也不死亡。Microthrixparvicella却能忍受缺氧状态。也有报道认为,较低的曝气池溶解氧浓度是丝状微生物开始增殖的有利因素。
3.4污泥停留时间
由于产生泡沫的微生物普遍存在生长速率较低、生长周期长(见表1)的特点,所以污泥停留时间长有利于微生物的生长。因此,采用延时曝气方式的活性污泥法更易产生泡沫现象。另外,一旦泡沫形成,泡沫层的生物停留时间就会独立于曝气池内的污泥停留时间,易形成稳定持久的泡沫。
表1常见发泡微生物的生长周期
菌类
生长周期/d
Rhodococcussp.
2~4
Nocardiaamarne
4~7
Microthrixparvicella
6~10
Nocardiapinesis
10~21
3.5污泥负荷
研究表明,在较高的F/M下,Nocardia在放线菌中所占的数量会上升约6%,几乎在放线菌中占绝对优势,并且泡沫也迅速出现。其他放线菌如果其微环境中底物浓度很高(如为液相中的100倍以上)也会大量增殖并产生泡沫。而Microthrixparvicella却比较适合在较低的污泥负荷下生长,有报道表明其最佳污泥负荷≤0.1kg/(kg●d)。
3.6底物种类
底物的种类与泡沫的产生有很大关系。由于大多数发泡微生物具有疏水性,因此疏水性底物更易被这些微生物利用而引发泡沫问题。大量研究表明,进水中存在高水平可乳化的脂肪类物质如油或者油脂时极易引起泡沫问题。脂肪酸被认为是Nocardiaamarne的唯一碳源,因此当进水中有脂肪酸存在时,发泡机率就会大大增加,而Rhodococcussp.更适宜以C12-C17的烷烃作为底物。以橄榄油或者吐温80等疏水性物质作为底物时,Nocardiapinesis生长更快。跟放线菌不同,Microthrixparvicella具有很高的营养需求,喜欢长链脂肪酸如油酸作为其碳源,因此在含有高负荷脂、油和皂类的情况下,有优先繁殖Microthrixparvicella的危险。
3.7曝气方式
不同曝气方式所产生的气泡不同,而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。污水池渗滤液泡沫消除方法
3.8其他运行条件
曝气池中离心循环泵产生的机械应力会损坏密实的活性污泥絮状体,从破损的细胞中释放出来的表面活性蛋白质、类脂化合韧的增多,能导致放线菌、丝状菌的增殖,产生大量泡沫。
4厌氧泡沫
大量研究表明,泡沫问题不仅发生在曝气池和二沉池中,污泥消化池运行过程中也经常会遇到泡沫问题。一般认为,污泥消化池中的泡沫问题主要是由如下3点原因造成的:(1)由于产甲烷阶段是厌氧消化的速度限制步骤,当消化过程超负荷运转时就会因过程失去平衡而造成挥发性脂肪酸(VFA)特别是乙酸的积累;(2)污泥中疏水物质的存在;(3)污泥中含有发泡微生物。Krishna等认为,污泥中诺卡氏菌的存在、消化池的鼓气混合、过度的气体再流通、高污泥负荷、不当的污泥负荷控制以及污泥中有机物含量过高都会引起消化过程中的泡沫问题;Wanner认为,厌氧消化过程中的生物泡沫同样是由于具有疏水性细胞壁的Nocardia以及Microthrixparvicella等微生物与过程中产生的气泡结合上升至表面积累积而产生的。污水池渗滤液泡沫消除方法
5泡沫的危害
活性污泥过程中出现的泡沫会产生如下问题:(1)刮风时泡沫飞扬会给人不良的美观感受;(2)污染池壁和过道,会引起一系列安全问题;(3)妨碍刮渣系统的正常运行;(4)在寒冷的冬天会因结冰而影响机械装置的正常运行;(5)影响曝气系统(特别是机械曝气)的充氧效率;(6)增加出水的BOD和SS,影响出水水质;(7)气味问题。
另外,在厌氧消化池中产生的泡沫也会导致一系列的运行问题,降低消化池的效率并降低气体产量。
6活性污泥过程中泡沫问题的控制
近年来,活性污泥过程中泡沫问题的控制技术得到了较大的发展,但是这些技术大都有较强的针对性,在使用时应根据现场的实际情况加以选择。
6.1降低污泥停留时间
大量研究表明,降低曝气池的污泥停留时间,能有效控制活性污泥过程中的生物泡沫。降低污泥停留时间,实质上是种生物筛选策略,即利用发泡微生物平均世代时间较长的特点,抑制发泡微生物在曝气池中的过度增殖或将其排除出去,达到控制生物泡沫的目的。有文献报道,只要将泥龄控制在9d以下,就能将曝气池中的Nocardia消除。但降低泥龄也有许多不适用的方面:当曝气池中需要有硝化作用发生时,则需要相对较长的污泥停留时间,与采用此法是个矛盾;另外,Microthrixparvicella和其他一些丝状菌的生长受泥龄变化的影响相对较小,如果生物泡沫主要由这些微生物引起,采用此法效果不大。
6.2降低曝气池空气输入率
降低曝气池的空气输入率,能在一定程度上控制生物泡沫的发展。一方面,降低空气输入率相应减少了曝气池中微气泡生成量,有效降低曝气池中选择性浮选强度,而选择性浮选恰是活性污泥过程中泡沫产生的重要原因;另外,降低空气输入率能降低曝气池中的溶解氧浓度,抑制Nocardia等菌属的过度增殖。但是,随着空气输入率的降低,曝气池中的硝化作用会受到抑制,出水浊度也会相应有所提高,这是采用此法控制泡沫问题时需要考虑的地方。
6.3曝气池前增设生物选择器
生物选择器是个混合池,使进入曝气池的污水先与回流活性污泥充分混合,在好氧、厌氧或缺氧的条件下停留一段时间,抑制发泡微生物的过度增殖,选择性发展其他微生物●d)、平均接触时间为18min的缺氧生物选择器有效控制了回流污泥中的Nocardia,但该选择器对Microthrixparvicella则无明显效果;当采用污泥负荷为24kgBOD5/(kgMLSS●d)、平均接触时间为14min的好氧生物选择器时则能对Microthrixparvicella有较好的控制作用。。在厌氧或缺氧生物选择器中,建立高F/M、低DO或厌氧的条件,使兼性的絮凝体形成菌吸附并贮存水中大部分可溶有机物,通过夺去一部分发泡微生物赖以生存的营养源的方式对发泡微生物进行控制。好氧生物选择器也以控制某些发泡微生物的生长为最终目的,所不同的是,它所创造的是个好氧的环境。Paolo等在研究中用污泥负荷为11kgBOD5/(kgMLSS
6.4选择性泡沫浮选或淘汰(SFW)
通过对发泡污泥进行连续选择性浮选,处理并淘汰泡沫后,生物相中的发泡微生物会大大减少。Pretorius等通过研究发现,对发泡污泥选择性浮选4h后,其中95%的发泡微生物得到了去除。
6.5回流厌氧消化池上清液
由于消化池上清液对Nocardiaamarne有毒性,因此可以通过向曝气池引入消化池上清液来控制生物泡沫。需要注意的是,由于上清液COD计和NH3-N浓度极高,因此把上清液引入曝气池后可能会恶化最终出水水质。
6.6其他控制方法
除了上述方法之外,向泡沫喷水、加强上部搅拌、添加化学药剂(如H2O2、O3和聚合铝盐等)、投加特别微生物(如肾形虫)、对回流污泥进行氯化以杀伤放线菌及降低污水pH等方法都能对泡沫起一定的控制作用,在运用时可根据实际情况加以选择。
6.7厌氧泡沫的控制
对于污泥厌氧消化池中的泡沫问题,可以采用如下方法进行控制:降低污泥龄、在消化池顶部安装搅拌器、投加消泡剂(如聚合铝盐)及对污泥进行加热与处理(70℃、5min)。
7问题与展望
对于活性污泥过程中的泡沫问题,目前已经展开了大量的研究并且也取得了一定的成果。但是活性污泥法中产生泡沫的机理及其影响因素都较为复杂,并且还经常会与污泥膨胀等其他异常情况同时出现,在对其控制上还缺乏广泛有效的手段,很多方面还有待于进一步的研究。
(1)明确活性污泥过程中的泡沫产生机理。选择性浮选可以较好地解释活性污泥过程中泡沫的产生,因此可以对其进一步展开研究,对选择性浮选过程中的微气泡大小、絮体颗粒大小以及CIH等因素进行量化考察,明确这些指标在发泡过程中所起的作用。
(2)采用现代先进的生物检测技术确定不同情况下发泡微生物的种类,较准确地判断发泡原因,以便能使用具有针对性的措施控制泡沫的产生。
(3)运用数学模型把发泡微生物种类、浓度及各种发泡影响因素与发泡情况有机地联系起来,争取运用数学模型来有效预测、判断活性污泥过程中的发泡状况。
(4)开发使用范围广、不利因素小和经济可行的组合泡沫控制技术来有效控制活性污泥过程中的泡沫问题
清华大学环境工程系的教授咨询过,他们认为泡沫可能是由垃圾在厌氧反应过程中的中间产物脂肪酸引起。我觉得这有道理。我原来忽略了中间产物。教授认为脂肪酸在曝气过程中挥发,并很快凝结成液态。液态的脂肪酸附着在气泡上形成难破碎的泡沫,应该是产生泡沫的原因之一。但是我司觉得还是不能排除生物泡沫的可能性。即过程中有诺卡氏菌一类的粘性菌产生的可能。
以上污水池渗滤液泡沫消除方法的分析是北京中航科仪测控技术有限公司独家发布