Sistemul de epurare biologică este unitatea de bază a unei stații de tratare a apelor uzate, iar spumarea anormală este una dintre cele mai frecvente probleme în timpul funcționării. Spuma excesivă nu numai că reduce eficiența aerării, duce la pierderea nămolului și deteriorează calitatea efluentului, dar se revarsă și în rezervor, corodând echipamentele și emitând mirosuri care afectează mediul înconjurător. Generarea de spumă este în esență rezultatul cuplării a trei factori: „substanțe active de suprafață din apă + sursă suficientă de aer + structură stabilă a bulelor”. Cauzele spumării diferă semnificativ în diferite etape, necesitând măsuri specifice.
I. Principalele etape ale generării spumei și cauzele subiacente în sistemele de tratare biologică
(I) Etapa de pretratare (stație de pompare de ridicare a afluentului, evacuare a rezervorului de sedimentare primară)
Aceasta este etapa în care spuma apare pentru prima dată în sistem. În cea mai mare parte, este spumă non-biochimică, caracterizată prin faptul că este albă, liberă, se sparge ușor și lipsită de aderență evidentă.
Cauza principală este prezența agenților tensioactivi exogeni în afluent: în primul rând, există cantități mari de agenți tensioactivi sintetici, cum ar fi detergenți, geluri de duș și lichide de rufe în canalizarea menajeră. Aceste substanțe au un capăt hidrofil și unul hidrofob, reducând semnificativ tensiunea superficială a apei. În al doilea rând, există uleiuri animale și vegetale din apele uzate de catering și emulgatori și dispersanți din apele uzate industriale. În al treilea rând, există agenți tensioactivi naturali, cum ar fi petele de ulei, depozitele de evacuare a vehiculelor și substanțele humice acumulate la suprafață prin scurgerea inițială a apei de ploaie. Când aceste substanțe intră în sistem odată cu afluentul, sub agitarea rotorului pompei de amplificare și a fluxului turbulent de la intrarea rezervorului de sedimentare primară, aerul este atras în apă, formând un număr mare de bule stabile, care se agrega pentru a forma spumă. Dacă apa uzată industrială este evacuată într-un val, spuma va crește rapid într-o perioadă scurtă de timp, acoperind chiar și întreaga suprafață a rezervorului de sedimentare primară.
(II) Rezervor de aerare (secțiunea aerobă, zona de spumă cea mai concentrată și mai încăpățânată)
Rezervorul de aerare este miezul reacției biochimice și, de asemenea, zona cea mai complexă pentru problemele spumei. Conține atât spumă non-biochimică, cât și spumă biologică, spuma biologică fiind cea mai dificil de gestionat.
1. Spumă non-biochimică
Cauzele sunt similare cu cele din etapa de pretratare, dar aerarea continua si abundenta asigurata de sistemul de aerare are ca rezultat un volum mai mare de spuma si o durata mai mare. Pe lângă agenții tensioactivi transportați de influent, doi factori contributivi specifici sunt: în primul rând, intensitatea excesivă de aerare duce la bule excesiv de mici și numeroase, care sunt greu de ridicat și de spart; în al doilea rând, o creștere bruscă a concentrației de materie organică în afluent determină ca produșii intermediari ai metabolismului microbian (cum ar fi acizii grași și polizaharidele) să mărească activitatea de suprafață a apei, exacerbând formarea spumei. Acest tip de spumă, de obicei, se disipează de la sine după stabilizarea calității apei afluente.
2. Spuma biologică (reprezentând peste 70% din problemele cu spuma din rezervoarele de tratare biologică)
Acest lucru este cauzat de proliferarea excesivă a microorganismelor filamentoase specifice. Se caracterizează printr-o consistență roșie-maronie, vâscoasă, cremoasă, care este greu de spart și se poate acumula la o grosime de zeci de centimetri, chiar debordând rezervorul. Cauza principală este dominanța bacteriilor filamentoase (în principal Nocardia, Microfilamenta și Sulfotermia) în competiție. Miceliul lor se extinde de la suprafața flocului, se întrepătrund pentru a forma un schelet stabil de bule și fixează ferm bulele la locul lor.
Condițiile cheie de funcționare care declanșează proliferarea excesivă a bacteriilor filamentoase includ: 1) Vârsta excesivă a nămolului: bacteriile filamentoase, cum ar fi Nocardia, au un timp de generare de 5-7 zile, mult mai mult decât bacteriile obișnuite care formează floc-. Când vârsta nămolului depășește 10 zile, bacteriile filamentoase se acumulează în cantități mari. 2) Încărcătură organică insuficientă: bacteriile filamentoase au o suprafață specifică mare și pot obține mai ușor hrana în condiții de-condiții de nutrienți scăzute{. 3) Temperatura adecvată a apei: 15-25 de grade este temperatura optimă de reproducere a bacteriilor Nocardia; prin urmare, primăvara și toamna sunt perioade de vârf pentru spumare biologică. 4) Nutrienți insuficienti de azot și fosfor: când raportul carbon-la-azot sau raportul-la{-fosfor este prea mare, creșterea floc{-să beneficieze de bacteriile care formează azot, iar bacteriile care formează azot vor beneficia de o cerere mai mică de azot, iar bacteriile care formează fosfor sunt inhibate din aceasta pentru a prolifera. 5) Oxigen dizolvat scăzut: bacteriile filamentoase, cum ar fi bacteriile microfilamentoase, pot supraviețui în medii cu oxigen scăzut, în timp ce bacteriile care formează floc necesită oxigen dizolvat mai mare. 6) Fluctuații excesive ale pH-ului: mediile acide sau puternic alcaline inhibă creșterea flocului și promovează proliferarea bacteriilor filamentoase.
(III) Tanc de decantare secundar
Spuma din rezervorul de decantare secundar este în mare parte „spumă secundară”, care provine din trei surse principale: În primul rând, spuma generată în rezervorul de aerare curge în rezervorul de decantare secundar împreună cu lichidul amestecat și se acumulează la suprafață. În al doilea rând, spuma de denitrificare, un tip unic de spumă în rezervorul de decantare secundar, se caracterizează prin culoarea gri și particulele fine de nămol, care apar adesea vara sau în timpul proceselor de denitrificare. Când nămolul din fundul rezervorului de decantare secundar rămâne prea mult timp și oxigenul dizolvat este insuficient, bacteriile denitrificatoare reduc nitrații în azot gazos. Bule mici de gaz de azot aderă la flocurile de nămol, făcându-le să plutească și să formeze spumă. În al treilea rând, spuma de putrefacție a nămolului apare atunci când nămolul nu este evacuat din rezervorul secundar de decantare în timp util, ceea ce duce la putrefacția anaerobă a nămolului de fund, producând gaze precum hidrogen sulfurat și metan, care transportă nămolul la suprafață, formând spumă neagră însoțită de un miros urât.
(IV) Sistemul de retur și exces de nămol
Spuma în această etapă este în mare parte „spumă circulantă”, cauzată de: 1) nămolul returnat care transportă spuma generată în rezervorul de aerare înapoi în rezervorul de tratare biologică, creând un cerc vicios; 2) Descărcarea insuficientă a nămolului în exces, ceea ce duce la o vârstă excesivă a nămolului în sistem, exacerbând și mai mult proliferarea bacteriilor filamentoase; 3) Spuma generată în rezervorul de îngroșare a nămolului și rezervorul de digestie care curge înapoi în rezervorul de tratare biologică cu supernatantul, introducând cantități mari de agenți tensioactivi și spori filamentoși.
II. Contramăsuri precise pentru diferite tipuri de spumă
(I) Contramăsuri pentru spuma non-biochimică
Miezul este „controlul sursei + eliminarea fizică”, minimizând utilizarea antispumantelor chimice.
1. Controlul sursei: Consolidarea supravegherii accesului la apele uzate industriale, solicitând întreprinderilor care descarcă să pre{1}}trateze apele uzate care conțin agenți tensioactivi și grăsimi; construirea rezervoarelor inițiale de interceptare a apei pluviale pentru a preveni intrarea directă a apei pluviale inițiale în sistemul de tratare biologică; adăugați separatoare de ulei și rezervoare de flotație în etapa de pretratare pentru a îndepărta majoritatea grăsimilor și agenților tensioactivi în suspensie.
2. Antispumarea fizică: instalați jeturi de apă-înaltă presiune în zona de-generare a spumei pentru a sparge spuma folosind forța de impact a fluxului de apă; instalați deflectoare la marginile rezervorului pentru a preveni revărsarea spumei; reduceți în mod corespunzător intensitatea de aerare pentru a scădea cantitatea de bule generate, crescând în același timp intensitatea de agitare pentru a promova fuziunea și spargerea bulelor.
3. Asistență chimică: Dacă cantitatea de spumă este extrem de mare, se poate adăuga o cantitate mică de agent antispumant organosiliciu. Trebuie avut grijă pentru a controla doza pentru a evita adăugarea excesivă care afectează activitatea microbiană, iar antispumante nu trebuie să se bazeze pe o perioadă lungă de timp.
(II) Contramăsuri pentru spuma biologică (nucleul este de a inhiba creșterea dominantă a bacteriilor filamentoase)
Spuma biologică nu poate fi eliminată numai prin metode fizice sau chimice; este necesar să începem prin ajustarea parametrilor de funcționare pentru a distruge fundamental mediul de viață al bacteriilor filamentoase.
1. Optimizarea parametrilor operaționali (Cele mai fundamentale măsuri) - Scurtați vârsta nămolului: controlați vârsta nămolului la 5-8 zile prin creșterea debitului de nămol în exces pentru a elimina bacteriile filamentoase de-generație lungă, cum ar fi Nocardia;
- Creșteți încărcarea organică: reduceți în mod corespunzător debitul de retur și creșteți concentrația de materie organică din influentul în rezervorul de tratare biologică, permițând bacteriilor formatoare de floc-să obțină un avantaj în competiția nutrienților;
- Ajustați oxigenul dizolvat: creșteți oxigenul dizolvat la ieșirea rezervorului de aerare la 2-3 mg/L pentru a inhiba proliferarea bacteriilor filamentoase hipoxice (cum ar fi microfilamentele);
- Suplimentați nutrienți cu azot și fosfor: dacă azotul și fosforul influențați sunt insuficiente, adăugați uree și fosfat dihidrogen de potasiu într-un raport de carbon-azot-fosfor de 100:5:1 pentru a îndeplini cerințele de creștere ale bacteriilor formatoare de floc-.
2. Măsuri de îmbunătățire fizică - Îndepărtare prin supraplin: Instalați un jgheab de spumă de preaplin la capătul rezervorului de aerare pentru a îndepărta spuma biologică de suprafață din sistem pentru un tratament separat, prevenind refluxul.
- Adăugare purtător: adăugați purtători, cum ar fi cărbune activ, zeolit și spumă poliuretanică, în rezervorul de tratament biologic pentru a crește densitatea flocurilor și pentru a oferi locuri de atașare pentru bacteriile din flocuri, inhibând creșterea suspendată a bacteriilor filamentoase.
3. Măsuri de urgență chimică
Dacă spuma biologică este extrem de severă, se poate adăuga o concentrație scăzută de oxidant pentru o perioadă scurtă, cum ar fi hipoclorit de sodiu (5-10 mg/L) sau peroxid de hidrogen (10-20 mg/L). Oxidanții distrug selectiv hifele filamentoase care se extind din flocuri, având în același timp un impact mai mic asupra bacteriilor din interiorul flocurilor. Controlați strict doza și frecvența adăugării pentru a evita impactul sistemului de tratare biologică.
4. Reglementarea biologică
Adăugați agenți floculanti foarte eficienți pentru a spori capacitatea competitivă a floculantilor; sau inoculați o cantitate mică de nămol digerat pentru a introduce protozoare și metazoare care pot pradă bacteriile filamentoase, inhibând proliferarea excesivă a bacteriilor filamentoase prin lanțul trofic.
(III) Manipularea spumei în rezervorul secundar de decantare
Luați măsuri diferențiate pe diferite cauze: Pentru spuma introdusă din rezervorul de aerare, concentrați-vă pe rezolvarea problemei spumei din rezervorul de aerare și instalați dispozitive de pulverizare cu apă pe suprafața rezervorului de decantare secundar pentru a elimina spuma; pentru spuma de denitrificare, creșteți evacuarea nămolului în exces, scurtați timpul de reținere a nămolului în rezervorul de decantare secundar și creșteți raportul de retur a lichidului amestecat pentru a returna nitrații în zona anoxică pentru denitrificare; pentru spuma de putrefacție a nămolului, evacuați rapid nămolul pentru a evita acumularea de nămol pe fundul rezervorului de decantare secundar și, dacă este necesar, goliți și dragați rezervorul de decantare secundar.
(IV) Răspunsul la spuma circulantă
Limitați sever calea de circulație a spumei. Se colectează separat spuma și supernatantul generat de sistemul de returnare a nămolului și agentul de îngroșare, tratați-le cu agenți antispumanți și sedimentare înainte de a le returna în sistemul de tratare biologică. Simultan, optimizați sistemul de evacuare a nămolului în exces pentru a asigura o vârstă stabilă a nămolului și pentru a preveni acumularea-de nămol pe termen lung în sistem.
III. Recomandări-de prevenire și control pe termen lung
Stabiliți un mecanism de avertizare timpurie a spumei, monitorizați în mod regulat indicatori precum vârsta nămolului, concentrațiile de oxigen dizolvat, azot și fosfor și abundența bacteriilor filamentoase în rezervorul de tratare biologică pentru a prezice în avans riscurile de spumă. Pentru anotimpurile de vârf ale spumei biologice primăvara și toamna, ajustați parametrii de funcționare în avans, scurtând în mod corespunzător vârsta nămolului și crescând oxigenul dizolvat. Consolidarea monitorizării calității apei influente pentru a detecta prompt impactul asupra apelor uzate industriale și pentru a lua măsuri de urgență. Dragați în mod regulat rezervoarele și conductele pentru a reduce acumularea de surfactanți și spori filamentoși în nămolul de jos.