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污水处理中产生的泡沫

信息来源:www.sxfengxi.com | 发布时间:2022年10月19日

污水处理中产生的泡沫



泡沫是从哪来的?


泡沫是怎么产生的?

很多人连这点都没搞清,治到最后,池子里白的黄的黑的……什么颜色都有,跟养蛊一样。 

这就是没有重视泡沫带来的后果,导致事倍功半甚至更加严重。要知道,大量泡沫的产生对污水造成的危害不可小觑,比如:

  • 在工艺调试初期,大量泡沫会带走刚接种的污泥,导致调试的时间大大延长,调试成本增加,难度也会提高不少。

  • 泡沫一般具有粘滞性,它会使大量固体陷入曝气池的漂浮泡沫层,并发生漂浮层翻转,降低曝气池的充氧效率,特别是机械曝气情况。

  • 在纯氧密封活性污泥系统中,泡沫可能进入氧压机引起火灾。

  • 泡沫少还好,泡沫一多就容易产生腐败现象;天冷的话还会结冰,影响工艺正常运行。 

因此,要应对这些危害,就必须搞清楚泡沫的成因以及种类,才能对症下药。

一般来说,污水处理中产生的泡沫主要分为两类:一类是由于污水中含有表面活性剂等化学物质引起的化学泡沫,呈乳白色;一类是由于生化反应过程中丝状菌等微生物引起的生物泡沫,呈褐色。

化学泡沫的产生主要是因为污水中有一些物质容易发泡,而且还能使泡沫保持稳定,比如:

  • 表面活性剂。一般来说,表面活性剂的亲水性或清油性越高,越容易发泡。

  • 淀粉、蛋白质、蔗糖等物质。这些物质虽然没有表面活性,但是分子结构中含有亲水基团或亲油基团,所以也有和表面活性剂类似的效果。

  • 各种悬浮物质。这些物质单独存在时并不能发泡,但若混入表面活性剂等产生的泡沫中,就能使泡沫稳定。

  • 盐类。像氯化钠、硫酸钠、硫酸铝等盐类水溶液,单独存在时也不发泡,但泡沫形成后,就能增加泡沫的稳定性。 

至于生物泡沫的产生就比较复杂了,它形成的直接原因是由于丝状菌和放线菌的大量增殖。

这些细菌大都含有脂类物质,可利用长链脂肪酸作为其碳源,多余的长链脂肪酸被存储在体内,所以这类微生物密度比水轻,很容易漂浮到水面,形成泡沫。

丝状微生物大多呈丝状或枝状,易形成网状结构,能捕扫微粒和气泡浮到水面。被丝网包围的气泡,增加了表面张力,因此气泡比较稳定,不容易破碎。

 


化学泡沫控制方法

知道了化学泡沫是如何形成和稳定的,要想控制,只要破坏这些条件就好了。一般遵循六大原则:

1)除去气泡物质,尽量使液体纯萃;2)利用加热等方法,使液体粘度下降;3)降低泡膜的稳定程度;4)给予冲击,破坏不稳定的泡沫;5)添加与起泡剂反应或者能溶解起泡剂的物质;6)添加消泡剂。

具体包括物理消泡法和化学消泡法。

其中物理消泡法主要是通过物理手段破坏泡沫的稳定性,有以下几种:

变温法 

变温法最简单,使用也最普遍。这个方法的原理是利用温度的上升或下降来破坏泡沫的稳定性。通过加热,泡沫的表面张力就会增加,粘度下降,发生排液现象使泡膜迅速变薄、破裂;通过冷却,则可以降低泡沫的表面弹性,稳定性下降。

加热法可在市面上泡沫去设置热源,如蒸汽管道、远红外加热等。冷却法可在泡沫区设置冷却盘管,也可以向泡沫区喷洒温度较低的水。 

变压法

变压法是通过增大气泡内外压差,使气泡膨胀,破坏泡膜弹性,最终使泡沫破裂。合成海绵塔就是基于变压法原理的物理消泡技术。

合成海绵表面有大量亲水基团和细孔,吸附水的能力很强,可加强泡沫排水,减少泡沫之间的液膜厚度,同时可使泡沫间的液体压力急剧下降,泡沫内的压力大于泡间压力,泡沫内外压差使得泡沫崩塌破裂。 

合成海绵价格低廉、无毒害、柔软、弹性高,可制备成不同形状提高消泡效率,应用前景比较乐观。

机械法

机械法消泡是通过在液面上泡沫区设置转盘式破沫器、栅式消泡器等装置,利用装在转轴上的浆叶、打棒、栅条,在旋转过程中冲击液面上的泡沫,击碎泡沫,达到消泡的目的。

超声波法

由于超声波具有很大的能量,会使泡沫产生声压作用。也就是说,当声波通入泡沫中时,由于声波振动,泡沫所受的压力就会发生变化。泡沫在未受到超声波作用前,只受到大气压力,当超声波加到泡沫上后,则其所受压力增大,促使泡沫破裂。

超声波消泡与化学法消泡比较,能降低消泡成本;与机械消泡法比较,其设备体积小、功率消耗少、消泡效率高。

水力喷射法

水力喷射消泡是将水用喷嘴喷射到泡沫表面,将泡沫击碎。水力消泡一般以清水、处理后的水、废水等作为消泡水水源。消泡效果取决于喷嘴射出水流后的散射状况。射出的水滴大小适中,分散的面积越大,消泡效果越好。

水力消泡也存在明显缺点,该技术增加了反应器的水力负荷,并且对高粘度液体产生的泡沫去除效果较差,不能根除起泡现象。

那什么是化学消泡呢?

化学消泡就是通过在水中添加消泡剂或者在泡沫表面喷洒消泡剂,消除或抑制泡沫的生成。

一种比较理想的消泡剂应具有以下特性:表面张力比发泡介质低;水溶性低,且对乳化和化学分解作用有抗拒性;分子间聚合力小,不会提高系统的表面黏度;扩散速率高;对人和环境基本无毒;不会明显增加污水中的BOD、COD和TOC。

消泡剂的消泡效果,根据污水的特点不同而不同。因此,污水厂用的消泡剂,应根据各地污水的特点,选用不同的消泡剂。

目前,处理污水所用的消泡剂主要有硅(树脂)类和表面活性剂类两类。 

硅(树脂)类消泡剂通过把硅树脂用乳化剂乳化后分散在水中,为了提高消泡效果,有时也投加SiO2细粉。这种消泡剂对有较大范围的发泡液的消泡效果比较显著,尤其是对含纤维工业、食品工业以及粪便的污水的消泡效果比较明显。

表面活性剂类消泡剂主要用来对含纤维、造纸、金属表面处理的废水产生的泡沫进行消泡。除上述提到的两类消泡剂外,还有链烷烃类、矿物油类消泡剂等。




生物泡沫控制方法


 

生物泡沫的特点就是持续稳定且很难控制。 

而且,由于污水厂的地域不同,工艺、环境条件也不尽相同,导致产生生物泡沫的丝状细菌的类群也不一样,采取的控制措施也不同。大体可以分为调整生化反应参数、投加化学药剂和物理处理方法三大类。

调整生化反应参数

1)缩短停留时间

由于产生泡沫的丝状菌和放线菌等微生物生长速率普遍较低,因此减少细胞平均停留时间是一种控制生物泡沫的有效方法。 

缩短细胞平均停留时间能将系统中大部分生长缓慢的丝状细菌排出系统之外,减少生物泡沫的产生量。但同时也会将世代时间较长的硝化细菌和反硝化细菌排出,影响生物处理系统的硝化作用和反硝化作用,降低脱氮效果。

2)增加进水负荷

增加进水的负荷或提高曝气池中有机物的负荷率,可以使得菌胶团细菌竞争超过丝状细菌,优先生长,成为优势菌属,有效的控制泡沫和浮渣的产生。

3)降低曝气池空气输入率

降低曝气池空气输入率,能在一定程度上控制生物泡沫的发展。

原因是,降低空气输入率相应减少了曝气池中微气泡生成量以及溶解氧浓度,有效抑制了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,这是必须注意的。

投加化学药剂

投加化学药剂是采用具有强氧化性的杀菌剂(如氯、H2O2、NaCIO)、混凝剂、消毒剂等化学药剂控制生物泡沫的产生。

1)氯和氧化剂

在美国和澳大利亚的污水处理厂经常加氯以控制活性污泥中生物泡沫的产生,并将其作为一种最普遍使用的方法。

当水中氯浓度达到1000~2000mg/L时,可以在8~24小时内有效控制由 Nocardia产生的泡沫,而在泡沫表面每小时加入2~3kg的氯并不会影响系统的处理能力。

另外,投加低浓度H2O2能够氧化活性污泥中的生物残渣和生物代谢过程中产生的毒素,改善菌胶团菌生活的微环境,促进菌胶团菌的生长,使菌胶团菌和丝状菌的生长达到平衡,避免生物泡沫的产生。

2)混凝剂

投加阳离子型聚丙烯酰胺已被证明是有效控制生物泡沫的方法之一。投加铁盐、铝盐等混凝剂可以通过其凝聚作用改善污泥的沉降性,减少生物泡沫。

但是投加混凝剂只能短期除去曝气池表面的泡沫,仅能作为一种应急处理的手段,不能作为污水处理厂长期控制泡沫的方法使用。投加混凝剂等化学药剂消泡效果起效较快,但可能对出水水质产生一定影响以及产生大量污泥,增加污水处理厂的运行费用。

物理方法

1)生物泡沫浮选

生物泡沫选择性浮选或撇出是一种有效的生物泡沫去除方法,通过将含有放线菌等微生物的泡沫和浮渣溢流至系统外,去除其中的起沫微生物,从而抑制泡沫的产生。

在亚特兰大的WPCP污水厂研究表明,使泡沫及浮渣从曝气池中溢流到相邻池子内去除,能够获得良好的生物泡沫去除效果。

2)生物选择器

生物选择器是一个混合池,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。

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