Systém biologického čištění je základní jednotkou čistírny odpadních vod a abnormální pěnění je jedním z nejčastějších problémů během provozu. Nadměrná pěna nejen snižuje účinnost provzdušňování, vede ke ztrátám kalu a zhoršuje kvalitu odpadních vod, ale také přetéká do nádrže, koroduje zařízení a vydává zápach, který ovlivňuje okolní prostředí. Vznik pěny je v podstatě výsledkem spojení tří faktorů: "povrchově aktivní látky ve vodě + dostatečný zdroj vzduchu + stabilní bublinková struktura." Příčiny pěnění se v různých fázích výrazně liší, což vyžaduje cílená opatření.
I. Hlavní fáze tvorby pěny a základní příčiny v systémech biologického čištění
(I) Fáze předúpravy (přítoková čerpací stanice, výstup primární sedimentační nádrže)
Toto je fáze, kdy se v systému poprvé objeví pěna. Je to většinou ne-biochemická pěna, která se vyznačuje tím, že je bílá, uvolněná, snadno se láme a postrádá zjevnou lepivost.
Hlavní příčinou je přítomnost exogenních povrchově aktivních látek v přítoku: Za prvé, v domovních odpadních vodách je velké množství syntetických povrchově aktivních látek, jako jsou detergenty, sprchové gely a prací kapaliny. Tyto látky mají jeden hydrofilní konec a jeden hydrofobní konec, což výrazně snižuje povrchové napětí vody. Za druhé jsou to živočišné a rostlinné oleje z odpadních vod ze stravovacích zařízení a emulgátory a dispergátory z průmyslových odpadních vod. Za třetí, existují přírodní povrchově aktivní látky, jako jsou olejové skvrny, usazeniny z výfuku vozidel a huminové látky nahromaděné na povrchu počátečním stékáním dešťové vody. Když se tyto látky dostanou do systému s přítokem, za míchání oběžného kola pomocného čerpadla a turbulentního proudění na vstupu do primární sedimentační nádrže je do vody nasáván vzduch, který vytváří velké množství stabilních bublin, které se shlukují a vytvářejí pěnu. Pokud je průmyslová odpadní voda vypouštěna nárazově, pěna se během krátké doby rychle zvýší, a to i po celé ploše primární sedimentační nádrže.
(II) Provzdušňovací nádrž (aerobní sekce, nejkoncentrovanější a nejodolnější pěnová oblast)
Provzdušňovací nádrž je jádrem biochemické reakce a také nejsložitější oblastí pro problémy s pěnou. Obsahuje jak ne-biochemickou pěnu, tak biologickou pěnu, přičemž biologická pěna se spravuje nejobtížněji.
1. Ne-biochemická pěna
Příčiny jsou podobné jako ve fázi předúpravy, ale kontinuální a vydatné provzdušňování zajišťované provzdušňovacím systémem má za následek větší objem pěny a delší trvání. Kromě povrchově aktivních látek nesených přítokem jsou dva specifické přispívající faktory: za prvé, nadměrná intenzita provzdušňování vede k příliš malým a četným bublinám, které se obtížně zvedají a lámou; za druhé, náhlé zvýšení koncentrace organické hmoty v přítoku způsobí, že meziprodukty mikrobiálního metabolismu (jako jsou mastné kyseliny a polysacharidy) zvýší povrchovou aktivitu vody a zhorší tvorbu pěny. Tento typ pěny se po ustálení kvality přítokové vody obvykle sám rozplyne.
2. Biologická pěna (představuje více než 70 % problémů s pěnou v nádržích na biologické čištění)
To je způsobeno nadměrným množením specifických vláknitých mikroorganismů. Vyznačuje se hnědavě-červenou, viskózní, krémovou konzistencí, kterou je těžké rozbít a může se nahromadit až do tloušťky desítek centimetrů, a to i při přelití nádrže. Hlavní příčinou je dominance vláknitých bakterií (hlavně Nocardia, Microfilamenta a Sulfothermia) v konkurenci. Jejich mycelia vyčnívají z povrchu vloček, proplétají se a vytvářejí stabilní kostru bublin a pevně fixují bubliny na místě.
Mezi klíčové provozní podmínky, které spouštějí nadměrné množení vláknitých bakterií, patří: 1) Příliš dlouhé stáří kalu: Vláknité bakterie, jako je Nocardia, mají generační dobu 5-7 dní, mnohem déle než běžné vločkotvorné-bakterie. Když stáří kalu přesáhne 10 dní, vláknité bakterie se hromadí ve velkém množství. 2) Nedostatečná organická zátěž: Vláknité bakterie mají velký specifický povrch a mohou snadněji získávat potravu za nízkých-živinových podmínek. 3) Vhodná teplota vody: 15-25 stupňů je optimální reprodukční teplota pro bakterie Nocardia a microfilamentous; proto je jaro a podzim obdobím vrcholu biologického pěnění. 4) Nedostatek dusíkatých a fosforových živin: Když je poměr uhlíku-k-dusíku nebo uhlík-k-fosforu příliš vysoký, růst vločkotvorných{17}}bakterií je inhibován, zatímco pro bakterie dusíku a fosforu bude tato vláknina výhodnější. množit se. 5) Nízký obsah rozpuštěného kyslíku: Vláknité bakterie, jako jsou mikrovláknité bakterie, mohou přežít v prostředí s nízkým obsahem kyslíku, zatímco vločkotvorné bakterie vyžadují vyšší obsah rozpuštěného kyslíku. 6) Nadměrné kolísání pH: Kyselé nebo silně zásadité prostředí brání růstu vloček a podporuje množení vláknitých bakterií.
(III) Sekundární usazovací nádrž
Pěna v sekundární usazovací nádrži je většinou "sekundární pěna", pocházející ze tří hlavních zdrojů: Za prvé, pěna vytvořená v provzdušňovací nádrži proudí do sekundární usazovací nádrže se směsným louhem a hromadí se na povrchu. Za druhé, denitrifikační pěna, unikátní typ pěny v sekundární usazovací nádrži, je charakteristická svou šedou barvou a jemnými částicemi kalu, které se často vyskytují v létě nebo během denitrifikačních procesů. Když kal na dně sekundární usazovací nádrže zůstává příliš dlouho a rozpuštěný kyslík je nedostatečný, denitrifikační bakterie redukují dusičnany na plynný dusík. Drobné bublinky plynného dusíku ulpívají na vločkách kalu, způsobují jejich plavání a tvorbu pěny. Za třetí, pěna z hniloby kalu nastává, když kal není vypuštěn ze sekundární usazovací nádrže včas, což vede k anaerobnímu hnilobě spodního kalu, produkujícím plyny, jako je sirovodík a metan, které vynášejí kal na povrch a tvoří černou pěnu doprovázenou nepříjemným zápachem.
(IV) Systém vracení a přebytečného kalu
Pěna v této fázi je většinou "cirkulující pěna" způsobená: 1) Vraceným kalem, který nese pěnu vytvořenou v provzdušňovací nádrži zpět do nádrže biologického čištění, čímž vzniká začarovaný kruh; 2) Nedostatečné vypouštění přebytečného kalu, což vede k příliš dlouhému stáří kalu v systému, což dále zhoršuje množení vláknitých bakterií; 3) Pěna vytvořená v nádrži na zahušťování kalu a vyhnívací nádrži proudící zpět do nádrže biologického čištění se supernatantem, zavádějící velké množství povrchově aktivních látek a vláknitých spor.
II. Přesná protiopatření pro různé typy pěny
(I) Protiopatření pro ne-biochemickou pěnu
Jádrem je „kontrola zdroje + fyzická eliminace“, minimalizující použití chemických odpěňovačů.
1. Řízení zdrojů: Posílení dohledu nad přístupem průmyslových odpadních vod, což vyžaduje, aby vypouštěcí podniky před-upravovaly odpadní vody obsahující povrchově aktivní látky a mastnotu; vybudovat počáteční zachycovací nádrže na dešťovou vodu, aby se předešlo přímému vstupu počáteční dešťové vody do systému biologického čištění; ve fázi předúpravy přidejte odlučovače oleje a flotační nádrže, abyste odstranili většinu mastnoty a suspendovaných povrchově aktivních látek.
2. Fyzické odpěňování: Nainstalujte vysokotlaké-proudy vody do oblasti generování pěny-, aby se pěna rozbila pomocí nárazové síly proudu vody; instalujte přepážky na okraje nádrže, aby se zabránilo přetečení pěny; přiměřeně snižte intenzitu provzdušňování, abyste snížili množství vytvářených bublin, a zvyšte intenzitu míchání, abyste podpořili splynutí a prasknutí bublin.
3. Chemická pomoc: Pokud je množství pěny extrémně velké, lze přidat malé množství organokřemičitého odpěňovače. Je třeba věnovat pozornost kontrole dávkování, aby nedošlo k nadměrnému přidávání ovlivňujícímu mikrobiální aktivitu, a na odpěňovače by se nemělo spoléhat po dlouhou dobu.
(II) Protiopatření pro biologickou pěnu (jádro je inhibovat dominantní růst vláknitých bakterií)
Biologickou pěnu nelze eliminovat pouze fyzikálními nebo chemickými metodami; je nutné začít úpravou provozních parametrů k zásadnímu zničení životního prostředí vláknitých bakterií.
1. Optimalizace provozních parametrů (nejzákladnější opatření) - Zkraťte stáří kalu: Ovládejte stáří kalu na 5-8 dní zvýšením vypouštění přebytečného kalu, abyste odstranili dlouho{4}}generační vláknité bakterie, jako je Nocardia;
- Zvýšení organického zatížení: Přiměřeně snižte rychlost zpětného toku a zvyšte koncentraci organické hmoty v přítoku do nádrže biologického čištění, což umožňuje bakteriím tvořícím vločky- získat výhodu v konkurenci živin;
- Úprava rozpuštěného kyslíku: Zvyšte rozpuštěný kyslík na výstupu provzdušňovací nádrže na 2–3 mg/l, abyste zabránili množení hypoxických vláknitých bakterií (jako jsou mikrofilamenta);
- Doplňování živin s dusíkem a fosforem: Pokud je přítok dusíku a fosforu nedostatečný, přidejte močovinu a dihydrogenfosforečnan draselný v poměru uhlík-dusík-fosfor 100:5:1, abyste splnili požadavky na růst vločkotvorných- bakterií.
2. Opatření pro fyzikální vylepšení - Odsávání přepadem: Na konec provzdušňovací nádrže nainstalujte přepadový žlab pěny, aby se sbírala povrchová biologická pěna ze systému pro samostatné zpracování a zabránilo se zpětnému toku.
- Přidání nosiče: Přidejte nosiče, jako je aktivní uhlí, zeolit a polyuretanová pěna, do nádrže na biologické čištění, abyste zvýšili hustotu vloček a poskytli místa pro přichycení bakterií ve vločkách, čímž se zabrání pozastavenému růstu vláknitých bakterií.
3. Chemická nouzová opatření
Pokud je biologická pěna extrémně silná, lze na krátkou dobu přidat nízkou koncentraci oxidantu, jako je chlornan sodný (5-10 mg/l) nebo peroxid vodíku (10-20 mg/l). Oxidanty selektivně ničí vláknité hyfy vystupující z vloček, přičemž mají menší dopad na bakterie uvnitř vloček. Přísně kontrolujte dávkování a frekvenci přidávání, aby nedošlo k ovlivnění systému biologické léčby.
4. Biologická regulace
Přidejte vysoce účinná flokulanty pro zvýšení konkurenční schopnosti flokulantů; nebo naočkujte malé množství vyhnilého kalu, abyste zavedli prvoky a metazoa, která se mohou živit vláknitými bakteriemi, a inhibují tak nadměrnou proliferaci vláknitých bakterií potravním řetězcem.
(III) Manipulace s pěnou v sekundární usazovací nádrži
Proveďte odlišná opatření na základě různých příčin: U pěny přiváděné z provzdušňovací nádrže se zaměřte na vyřešení problému s pěnou v provzdušňovací nádrži a na povrch sekundární usazovací nádrže nainstalujte zařízení pro rozprašování vody k odstranění pěny; u denitrifikační pěny zvýšit vypouštění přebytečného kalu, zkrátit dobu zdržení kalu v sekundární usazovací nádrži a zvýšit poměr vracení směsného louhu pro návrat dusičnanů do anoxické zóny k denitrifikaci; v případě pěny z hniloby kalu vypusťte kal okamžitě, aby se zabránilo hromadění kalu na dně sekundární usazovací nádrže, a v případě potřeby vyprázdněte a vybagrujte sekundární usazovací nádrž.
(IV) Reakce na cirkulující pěnu
Silně omezte cestu cirkulace pěny. Pěnu a supernatant vytvořené systémem vracení kalu a zahušťovadlem shromážděte odděleně, ošetřete je odpěňovacími činidly a sedimentujte, než je vrátíte do systému biologického čištění. Současně optimalizujte systém vypouštění přebytečného kalu, abyste zajistili stabilní stáří kalu a zabránili dlouhodobému- hromadění kalu v systému.
III. Dlouhodobá-doporučení pro prevenci a kontrolu
Zaveďte mechanismus včasného varování před pěnou, pravidelně sledujte ukazatele, jako je stáří kalu, koncentrace rozpuštěného kyslíku, dusíku a fosforu a množství vláknitých bakterií v nádrži biologického čištění, abyste předem mohli předvídat rizika vzniku pěny. Pro vrcholné sezóny biologického pěnění na jaře a na podzim předem upravit provozní parametry, přiměřeně zkrátit stáří kalu a zvýšit rozpuštěný kyslík. Posílit monitorování kvality přítokové vody, aby bylo možné rychle detekovat dopady průmyslových odpadních vod a přijmout nouzová opatření. Pravidelně bagrujte nádrže a potrubí, abyste snížili hromadění povrchově aktivních látek a vláknitých spor ve spodním kalu.
