高濃度有機廢水好氧曝氣池泡沫物理控制

李成海，高用貴，高興齋，覃廣海，任艷雙，張 林，安 瑾，陸 紅

（1.光大環保科技發展（北京）有限公司，北京 100095；2.光大環保設備制造（常州）有限公司，江蘇 常州 213011）

1 泡沫的形成及危害

采用好氧活性污泥處理高濃度有機廢水的工藝過程中，泡沫的形成包括反硝化作用泡沫、絲狀細菌大量繁殖產生的生物泡沫、鼓風曝氣后在表面活性劑作用下的泡沫等。其中生物泡沫黏度大，呈黃褐色，具有穩定、持續、較難控制的特點［1］。以垃圾焚燒廠的滲瀝液處理站AO工藝為例，由于垃圾滲瀝液的成分復雜，在池內形成大量泡沫的原因也多種多樣：①在曝氣池中過量曝氣導致形成大量泡沫；②在曝氣池中的硝化微生物作用下，進行COD的降解和硝化反應，在供氧不足時則進行反硝化，產生氮氣，形成反硝化泡沫；③液位上方進水口流入液體時帶入空氣而激起的泡沫；④由于含油脂類等形狀小、質量輕和具有疏水性等物質，聚附在菌膠團表面，形成表面泡沫；⑤懸浮物質可使表面活性劑產生的表面泡沫更穩定，不易被降解；⑥廢水中營養物質不均衡引起絲狀菌生長，引發生物泡沫的產生；⑦當池內發生污泥老化等現象時，曝氣池也會產生大量的生物泡沫；⑧一些漂浮物混合在泡沫內，為泡沫大量形成提供了載體。

好氧池內泡沫的多少、顏色變化等現象可以作為AO生產工藝中的一個晴雨表，它可以從某個方面反映出池內活性污泥的生長狀況，然而過量泡沫的形成也給生產帶來了許多負面問題：①泡沫溢出，污染場內環境；②刮風時泡沫飛揚；③漫過池壁，會引起一系列安全問題；④影響曝氣系統的充氧效率；⑤影響好氧池的散熱，增加換熱用電；⑥漂浮死泥結塊現象，影響出水水質；⑦氣味問題。

2 控制泡沫方法的選擇

消除泡沫有化學方法和物理方法。化學控制泡沫的方法一般是加消泡劑，采取投加化學藥劑、調節pH等措施，可以減輕一些嚴重的泡沫癥狀，但也會有副作用［2］，可能會對微生物的生長不利，同時也會對下游處理工藝如膜系統的生產等造成影響。物理控制泡沫的方法主要有噴灑水、降低活性污泥停留時間、改變溫度、設置生物選擇器、機械收集泡沫等。

而對于活性污泥而言，保持良好和穩定的水質條件可有利于微生物的繁殖和生長。故如能用物理方法消除或抑制泡沫的，盡量不采用化學方法。

噴灑水是一種最常用的物理方法，通過噴灑水流或水珠以打碎浮在水面的氣泡，來減少泡沫［2］。補水噴灑有一定的效果，但是會增加工藝處理負擔，因此一般采取用待處理液來進行噴灑，消泡效果同樣明顯，噴灑水源來自好氧池，不增量且能夠增加池內的攪動。泡沫被沖散和破滅，被打散的漂浮污泥部分重新恢復沉降性能。

然而在混合液中因環境的變化會有絲狀細菌大量生成，采用噴灑有時也不能根本消除泡沫現象。采用生物性浮選或撇出的方法，將泡沫劑浮渣從曝氣池中溢流到相鄰池子里去除，可以得到很好的泡沫去除效果［3］。針對泡沫離開液面后會很快破滅的現象，除采用循環噴灑消泡外，另外設置泡沫收集池，并采取措施將泡沫變成污水或污泥然后及時排出池外，該措施對泡沫的控制可起到較好的效果，同時可將部分浮泥排出池外。

3 工程實例

3.1 項目概述

某垃圾焚燒廠滲瀝液處理站的處理規模為400 m3/d，雖然日處理量并不大，但由于滲瀝液是成分復雜且多變的高濃度有機廢水，采用工藝為：預處理沉淀+厭氧罐+AO+膜系統處理工藝，整個工藝可使得滲瀝液的產水達到工業回用水的標準。本設計中硝化池的曝氣方式為池底微孔曝氣，因為該曝氣方式充氧穩定且能耗較低，但產生的微氣泡或小氣泡比大氣泡更易產生生物泡沫，并且泡沫層易集中于曝氣強度低的區域。

3.2 物理消泡措施的設計

AO池消泡系統平面布置見圖1。

圖1 AO池消泡系統平面布置

如圖1所示，AO池的水力停留時間設計為10 d，池體尺寸為27 m×25 m×7.5 m，有效水深為6.5 m，水池分為一格反硝化池（厭氧池）和三格硝化池（好氧池），其中厭氧池為封閉帶有除臭系統，好氧池為開口設計。針對生化池的泡沫問題，在AO池設計液位的池體四周上方留有1 m高的空間，加上護欄擋墻0.5 m，共計有1.5 m高的泡沫積存和緩沖空間。反硝化池內設有潛水攪拌器，因泡沫產量并不多，并未設置噴灑消泡系統，該區域內產生的浮泥可經過連通孔洞流入硝化池。為防止該區域泡沫的大量形成而設有噴灑消泡系統和泡沫收集系統。

3.2.1 噴灑消泡系統

在好氧池的液位上方1.5 m處設置消泡管道，消泡用的水來自好氧池內，用流量為100 m3/h、揚程為14 m的消泡泵提升。每個管道上各分布設置17個鴨嘴型消泡噴頭，環形的管路設計可使各噴頭的壓力更為均衡，鴨嘴噴頭出口的尺寸為4 cm×0.5 cm，噴灑液體的流速為：

鴨嘴噴頭的設計見圖2，在噴頭前端設有球閥，可以調控環形管道上各噴頭的壓力和流量；各鴨嘴噴頭噴射的角度可調，最大程度地對泡沫呈切削狀態而不是垂直狀態，以達到最好的消泡效果。在噴灑的作用下，泡沫被抑制，浮泥被沖散，雖不能完全使泡沫消失，但是能夠有效抑制大量泡沫的形成。

圖2 噴嘴噴頭設計大樣

3.2.2 泡沫收集系統

由于各池體間被隔墻隔開，為了便于泡沫和浮泥的收集和排出，設置的連通孔洞上端高過液面0.8 m，可讓泡沫和浮泥通過。為了將浮在液面上的死泥排到池外，在池內末端設置1個泡沫收集池。泡沫收集池與AO池之間由高于液面0.3 m的擋墻隔開。當泡沫高于擋墻上端時，泡沫流入收集池，并經其上端的噴灑消泡裝置使其破滅變為污水。通過靜壓式液位計連鎖控制設置在泡沫收集池底端的潛污泵，將污水或污泥排出至AO池或污泥儲池。

泡沫收集池獨立于AO池，該處收集的泡沫可以采用相對更多方式的消泡措施，而不對AO池的生化污泥造成影響。

4 結論

對于好氧曝氣池產生的大量泡沫，在多種消泡措施中，除采用合適的曝氣系統、控制系統適宜的DO和選取恰當的污泥停留時間外，針對現有物理消泡措施各有利弊的現狀，考慮對泡沫控制的經濟性、技術性和可行性，采用多種物理消泡措施相結合的方法可有效地控制泡沫。

［1］王丹虎.活性污泥污水處理工藝中泡沫的形成與控制研究［J］.云南環境科學，2005，24（S1）：124-127.

［2］李探微，彭永臻，陳志根，等.活性污泥法的生物泡沫形成和控制［J］.中國給水排水，2001（4）：73-76.

［3］謝冰，徐亞同.活性污泥污水處理廠生物泡沫產生機理及控制［J］.凈水技術，2006（1）：1-6.