氧化沟的泡沫控制对策

陈杨

摘 要：泡沫是氧化沟曝气段中常见的现象， 但大量泡沫滞留在曝气段中会影响污水处理厂的正常运行， 甚至会造成生产故障。结合生产实例， 分析了生物曝气段中产生大量泡沫的原因， 制定了一套控制泡沫的工艺措施， 达到了预期的治理效果。

关键词：泡沫；原因分析；控制措施

中图分类号：TS262.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0009-02

氧化沟是污水处理厂的核心生产设施，是活性污泥吸收、消化、净化废水中污染物的主要场所。活性污泥的生长繁殖需要充足的氧气和足够的营养物质，曝气池的进水能够提供大量的营养物质，而氧气的供给主要依靠曝气设备。曝气池中大量泡沫的存在会直接影响氧气的传递，降低表曝设备的充氧能力，这对微生物的生长很不利，甚至会影响污水处理的出水质量[1]。本文结合生产实际，针对氧化沟中产生大量泡沫的故障现象，分析了泡沫产生的原因，总结了一套能有效控制泡沫过量产生的工艺措施，可为同行提供借鉴。

1 泡沫故障

曝气池中产生的泡沫主要分为化学泡沫和生物泡沫。化学泡沫一般呈白褐色，其产生的主要原因是污水中存在大量的合成洗涤剂或其他起泡物质，在曝气或吹脱的作用下形成的。生物泡沫的颜色可能呈现土褐色，也可能呈现灰褐色，这主要是因为其产生的机理不同。

某污水处理厂2013年发生过一次泡沫故障。从当年4月2日起，氧化沟内开始出现泡沫，且产生量越来越多，以至于整个氧化沟表面几乎全被泡沫覆盖。泡沫厚度达100～150mm，呈暗灰色，有臭蒜味。氧化沟内混合液的颜色也由浅棕色逐渐加深，变成了灰褐色，且由此导致二沉池内泥位上升，出水混浊，SS高达138mg/L（设计出水SS≤10mg/L），CODCr也超过了50mg/L。

2 泡沫的产生原由

2.1 工艺设计参数

该污水处理厂位于城市污水排放总渠的下游，进水中工业污水占70%（主要是食品厂污水），生活污水占30%。其设计规模为8万m3/d，水量变化系数K为1.32，采用改良型Carrousel氧化沟工艺。设计进水CODCr=500mg/L、BOD5=200mg/L、SS=200mg/L、NH3=40mg/L、TP=5mg/L，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，设计工艺参数MLSS=3500～6000mg/L、MLVSS=2000～4000mg/L、FN=0.075～0.104kg·BOD5/kgMLVSS·D、DO=1.5～2.5mg/L。该厂建有两组氧化沟，每条氧化沟上安装有8台DS-325倒伞型曝气机。

2.2 实际运行情况

2013年4月初，该污水处理厂每组氧化沟上有6台曝气机在运行，表1是氧化沟中产生大量灰色泡沫时进、出水水质及水量数据，表2是发生灰色泡沫故障时该厂的实际工艺运行参数。

通过对表1、表2的数据分析，可以看出：在故障阶段，虽然进水CODCr较正常，在设计取值范围内，但SS过高，超过了设计值的2倍多；从氧化沟内污泥浓度数据来看，MLSS都在6000mg/L以上，有时甚至超过了8000mg/L，且MLVSS也都在4000mg/L以上，通过计算得知，这时的BOD5污泥负荷FN都在0.04kg·BOD5/kg·MLVSS·d以下，远低于最小设计取值0.075kg·BOD5/kg·MLVSS·d，是典型的活性污泥超低负荷运行工况；氧化沟内的溶解氧DO均在工艺运行要求的下限值1.5mg/L以下；混合液的温度较高，都在20℃以上。所有这些运行中的不利因素，都为易产生泡沫的丝状菌———诺卡氏菌的大量繁殖创造了有利的生存环境。诺卡氏菌是丝状菌具有极强的疏水性，密度较小，在曝气作用下，菌丝能伸出水面，形成网状结构，俗称“空中菌丝”，诺卡氏菌死亡后，丝体也能够继续漂浮在液面，形成泡沫。

再者，由于污水处理厂进水中含有较多的食品加工废水，而该厂又无除油装置，这种富含油脂的废水非常适宜诺卡氏丝状菌的生长，会更进一步加速诺卡氏菌繁殖。这一对生物泡沫生成机理的推断为生物相检测所证实———在对活性污泥生物相的镜检中，发现有大量的丝状菌、草履虫等存在，而钟虫等好氧菌种少且不活跃[2]。所以可以认定氧化沟内大量泡沫的产生确实与丝状诺卡氏菌的大量繁殖有关。

另外，该污水处理厂采用的是Carrousel氧化沟工艺，利用倒伞型曝气机为氧化沟进行表曝充氧，预处理没设初沉池，这种工艺在进水SS较低时运行较为正常，若进水中悬浮物SS严重超过设计取值，且氧化沟混合液MLSS又很高的情况下就会发生类似气浮的现象：倒伞型曝气机叶轮的高速旋转，倒伞中心区产生真空，空气被吸入到混合液中并分散为小气泡，而进水中含有的大量微小悬浮物和悬浮油及乳化油会粘附在气泡上随着小气泡上浮到混合液的表面，逐渐形成泡沫浮渣，加速氧化沟中大量泡沫的生成集结[3]。

3 泡沫故障的处理措施

如果曝气池内这些泡沫浮渣不及时清除，将会在生物曝气池表面越集越多，这对污水处理是很不利的，特别是对采用表曝工艺的上述污水处理厂，因为表曝机主要靠水跃和液面更新来给混合液充氧。厚厚的泡沫浮渣漂浮在氧化沟表面，减小了混合液与空气接触的面积和时间，虽然液面在不断更新，但混合液中的氧含量却没有增加，而生物菌的新陈代谢却在不断地消耗氧，所以混合液内的溶解氧DO会沿流程不断地减少，这将改变活性污泥中菌群的比例———好氧菌减少，丝状菌增加，特别是在上述污水处理厂的混合液环境中，为诺卡氏丝状菌的大量繁殖提供了滋生温床，更会加居泡沫的生成，恶化优势好氧菌种的生活环境，降低好氧菌消化吸收废水中污染物的能力，影响出水水质。

针对上述泡沫故障现象，根据氧化沟内泡沫浮渣产生的原因，上述污水处理厂采取以下几个措施逐步消除了氧化沟中大量泡沫的产生。

第一是根据进水水质、水量情况调整工艺运行参数，从运行管理上减少泡沫的产生。从每组氧化沟进水处的曝气机开始，开启第一台，短暂停运下游的两台，将泡沫向氧化沟出水口赶，依此方式逐渐先将氧化沟中的泡沫赶到二沉池，从二沉池布水渠中把这些泡沫浮渣清理出混合液，然后全部开启每组氧化沟上的8台曝气机向混合液充氧曝气，提高氧化沟中溶解氧的浓度DO，使DO保持在正常的范围（1.5～2.5mg/L）之内；同时，依据污泥负荷FN，调整混合液中活性污泥浓度MLVSS，使MLVSS恢复到正常的工艺控制参数范围（2000～4000mg/L）之内。

第二是在污水处理厂预处理工段降低进水中悬浮物SS和油脂的含量，减少后续工段浮渣的产生。首先是在集水井内增加预曝氣装置，提高油水的分离效果，同时在沉砂池中增设除油、除渣装置，用来清除油污和浮渣。然后是依据长期（2013年10月～2015年5月）对进水中SS的监测情况，经过对SS数据综合统计分析，发现进水中SS有80%都超过了400mg/L，有时甚至超过了750mg/L。针对这种情况，上述污水处理厂在沉砂池之后增加了斜板式沉淀池，提高悬浮物沉淀效率，快速削减进水中SS的含量，降低过高SS对后续污水处理运行的影响。

第三是从进水源头上加强管理，监督各排水企业严格执行废水排放标准，降低污水中污染物的含量，减小工业污水大幅度波动对污水处理厂运行工况的影响，提高污水处理运行工艺的稳定性。

4 结语

泡沫的产生可能与污水处理厂的进水水质有关，也可能与工艺运行有关。污水中含有大量起泡物质能够产生泡沫，高悬浮物、高油质废水在微小气泡的作用下亦会产生泡沫，这些泡沫都属于物化性泡沫，最好通过沉淀、混凝沉淀、气浮等工艺方法在预处理工段去除。而生物泡沫的产生主要与工艺运行参数MLSS和DO的控制有关：MLSS过高，DO太低易产生灰褐色泡沫；MLSS太低易产生土褐色泡沫，依据进水情况加强对工艺参数MLSS、DO的控制，可以消除生物泡沫的产生。

参考文献

[1]郑铭，陈万金，等.环保设备———原理·设计·应用[M].北京：化学工业出版社，2001.

[2]哈尔滨建筑工学院.给水排水[M].北京：中国建筑工业出版社，1990.

[3]兰紫荆.铁屑内电解法处理含油废水的研究[J].江苏环境科技，2007，20（1）：29～30.