氧化溝的泡沫控制對策

陳楊

摘 要：泡沫是氧化溝曝氣段中常見的現象， 但大量泡沫滯留在曝氣段中會影響污水處理廠的正常運行， 甚至會造成生產故障。結合生產實例， 分析了生物曝氣段中產生大量泡沫的原因， 制定了一套控制泡沫的工藝措施， 達到了預期的治理效果。

關鍵詞：泡沫；原因分析；控制措施

中圖分類號：TS262.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）06-0009-02

氧化溝是污水處理廠的核心生產設施，是活性污泥吸收、消化、凈化廢水中污染物的主要場所。活性污泥的生長繁殖需要充足的氧氣和足夠的營養(yǎng)物質，曝氣池的進水能夠提供大量的營養(yǎng)物質，而氧氣的供給主要依靠曝氣設備。曝氣池中大量泡沫的存在會直接影響氧氣的傳遞，降低表曝設備的充氧能力，這對微生物的生長很不利，甚至會影響污水處理的出水質量[1]。本文結合生產實際，針對氧化溝中產生大量泡沫的故障現象，分析了泡沫產生的原因，總結了一套能有效控制泡沫過量產生的工藝措施，可為同行提供借鑒。

1 泡沫故障

曝氣池中產生的泡沫主要分為化學泡沫和生物泡沫。化學泡沫一般呈白褐色，其產生的主要原因是污水中存在大量的合成洗滌劑或其他起泡物質，在曝氣或吹脫的作用下形成的。生物泡沫的顏色可能呈現土褐色，也可能呈現灰褐色，這主要是因為其產生的機理不同。

某污水處理廠2013年發(fā)生過一次泡沫故障。從當年4月2日起，氧化溝內開始出現泡沫，且產生量越來越多，以至于整個氧化溝表面幾乎全被泡沫覆蓋。泡沫厚度達100～150mm，呈暗灰色，有臭蒜味。氧化溝內混合液的顏色也由淺棕色逐漸加深，變成了灰褐色，且由此導致二沉池內泥位上升，出水混濁，SS高達138mg/L（設計出水SS≤10mg/L），CODCr也超過了50mg/L。

2 泡沫的產生原由

2.1 工藝設計參數

該污水處理廠位于城市污水排放總渠的下游，進水中工業(yè)污水占70%（主要是食品廠污水），生活污水占30%。其設計規(guī)模為8萬m3/d，水量變化系數K為1.32，采用改良型Carrousel氧化溝工藝。設計進水CODCr=500mg/L、BOD5=200mg/L、SS=200mg/L、NH3=40mg/L、TP=5mg/L，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，設計工藝參數MLSS=3500～6000mg/L、MLVSS=2000～4000mg/L、FN=0.075～0.104kg·BOD5/kgMLVSS·D、DO=1.5～2.5mg/L。該廠建有兩組氧化溝，每條氧化溝上安裝有8臺DS-325倒傘型曝氣機。

2.2 實際運行情況

2013年4月初，該污水處理廠每組氧化溝上有6臺曝氣機在運行，表1是氧化溝中產生大量灰色泡沫時進、出水水質及水量數據，表2是發(fā)生灰色泡沫故障時該廠的實際工藝運行參數。

通過對表1、表2的數據分析，可以看出：在故障階段，雖然進水CODCr較正常，在設計取值范圍內，但SS過高，超過了設計值的2倍多；從氧化溝內污泥濃度數據來看，MLSS都在6000mg/L以上，有時甚至超過了8000mg/L，且MLVSS也都在4000mg/L以上，通過計算得知，這時的BOD5污泥負荷FN都在0.04kg·BOD5/kg·MLVSS·d以下，遠低于最小設計取值0.075kg·BOD5/kg·MLVSS·d，是典型的活性污泥超低負荷運行工況；氧化溝內的溶解氧DO均在工藝運行要求的下限值1.5mg/L以下；混合液的溫度較高，都在20℃以上。所有這些運行中的不利因素，都為易產生泡沫的絲狀菌———諾卡氏菌的大量繁殖創(chuàng)造了有利的生存環(huán)境。諾卡氏菌是絲狀菌具有極強的疏水性，密度較小，在曝氣作用下，菌絲能伸出水面，形成網狀結構，俗稱“空中菌絲”，諾卡氏菌死亡后，絲體也能夠繼續(xù)漂浮在液面，形成泡沫。

再者，由于污水處理廠進水中含有較多的食品加工廢水，而該廠又無除油裝置，這種富含油脂的廢水非常適宜諾卡氏絲狀菌的生長，會更進一步加速諾卡氏菌繁殖。這一對生物泡沫生成機理的推斷為生物相檢測所證實———在對活性污泥生物相的鏡檢中，發(fā)現有大量的絲狀菌、草履蟲等存在，而鐘蟲等好氧菌種少且不活躍[2]。所以可以認定氧化溝內大量泡沫的產生確實與絲狀諾卡氏菌的大量繁殖有關。

另外，該污水處理廠采用的是Carrousel氧化溝工藝，利用倒傘型曝氣機為氧化溝進行表曝充氧，預處理沒設初沉池，這種工藝在進水SS較低時運行較為正常，若進水中懸浮物SS嚴重超過設計取值，且氧化溝混合液MLSS又很高的情況下就會發(fā)生類似氣浮的現象：倒傘型曝氣機葉輪的高速旋轉，倒傘中心區(qū)產生真空，空氣被吸入到混合液中并分散為小氣泡，而進水中含有的大量微小懸浮物和懸浮油及乳化油會粘附在氣泡上隨著小氣泡上浮到混合液的表面，逐漸形成泡沫浮渣，加速氧化溝中大量泡沫的生成集結[3]。

3 泡沫故障的處理措施

如果曝氣池內這些泡沫浮渣不及時清除，將會在生物曝氣池表面越集越多，這對污水處理是很不利的，特別是對采用表曝工藝的上述污水處理廠，因為表曝機主要靠水躍和液面更新來給混合液充氧。厚厚的泡沫浮渣漂浮在氧化溝表面，減小了混合液與空氣接觸的面積和時間，雖然液面在不斷更新，但混合液中的氧含量卻沒有增加，而生物菌的新陳代謝卻在不斷地消耗氧，所以混合液內的溶解氧DO會沿流程不斷地減少，這將改變活性污泥中菌群的比例———好氧菌減少，絲狀菌增加，特別是在上述污水處理廠的混合液環(huán)境中，為諾卡氏絲狀菌的大量繁殖提供了滋生溫床，更會加居泡沫的生成，惡化優(yōu)勢好氧菌種的生活環(huán)境，降低好氧菌消化吸收廢水中污染物的能力，影響出水水質。

針對上述泡沫故障現象，根據氧化溝內泡沫浮渣產生的原因，上述污水處理廠采取以下幾個措施逐步消除了氧化溝中大量泡沫的產生。

第一是根據進水水質、水量情況調整工藝運行參數，從運行管理上減少泡沫的產生。從每組氧化溝進水處的曝氣機開始，開啟第一臺，短暫停運下游的兩臺，將泡沫向氧化溝出水口趕，依此方式逐漸先將氧化溝中的泡沫趕到二沉池，從二沉池布水渠中把這些泡沫浮渣清理出混合液，然后全部開啟每組氧化溝上的8臺曝氣機向混合液充氧曝氣，提高氧化溝中溶解氧的濃度DO，使DO保持在正常的范圍（1.5～2.5mg/L）之內；同時，依據污泥負荷FN，調整混合液中活性污泥濃度MLVSS，使MLVSS恢復到正常的工藝控制參數范圍（2000～4000mg/L）之內。

第二是在污水處理廠預處理工段降低進水中懸浮物SS和油脂的含量，減少后續(xù)工段浮渣的產生。首先是在集水井內增加預曝氣裝置，提高油水的分離效果，同時在沉砂池中增設除油、除渣裝置，用來清除油污和浮渣。然后是依據長期（2013年10月～2015年5月）對進水中SS的監(jiān)測情況，經過對SS數據綜合統(tǒng)計分析，發(fā)現進水中SS有80%都超過了400mg/L，有時甚至超過了750mg/L。針對這種情況，上述污水處理廠在沉砂池之后增加了斜板式沉淀池，提高懸浮物沉淀效率，快速削減進水中SS的含量，降低過高SS對后續(xù)污水處理運行的影響。

第三是從進水源頭上加強管理，監(jiān)督各排水企業(yè)嚴格執(zhí)行廢水排放標準，降低污水中污染物的含量，減小工業(yè)污水大幅度波動對污水處理廠運行工況的影響，提高污水處理運行工藝的穩(wěn)定性。

4 結語

泡沫的產生可能與污水處理廠的進水水質有關，也可能與工藝運行有關。污水中含有大量起泡物質能夠產生泡沫，高懸浮物、高油質廢水在微小氣泡的作用下亦會產生泡沫，這些泡沫都屬于物化性泡沫，最好通過沉淀、混凝沉淀、氣浮等工藝方法在預處理工段去除。而生物泡沫的產生主要與工藝運行參數MLSS和DO的控制有關：MLSS過高，DO太低易產生灰褐色泡沫；MLSS太低易產生土褐色泡沫，依據進水情況加強對工藝參數MLSS、DO的控制，可以消除生物泡沫的產生。

參考文獻

[1]鄭銘，陳萬金，等.環(huán)保設備———原理·設計·應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001.

[2]哈爾濱建筑工學院.給水排水[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1990.

[3]蘭紫荊.鐵屑內電解法處理含油廢水的研究[J].江蘇環(huán)境科技，2007，20（1）：29～30.