Biološki čistilni sistem je osrednja enota čistilne naprave, nenormalno penjenje pa je ena najpogostejših težav med delovanjem. Prekomerna pena ne le zmanjša učinkovitost prezračevanja, povzroči izgubo blata in poslabša kakovost odplak, ampak se tudi prelije v rezervoar, razjeda opremo in oddaja vonjave, ki vplivajo na okolico. Nastajanje pene je v bistvu rezultat sklopitve treh dejavnikov: "površinsko aktivne snovi v vodi + zadosten vir zraka + stabilna struktura mehurčkov." Vzroki za penjenje se v različnih fazah bistveno razlikujejo, kar zahteva ciljno ukrepanje.
I. Glavne stopnje nastajanja pene in osnovni vzroki v sistemih biološke obdelave
(I) Stopnja predobdelave (črpalna postaja dovodnega dvigala, izhod iz primarnega sedimentacijskega rezervoarja)
To je stopnja, ko se pena prvič pojavi v sistemu. Večinoma je ne-biokemična pena, za katero je značilno, da je bela, ohlapna, zlahka zlomljiva in nima očitne lepljivosti.
Glavni vzrok je prisotnost eksogenih površinsko aktivnih snovi v iztoku: Prvič, v gospodinjskih odplakah so velike količine sintetičnih površinsko aktivnih snovi, kot so detergenti, geli za tuširanje in tekočine za pranje perila. Te snovi imajo en hidrofilni in en hidrofobni konec, kar bistveno zmanjša površinsko napetost vode. Drugič, tu so živalska in rastlinska olja iz gostinskih odpadnih voda ter emulgatorji in dispergatorji iz industrijskih odpadnih voda. Tretjič, tu so naravne površinsko aktivne snovi, kot so oljni madeži, usedline iz izpušnih plinov vozil in huminske snovi, ki se naberejo na površini zaradi začetnega odtekanja deževnice. Ko te snovi vstopijo v sistem z dotokom, se pod vznemirjenjem rotorja črpalke za dvig tlaka in turbulentnim tokom na vhodu v primarno usedalno posodo zrak vleče v vodo in tvori veliko število stabilnih mehurčkov, ki se združujejo in tvorijo peno. Če se industrijska odpadna voda izpušča v sunku, se bo pena v kratkem času hitro povečala in celo prekrila celotno površino primarnega usedalnika.
(II) Prezračevalni rezervoar (aerobni del, območje z najbolj koncentrirano in trdovratno peno)
Prezračevalni rezervoar je jedro biokemične reakcije in tudi najbolj zapleteno področje za težave s peno. Vsebuje ne-biokemično peno in biološko peno, pri čemer je z biološko peno najtežje upravljati.
1. Ne-biokemična pena
Vzroki so podobni tistim v fazi predobdelave, vendar neprekinjeno in obilno prezračevanje, ki ga zagotavlja prezračevalni sistem, povzroči večji volumen pene in daljše trajanje. Poleg površinsko aktivnih snovi, ki jih prenaša dotok, sta dva posebna dejavnika, ki prispevata: prvič, prekomerna intenzivnost prezračevanja povzroči pretirano majhne in številne mehurčke, ki se težko dvignejo in razbijejo; drugič, nenadno povečanje koncentracije organske snovi v dotoku povzroči, da vmesni produkti mikrobnega metabolizma (kot so maščobne kisline in polisaharidi) povečajo površinsko aktivnost vode, kar poslabša nastajanje pene. Ta vrsta pene se običajno razprši sama od sebe, ko se kakovost dotočne vode stabilizira.
2. Biološka pena (predstavlja več kot 70 % težav s peno v rezervoarjih za biološko obdelavo)
To je posledica prekomerne proliferacije specifičnih filamentnih mikroorganizmov. Zanj je značilna rjavkasto-rdeča, viskozna, kremasta konsistenca, ki jo je težko razbiti in se lahko nabere do debeline več deset centimetrov, celo prelije rezervoar. Glavni vzrok je prevlada nitastih bakterij (predvsem Nocardia, Microfilamenta in Sulfothermia) v konkurenci. Njihov micelij se razteza od površine kosmičev, se prepleta, da tvori stabilen skelet mehurčkov in mehurčke trdno pritrdi na svoje mesto.
Ključni delovni pogoji, ki sprožijo prekomerno razmnoževanje nitastih bakterij, vključujejo: 1) Predolgo staranje blata: nitaste bakterije, kot je Nocardia, imajo generacijski čas 5-7 dni, veliko dlje kot običajne bakterije, ki tvorijo kosmiče-. Ko starost blata preseže 10 dni, se nitaste bakterije kopičijo v velikih količinah. 2) Nezadostna organska obremenitev: Nitaste bakterije imajo veliko specifično površino in lažje pridobivajo hrano v nizkih-hranilnih pogojih. 3) Primerna temperatura vode: 15-25 stopinj je optimalna temperatura za razmnoževanje Nocardia in mikrofilamentnih bakterij; zato sta pomlad in jesen največji obdobji za biološko penjenje. 4) Nezadostna količina dušikovih in fosforjevih hranil: Ko je razmerje med ogljikom-in-dušikom ali razmerje med ogljikom-in-fosforjem previsoko, je rast bakterij, ki tvorijo kosmiče-zavirana, medtem ko imajo nitaste bakterije manjše povpraševanje po dušika in fosforja in bodo to izkoristile za razmnoževanje. 5) Nizka vsebnost raztopljenega kisika: Nitaste bakterije, kot so mikrofilamentne bakterije, lahko preživijo v okoljih z nizko vsebnostjo kisika, medtem ko bakterije, ki tvorijo kosmiče, potrebujejo več raztopljenega kisika. 6) Prekomerna nihanja pH: Kisla ali močno alkalna okolja zavirajo rast kosmičev in spodbujajo širjenje nitaste bakterije.
(III) Sekundarni usedalnik
Pena v sekundarnem usedalniku je večinoma "sekundarna pena", ki izvira iz treh glavnih virov: Prvič, pena, ki nastane v prezračevalni posodi, teče v sekundarni usedalni rezervoar z mešano tekočino in se kopiči na površini. Drugič, za denitrifikacijsko peno, edinstveno vrsto pene v sekundarnem usedalniku, je značilna siva barva in drobni delci blata, ki se pogosto pojavljajo poleti ali med procesi denitrifikacije. Ko blato na dnu sekundarnega usedalnika ostane predolgo in je raztopljenega kisika premalo, denitrifikacijske bakterije reducirajo nitrate v plinast dušik. Drobni mehurčki dušikovega plina se oprimejo kosmičev blata, zaradi česar lebdijo in tvorijo peno. Tretjič, pena zaradi gnitja blata se pojavi, ko blato ni pravočasno izpuščeno iz sekundarnega usedalnika, kar vodi do anaerobnega gnitja blata na dnu, pri čemer nastajajo plini, kot sta vodikov sulfid in metan, ki prenašata blato na površje in tvorita črno peno, ki jo spremlja neprijeten vonj.
(IV) Sistem vračanja blata in odvečnega blata
Pena v tej fazi je večinoma "krožeča pena", ki jo povzroči: 1) vrnjeno blato, ki prenaša peno, ustvarjeno v prezračevalni posodi, nazaj v posodo za biološko obdelavo, kar ustvarja začaran krog; 2) Nezadostno odvajanje odvečnega blata, kar povzroči predolgo staranje blata v sistemu, kar še poslabša širjenje nitastih bakterij; 3) Pena, ki nastaja v rezervoarju za zgoščevanje blata in rezervoarju za presnovo, ki teče nazaj v rezervoar za biološko obdelavo s supernatantom, pri čemer se vnesejo velike količine površinsko aktivnih snovi in nitastih spor.
II. Natančni protiukrepi za različne vrste pene
(I) Protiukrepi za ne-biokemično peno
Bistvo je "nadzor vira + fizično odstranjevanje", kar zmanjšuje uporabo kemičnih sredstev proti penjenju.
1. Nadzor vira: Okrepiti nadzor nad dostopom do industrijske odpadne vode, pri čemer se zahteva, da podjetja za odvajanje predhodno očistijo odpadno vodo, ki vsebuje površinsko aktivne snovi in maščobe; zgraditi začetne zbiralnike za deževnico, da se prepreči neposredni vstop začetne deževnice v sistem biološkega čiščenja; dodajte separatorje olja in flotacijske rezervoarje v fazi predobdelave, da odstranite večino maščobe in suspendiranih površinsko aktivnih snovi.
2. Fizično odstranjevanje pene: namestite visokotlačne-vodne curke v-območje tvorjenja pene, da razbijete peno z udarno silo vodnega toka; na robove rezervoarja namestite pregrade, da preprečite prelivanje pene; ustrezno zmanjšajte intenzivnost prezračevanja, da zmanjšate količino nastalih mehurčkov, hkrati pa povečajte intenzivnost mešanja, da spodbudite združevanje in pokanje mehurčkov.
3. Kemična pomoč: Če je količina pene izjemno velika, lahko dodamo majhno količino organosilikonskega sredstva proti penjenju. Paziti je treba na nadzor odmerjanja, da preprečimo, da bi prekomerno dodajanje vplivalo na aktivnost mikrobov, na sredstva proti penjenju pa se ne smemo zanašati dlje časa.
(II) Protiukrepi za biološko peno (jedro je zaviranje prevladujoče rasti nitastih bakterij)
Biološke pene ni mogoče odstraniti samo s fizikalnimi ali kemičnimi metodami; začeti je treba s prilagoditvijo delovnih parametrov, da bi bistveno uničili življenjsko okolje nitastih bakterij.
1. Optimizacija operativnih parametrov (Najosnovnejši ukrepi) - Skrajšajte starost blata: nadzorujte starost blata na 5-8 dni s povečanjem odvajanja odvečnega blata, da odstranite nitaste bakterije z dolgim-generacijskim časom, kot je Nocardia;
- Povečajte organsko obremenitev: Ustrezno zmanjšajte stopnjo povratnega toka in povečajte koncentracijo organske snovi v dotoku v rezervoar za biološko čiščenje, kar omogočite bakterijam, ki-tvorijo kosmiče, da pridobijo prednost v tekmovanju s hranili;
- Prilagodite raztopljeni kisik: povečajte raztopljeni kisik na izhodu prezračevalne posode na 2-3 mg/L, da zavirate širjenje hipoksičnih nitastih bakterij (kot so mikrofilamenti);
- Dopolnite hranila z dušikom in fosforjem: če dovodnega dušika in fosforja ni dovolj, dodajte sečnino in kalijev dihidrogenfosfat v razmerju ogljik-dušik-fosfor 100:5:1, da zadostite rastnim zahtevam bakterij, ki tvorijo kosmiče-.
2. Ukrepi za fizično izboljšanje - Prelivno posnemanje: namestite prelivno korito za peno na koncu posode za prezračevanje, da posnamete površinsko biološko peno iz sistema za ločeno obdelavo in preprečite povratni tok.
- Dodatek nosilca: dodajte nosilce, kot so aktivno oglje, zeolit in poliuretanska pena, v posodo za biološko obdelavo, da povečate gostoto kosmičev in zagotovite pritrdilna mesta za bakterije v kosmičih, kar zavira suspendirano rast nitastih bakterij.
3. Kemični nujni ukrepi
Če je biološka pena izjemno močna, lahko za kratek čas dodamo nizko koncentracijo oksidanta, kot je natrijev hipoklorit (5-10 mg/L) ali vodikov peroksid (10-20 mg/L). Oksidanti selektivno uničijo nitaste hife, ki segajo iz kosmičev, medtem ko imajo manjši vpliv na bakterije v kosmičih. Strogo nadzorujte odmerek in pogostost dodajanja, da preprečite vpliv na sistem biološkega čiščenja.
4. Biološka regulacija
Dodajte visoko učinkovita sredstva za kosmičenje, da povečate konkurenčno sposobnost flokulantov; ali inokulirajte majhno količino prebavljenega blata, da vnesete protozoe in metazoe, ki lahko plenijo nitaste bakterije in zavirajo prekomerno razmnoževanje nitastih bakterij skozi prehranjevalno verigo.
(III) Ravnanje s peno v sekundarnem usedalniku
Sprejmite različne ukrepe, ki temeljijo na različnih vzrokih: za peno, vneseno iz prezračevalne posode, se osredotočite na rešitev problema s peno v prezračevalni posodi in namestite naprave za pršenje vode na površino sekundarne usedalne posode, da odstranite peno; za denitrifikacijsko peno povečajte izpust odvečnega blata, skrajšajte čas zadrževanja blata v sekundarnem usedalniku in povečajte povratno razmerje mešane tekočine, da vrnete nitrate v anoksično cono za denitrifikacijo; za peno za gnitje blata nemudoma izpustite blato, da se izognete kopičenju blata na dnu sekundarnega usedalnika, ter po potrebi izpraznite in poglobite sekundarni usedalnik.
(IV) Odziv na kroženje pene
Močno omejite kroženje pene. Ločeno zberite peno in supernatant, ki ga ustvarita povratni sistem blata in zgoščevalec, obdelajte ju s sredstvi proti penjenju in sedimentacijo, preden ju vrnete v sistem biološke obdelave. Hkrati optimizirajte sistem za odvajanje odvečnega blata, da zagotovite stabilno starost blata in preprečite-dolgotrajno kopičenje blata v sistemu.
III. Dolgoročna-priporočila za preprečevanje in nadzor
Vzpostavite mehanizem zgodnjega opozarjanja na peno, redno spremljajte kazalnike, kot so starost blata, koncentracije raztopljenega kisika, dušika in fosforja ter številčnost nitastih bakterij v rezervoarju za biološko obdelavo, da vnaprej napoveste tveganja zaradi pene. Za največje sezone biološkega penjenja spomladi in jeseni vnaprej prilagodite parametre delovanja, ustrezno skrajšajte starost blata in povečajte raztopljeni kisik. Okrepiti spremljanje kakovosti dotočne vode za takojšnje odkrivanje vplivov industrijske odpadne vode in sprejetje nujnih ukrepov. Redno poglabljajte rezervoarje in cevovode, da zmanjšate kopičenje površinsko aktivnih snovi in nitastih spor v blatu na dnu.