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活性污泥工藝是污水處理廠應(yīng)用最廣泛的生物處理方法，而對于大多數(shù)采用活性污泥法的污水處理廠而言，普遍存在生物泡沫問題——在曝氣池或二沉池中出現(xiàn)大量絲狀微生物，水面上漂浮、積聚大量泡沫；造成出水有機物濃度和懸浮固體升高；產(chǎn)生惡臭或不良有害氣體；降低機械曝氣方式的氧轉(zhuǎn)移效率；可能造成后期污泥消化時產(chǎn)生大量表面泡沫......
泡沫的產(chǎn)生主要和各種絲狀菌和放線菌有關(guān)，生物泡沫現(xiàn)象會影響污水處理系統(tǒng)的操作、運行和出水水質(zhì)，這使污水廠的操作、運行和控制產(chǎn)生了困難，也嚴重影響出水水質(zhì)。據(jù)調(diào)查，有20%的污水廠受到泡沫的長期影響，50%受到周期影響，采用延時曝氣方式的污水廠中有87%受到泡沫影響。
想控制好生物泡沫，切忌亂用化學(xué)消泡劑，對癥下藥才是關(guān)鍵。
為什么會出現(xiàn)生物泡沫？
當(dāng)氣體被引入液體中，液體膨脹并包圍氣體時，就會產(chǎn)生泡沫。其形成和穩(wěn)定需要有3點必要條件：氣泡、表面活性物質(zhì)、疏水性顆粒。
氣泡主要由好氧曝氣產(chǎn)生，表面活性劑來源于進水以及活性污泥中微生物的合成，而生物池中的疏水顆粒則來自活性污泥中具有疏水性細胞表面的微生物。
哪些因素影響生物泡沫？
1、溫度
泡沫問題隨著季節(jié)變化而循環(huán)往復(fù)或輕重變換，溫度無疑是其中最重要的因素。需要說明的是，發(fā)泡可能不受溫度主導(dǎo)，但卻由溫度的變化觸發(fā)，因為溫度會同時影響氧氣、脂質(zhì)在水中的溶解度等其他因素。
2、污泥齡
引起生物泡沫的絲狀細菌是一類生長速率較慢、周期較長的微生物，延長的污泥齡有利于微生物的生長。
一些負荷低的污水處理廠，水力停留時間較長，出現(xiàn)延時曝氣方式就易產(chǎn)生泡沫現(xiàn)象，同時一旦泡沫形成，泡沫層的生物停留時間就完全獨立于曝氣池內(nèi)的污泥停留時間，從而形成持久而穩(wěn)定的泡沫。
有研究表明，當(dāng)污泥齡在9d以內(nèi)時，泡沫問題就不會出現(xiàn)。當(dāng)然污泥齡與溫度有關(guān)，絲狀細菌的生長速率隨溫度變化，因此在不同季節(jié)形成生物泡沫的污泥齡閾值是不同的。
3、pH
一般來說，市政污水的pH多穩(wěn)定在6.0–8.0范圍內(nèi)。而將pH從7.0降到5.0~5.6時，可有效減少泡沫形成。
研究表明，pH在6.5時諾卡氏型絲狀細菌生長最好。而對于微絲菌來說，其生長的pH范圍在7.1~8.0。
這就解釋了為什么用純氧曝氣的污水廠比用空氣曝氣的污水廠更容易產(chǎn)生生物泡沫，是因為空氣曝氣的污泥混合液pH均值為7.0，而純氧曝氣的污泥混合液pH均值為6.5。
4、溶解氧
諾卡氏型絲狀細菌是嚴格好氧細菌。其在厭氧條件下 (無硝酸鹽、無氧氣)或缺氧條件下(含硝酸鹽、無 氧氣)不能生長或者攝取乙酸鹽。而微絲菌M.parvicella則可以在較廣的氧濃度范圍內(nèi)生長，但是其最適生長條件是微氧狀態(tài)。
由此表明，在低溶氧狀態(tài)下微絲菌易在活性污泥微生物中具有代謝優(yōu)勢從而過度增殖，而高溶解氧濃度(>6mg/L)對微絲菌是有害的，會抑制其生長。
5、營養(yǎng)物質(zhì)
對于諾卡氏型絲狀細菌和微絲菌來說，其碳源利用最大的特征是對疏水性底物例如油、酯等緩慢降解底物的吸收利用。
有研究證明，紅球菌和戈登氏菌容易吸附長鏈烷烴和脂肪酸，當(dāng)這類底物在污水中處于高負荷水平時便會造成諾卡氏型絲狀細菌的迅速增殖，在低濃度負荷下則會造成微絲菌的增殖。
如何控制生物泡沫？
1、物理化學(xué)法
物理方法主要包括噴灑水及人工或機械清理。噴灑水是一種簡單的物理方法，但是被水噴散的泡沫仍然存在于混合液中，所以不能根本消除泡沫現(xiàn)象。通過人工或機械將泡沫打撈清除，會增加生產(chǎn)成本，后續(xù)如何處置這些生物泡沫仍是很大的難題。
化學(xué)方法主要包括投加氧化劑和消毒劑 (氯、次氯酸、過氧化氫、臭氧、季銨鹽等)或者混凝劑（聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁、氯化亞鐵、氯化鐵等）。
這些化學(xué)方法雖然可以在一定程度上消除生物泡沫現(xiàn)象，但是由于其他導(dǎo)致生物泡沫發(fā)生的因素并沒有消除，這種效果只是暫時性的。同時，利用消毒劑滅殺是無選擇性的，對這個活性污泥系統(tǒng)的破壞性遠遠大于對生物泡沫的有效去除。
值得一提的是，當(dāng)出現(xiàn)生物泡沫時，胡亂投加消泡劑，不僅不會起到明顯效果，反而會造成運營成本的增加。這是因為消泡劑主要針對的是化學(xué)泡沫，而生物泡沫相較于化學(xué)泡沫更加穩(wěn)定，很難起到消除作用。
2、調(diào)控污泥齡
對于生物泡沫最有效的措施是降低污泥齡。
大量研究表明，降低曝氣池的污泥停留時間，能有效控制活性污泥過程中的生物泡沫。降低污泥停留時間，實質(zhì)上是種生物篩選策略，即利用發(fā)泡微生物平均世代時間較長的特點，抑制發(fā)泡微生物在曝氣池中的過度增殖或?qū)⑵渑懦鋈?，達到控制生物泡沫的目的。
有實驗研究報道, 在低溫下，污泥齡控制在小于8~10天，可以逐步抑制諾卡氏菌的生長，但是在溫度升高以后，污泥齡要控制到3天才可以達到相應(yīng)的效果。
但降低泥齡也有許多不適用的方面: 當(dāng)曝氣池中需要有硝化作用發(fā)生時，則需要相對較長的污泥停留時間，與采用此法是個矛盾。另外，其他一些絲狀菌的生長受泥齡變化的影響相對較小，如果生物泡沫主要由這些微生物引起，采用此法效果不大。
3、生態(tài)調(diào)控
活性污泥中的原核生物、真核生物、噬菌體等相互依存、相互競爭，是一個復(fù)雜的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。在實際生產(chǎn)過程中，物理化學(xué)調(diào)控往往不能達到運營管理人員的預(yù)期的效果，因此對活性污泥生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的認識及使用便顯得極為重要。
噬菌體能夠入侵并裂解他們的宿主，因此成為一個有力的生物工具。在活性污泥中分離新的裂解泡沫中絲狀細菌的噬菌體成為一個非常熱門的研究方向。
但要注意的是，任何誘導(dǎo)絲狀細菌體內(nèi)溫和噬菌體進入裂解周期的藥劑都可能同時誘導(dǎo)其他有益細菌體內(nèi)的溫和噬菌體。
4、選擇器技術(shù)
除了上述控制手段，生物泡沫控制技術(shù)還可與控制污泥膨脹等活性污泥異常運行情況相結(jié)合, 綜合調(diào)節(jié)活性污泥運行工藝。在生物曝氣池的前端設(shè)置厭氧和好氧的選擇器, 可以抑制和淘汰某些絲狀細菌的生長, 從而降低污泥膨脹和生物泡沫的發(fā)生幾率。
選擇器是指一個混合池或通道，讓回流污泥進入曝氣池前先流經(jīng)這里，具有較高的可快速生物降解有機物去除率，在選擇器中幾乎所有的易降解有機物都在這里去除。
生物選擇器根據(jù)其供氧條件通常有3種類型：好氧、缺氧和厭氧。選擇器可以選擇性促進形成污泥絮體的微生物生長、抑制引起泡沫的絲狀細菌的生長，或者將絲狀細菌選擇性富集到一定位置后清除，以控制它們在污泥混合液中的種群數(shù)量。