城市污水處理廠采用的普遍是活性污泥處理工藝，在這些污水處理廠中，生物泡沫是困擾污水廠正常運行管理的一個棘手問題。生物泡沫是漂浮在生物池表面的一層黃褐色泡沫，其粘滯性很強，攜帶大量活性污泥和氣泡，往往在每年特定的時間爆發并迅速蔓延，穩定性強，可隨混合液流入二沉池。一般情況下主要影響環境和構筑物的衛生，非常嚴重的情況下會影響出水水質。通過對天津兩座污水處理廠生物泡沫的情況進行分析，總結了生物泡沫出現的主要原因和控制措施。
1 形成機理
生物泡沫的形成是一個復雜的物化和生物過程，它是一個由氣－水－微生物細胞形成的穩定的三相系統，絲狀細菌的增殖是產生生物泡沫的直接原因。普遍承認的與生物泡沫有關的菌屬主要有放線菌和絲狀菌，其中最常見的是若卡氏菌和微絲菌。這些絲狀微生物的脂類含量較高，比水輕，易漂浮到水面，而且其形態大多呈絲狀或枝狀，比表面積較大，易形成網，能捕掃微粒和氣泡，在曝氣氣泡的氣浮作用下浮到水面。
2 案例分析
2．1 某A污水處理廠某A污水處理廠上游來水主要是生活污水，污水處理工藝為兩個A/O脫氮系統和一個A2/O系統，多年來工藝運行平穩良好。但是，2008年1月受到一股工業廢水的沖擊，生物系統雖經及時調整恢復了正常，可隨后出現了生物泡沫。最初只出現在A2/O系統，之后逐漸蔓延至其他系統，一直持續到2008年5月份才徹底消失。這次生物泡沫的特點主要有:
\\(1\\)持續時間長，從2008年1月份開始出現到5月底消失，共歷時5個月。
\\(2\\)鏡檢發現活性污泥中絲狀菌為1～2級，而泡沫中絲狀菌可達4～5級\\(見圖1\\)。
\\(3\\)雖然表觀上來看，泡沫現象比較嚴重，但是沒有影響出水水質。
2．2 某B污水處理廠
某B污水處理廠上游來水為生活污水和工業廢水的混合液，污水處理工藝為A/O除磷工藝，2009年升級改造為強化脫氮工藝。近幾年每年冬天都會爆發生物泡沫。其特點基本上同A污水處理廠相似。
表1顯示了兩廠生物泡沫爆發階段和結束階段主要工藝參數。
3 生物泡沫產生的主要原因
通過對以上兩廠生物泡沫的情況進行分析、對比和總結，可以找出該地區污水廠生物泡沫產生的主要原因。
3．1 進水水質的沖擊
A廠以生活污水為主，只有在2008年受到工業廢水的沖擊之后產生過一次生物泡沫，而B廠為生活污水和工業廢水的混合進水，每年都會出現生物泡沫?？梢?，工業廢水的沖擊是產生生物泡沫的一個誘因。工業廢水成分復雜，水質變化較大，而絲狀菌對工業廢水中的某些毒性物質的承受能力明顯高于其他菌膠團細菌，易快速增殖，進而引發生物泡沫的出現。
3．2 季節性影響
兩廠的生物泡沫都出現在冬季1、2月份，持續整個春天，到春夏交替的5、6月份消失。受季節性影響主要表現在兩個方面，一是當水溫降低時，生物池中的微生物都會受到影響，但絲狀菌的適應性要比一些菌膠團細菌強，絲狀菌的菌絲會從菌膠團中伸展出來，以增加其攝取營養的表面積。二是在低溫下，油脂的溶解度下降，這些基質會聚集在曝氣池表面，給憎水性微生物例如微絲菌等提供了有利的生長條件。
3．3 較高的氣水比
曝氣氣泡產生的氣浮作用常常是泡沫形成的主要動力。兩廠好氧段均采用微孔曝氣的方式，微氣泡或小氣泡比大氣泡更有利于產生生物泡沫。在A廠受到工業廢水沖擊之后，為了保證硝化效果采取了減少水力負荷和增大曝氣量的措施;而在B廠，冬季水溫較低，不利于硝化細菌的生長，也會適當增加風量以保證出水氨氮合格。較高的氣水比也可能是導致生物泡沫發生的一個原因。
3．4 較長的污泥齡
水溫較低時，為了保證活性污泥的數量和有效性，往往采取減少排泥、增加污泥濃度的措施。這樣，污泥齡就會增加，而長污泥齡有利于絲狀菌的生長。
3．5 較低的有機負荷
絲狀菌有高于其他菌膠團細菌的比生長速率，在營養水平較低的情況下，能成為優勢菌種而大量增殖。冬季，在進水水量和有機物濃度變化不大的情況下，生物池的污泥濃度升高意味著有機負荷會降低。綜上所述，A廠在受到工業廢水的沖擊之后，首先對A2/O系統采取了減少進水量、減少排泥、增加風量等措施，同時外界環境溫度較低。這其中某個因素或者諸多因素的共同作用導致該系統出現了生物泡沫;之后生物泡沫又通過回流污泥傳染了其他系統進而引發全廠生物泡沫的爆發。B廠進水水質較差，冬季為了保證處理效果，主要采取減少排泥和增加風量的手段，在這幾種因素的影響下每年都會出現生物泡沫。
4 控制措施
兩廠在生物泡沫的控制中均采用了高壓水沖擊和增加排泥降低污泥濃度的方法。實踐證明，高壓水沖擊只能將泡沫打散，很快泡沫又會重新聚集在一起，不能根本消除泡沫現象;而增加排泥降低污泥濃度是行之有效的方法。但是，為了兼顧硝化和反硝化的效果，往往不敢在氣溫較低的時候輕易將污泥濃度降得較低。隨著氣溫的升高，微生物活性增強，采取增加排泥量、控制合理的曝氣量等措施之后，生物泡沫在幾天的時間內就會從鋪滿全池的狀態到完全消失。在此，同時參考國內外其他污水廠應對生物泡沫采取的手段，總結控制生物泡沫的措施如下:
4．1 降低污泥齡
降低污泥齡可以抑制有較長生長期的絲狀菌的生長。有實踐證明，當污泥停留時間在5～6d時，能有效控制諾卡氏菌屬的生長。該方法在唐山北郊污水處理廠生物泡沫的控制中也取得了明顯的效果。但是，一些絲狀菌卻不受污泥齡的影響，另外還要注意降低污泥齡對硝化反硝化反應的影響。
4．2 提高生物池的有機負荷率
一般說來，增加生物池進水的負荷或提高生物池的有機負荷，可以使得菌膠團細菌競爭超過絲狀菌，優先生長，可有效地控制泡沫的形成。但是在增加進水負荷的同時也有可能增加了被絲狀菌優先利用的底物\\(如脂肪和油類\\)，反而會促進泡沫的形成。
4．3 降低曝氣的空氣量
降低曝氣池的空氣量能在一定程度上控制生物泡沫的發展。一方面，降低空氣輸入量可相應地降低微氣泡的生成量，減少絲狀菌上浮的載體，從而減緩泡沫的形成;另一方面，降低曝氣池中的DO濃度，可以抑制好氧絲狀菌的過度增殖。
4．4 投加消毒劑
消毒劑可以殺滅絲狀菌或抑制其生長，例如:表面加氯在美國23座污水處理廠已獲得良好的效果。季按鹽AFP是一種針對消除絲狀菌的化學消毒劑，在實際工程運用中，連續5天加人AFP20g/kgMLSS后，SVI值從340降至130，鏡檢發現，活性污泥絮體周圍的M．pmvicella大部分已被破壞。投加低濃度H2O2可控制污水處理廠生物泡沫的產生，而且在泡沫發生的敏感期問，預先投加低濃度的H2O2能較好地防止泡沫產生。
投加消毒劑起效快，但是在消毒劑的種類、用量和投加位置的選擇上要非常謹慎，若使用不當，會大量降低生物池中菌膠團細菌的數量。同時，增加了污水廠的運行費用。
4．5 投加混凝劑
投加混凝劑如陽離子聚丙烯酞胺、鐵鹽、鋁鹽可以通過凝聚作用改善污泥的沉降性能，減少泡沫。美國洛杉磯市有投加陽離子聚丙烯酞胺消褪泡沫的成功事例。但是該方法僅有短期效應，如保定市魯崗污水廠分別在A2/O系統的厭氧段、缺氧段前端和好氧段末段及二沉池配水井中加入陽離子聚丙烯酞胺，此措施短時間內見效，一旦停止投加，生物泡沫又發生反復現象。
4．6 其他方法
其他方法如噴灑水、回流厭氧消化池上清液、投加特別微生物、生物選擇器等。這些措施可在不同程度上緩解生物泡沫問題，但是很難根治。
5 結語
生物泡沫是困擾污水廠的一個頑疾，控制生物泡沫一方面要加強上游來水的監控，避免有毒物質對生物系統的沖擊，另一方面污水廠要加強工藝管控，以工藝調整為首要出發點預防和控制生物泡沫。
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