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生物浮沫的形成原因

一、生物浮沫的形成原因

生物浮沫是一个由气-水-微生物细胞形成的稳定三相系统,形成的直接原因是由于丝状细菌的大量增殖 。 这 些 丝 状 细 菌 大 都 含 有 脂 类 物 质 , 如 M.parvicella 可利用长链脂肪酸作为其碳源和能源,多余的长链脂肪酸被储存在体内, 这种由油脂组成大液珠可以达到细胞干重的 35%, 使得这类微生物比重比水轻,易漂浮到水面。而且丝状微生物大都呈丝状或枝状, 易形成网, 能捕扫微粒和气泡浮到水面。被丝网包围的气泡,增加了其表面的张力,使气泡不易破碎, 稳定。

同时曝气池气泡的气浮作用常常是泡沫形成的主要动力。形小、质轻和具有疏水性的物质容易被气浮,当水中存在油、脂类物质和含脂微生物时则更容易产生表面泡沫现象。一旦泡沫形成, 泡沫层的生物停留时间就独立于曝气池内的污泥停留时间, 易形成稳定持久的泡沫。

二、影响生物浮沫形成的因素

工艺条件,水质和环境条件都会对生物浮沫的形成产生影响。诱导丝状细菌生长的工艺环境条件与发生污泥膨胀时有相同的条件,但也有区别,发生污泥膨胀常常伴随着生物泡沫,但是发生生物泡沫不一定会发生污泥膨胀,往往会有一个滞后期。

负荷 F/M 和废水中长链脂肪酸含量

高负荷( >0.2kg BOD5/kg MLVSS.d) 产生生物浮沫的污水厂的比例是低负荷( <0.1kg BOD5/kg MLVSS.d) 的两倍多,不同的负荷下,生物浮沫中的丝状微生物的类群是不同的,在高负荷条件下,Nocardia 和放线菌会大量增殖, 产生泡沫。而低温下M. parvicella 则无论负荷高低,在丝状细菌种群中始终处于优势。底物中长链脂肪酸含量与生物浮沫的发生密切相关, 脂肪酸是泡沫微生物 N. amarae的唯一碳源, M. parvicella 喜欢长链脂肪酸如油酸作为碳源,废水中的油、脂的存在,有利于这些丝状微生物的生长。

pH值

不 同 的 丝 状 微 生 物 对 p H 的 要 求 不 一 样 ,Nocardia amarae 的生长对 p H 值极敏感, 最适宜的p H 值为 7.8, M. parvicella 最适宜 p H 值为 7.7~8.0。当 p H 值从 7.0 下降到 5.0~5.6 时, 能有效地减少泡沫的形成。这主要是因为低的 p H 值超过了产生泡沫的微生物群落对 p H 的极限。因此当 p H 值为 5.0 时,就能有效控制其生长。

溶解氧

生物泡沫中的 Nocardia 是严格好氧的微生物,在缺氧或是厌氧的条件下, 都不能利用基质和生长, 但并不会死亡。而 M. parvicella 和其他丝状菌有所不同, 它可以利用硝酸根作为其最终电子受体,因此即使在现有的脱氮除磷系统中的缺氧段或是厌氧段, 仍可以顺利的生长。甚至有人认为, 富含M. parvicella 的活性污泥的反硝化速率和那些絮体形成细菌为高。

温度

与生物泡沫形成有关的菌类都有各自适宜的生长温度和最佳温度, 如 Nocardia amarae 为 23~27℃, 而 Nocardia pinensis 生长范围相对较窄; M.parvicella 的适应范围很广, 为 8~35℃, 适合的生长环境是低温(≤12℃~15℃), 当环境或水温有利于它们生长时, 就可能产生泡沫现象。不仅如此, 温度还会对活性污泥系统中的微生物群落发生改变, 导致生物泡沫的产生, 这可以从许多生物泡沫的产生具有季节性可以看出。如许多污水处理厂在冬季和春季, 生物泡沫容易产生, 而且 SVI 值也随之上升; 而在夏季和秋季, 情况便会好转, SVI 值便会下降。

究其原因, 主要是因为生物泡沫中的 M. parvicella 可以利用长链脂肪酸作为其碳源和能源。在低温下,因为油脂的溶解度下降, 这些基质会聚集在曝气池表面, 给憎水性微生物 M. parvicella 等提供了有利的生长条件。

此外, 如果在油酸脂充足的情况下, 较高的温度不仅会影响油脂的提供状况, 而且也会使其他菌种在竞争中占有优势, 使活性污泥絮体中微生物的种群发生变化。因此低 温 能 为 M.parvicella 和其他微生物竞争基质方面提供了有利的条件。

曝气方式

据观察,不同曝气方式产生的气泡不同,微气泡或小气泡比大气泡更有利于产生生物泡沫, 并且泡沫层易集中于曝气强度低的区域。

反应器结构形式

控制 M. parvicella 生长的最佳设计模式是连续推流式系统, 这或许是因为以下几点:

形成絮体的微生物可利用较高的吸收量去除大量的COD

防止了胶体物质水解后的溶解性产物的扩散

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