En omfattende analyse av skummende problemer i biologiske rensesystemer for avløpsvann: stadier, årsaker og nøyaktige reaksjoner

Det biologiske rensesystemet er kjerneenheten i et renseanlegg, og unormal skumdannelse er et av de vanligste problemene under drift. For mye skum reduserer ikke bare lufteeffektiviteten, fører til tap av slam og forringer avløpskvaliteten, men renner også over i tanken, korroderer utstyr og avgir lukt som påvirker miljøet rundt. Genereringen av skum er i hovedsak resultatet av koblingen av tre faktorer: "overflateaktive stoffer i vannet + tilstrekkelig luftkilde + stabil boblestruktur." Årsakene til skumdannelse varierer betydelig i forskjellige stadier, noe som krever målrettede tiltak.

(I) Forbehandlingstrinn (Influent Lift Pumpe Station, Primær sedimentasjonstankuttak)

Dette er stadiet der skum først dukker opp i systemet. Det er for det meste ikke-biokjemisk skum, karakterisert ved å være hvitt, løst, lett knekke og mangler tydelig klebrighet.

Kjerneårsaken er tilstedeværelsen av eksogene overflateaktive stoffer i innløpet: For det første er det store mengder syntetiske overflateaktive stoffer som vaskemidler, dusjgeléer og vaskevæsker i husholdningskloakk. Disse stoffene har en hydrofil ende og en hydrofob ende, noe som reduserer overflatespenningen til vann betydelig. For det andre er det animalske og vegetabilske oljer fra storhusholdningsavløpsvann og emulgatorer og dispergeringsmidler fra industrielt avløpsvann. For det tredje er det naturlige overflateaktive stoffer som oljeflekker, eksosavleiringer fra kjøretøy og humusstoffer akkumulert på overflaten ved innledende avrenning av regnvann. Når disse stoffene kommer inn i systemet med innløpet, under omrøring av boosterpumpens impeller og den turbulente strømmen ved innløpet til den primære sedimentasjonstanken, trekkes luft inn i vannet, og danner et stort antall stabile bobler som samler seg og danner skum. Hvis industrielt avløpsvann slippes ut i en bølge, vil skummet øke raskt i løpet av kort tid, og til og med dekke hele overflaten av den primære sedimentasjonstanken.

(II) Luftetank (Aerobic Section, det mest konsentrerte og gjenstridige skumområdet)

Luftetanken er kjernen i den biokjemiske reaksjonen og også det mest komplekse området for skumproblemer. Den inneholder både ikke-biokjemisk skum og biologisk skum, hvor biologisk skum er det vanskeligste å håndtere.

1. Ikke-biokjemisk skum

Årsakene er lik de i forbehandlingsstadiet, men den kontinuerlige og rikelige luftingen gitt av luftesystemet resulterer i større skumvolum og lengre varighet. Foruten overflateaktive stoffer som bæres av innløpet, er to spesifikke medvirkende faktorer: For det første fører overdreven luftingsintensitet til for små og mange bobler som er vanskelige å heve og bryte; for det andre forårsaker en plutselig økning i konsentrasjonen av organisk materiale i innløpet at mellomprodukter av mikrobiell metabolisme (som fettsyrer og polysakkarider) øker overflateaktiviteten til vannet, noe som forverrer skumdannelsen. Denne typen skum forsvinner vanligvis av seg selv etter at den innflytende vannkvaliteten stabiliserer seg.

2. Biologisk skum (som står for over 70 % av skumproblemene i biologiske behandlingstanker)

Dette er forårsaket av overdreven spredning av spesifikke filamentøse mikroorganismer. Den er preget av en brunlig-rød, tyktflytende, kremet konsistens som er vanskelig å bryte og kan samle seg til en tykkelse på titalls centimeter, til og med flyte over tanken. Kjerneårsaken er dominansen av filamentøse bakterier (hovedsakelig Nocardia, Microfilamenta og Sulfothermia) i konkurranse. Mycelene deres strekker seg fra flokkoverflaten, flettes sammen for å danne et stabilt bobleskjelett, og fester boblene godt på plass.

Viktige driftsforhold som utløser overdreven spredning av filamentøse bakterier inkluderer: 1) For lang slamalder: Filamentøse bakterier som Nocardia har en generasjonstid på 5-7 dager, mye lenger enn vanlige flokkdannende bakterier. Når slamalderen overstiger 10 dager, samler trådbakterier seg opp i store mengder. 2) Utilstrekkelig organisk belastning: Trådbakterier har et stort spesifikt overflateareal og kan lettere få tak i mat under lave-næringsforhold. 3) Egnet vanntemperatur: 15{11}reproduktet er optimalt for reproduksjonstemperaturen: 15{11} mikrofilamentøse bakterier; derfor er våren og høsten toppperioder for biologisk skumming. 4) Utilstrekkelig nitrogen- og fosfornæringsstoffer: Når karbon-til-nitrogenforholdet eller karbon-til-fosfor-forholdet er for høyt, blir veksten av flokk{17} blokkert, mens bakterier blir blokkert{17} har en lavere etterspørsel etter nitrogen og fosfor og vil dra nytte av dette til å spre seg. 5) Lite oppløst oksygen: Filamentøse bakterier som mikrofilamentøse bakterier kan overleve i miljøer med lavt oksygennivå, mens flokkdannende bakterier krever høyere oppløst oksygen. 6) Overdreven pH-svingninger i miljøet og sterk fluktuasjoner i alkalisk miljø: spredning av filamentøse bakterier.

(III) Sekundær sedimenteringstank

Skummet i den sekundære sedimenteringstanken er for det meste "sekundært skum", som stammer fra tre hovedkilder: For det første strømmer skum generert i luftetanken inn i den sekundære sedimenteringstanken med den blandede væsken og akkumuleres på overflaten. For det andre er denitrifikasjonsskum, en unik type skum i den sekundære sedimenteringstanken, preget av sin grå farge og fine slampartikler, som ofte forekommer om sommeren eller under denitrifikasjonsprosesser. Når slammet i bunnen av den sekundære sedimenteringstanken blir liggende for lenge og oppløst oksygen er utilstrekkelig, reduserer denitrifiserende bakterier nitrater til nitrogengass. Små nitrogengassbobler fester seg til slamflokkene, og får dem til å flyte og danne skum. For det tredje oppstår slamråtningsskum når slam ikke slippes ut fra den sekundære sedimenteringstanken i tide, noe som fører til anaerob forråtnelse av bunnslammet, og produserer gasser som hydrogensulfid og metan, som fører slammet til overflaten, og danner svart skum ledsaget av en stygg lukt.

(IV) Slamretur og overflødig slamsystem

Skummet i dette stadiet er for det meste "sirkulerende skum", forårsaket av: 1) Returnert slambærende skum generert i luftetanken tilbake til den biologiske behandlingstanken, og skaper en ond sirkel; 2) Utilstrekkelig utslipp av overflødig slam, noe som fører til for lang slamalder i systemet, noe som ytterligere forverrer spredningen av filamentøse bakterier; 3) Skum generert i slamfortykningstanken og fordøyelsestanken som strømmer tilbake til den biologiske behandlingstanken med supernatanten, og introduserer store mengder overflateaktive stoffer og filamentøse sporer.

(I) Mottiltak for ikke-biokjemisk skum

Kjernen er "kildekontroll + fysisk eliminering," som minimerer bruken av kjemiske defoamers.

1. Kildekontroll: Styrke tilsynet med tilgang til industrielt avløpsvann, og krever at utslippsbedrifter for-behandler avløpsvann som inneholder overflateaktive stoffer og fett; konstruere innledende regnvannsavskjæringstanker for å forhindre at innledende regnvann kommer direkte inn i det biologiske behandlingssystemet; legg til oljeutskillere og flotasjonstanker i forbehandlingsstadiet for å fjerne det meste av fett og suspenderte overflateaktive stoffer.

2. Fysisk skumdemping: Installer høy-vannstråler i skumgenereringsområdet- for å bryte opp skummet ved hjelp av slagkraften fra vannstrømmen; installer ledeplater ved kantene av tanken for å forhindre skumoverløp; redusere luftingsintensiteten på passende måte for å redusere mengden bobler som genereres, mens du øker røreintensiteten for å fremme boblesammensmelting og sprengning.

3. Kjemisk assistanse: Hvis mengden skum er ekstremt stor, kan det tilsettes en liten mengde skumdemper med organisk silisium. Det må utvises forsiktighet for å kontrollere doseringen for å unngå overdreven tilsetning som påvirker mikrobiell aktivitet, og skumdempende midler bør ikke stole på over lengre tid.

(II) Mottiltak for biologisk skum (Kjernen er å hemme den dominerende veksten av filamentøse bakterier)

Biologisk skum kan ikke elimineres utelukkende ved fysiske eller kjemiske metoder; det er nødvendig å starte med å justere driftsparametere for å fundamentalt ødelegge livsmiljøet til filamentøse bakterier.

1. Driftsparameteroptimalisering (de mest grunnleggende tiltakene) - Forkort slamalderen: Kontroller slamalderen til 5-8 dager ved å øke utslippet av overflødig slam for å eliminere lang-generasjons-tid filamentøse bakterier som Nocardia;

- Øk organisk belastning: Reduser returstrømningshastigheten på en passende måte og øk konsentrasjonen av organisk materiale i innløpet til den biologiske behandlingstanken, slik at flokkdannende-bakterier kan få en fordel i næringskonkurranse;

- Juster oppløst oksygen: Øk det oppløste oksygenet ved luftetankens utløp til 2-3 mg/L for å hemme spredningen av hypoksiske filamentøse bakterier (som mikrofilamenter);

- Suppler nitrogen- og fosfornæringsstoffer: Hvis det innflytende nitrogenet og fosforet er utilstrekkelig, tilsett urea og kaliumdihydrogenfosfat i et karbon-nitrogen-fosforforhold på 100:5:1 for å møte vekstkravene til{6} bakterier.

2. Fysiske forbedringstiltak - Overløpsskum: Installer en skumoverløpskar på enden av luftetanken for å skumme biologisk overflateskum ut av systemet for separat behandling, og forhindrer tilbakestrømning.

- Bærertilsetning: Legg til bærere som aktivert karbon, zeolitt og polyuretanskum til den biologiske behandlingstanken for å øke flokktettheten og gi tilknytningssteder for bakterier i flokkene, og hemme den suspenderte veksten av filamentøse bakterier.

3. Kjemiske nødtiltak

Hvis biologisk skum er ekstremt alvorlig, kan en lav konsentrasjon av oksidant tilsettes i en kort periode, for eksempel natriumhypokloritt (5-10 mg/L) eller hydrogenperoksid (10-20 mg/L). Oksidasjoner ødelegger selektivt de filamentøse hyfene som strekker seg fra flokkene, samtidig som de har mindre innvirkning på bakteriene inne i flokkene. Kontroller doseringen og tilsetningsfrekvensen strengt for å unngå å påvirke det biologiske behandlingssystemet.

4. Biologisk regulering

Tilsett svært effektive flokkuleringsmidler for å øke konkurranseevnen til flokkuleringsmidlene; eller inokulere en liten mengde fordøyd slam for å introdusere protozoer og metazoer som kan tære på filamentøse bakterier, og hemme overdreven spredning av filamentøse bakterier gjennom næringskjeden.

(III) Håndtering av skum i den sekundære sedimenteringstanken

Ta differensierte tiltak basert på forskjellige årsaker: For skum introdusert fra luftetanken, fokuser på å løse skumproblemet i luftetanken, og installer vannsprayenheter på overflaten av den sekundære sedimenteringstanken for å eliminere skum; for denitrifikasjonsskum, øk utslippet av overflødig slam, forkort slamretensjonstiden i den sekundære sedimenteringstanken, og øk returforholdet for blandet væske for å returnere nitrater til den anoksiske sonen for denitrifikasjon; for slamråtningsskum, tøm ut slam umiddelbart for å unngå slamakkumulering i bunnen av den sekundære bunnfellingstanken, og tøm og mudre den sekundære bunnfellingstanken om nødvendig.

(IV) Respons på sirkulerende skum

Begrens skumsirkulasjonsbanen sterkt. Samle skum og supernatant generert av slamretursystemet og fortykningsmiddel separat, behandle dem med skumdempende midler og sedimentering før de returneres til det biologiske behandlingssystemet. Optimaliser samtidig utslippssystemet for overflødig slam for å sikre stabil slamalder og forhindre langsiktig-slamakkumulering i systemet.

Etabler en tidlig varslingsmekanisme for skum, overvåk regelmessig indikatorer som slammets alder, konsentrasjoner av oppløst oksygen, nitrogen og fosfor og overflod av filamentøse bakterier i den biologiske behandlingstanken for å forutsi skumrisiko på forhånd. For høysesongene med biologisk skumming om våren og høsten, juster driftsparametrene på forhånd, forkort slamalderen på passende måte og øker oppløst oksygen. Styrk overvåking av innflytende vannkvalitet for å umiddelbart oppdage industrielle avløpsvannpåvirkninger og iverksette nødtiltak. Mudre tankene og rørledningene regelmessig for å redusere akkumulering av overflateaktive stoffer og trådformede sporer i bunnslammet.