好氧活性污泥法处理过程中生物泡沫的产生与控制贾海亮

2010年第3期广东化工第37卷总第203期·163·好氧活性污泥法处理过程中生物泡沫的产生与控制贾海亮，闵峰，李晓哲，刘云峰，贺小伟(渭南海泰新型电子材料有限责任公司，陕西渭南714000)[摘要]好氧活性污泥法处理污水工艺较易受到生物泡沫的影响，主要原因是丝状菌的过度生长，文章对好氧活性污泥法处理过程中生物泡沫的产生原因、影响因素、控制方法等方面进行了详细的介绍和说明。[关键词]活性污泥法；生物泡沫；丝状菌[中图分类号]X[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2010)03-0163-02FormationandControlofFoaminginActivatedSludgePlantsJiaHailiang,MinFeng,LiXiaozhe,LiuYunfeng,HeXiaowei(WeinanHigh-TechNewElectronicChemicalsCo.,Ltd.,Weinan714000,China)Abstract:Activatedsludgetreatmentprocessalwaysbedisturbedbyfoam.Themostimportantreasonwastheexcessivegrowthofsomefilamentousbacteriainactivatedsludgemixedliquor.Thepaperpresentsthemechanismsofformation,theaffectingfactorsaswellascontroltechniques.Keywords:activatedsludgemethod；foaming；filamentousbacteria活性污泥法是目前国内外广泛采用的一种污水处理工艺，发展至今已有近百年的历史，并且发展潜力巨大[1]。但在活性污泥法污水处理厂的运行中，仍普遍存在生物泡沫困扰运行管理的问题。生物泡沫的存在使得污水处理厂的操作、运行和控制都产生了一定的困难，严重影响了出水水质，国内对生物泡沫的现象以及专门针对生物泡沫及丝状菌的研究比较少。因此，有针对性的开展这方面的研究，对于控制生物泡沫有着积极的意义。1生物泡沫的形成原因生物泡沫是一个由气—水—微生物细胞形成的稳定三项系统，形成的直接原因是由于丝状菌的大量增殖，这些丝状细菌大都含有脂类物质。如丝状菌(M.parvicella)可利用长链脂肪酸作为其碳源和能源，多余的长链脂肪酸被储存在体内，这种由油脂组成的大液珠可以达到细胞干重的35%，使得这类微生物大都呈丝状或枝状，易形成网，能网捕微粒和气泡浮到水面，被丝网包围的气泡增加了其表面的张力，形小、质轻和具有疏水性的物质容易被气浮。当水中含有油、脂类物质和含脂类微生物时则更容易产生表面泡沫现象，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，形成稳定持久的泡沫[2]。2影响生物泡沫的形成因素2.1pH不同的丝状微生物对pH要求不一样。例如诺卡氏菌群(Nocardiaamarae)的生长对pH极敏感，最适宜的pH为7.8。丝状菌最适宜的pH为7.7～8.0，当pH超过了产生泡沫的丝状菌对pH的适应极限时，能有效的减少泡沫的形成。根据验证试验表明，当pH为5.0时，就能有效控制其生长[3]。2.2溶解氧生物泡沫中的诺卡氏菌群是严格好氧的微生物，在缺氧或厌氧的条件下，都不能利用基质生长，但并不会死亡，而丝状菌有所不同，它可以利用硝酸根作为最终电子受体。因此即使在现有的脱氮除磷系统中的缺氧段或是厌氧段，仍可以顺利生产[4]。所以溶解氧含量不是影响丝状菌生长的主导因素。2.3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。如：Nocardia.amarae为23～27℃，生长范围相对较窄，M.parvicella的适应范围很广，为8～35℃，适合的生长环境是低温(≤15℃)，当环境或水温有利于他们生长时，就可能产长泡沫现象。不仅如此，温度还会对活性污泥系统中的微生物群落发生改变，导致生物泡沫的产生，这可以从许多生物泡沫的产生具有季节性看出，如许多污水处理厂在冬季和春季时生物泡沫容易产生。究其原因，主要是因为温度较低时，M.parvicella可以利用长链脂肪酸作为其碳源和能源。此外，如果在油脂充足的情况下，较高的温度不仅会影响油脂的提供情况，而且也会使其他菌种在竞争中占有优势，使活性污泥系统中的微生物种群发生变化。因此低温能为M.parvicella和其他微生物竞争基质方面提供了有力的条件[5]。2.4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，所以长污泥停留时间(SRT)都会有利于这些微生物的生长。如采用延时曝气方式就易产生泡沫现象[6]。从本公司实际运行中可发现，减少运行周期，延长单周期运行时间，即时就会产生泡沫，而且泡沫一旦形成，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。2.5污泥负荷和废水中长链脂肪酸含量在高负荷条件下，Nocradia和放线菌会大量繁殖，产生泡沫，而低温下，M.parvicella则无论负荷高低，在丝状细菌种群中始终处于优势，底物中长链脂肪酸含量与生物泡沫的发生密切相关。脂肪酸是泡沫微生物N.amarae的唯一碳源；M.parvicella喜欢长链脂肪酸如油酸作为碳源﹑废水中油，酸存在时有利与这些丝状微生物的生长[7]。2.6曝气方式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容易产生生物泡沫，并且泡沫层易集中于曝气强度低的区域。3控制生物泡沫的控制措施3.1喷洒水通过喷洒水以打碎浮在水面的气泡，可以有效地减少曝气池表面的泡沫，但这种方法不能从根本上消除泡沫。3.2投加杀菌剂或消泡剂可以采用具有强氧化性的杀菌剂。如氯、臭氧和过氧化物等。药剂的作用仅仅能降低泡沫的增长，却不能消除泡沫的形成，而应用的杀虫剂普遍存在副作用。因为过量或投加量不当，会大量降低曝气池中絮成性细菌数量及生物含量。[收稿日期]2009-11-27[作者简介]贾海亮(1985-)，男，陕西宝鸡人，学士，主要研究方向为水污染控制。广东化工2010年第3期·164·降低污泥龄采用降低污泥龄的方法，可以抑制生长周期较长的放线菌的生长或将其排除出去，达到控制生物泡沫的目的。3.4向曝气池内投加载体(填料)在一些活性污泥系统中投加移动或固体填料，使一些易产生污泥膨胀和泡沫的微生物固着生长，这样既能增加曝气池内生物量，提高投加效果，又能减少和控制泡沫的产生[8]。3.5增设生物选择器生物选择器有好氧选择器和缺氧选择器两种，其目的就是使进入曝气池的污水先于回流污泥在其中充分混合，通过调节F/M、DO等因素，选择性的发展絮凝体形成菌，抑制丝状菌的过度增殖。在设计选择器时，选择器需要分格设置，一般多采用4～6格；尽量提高选择器第一格的F/M值，形成F/M梯度；还要控制选择器的水力停留时间，一般为10～15min。另有研究表明：好氧选择器能一定程度地控制Microthrixparvicella，但对Nocardia菌属无大影响；而缺氧选择器对Nocardia菌属有控制作用，却对Microthrixparvicella无太大作用[9]。4结语生物泡沫主要是由丝状微生物过度生长所致，影响生物泡沫的形成因素主要有pH﹑温度﹑溶解氧﹑污泥停留时间﹑污泥负荷﹑曝气方式等。控制方法主要包括物理﹑化学﹑生化等三种途径。其中加入化学药剂来控制生物泡沫的方法虽然常用但存在一定的负作用。总之，控制生物泡沫的产生还缺乏精确有效的方法和途径，还需要通过更深入的研究，寻找一种更合理有效、更经济实用的方法来控制丝状微生物的生长和泡沫的形成，以保证活性污泥正常高效的运行。参考文献[1]肖作义，范荣华，王子瑞．活性污泥形状和生物相的观察与指导[J]．环境科学与技术，2006(29)：123-124．[2]FootR．Theeffectsofprocesscontrolparametersonthecompositionandstabilityofactivatedsludge[J]．JIWEM，1992，6(2)：215-227．[3]ChaDH，etal．Processcontrolfactorinfluencingnoncreditpopulationsinactivatedsludge[J]．Wat．Environ．Res：1992，(64)：37-43．[4]李探徽，陈志根．活性污泥法的生物泡沫的形成和控制[J]．中国给水排水，2000，17(4)：22-25．[5]张峰，周国光．活性污泥法处理过程中泡沫问题的产生于控制[J]．环境污染与防治，2006，(18)：45-46．[6]张勇吉，曝气池中生物泡沫的产生与控制[J]．中国给水排水，1991，7(2)．[7]谢冰，徐亚同．活性污泥处理厂生物泡沫产生机理及控制[J]．浄水工程，2006，(1)：12-14．[8]纪轩．废水处理技术问答[M]．中国石化出版社，2008．[9]雒满意．污水处理厂生物跑沫的影响与控制[J]．工业用水与废水，2005，(5)：4-6．(本文文献格式：贾海亮，闵峰，李晓哲，等．好氧活性污泥法处理过程中生物泡沫的产生与控制[J]．广东化工，2010，37(3)：163-164)(上接第152页)2脱硫工艺选择涠洲终端处理厂脱硫系统原设计处理能力为60000~90000m3/d，脱硫前的含硫化氢含量为3500~3800ppm，脱硫后硫化氢含量＜10ppm。涠洲终端未凝气中所含硫化氢主要来自涠11-4油田，目前涠洲油田群勘探开发中还未发现其他含硫化氢油气田，而涠11-4油田产量呈逐年减少趋势，脱硫系统入口硫含量逐年降低，从2007年初至2009年3月底，涠洲终端脱硫系统进口检测气体H2S含量都在2500ppm以下。针对涠洲终端天然气脱硫气量较小，含硫浓度较低的情况，2008年8月29日，涠洲油田作业区组织湛江分公司专家对《涠洲终端处理厂脱硫工艺改造方案》进行审查。同时根据南海西部石油勘察设计公司提供的项目投资及经济评估报告，脱硫系统采用三种改造方案总投资分别为：在原系统上改造需2825万元；新增醇胺法脱硫系统需2465万元；新增干法脱硫系统需1706万元。五年综合操作费用评估，其项目收益率(税后)分别为86.40%、99.90%和136.20%。节能减排对比见表1。表1三种改造方案节能减排对比Tab.1Comparisonofthreerehabilitationprogramsenergy-savingemissionreduction对比方案原系统改造新增醇胺法干法脱硫能耗/(t标准煤·a-1)淡水消耗(t·a-1)污水排放/(t·a-1)1471800109515015001000无动力设备不消耗淡水不产生污水2009年4月9日，中海石油(中国)有限公司开发生产部组织中海石油(中国)有限公司研究中心、中海石油(中国)有限公司湛江分公司等相关人员召开了《涠洲终端处理厂脱硫工艺改造方案》审查会，确定选择复合氧化物干法无氧脱硫工艺。3干法无氧脱硫工艺方案根据天然气脱硫的实际情况，脱硫方案采用武汉科林精细化工有限公司开发的W703复合氧化物脱硫剂常温净化工艺。可实现天然气在无氧条件下精脱硫的目的(工艺流程见图1)。干法无氧脱硫工艺方案设φ3.2×14.5m精脱硫槽三座，每槽脱硫剂装填量62.5m3，三个脱硫槽可串可并，实现不停车更换脱硫剂。具体运行方式为：初期单槽运行，当出口H2S含量接近超出技术指标时，将新鲜脱硫槽串入运行，三槽循环使用。这样即能保证脱硫精度，也能使脱硫剂充分饱和，降低脱硫成本。4小结针对涠洲终端油田伴生气脱硫的实际情况，从经济效益、环保要求、维持正常生产需求等多方面经充分对比论证，脱硫系统改造最终选择复合氧化物干法无氧脱硫工艺。采用干法无氧脱硫工艺具有设备投资小、操作简便、运行费用低、脱硫精度高、有害废物排放少