Sustav biološke obrade temeljna je jedinica postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda, a abnormalno pjenjenje jedan je od najčešćih problema tijekom rada. Prekomjerna pjena ne samo da smanjuje učinkovitost prozračivanja, dovodi do gubitka mulja i pogoršava kvalitetu otpadne vode, već se također prelijeva u spremnik, nagrizajući opremu i emitirajući mirise koji utječu na okolni okoliš. Stvaranje pjene je u biti rezultat sprege tri čimbenika: "površinski aktivne tvari u vodi + dovoljan izvor zraka + stabilna struktura mjehurića." Uzroci pjenjenja značajno se razlikuju u različitim fazama, što zahtijeva ciljane mjere.
I. Glavne faze stvaranja pjene i temeljni uzroci u sustavima biološke obrade
(I) Faza predtretmana (crpna stanica dotoka, izlaz primarnog taložnika)
Ovo je faza u kojoj se pjena prvi put pojavljuje u sustavu. Uglavnom je ne{1}}biokemijska pjena, karakterizirana bijelom, rastresitom, lako lomljivom i nedostatkom očite ljepljivosti.
Glavni uzrok je prisutnost egzogenih površinski aktivnih tvari u tekućini: Prvo, postoje velike količine sintetičkih površinski aktivnih tvari kao što su deterdženti, gelovi za tuširanje i tekućine za pranje rublja u kućnoj kanalizaciji. Ove tvari imaju jedan hidrofilni kraj i jedan hidrofobni kraj, čime se značajno smanjuje površinska napetost vode. Drugo, tu su životinjska i biljna ulja iz ugostiteljskih otpadnih voda te emulgatori i disperzanti iz industrijskih otpadnih voda. Treće, tu su prirodni surfaktanti kao što su mrlje od ulja, naslage ispušnih plinova vozila i humusne tvari nakupljene na površini početnim otjecanjem kišnice. Kada te tvari uđu u sustav s protokom, pod djelovanjem impelera pumpe za povišenje tlaka i turbulentnog strujanja na ulazu u primarnu taložnu posudu, zrak se uvlači u vodu, stvarajući veliki broj stabilnih mjehurića, koji se skupljaju i stvaraju pjenu. Ako se industrijska otpadna voda ispušta u naletu, pjena će se brzo povećati u kratkom vremenskom razdoblju, čak će prekriti cijelu površinu primarnog taložnika.
(II) Aeracijski spremnik (aerobni dio, područje s najkoncentriranijom i najtvrdokornijom pjenom)
Spremnik za prozračivanje je srž biokemijske reakcije i također najsloženije područje za probleme s pjenom. Sadrži i ne-biokemijsku i biološku pjenu, s biološkom pjenom kojom je najteže upravljati.
1. Ne-biokemijska pjena
Uzroci su slični onima u fazi predtretmana, ali kontinuirano i obilno prozračivanje koje osigurava sustav prozračivanja rezultira većim volumenom pjene i duljim trajanjem. Osim površinski aktivnih tvari koje nosi tekućina, dva specifična faktora koji doprinose su: prvo, pretjerani intenzitet prozračivanja dovodi do pretjerano malih i brojnih mjehurića koji se teško dižu i razbijaju; drugo, naglo povećanje koncentracije organske tvari u tekućini uzrokuje međuprodukte mikrobnog metabolizma (kao što su masne kiseline i polisaharidi) da povećaju površinsku aktivnost vode, pogoršavajući stvaranje pjene. Ova vrsta pjene obično se sama rasipa nakon što se kvaliteta ulazne vode stabilizira.
2. Biološka pjena (koja čini više od 70% problema s pjenom u spremnicima za biološki tretman)
To je uzrokovano prekomjernom proliferacijom specifičnih filamentoznih mikroorganizama. Karakterizira ga smećkasto-crvena, viskozna, kremasta konzistencija koju je teško razbiti i može se nakupiti u debljinu od nekoliko desetaka centimetara, čak i preliti spremnik. Glavni uzrok je dominacija filamentoznih bakterija (uglavnom Nocardia, Microfilamenta i Sulfothermia) u konkurenciji. Njihov micelij se proteže od površine pahuljica, isprepliće se u obliku stabilnog kostura mjehurića i čvrsto učvršćuje mjehuriće na mjestu.
Ključni radni uvjeti koji pokreću prekomjernu proliferaciju filamentoznih bakterija uključuju: 1) Pretjerano dugo starenje mulja: filamentozne bakterije kao što je Nocardia imaju vrijeme stvaranja od 5-7 dana, puno dulje od običnih bakterija koje stvaraju pahuljice. Kada starost mulja premaši 10 dana, filamentozne bakterije se nakupljaju u velikim količinama. 2) Nedovoljno organsko opterećenje: Filamentozne bakterije imaju veliku specifičnu površinu i mogu lakše dobiti hranu u uvjetima niske-hranjivih tvari. 3) Prikladna temperatura vode: 15-25 stupnjeva je optimalna temperatura razmnožavanja za Nocardia i mikrofilamentozne bakterije; stoga su proljeće i jesen vrhunac razdoblja za biološko pjenjenje. 4) Nedovoljno dušikovih i fosfornih hranjivih tvari: kada je omjer ugljika-na{-dušika ili omjer ugljika-na-fosfora previsok, rast bakterija koje stvaraju pahuljice-je inhibiran, dok nitaste bakterije imaju manju potražnju za dušika i fosfora te će to iskoristiti za proliferaciju. 5) Nizak otopljeni kisik: vlaknaste bakterije poput mikrofilamentnih bakterija mogu preživjeti u okruženjima s niskim sadržajem kisika, dok bakterije koje stvaraju pahuljice zahtijevaju veću količinu otopljenog kisika. 6) Pretjerane fluktuacije pH: Kisela ili jako alkalna okruženja inhibiraju rast pahuljica i potiču proliferaciju filamentozne bakterije.
(III) Sekundarni taložnik
Pjena u sekundarnom taložniku uglavnom je "sekundarna pjena," koja potječe iz tri glavna izvora: Prvo, pjena nastala u aeracijskom spremniku teče u sekundarni taložnik s miješanom tekućinom i nakuplja se na površini. Drugo, denitrifikacijska pjena, jedinstvena vrsta pjene u sekundarnom taložniku, karakterizirana je sivom bojom i finim česticama mulja, koje se često pojavljuju ljeti ili tijekom procesa denitrifikacije. Kada mulj na dnu sekundarnog taložnika ostane predugo, a otopljeni kisik je nedovoljan, denitrifikacijske bakterije reduciraju nitrate u plinoviti dušik. Sićušni mjehurići plinovitog dušika lijepe se za pahuljice mulja, uzrokujući njihovo plutanje i stvaranje pjene. Treće, pjena od truljenja mulja nastaje kada se mulj ne ispusti na vrijeme iz sekundarnog taložnika, što dovodi do anaerobnog truljenja mulja s dna, pri čemu nastaju plinovi poput sumporovodika i metana, koji prenose mulj na površinu, stvarajući crnu pjenu praćenu neugodnim mirisom.
(IV) Sustav povrata mulja i viška mulja
Pjena u ovoj fazi uglavnom je "cirkulirajuća pjena", uzrokovana: 1) Povratnim muljem koji nosi pjenu generiranu u spremniku za prozračivanje natrag u spremnik za biološki tretman, stvarajući začarani krug; 2) Nedovoljno ispuštanje viška mulja, što dovodi do predugog starenja mulja u sustavu, što dodatno pogoršava proliferaciju filamentoznih bakterija; 3) Pjena koja se stvara u spremniku za zgušnjavanje mulja i rezervoaru za digestiju teče natrag u spremnik za biološki tretman sa supernatantom, uvodeći velike količine surfaktanata i filamentoznih spora.
II. Precizne protumjere za različite vrste pjene
(I) Protumjere za ne-biokemijsku pjenu
Suština je "kontrola izvora + fizička eliminacija", što smanjuje upotrebu kemijskih sredstava protiv pjenjenja.
1. Kontrola izvora: Pojačati nadzor pristupa industrijskim otpadnim vodama, zahtijevajući od poduzeća koja ispuštaju prethodno pročišćavanje otpadnih voda koje sadrže površinski aktivne tvari i masnoće; izgraditi početne spremnike za sakupljanje kišnice kako bi se spriječilo da početna kišnica izravno uđe u sustav biološke obrade; dodajte separatore ulja i flotacijske spremnike u fazi predtretmana kako biste uklonili većinu masti i suspendiranih surfaktanata.
2. Fizičko uklanjanje pjene: Ugradite vodene-mlaznice pod visokim-tlakom u područje stvaranja pjene-da biste razbili pjenu pomoću udarne sile protoka vode; ugradite pregrade na rubove spremnika kako biste spriječili prelijevanje pjene; na odgovarajući način smanjite intenzitet prozračivanja kako biste smanjili količinu generiranih mjehurića, dok povećajte intenzitet miješanja kako biste pospješili spajanje i pucanje mjehurića.
3. Kemijska pomoć: Ako je količina pjene iznimno velika, može se dodati mala količina organosilikonskog sredstva protiv pjenjenja. Mora se voditi računa o kontroli doziranja kako bi se izbjeglo da prekomjerno dodavanje utječe na aktivnost mikroba, a na sredstva protiv pjenjenja ne treba se oslanjati dulje vrijeme.
(II) Protumjere za biološku pjenu (jezgra je inhibirati dominantni rast filamentoznih bakterija)
Biološka se pjena ne može ukloniti samo fizičkim ili kemijskim metodama; potrebno je započeti podešavanjem radnih parametara kako bi se iz temelja uništio životni okoliš filamentoznih bakterija.
1. Optimizacija operativnih parametara (Najtemeljnije mjere) - Skratite starost mulja: kontrolirajte starost mulja na 5-8 dana povećanjem ispuštanja viška mulja kako biste eliminirali dugo{4}}nitaste bakterije kao što je Nocardia;
- Povećajte organsko opterećenje: Na odgovarajući način smanjite brzinu povratnog protoka i povećajte koncentraciju organske tvari u dotoku spremnika za biološki tretman, omogućujući bakterijama koje-tvore flokule da steknu prednost u nadmetanju hranjivih tvari;
- Prilagodite otopljeni kisik: povećajte otopljeni kisik na izlazu iz spremnika za prozračivanje na 2-3 mg/L kako biste spriječili proliferaciju hipoksičnih filamentoznih bakterija (kao što su mikrofilamenti);
- Dopuna dušika i fosfora hranjivim tvarima: ako su dovodni dušik i fosfor nedostatni, dodajte ureu i kalijev dihidrogen fosfat u omjeru ugljika-dušika-fosfora od 100:5:1 kako biste zadovoljili potrebe rasta bakterija koje stvaraju pahuljice.
2. Mjere fizičkog poboljšanja - Skimiranje preljeva: Ugradite korito za prelijevanje pjene na kraj spremnika za prozračivanje kako biste skidali površinsku biološku pjenu iz sustava za odvojenu obradu, sprječavajući povratni protok.
- Dodavanje nosača: Dodajte nosače kao što su aktivni ugljen, zeolit i poliuretanska pjena u spremnik za biološki tretman kako biste povećali gustoću pahuljica i osigurali mjesta za pričvršćivanje bakterija u pahuljicama, inhibirajući suspendirani rast vlaknastih bakterija.
3. Kemijske hitne mjere
Ako je biološka pjena izrazito jaka, može se dodati niska koncentracija oksidansa na kratko razdoblje, kao što je natrijev hipoklorit (5-10 mg/L) ili vodikov peroksid (10-20 mg/L). Oksidanti selektivno uništavaju filamentozne hife koje se protežu iz flokula, dok manje utječu na bakterije unutar flokula. Strogo kontrolirajte dozu i učestalost dodavanja kako biste izbjegli utjecaj na sustav biološke obrade.
4. Biološka regulacija
Dodajte visoko učinkovita sredstva za flokulaciju kako biste poboljšali konkurentsku sposobnost flokulanata; ili inokulirajte malu količinu probavljenog mulja kako biste unijeli protozoe i metazoe koje mogu plijeniti filamentozne bakterije, inhibirajući prekomjernu proliferaciju filamentoznih bakterija kroz hranidbeni lanac.
(III) Rukovanje pjenom u sekundarnom taložniku
Poduzmite diferencirane mjere na temelju različitih uzroka: Za pjenu uvedenu iz spremnika za prozračivanje, usredotočite se na rješavanje problema s pjenom u spremniku za prozračivanje i postavite uređaje za raspršivanje vode na površinu sekundarnog spremnika za taloženje kako biste uklonili pjenu; za denitrifikacijsku pjenu, povećati ispuštanje viška mulja, skratiti vrijeme zadržavanja mulja u sekundarnom taložnom spremniku i povećati povratni omjer miješane tekućine kako bi se nitrati vratili u anoksičnu zonu za denitrifikaciju; za pjenu za truljenje mulja, odmah ispustite mulj kako biste izbjegli nakupljanje mulja na dnu sekundarnog taložnika i ispraznite i izdubite sekundarni taložnik ako je potrebno.
(IV) Odgovor na cirkulirajuću pjenu
Jako ograničite put cirkulacije pjene. Odvojeno prikupiti pjenu i supernatant koji stvara povratni sustav mulja i zgušnjivač, obraditi ih sredstvima protiv pjenjenja i taložiti prije vraćanja u sustav biološke obrade. Istovremeno, optimizirajte sustav za ispuštanje viška mulja kako biste osigurali stabilnu starost mulja i spriječili-dugoročno nakupljanje mulja unutar sustava.
III. Dugoročne-preporuke za prevenciju i kontrolu
Uspostavite mehanizam ranog upozorenja na pjenu, redovito pratite pokazatelje kao što su starost mulja, koncentracije otopljenog kisika, dušika i fosfora i obilje filamentoznih bakterija u spremniku za biološki tretman kako biste unaprijed predvidjeli rizike od pjene. Za vrhunske sezone biološkog pjenjenja u proljeće i jesen, unaprijed prilagodite radne parametre, odgovarajuće skraćujući starost mulja i povećavajući otopljeni kisik. Pojačati praćenje kvalitete dotoka vode kako bi se brzo otkrili utjecaji industrijskih otpadnih voda i poduzele hitne mjere. Redovito bagerirajte spremnike i cjevovode kako biste smanjili nakupljanje surfaktanata i filamentoznih spora u mulju s dna.