Системата за биологично пречистване е основната единица на пречиствателна станция за отпадъчни води и необичайното разпенване е един от най-често срещаните проблеми по време на работа. Прекомерната пяна не само намалява ефективността на аерирането, води до загуба на утайки и влошава качеството на отпадъчните води, но също така прелива в резервоара, разяждайки оборудването и излъчвайки миризми, които влияят на околната среда. Генерирането на пяна е по същество резултат от свързването на три фактора: "повърхностно активни вещества във водата + достатъчен източник на въздух + стабилна структура на мехурчетата." Причините за образуването на пяна се различават значително в различните етапи, което изисква целенасочени мерки.
I. Основни етапи на образуване на пяна и основните причини в системите за биологично третиране
(I) Етап на предварителна обработка (помпена станция за входящ подем, изход на резервоар за първично утаяване)
Това е етапът, при който пяната се появява за първи път в системата. Това е предимно не-биохимична пяна, характеризираща се с това, че е бяла, хлабава, лесно се чупи и без видима лепкавост.
Основната причина е наличието на екзогенни повърхностноактивни вещества във входящата вода: Първо, има големи количества синтетични повърхностноактивни вещества като перилни препарати, душ гелове и течности за пране в битовата канализация. Тези вещества имат един хидрофилен край и един хидрофобен край, което значително намалява повърхностното напрежение на водата. Второ, има животински и растителни масла от кухненски отпадъчни води и емулгатори и дисперсанти от промишлени отпадъчни води. Трето, има естествени повърхностноактивни вещества като маслени петна, отлагания от изгорели газове на превозни средства и хуминови вещества, натрупани на повърхността от първоначалния отток на дъждовната вода. Когато тези вещества навлязат в системата с притока, под действието на работното колело на бустерната помпа и турбулентния поток на входа на първичния утаителен резервоар, въздухът се изтегля във водата, образувайки голям брой стабилни мехурчета, които се събират и образуват пяна. Ако промишлените отпадъчни води се изхвърлят на вълна, пяната ще се увеличи бързо за кратък период от време, дори покривайки цялата повърхност на първичния утаителен резервоар.
(II) Аерационен резервоар (Аеробна секция, зоната с най-концентрирана и упорита пяна)
Аерационният резервоар е сърцевината на биохимичната реакция и също така най-сложната област за проблеми с пяната. Съдържа както не-биохимична, така и биологична пяна, като биологичната пяна е най-трудната за управление.
1. Не-биохимична пяна
Причините са подобни на тези в етапа на предварителна обработка, но продължителната и обилна аерация, осигурена от аериращата система, води до по-голям обем на пяната и по-голяма продължителност. Освен повърхностноактивните вещества, пренасяни от потока, два специфични допринасящи фактора са: първо, прекомерната интензивност на аериране води до прекалено малки и многобройни мехурчета, които трудно се издигат и разбиват; второ, внезапното повишаване на концентрацията на органична материя във входящата вода причинява междинните продукти на микробния метаболизъм (като мастни киселини и полизахариди) да увеличат повърхностната активност на водата, засилвайки образуването на пяна. Този тип пяна обикновено се разсейва сама, след като качеството на входящата вода се стабилизира.
2. Биологична пяна (представляваща над 70% от проблемите с пяната в резервоарите за биологично третиране)
Това се дължи на прекомерната пролиферация на специфични нишковидни микроорганизми. Характеризира се с кафеникаво-червена, вискозна, кремообразна консистенция, която трудно се разбива и може да се натрупа до дебелина от десетки сантиметри, дори да прелее резервоара. Основната причина е доминирането на нишковидните бактерии (главно Nocardia, Microfilamenta и Sulfothermia) в конкуренцията. Техният мицел се простира от повърхността на флокулите, преплита се, за да образува стабилен скелет на мехурчета и здраво фиксира мехурчетата на място.
Ключовите работни условия, които задействат прекомерната пролиферация на нишковидни бактерии, включват: 1) Прекалено дълга възраст на утайката: Нишковидните бактерии като Nocardia имат време за генериране от 5-7 дни, много по-дълго от обикновените фло-образуващи бактерии. Когато възрастта на утайката надвиши 10 дни, нишковидните бактерии се натрупват в големи количества. 2) Недостатъчно органично натоварване: Нишковидните бактерии имат голяма специфична повърхност и могат по-лесно да си набавят храна при ниски-хранителни условия. 3) Подходяща температура на водата: 15-25 градуса е оптималната температура на възпроизвеждане за Nocardia и микрофиламентозни бактерии; следователно пролетта и есента са пиковите периоди за биологично разпенване. 4) Недостатъчни азотни и фосфорни хранителни вещества: Когато съотношението въглерод-към-азот или съотношението въглерод-към-фосфор е твърде високо, растежът на фло-образуващите бактерии се инхибира, докато нишковидните бактерии имат по-ниска нужда от азот и фосфор и ще се възползват от това, за да пролиферират. 5) Ниско ниво на разтворен кислород: Нишковидните бактерии като микрофиламентните бактерии могат да оцелеят в среда с ниско съдържание на кислород, докато образуващите флокули бактерии изискват по-висок разтворен кислород. 6) Прекомерни флуктуации на рН: Киселинната или силно алкална среда инхибира растежа на флокулите и насърчава разпространението на нишковидни бактерии.
(III) Вторичен утаителен резервоар
Пяната във вторичния резервоар за утаяване е предимно "вторична пяна", произхождаща от три основни източника: Първо, пяната, генерирана в резервоара за аериране, се влива във вторичния резервоар за утаяване със смесената течност и се натрупва на повърхността. Второ, денитрификационната пяна, уникален вид пяна във вторичния утаителен резервоар, се характеризира със своя сив цвят и фини частици утайка, които често се появяват през лятото или по време на процеси на денитрификация. Когато утайката на дъното на резервоара за вторично утаяване остане твърде дълго и разтвореният кислород е недостатъчен, денитрифициращите бактерии редуцират нитратите до азотен газ. Малки мехурчета азотен газ полепват по утайките, карайки ги да плават и да образуват пяна. Трето, гниеща пяна от утайки възниква, когато утайката не се изхвърли своевременно от вторичния утаителен резервоар, което води до анаеробно гниене на дънната утайка, произвеждайки газове като сероводород и метан, които пренасят утайката на повърхността, образувайки черна пяна, придружена от неприятна миризма.
(IV) Система за връщане на утайки и излишна утайка
Пяната в този етап е предимно "циркулираща пяна", причинена от: 1) Върната утайка, носеща пяна, генерирана в аерационния резервоар, обратно към резервоара за биологично третиране, създавайки порочен кръг; 2) Недостатъчно изхвърляне на излишната утайка, което води до прекалено дълго стареене на утайката в системата, което допълнително засилва пролиферацията на нишковидни бактерии; 3) Пяна, генерирана в резервоара за сгъстяване на утайки и резервоара за храносмилане, която тече обратно към резервоара за биологично третиране със супернатантата, внасяйки големи количества повърхностноактивни вещества и нишковидни спори.
II. Прецизни противодействия за различни видове пяна
(I) Контрамерки за не-биохимична пяна
Ядрото е „контрол на източника + физическо елиминиране“, свеждайки до минимум използването на химически пеногасители.
1. Контрол на източника: Засилване на надзора на достъпа до промишлени отпадъчни води, като се изисква от заустващите предприятия да третират предварително отпадъчни води, съдържащи повърхностноактивни вещества и мазнини; изграждане на първоначални резервоари за улавяне на дъждовна вода, за да се предотврати директното навлизане на първоначалната дъждовна вода в системата за биологично третиране; добавете маслени сепаратори и флотационни резервоари в етапа на предварителна обработка, за да отстраните по-голямата част от мазнините и суспендираните повърхностноактивни вещества.
2. Физическо обезпенване: Инсталирайте водни струи под високо-налягане в зоната за генериране на пяна-, за да разбиете пяната, като използвате ударната сила на водния поток; монтирайте прегради по краищата на резервоара, за да предотвратите преливане на пяна; подходящо намалете интензитета на аериране, за да намалите количеството генерирани мехурчета, като същевременно увеличите интензитета на разбъркване, за да насърчите сливането и спукването на мехурчетата.
3. Химическа помощ: Ако количеството пяна е изключително голямо, може да се добави малко количество органосилициев пеногасител. Трябва да се внимава да се контролира дозировката, за да се избегне прекомерното добавяне, което засяга микробната активност, и не трябва да се разчита на пеногасители за дълъг период от време.
(II) Контрамерки за биологична пяна (ядрото е да инхибира доминиращия растеж на нишковидни бактерии)
Биологичната пяна не може да бъде елиминирана само чрез физични или химически методи; необходимо е да се започне с регулиране на работните параметри, за да се унищожи фундаментално жизнената среда на нишковидните бактерии.
1. Оптимизиране на оперативните параметри (Най-фундаменталните мерки) - Съкращаване на възрастта на утайката: Контролирайте възрастта на утайката до 5-8 дни чрез увеличаване на изхвърлянето на излишната утайка, за да елиминирате нишковидни бактерии с дълго-време на генериране като Nocardia;
- Увеличете органичното натоварване: Намалете по подходящ начин скоростта на обратния поток и увеличете концентрацията на органична материя във входящия поток към резервоара за биологично третиране, което позволява на фло{1}}образуващите бактерии да получат предимство в конкуренцията с хранителни вещества;
- Регулиране на разтворения кислород: Увеличете разтворения кислород на изхода на резервоара за аерация до 2-3 mg/L, за да инхибирате пролиферацията на хипоксични нишковидни бактерии (като микрофиламенти);
- Допълване на азотни и фосфорни хранителни вещества: Ако входящите азот и фосфор са недостатъчни, добавете урея и калиев дихидроген фосфат при съотношение въглерод-азот-фосфор 100:5:1, за да отговорите на изискванията за растеж на фло-образуващите бактерии.
2. Мерки за физическо подобряване - Обезмасляване на преливник: Инсталирайте преливник за пяна в края на аерационния резервоар, за да отделите повърхностната биологична пяна от системата за отделно третиране, предотвратявайки обратния поток.
- Добавяне на носител: Добавете носители като активен въглен, зеолит и полиуретанова пяна към резервоара за биологично третиране, за да увеличите плътността на флокулите и да осигурите места за закрепване на бактериите в флокулите, като потискате суспендирания растеж на нишковидни бактерии.
3. Химични спешни мерки
Ако биологичната пяна е изключително силна, може да се добави ниска концентрация на окислител за кратък период от време, като натриев хипохлорит (5-10 mg/L) или водороден пероксид (10-20 mg/L). Оксидантите селективно унищожават нишковидните хифи, простиращи се от флокулите, като същевременно имат по-малко въздействие върху бактериите вътре в флокулите. Строго контролирайте дозировката и честотата на добавяне, за да избегнете въздействие върху системата за биологично третиране.
4. Биологична регулация
Добавете високоефективни флокуланти, за да подобрите конкурентната способност на флокулантите; или инокулирайте малко количество смляна утайка, за да въведете протозои и метазои, които могат да нападнат нишковидни бактерии, като потискат прекомерната пролиферация на нишковидни бактерии през хранителната верига.
(III) Работа с пяна във вторичния утаителен резервоар
Вземете диференцирани мерки въз основа на различни причини: За пяна, въведена от аерационния резервоар, съсредоточете се върху решаването на проблема с пяната в аерационния резервоар и инсталирайте устройства за пръскане на вода на повърхността на вторичния утаителен резервоар, за да елиминирате пяната; за денитрификационна пяна, увеличете изхвърлянето на излишната утайка, съкратете времето за задържане на утайката във вторичния утаителен резервоар и увеличете съотношението на връщане на смесената течност, за да върнете нитратите в аноксичната зона за денитрификация; за пяна за гниене на утайки, изхвърлете утайката незабавно, за да избегнете натрупването на утайка на дъното на вторичния утаителен резервоар и изпразнете и драгирайте вторичния утаителен резервоар, ако е необходимо.
(IV) Реакция на циркулираща пяна
Силно ограничете пътя на циркулация на пяната. Съберете отделно пяната и супернатантата, генерирани от системата за връщане на утайки и сгъстителя, обработете ги с антипенители и утаяване, преди да ги върнете в системата за биологично третиране. Едновременно с това оптимизирайте системата за изхвърляне на излишната утайка, за да осигурите стабилна възраст на утайката и да предотвратите -дългосрочно натрупване на утайка в системата.
III. Препоръки за дългосрочна-превенция и контрол
Създайте механизъм за ранно предупреждение за пяна, редовно наблюдавайте индикатори като възраст на утайката, концентрации на разтворен кислород, азот и фосфор и изобилие от нишковидни бактерии в резервоара за биологично третиране, за да прогнозирате предварително рисковете от пяна. За пиковите сезони на биологично разпенване през пролетта и есента коригирайте работните параметри предварително, като съкратите по подходящ начин възрастта на утайката и увеличите разтворения кислород. Засилване на мониторинга на качеството на вливащата се вода за своевременно откриване на въздействието на промишлените отпадъчни води и предприемане на спешни мерки. Редовно драгирайте резервоарите и тръбопроводите, за да намалите натрупването на повърхностно активни вещества и нишковидни спори в дънната утайка.