Как контролировать биологическую пену

В аэротенках или вторичных отстойниках может появиться большое количество нитчатых микроорганизмов, вызывающих всплывание и скопление пены на поверхности воды. Это может привести к увеличению концентрации органических веществ и взвешенных веществ в сточных водах, образованию неприятных запахов или вредных газов, снижению эффективности переноса кислорода в системах механической аэрации и вызвать чрезмерное пенообразование на поверхности во время последующего сбраживания ила.

Однако при попытках контролировать биологическую пену следует избегать неизбирательного использования химических пеногасителей.

Когда газ вводится в жидкость, жидкость расширяется и окружает газ, образуя пену.

Для образования и стабильности пены необходимы три основных условия: пузырьки воздуха, поверхностно-активные вещества и гидрофобные частицы.

Пузырьки воздуха в основном образуются во время аэробной аэрации.

Поверхностно-активные вещества происходят из притока, а также синтезируются микроорганизмами в активном иле.

Гидрофобные частицы в биологическом резервуаре происходят от микроорганизмов с гидрофобной поверхностью клеток, присутствующих в активном иле.

Самый простой метод — смоделировать стандартные скорости аэрации в градуированном цилиндре, содержащем определенный объем активного ила, а затем классифицировать пену на основе ее объема и стабильности во времени.

Повторную флотацию можно также использовать путем измерения соотношения масс взвешенных веществ до и после аэрации.

Оба метода дают быстрые результаты, но могут неточно отражать реальные условия аэротенка.

Тесты на гидрофобность клеточной поверхности включают распределение микроорганизмов между водной и гидрофобной фазами в смешанном растворе. Пенообразующую способность определяют путем измерения поглощения водной фазы до и после обработки. Этот метод хорошо работает для чистых культур, но на него легко влияют сложные вещества в реальных сточных водах.

В методе поверхностного натяжения используется тот факт, что бактерии,-вызывающие пену, уменьшают поверхностное натяжение раствора. Этот метод можно применять как к реальной смеси осадка, так и к чистым культурам, но на результаты также влияет состав сточных вод.

Индекс пены-накипи оценивает биологические характеристики пены по семи параметрам: цвет пены, размер пузырьков, стабильность, площадь покрытия, наличие нитчатых бактерий, потенциал пенообразования и общее содержание взвешенных веществ. Каждому параметру присваиваются разные веса с использованием анализа пути и моделирования структурными уравнениями для расчета окончательного индекса.

Индекс пены-накипи демонстрирует сильную линейную корреляцию с тяжестью биологического пенообразования.

1. Нокардиоидные нитчатые бактерии.

Долгое время основной причиной биологической пены считались нокардиоидные нитчатые бактерии. Другие грам-положительные нитчатые бактерии также были идентифицированы как способствующие сильному набуханию ила и накоплению пены.

«Нокардиоид» относится к нитчатым бактериям, которые под микроскопом-похожи на актиномицеты. Это гетеротрофные аэробные грам-положительные бактерии с настоящим ветвлением.

Длина нити: обычно 5,0–30 мкм.

Ширина: около 1,0 мкм

Клетки: неправильной формы, без эпоксидной оболочки.

Рост: прикрепленный рост, неподвижный-подвижный.

Эти бактерии обладают мощной способностью хранить питательные вещества, что позволяет им выживать и накапливаться в среде с пеной,-ограниченной питательными веществами.

Они могут использовать широкий спектр источников углерода, азота и фосфора, что дает им конкурентное преимущество,-особенно в сточных водах, содержащих большое количество гидрофобных субстратов.

2. Микрофиламентные бактерии.

Эти бактерии окружают внутреннюю и поверхность хлопьев активного ила.

Ширина: 0,6–0,8 мкм

Длина: 50–200 мкм

Они не содержат видимых отдельных клеток внутри нитей и не имеют сетчатой ​​оболочки. Нити неразветвленные и неподвижные.-подвижные.

Эти бактерии чувствительны к высоким концентрациям кислорода и лучше всего растут в микроаэробных условиях.

1. Температура

Пенообразование часто подвержено сезонным колебаниям, причем ключевым фактором, влияющим на него, является температура. Хотя температура не может напрямую вызывать пенообразование, она влияет на другие переменные, такие как растворимость кислорода и растворимость липидов в воде.

2. Возраст осадка

Пенистые-вызывающие нитчатые бактерии – это медленно-растущие микроорганизмы с длительным жизненным циклом. Увеличенный возраст осадков способствует их росту.

На станциях очистки сточных вод с низкой-нагрузкой и длительным временем гидравлического удержания системы расширенной аэрации более склонны к пенообразованию. После образования пены время ее удержания становится независимым от времени удерживания ила в аэротенке, в результате чего образуется стойкая и стабильная пена.

3. pH

Муниципальные сточные воды обычно имеют pH от 6,0 до 8,0. Снижение pH до 5,0–5,6 может помочь уменьшить образование пены.

Нокардиоидные бактерии: оптимальный pH ≈ 6,5.

Микрофиламентные бактерии: оптимальный pH 7,1–8,0.

Это объясняет, почему системы аэрации чистым кислородом более склонны к пенообразованию, чем системы аэрации воздухом. Средний уровень pH при аэрации воздуха составляет около 7,0, тогда как в системах с чистым кислородом он приближается к 6,5.

4. Растворенный кислород (DO)

Нокардиоидные бактерии являются строго аэробными и не могут расти в анаэробных или бескислородных условиях.

Микронитчатые бактерии могут переносить более широкий диапазон уровней кислорода, но лучше всего растут в условиях низкого-кислорода (микроаэробных).

Низкий DO: способствует росту микрофиламентных бактерий.

High DO (>6 мг/л): подавляет микронитчатые бактерии.

1. Физико-химические методы.

Физические методы:

Распыление воды: просто, но неэффективно в долгосрочной-срочной перспективе, поскольку в системе остается дисперсная пена.

Ручное или механическое удаление: увеличивает эксплуатационные расходы и создает проблемы с утилизацией.

Химические методы:

Окислители/дезинфицирующие средства: хлор, хлорноватистая кислота, перекись водорода, озон, соли четвертичного аммония.

Коагулянты: полиакриламид, полиалюминий хлорид, хлорид железа, хлорид железа.

Эти методы приносят лишь временное облегчение, поскольку не устраняют коренные причины. Дезинфицирующие средства также могут повредить систему активного ила, убивая полезные микроорганизмы.

Не рекомендуется беспорядочное использование пеногасителей, поскольку они в основном эффективны для химической пены, а не для более стабильной биологической пены.

2. Контроль возраста осадка

Сокращение времени удерживания ила (SRT) является наиболее эффективным методом контроля биологической пены.

Этот подход действует как механизм биологического отбора, используя более длительный цикл роста пены,-заставляющий микроорганизмы подавлять или удалять их из системы.

3. Технология селектора

Установка селектора (анаэробного, бескислородного или аэробного) перед аэротенком позволяет эффективно контролировать нитчатые бактерии.

Селектор представляет собой зону смешивания, в которой возвращаемый ил взаимодействует с поступающими сточными водами перед попаданием в аэротенк. Он способствует быстрому усвоению легко биоразлагаемых органических веществ.

Функции селекторов:

Стимулирование флокообразующих-бактерий

Подавление роста нитчатых бактерий

Уменьшите набухание ила и биологическую пену

Контролируйте распределение микробной популяции

Селекторы можно разделить на:

Аэробный

бескислородный

Анаэробный