Het biologische zuiveringssysteem is de kerneenheid van een afvalwaterzuiveringsinstallatie en abnormale schuimvorming is een van de meest voorkomende problemen tijdens de exploitatie. Overmatig schuim vermindert niet alleen de beluchtingsefficiëntie, leidt tot slibverlies en verslechtert de kwaliteit van het afvalwater, maar stroomt ook over in de tank, corrodeert apparatuur en stoot geuren uit die de omgeving aantasten. De vorming van schuim is in wezen het resultaat van de koppeling van drie factoren: "oppervlakteactieve stoffen in het water + voldoende luchtbron + stabiele bellenstructuur." De oorzaken van schuimvorming verschillen aanzienlijk in de verschillende stadia, waardoor gerichte maatregelen nodig zijn.
I. Belangrijkste stadia van schuimvorming en onderliggende oorzaken in biologische behandelingssystemen
(I) Voorbehandelingsfase (pompstation voor influent, uitlaat van primaire sedimentatietank)
Dit is de fase waarin voor het eerst schuim in het systeem verschijnt. Het is meestal niet-biochemisch schuim, gekenmerkt doordat het wit, los en gemakkelijk te breken is en geen duidelijke plakkerigheid heeft.
De belangrijkste oorzaak is de aanwezigheid van exogene oppervlakteactieve stoffen in het influent: ten eerste zijn er grote hoeveelheden synthetische oppervlakteactieve stoffen zoals wasmiddelen, douchegels en wasvloeistoffen in huishoudelijk afvalwater. Deze stoffen hebben één hydrofiel uiteinde en één hydrofoob uiteinde, waardoor de oppervlaktespanning van water aanzienlijk wordt verlaagd. Ten tweede zijn er dierlijke en plantaardige oliën uit horecaafvalwater en emulgatoren en dispergeermiddelen uit industrieel afvalwater. Ten derde zijn er natuurlijke oppervlakteactieve stoffen zoals olievlekken, afzettingen uit uitlaatgassen van voertuigen en humusachtige stoffen die zich ophopen op het oppervlak door aanvankelijk afstromend regenwater. Wanneer deze stoffen met het influent het systeem binnenkomen, wordt onder het roeren van de boosterpompwaaier en de turbulente stroming bij de inlaat van de primaire sedimentatietank lucht in het water gezogen, waardoor een groot aantal stabiele bellen wordt gevormd, die samenkomen om schuim te vormen. Als industrieel afvalwater in een golf wordt geloosd, zal het schuim in korte tijd snel toenemen en zelfs het gehele oppervlak van de primaire bezinktank bedekken.
(II) Beluchtingstank (aërobe sectie, het meest geconcentreerde en hardnekkige schuimgebied)
De beluchtingstank is de kern van de biochemische reactie en tevens het meest complexe gebied voor schuimproblemen. Het bevat zowel niet-biochemisch schuim als biologisch schuim, waarbij biologisch schuim het moeilijkst te hanteren is.
1. Niet-biochemisch schuim
De oorzaken zijn vergelijkbaar met die in de voorbehandelingsfase, maar de continue en overvloedige beluchting door het beluchtingssysteem resulteert in een groter schuimvolume en een langere duur. Naast oppervlakteactieve stoffen die door het influent worden meegevoerd, zijn er twee specifieke factoren die bijdragen: ten eerste leidt een overmatige beluchtingsintensiteit tot te kleine en talrijke belletjes die moeilijk opstijgen en breken; ten tweede zorgt een plotselinge toename van de concentratie van organisch materiaal in het influent ervoor dat tussenproducten van het microbiële metabolisme (zoals vetzuren en polysachariden) de oppervlakteactiviteit van het water verhogen, waardoor de schuimvorming wordt verergerd. Dit type schuim verdwijnt meestal vanzelf nadat de kwaliteit van het instromende water is gestabiliseerd.
2. Biologisch schuim (verantwoordelijk voor meer dan 70% van de schuimproblemen in biologische behandelingstanks)
Dit wordt veroorzaakt door de overmatige proliferatie van specifieke draadvormige micro-organismen. Het wordt gekenmerkt door een bruinachtige-rode, stroperige, romige consistentie die moeilijk te doorbreken is en zich kan ophopen tot een dikte van tientallen centimeters, waardoor de tank zelfs overloopt. De kernoorzaak is de dominantie van filamenteuze bacteriën (voornamelijk Nocardia, Microfilamenta en Sulfotheria) in de competitie. Hun mycelia strekken zich uit vanaf het vlokoppervlak, verstrengelen zich om een stabiel bellenskelet te vormen en fixeren de bellen stevig op hun plaats.
De belangrijkste bedrijfsomstandigheden die overmatige proliferatie van filamenteuze bacteriën veroorzaken, zijn onder meer: 1) Een te lange slibleeftijd: filamenteuze bacteriën zoals Nocardia hebben een generatietijd van 5-7 dagen, veel langer dan gewone vlok-bacteriën. Wanneer de slibleeftijd de 10 dagen overschrijdt, hopen draadvormige bacteriën zich in grote hoeveelheden op.. 2) Onvoldoende organische belasting: draadvormige bacteriën hebben een groot specifiek oppervlak en kunnen gemakkelijker voedsel verkrijgen onder omstandigheden met lage-voedingsstoffen. 3) Geschikte watertemperatuur: 15-25 graden is de optimale voortplantingstemperatuur voor Nocardia en microfilamenteuze bacteriën; daarom zijn lente en herfst piekperioden voor biologische schuimvorming.. 4) Onvoldoende stikstof- en fosforvoedingsstoffen: wanneer de koolstof-tot-verhouding of koolstof-tot-fosforverhouding te hoog is, wordt de groei van vlokvormende bacteriën- geremd, terwijl draadvormige bacteriën een lagere vraag naar stikstof en fosfor hebben en hiervan zullen profiteren prolifereren. 5) Laag opgeloste zuurstof: Filamenteuze bacteriën zoals microfilamenteuze bacteriën kunnen overleven in omgevingen met weinig zuurstof, terwijl vlokvormende bacteriën meer opgeloste zuurstof nodig hebben. 6) Overmatige pH-schommelingen: Zure of sterk alkalische omgevingen remmen de groei van vlokjes en bevorderen de proliferatie van filamenteuze bacteriën.
(III) Secundaire bezinkingstank
Het schuim in de secundaire bezinkingstank is meestal "secundair schuim", afkomstig van drie hoofdbronnen: Ten eerste stroomt het schuim dat in de beluchtingstank wordt gegenereerd met de gemengde vloeistof naar de secundaire bezinkingstank en hoopt zich op het oppervlak op. Ten tweede wordt denitrificatieschuim, een unieke schuimsoort in de secundaire bezinktank, gekenmerkt door zijn grijze kleur en fijne slibdeeltjes, die vaak voorkomen in de zomer of tijdens denitrificatieprocessen. Wanneer het slib op de bodem van de secundaire bezinktank te lang blijft liggen en de opgeloste zuurstof onvoldoende is, reduceren denitrificerende bacteriën nitraten tot stikstofgas. Kleine stikstofgasbelletjes hechten zich aan de slibvlokken, waardoor deze gaan drijven en schuim vormen. Ten derde ontstaat er slibverrottingsschuim wanneer het slib niet tijdig uit de secundaire bezinkingstank wordt afgevoerd, wat leidt tot anaerobe verrotting van het bodemslib, waarbij gassen zoals waterstofsulfide en methaan worden geproduceerd, die het slib naar de oppervlakte transporteren en zwart schuim vormen, vergezeld van een vieze geur.
(IV) Slibretour- en overtollig slibsysteem
Het schuim in deze fase is grotendeels 'circulerend schuim', veroorzaakt door: 1) Het teruggevoerde slib dat het in de beluchtingstank gegenereerde schuim meevoert, terug naar de biologische behandelingstank, waardoor een vicieuze cirkel ontstaat; 2) Onvoldoende afvoer van overtollig slib, wat leidt tot een te lange slibleeftijd in het systeem, waardoor de proliferatie van draadvormige bacteriën verder wordt verergerd; 3) Schuim dat wordt gegenereerd in de slibindiktank en de vergistingstank en dat met het supernatant terugvloeit naar de biologische behandelingstank, waarbij grote hoeveelheden oppervlakteactieve stoffen en draadvormige sporen worden geïntroduceerd.
II. Nauwkeurige tegenmaatregelen voor verschillende soorten schuim
(I) Tegenmaatregelen voor niet-biochemisch schuim
De kern is "broncontrole + fysieke eliminatie", waardoor het gebruik van chemische ontschuimers tot een minimum wordt beperkt.
1. Broncontrole: Versterk het toezicht op de toegang tot industrieel afvalwater, waarbij lozende bedrijven verplicht worden afvalwater dat oppervlakteactieve stoffen en vet bevat, voor- te behandelen; bouw tanks voor het opvangen van regenwater om te voorkomen dat het regenwater rechtstreeks in het biologische behandelingssysteem terechtkomt; voeg olieafscheiders en flotatietanks toe in de voorbehandelingsfase om het grootste deel van het vet en de zwevende oppervlakteactieve stoffen te verwijderen.
2. Fysieke ontschuiming: installeer waterstralen onder hoge-druk in het schuim-gebied waar het schuim ontstaat, om het schuim af te breken met behulp van de impactkracht van de waterstroom; installeer schotten aan de randen van de tank om overlopen van schuim te voorkomen; verlaag op passende wijze de beluchtingsintensiteit om de hoeveelheid gegenereerde bellen te verminderen, terwijl u de roerintensiteit verhoogt om het samensmelten en barsten van de bellen te bevorderen.
3. Chemische hulp: Als de hoeveelheid schuim extreem groot is, kan een kleine hoeveelheid organosiliciumontschuimer worden toegevoegd. Er moet voor worden gezorgd dat de dosering wordt gecontroleerd om te voorkomen dat overmatige toevoeging de microbiële activiteit beïnvloedt, en er mag niet gedurende een lange periode op antischuimmiddelen worden vertrouwd.
(II) Tegenmaatregelen tegen biologisch schuim (de kern is het remmen van de dominante groei van draadvormige bacteriën)
Biologisch schuim kan niet uitsluitend door fysische of chemische methoden worden geëlimineerd; het is noodzakelijk om te beginnen met het aanpassen van de bedrijfsparameters om de leefomgeving van filamenteuze bacteriën fundamenteel te vernietigen.
1. Optimalisatie van operationele parameters (de meest fundamentele maatregelen) - Verkort de slibleeftijd: controleer de slibleeftijd tot 5-8 dagen door de afvoer van overtollig slib te vergroten om filamenteuze bacteriën met een lange- generatietijd, zoals Nocardia, te elimineren;
- Verhoog de organische belasting: Verlaag op passende wijze de retourstroomsnelheid en verhoog de concentratie van organisch materiaal in het influent naar de biologische behandelingstank, waardoor vlok-vormende bacteriën een voordeel kunnen behalen in de nutriëntenconcurrentie;
- Opgeloste zuurstof aanpassen: Verhoog de opgeloste zuurstof bij de uitlaat van de beluchtingstank tot 2-3 mg/l om de proliferatie van hypoxische filamenteuze bacteriën (zoals microfilamenten) te remmen;
- Vul stikstof en fosfor aan met voedingsstoffen: als de inkomende stikstof en fosfor onvoldoende zijn, voeg dan ureum en kaliumdiwaterstoffosfaat toe in een koolstof-stikstof-fosforverhouding van 100:5:1 om te voldoen aan de groeibehoeften van vlokvormende bacteriën-.
2. Fysieke verbeteringsmaatregelen - Overloopskimming: Installeer een schuimoverloopgoot aan het uiteinde van de beluchtingstank om biologisch oppervlakteschuim uit het systeem af te schuimen voor afzonderlijke behandeling, waardoor terugstroming wordt voorkomen.
- Dragertoevoeging: voeg dragers zoals actieve kool, zeoliet en polyurethaanschuim toe aan de biologische behandelingstank om de vlokdichtheid te verhogen en hechtingsplaatsen voor bacteriën in de vlokken te creëren, waardoor de zwevende groei van draadvormige bacteriën wordt geremd.
3. Chemische noodmaatregelen
Bij extreem hevig biologisch schuim kan gedurende een korte periode een lage concentratie oxidant worden toegevoegd, zoals natriumhypochloriet (5-10 mg/L) of waterstofperoxide (10-20 mg/L). Oxidanten vernietigen selectief de draadvormige hyfen die zich uit de vlokken uitstrekken, terwijl ze minder impact hebben op de bacteriën in de vlokken. Controleer strikt de dosering en frequentie van toevoeging om impact op het biologische behandelingssysteem te voorkomen.
4. Biologische regulatie
Voeg zeer efficiënte vlokmiddelen toe om het concurrentievermogen van de vlokmiddelen te vergroten; of inoculeer een kleine hoeveelheid verteerd slib om protozoa en metazoa te introduceren die kunnen jagen op filamenteuze bacteriën, waardoor de overmatige proliferatie van filamenteuze bacteriën door de voedselketen wordt geremd.
(III) Omgaan met schuim in de secundaire bezinkingstank
Neem gedifferentieerde maatregelen op basis van verschillende oorzaken: Voor schuim dat uit de beluchtingstank wordt geïntroduceerd, concentreer u op het oplossen van het schuimprobleem in de beluchtingstank en installeer watersproeiapparatuur op het oppervlak van de secundaire bezinkingstank om schuim te elimineren; voor denitrificatieschuim: verhoog de afvoer van overtollig slib, verkort de retentietijd van het slib in de secundaire bezinkingstank en verhoog de retourverhouding van het gemengde vloeistof om nitraten terug te voeren naar de anoxische zone voor denitrificatie; bij slibverrottingsschuim dient u het slib onmiddellijk af te voeren om ophoping van slib op de bodem van de secundaire bezinkingstank te voorkomen, en indien nodig de secundaire bezinkingstank leeg te maken en te baggeren.
(IV) Reactie op circulerend schuim
Beperk de circulatieroute van het schuim ernstig. Verzamel schuim en supernatant gegenereerd door het slibretoursysteem en de verdikkingser afzonderlijk, behandel ze met ontschuimingsmiddelen en sedimentatie voordat ze worden teruggevoerd naar het biologische behandelingssysteem. Optimaliseer tegelijkertijd het afvoersysteem voor overtollig slib om een stabiele slibleeftijd te garanderen en langdurige ophoping van slib in het systeem te voorkomen.
III. Aanbevelingen voor preventie en controle op de lange termijn
Zorg voor een vroegtijdig waarschuwingsmechanisme voor schuim en controleer regelmatig indicatoren zoals de ouderdom van het slib, de concentraties opgeloste zuurstof, stikstof en fosfor en de overvloed aan filamenteuze bacteriën in de biologische behandelingstank om schuimrisico's vooraf te voorspellen. Voor de piekseizoenen van biologisch schuimen in het voor- en najaar moeten de bedrijfsparameters vooraf worden aangepast, waardoor de slibleeftijd op passende wijze wordt verkort en de opgeloste zuurstof wordt verhoogd. Versterk de monitoring van de kwaliteit van het influentwater om snel de gevolgen van industrieel afvalwater te detecteren en noodmaatregelen te nemen. Bagger regelmatig de tanks en pijpleidingen om de ophoping van oppervlakteactieve stoffen en draadvormige sporen in het bodemslib te verminderen.