泡沫之季----污水厂实战篇（三）
各个污水厂里现在已经是春光灿烂了，在这即将过去的冬天里，除去氨氮还有什么最让人头疼的呢？泡沫，是不是总在污水厂里的曝气池上萦绕不断？这褐色的，粘稠的，颠扑不破的泡沫，到底是什么？为什么总是这样周期的来到厂里的曝气池上？作为一个运营管理人员，究竟怎么才能减少，或者避免泡沫的出现？这一周的公众号我们做污水实战篇，来聊聊让我们污水厂一到这个季节就头大的泡沫问题。以生物处理法为主的污水处理厂，一般在运行过程中总是会存在泡沫的，正常的泡沫一般占池面的10~20%，并且不会聚集成层，很快随水流会破灭。在一些四季气候分明的气温条件下的地区，水温在四季会出现由低到高，再由高降低的过程。在这个过程中，在一定的水温阶段，生物反应池会出现大量的泡沫，出现泡沫的不良工况的情况，这些泡沫堆积在曝气区上，形成一个5~7CM的泡沫层，在A2O工艺中，这些泡沫还会扩散到厌氧区和缺氧区上形成一层污泥层。在泡沫爆发期间生物池的表观很差，严重的泡沫甚至会从曝气池池面溢出到池外，造成厂区环境的污染。部分泡沫也会随着混合液带入到二沉池，在二沉池表面形成细碎的活性污泥碎片，从三角堰随水流出，造成出水的SS和COD的升高。在一个运行的污水厂产生的泡沫根据产生的原因不同，又分为几个种类，由活性污泥法过程中产生的泡沫可以分成如下4种形式：(1)启动泡沫。活性污泥法运行启动初期，由于污水中含有一些表面活性物质，易引起表面泡沫。泡沫呈白色且质轻，稳定性较差。随着活性污泥的成熟，这些表面活性物质经生物降解，泡沫现象会逐渐消失。
(2)反硝化泡沫。活性污泥处理系统以低负荷运转时，在沉淀池或曝气不足的地方会发生反硝化作用而产生氮气，氮气的释放在一定程度上减小污泥密度并带动部分污泥上浮，从而出现泡沫现象，产生的悬浮泡沫通常不是很稳定。
(3)表面活性剂泡沫。能生物降解的洗涤剂的大量使用，或胶体有机质以及各烃类的大量流入都易于引起处理池表面产生泡沫。如果这种进水偶尔存在，发泡过程仅在短时内造成影响，若持续存在,长时间地运行会发展成稳定的生物泡沫。
(4)生物泡沫。由于活性污泥中某些微生物的异常生长，曝气过程中气泡会通过选择性浮选与微生物机体结合生成稳定的泡沫。这种现象可用3种组分的系统来描述: 微生物+气泡+絮粒=稳定的生物泡沫。生物泡沫粘度大、呈褐色、稳定性强、悬浮颗粒可达50g/L，泡沫层相对密度大约是0.7，一般情况下很难将其吹走。
一个运行稳定的生活污水处理厂在运行中出现的泡沫，一般会形成稳定的泡沫层，呈褐色，非常难以被风或者阳光照射消散。同时生活污水中的表面活性剂的含量是很低的，所以我们可以看出，在运行稳定的生活污水厂中的泡沫，不会是第一种培养阶段泡沫。反硝化泡沫由于不稳定，也不是令我们运行人员头疼的泡沫。表面活性剂泡沫一般没有特殊的化工企业进水，是不会在生活污水厂中存在的。所以运行稳定的污水厂中主要存在的泡沫是生物泡沫。今天讨论的是生活污水厂常见的生物泡沫，其他三种泡沫今天不做重点讨论，今后会根据情况，加以讨论。既然是生物泡沫，那么这种泡沫最终的成因一定是微生物引起的，国内外的科学家对生物泡沫进行了大量的研究，今天把一些研究的成果罗列出来，理解泡沫的生成机理，有助于污水厂对生物泡沫的管理。从1980年开始，世界上各个国家对运行中的污水厂产生的生物泡沫进行了研究，得出在生物泡沫中较为常见的两种微生物是：诺卡氏菌（Nocardia）和（M. parvicella），这两种微生物都具有菌丝，能够在絮凝体中形成疏水性表面，是形成泡沫的主要微生物，下面它们的显微照片：·Microthix parvicella
·Microthix parvicella是有氧的，不发酵的，可以减少硝酸盐。尽管小叶锈菌可以在宽范围的氧浓度范围内生长，但是它们更喜欢低溶氧条件以获得良好的生长。他们在低DO（<0.4 mg / L）下生产的细丝长而规则，没有在高DO条件下观察到空的或变形的细胞。·诺卡氏菌
诺卡氏菌属于直角分支霉菌，是发泡过程中发现的最常见的丝状细菌之一。诺卡氏菌可以利用大量的亲水和疏水的有机底物，发现在有氧，厌氧和缺氧条件下能够吸收一些底物，具有非常疏水的表面，并且它们可以在宽范围的底物浓度下生产出生物表面活性剂。了解了这两种微生物以后，我们来看看它们是怎么形成泡沫的。
生物泡沫的成因：早期的细胞是单个游动的，随着生物稳定运行以后，进水中的油脂类物质，会在水中形成疏水性的气泡，这些生物池的单个的细胞被粘附到油脂类形成疏水表面，这个疏水表面在生物池中形成了空气-水界面（例如气泡），这些曝气气泡由于比重原因会上升到生物池表面，形成了生物池表面的泡沫。同时诺卡氏菌会从生物池的混合液中浓缩在泡沫中。随着温度的升高，诺卡氏菌生长出分支细丝，与絮凝体结合后，形成一个可以捕获油滴和气泡的浮网。这样就通过形成更厚的相互交织的疏水性颗粒层来阻止疏水层的破坏和后续的泡沫破裂，从而形成了更为稳定的泡沫层。同时细胞也会分泌一种降低污泥表面张力的生物表面活性剂（表面活性物质），有助于形成泡沫和持久的泡沫。这种由细胞排泄的脂质物质，以及由气泡传送的油脂等营养物质，聚集在泡沫层中的气泡表面时，会使泡沫呈棕色外观。泡沫微生物的生长周期与生长温度菌 类生长周期( d)生长温度(℃)最佳温度(℃)诺卡氏菌Nocardia10~ 2115~ 3118~ 25Microthrix parvicella6~ 108~ 3512～ 15根据国内外的相关研究，我们可以总结出污水厂生物泡沫形成的一些因素：1、污泥停留时间。由于产生泡沫的微生物普遍生长速率较低、生长周期长(见表)，所以长污泥停留时间(SRT)会有利于这些微生物的生长。一些污水处理厂的负荷低，水力停留时间长，产生了延时曝气方式就易产生泡沫现象，而且一旦泡沫形成，泡沫层的生物停留时间就独立于曝气池内的污泥停留时间，易形成稳定持久的泡沫。2、pH值。有一些相关论文指出：pH从7.0下降到5.0~ 5.6时，能有效地减少泡沫的形成。诺卡氏菌的生长对pH值极敏感，最适宜的pH值为7~8，当pH值为5. 0时,就能有效控制其生长。而Microthrix parvicella 最适宜pH值为7.7~8.0。3、溶解氧(DO)。诺卡氏菌Nocardia 是严格的好氧菌，在缺氧或厌氧条件下，不易生长，但也不死亡。Microthrix parvicella 却能忍受缺氧状态。4、环境温度。与生物泡沫形成有关的菌类都有各自适宜的生长温度和最佳温度 (见表)，当环境或水温有利于它们生长时，就可能产生泡沫现象。我们特别要注意Microthrix parvicella这种细菌，它的最佳温度是12~15℃，特别适合我们污水厂每年泡沫产生的水温阶段，因此可以大致判定，Microthrix parvicella是污水厂季节性泡沫产生的主要微生物。5、疏水性物质。虽然原理不很清楚，但有试验说明，不溶性或疏水性物质 (如油、脂类等)有利于这些放线菌的生长。6、曝气方式。据观察，不同曝气方式产生的气泡不同，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。（今天的内容非常的专业化，很多涉及到一些深入的微生物学理论，为了更好的理解，大部分内容我做了的简化，比如产生泡沫的诺卡氏菌还有更细的分类就不再展开讨论了。应该说作为污水厂的运营管理我们可能不需要学习这么深入的知识理论，但是为了更好的消除生物泡沫在污水厂的影响，我们运营管理人员还是要了解一些生物泡沫产生的机理，然后才能有比较精准的管理控制措施，明天的实战内容会结合两个污水厂进行生物泡沫去除措施的讨论，欢迎大家持续关注讨论。）治污者说是以传播污水处理厂运营管理知识，共同提高污水处理的运营管理水平为目标的污水个人运营号，公众号内所有文章文字皆为原创，转发请注明出处，部分图片来源于互联网，欢迎大家留言发表意见，共同讨论。
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