I. Definição e características da espuma biológica
A espuma biológica é um fenômeno comum em sistemas de tratamento de águas residuais de lodo ativado, caracterizadas pelo acúmulo de uma grande quantidade de espuma estável e viscosa na superfície do tanque de aeração. Essa espuma é tipicamente de cor marrom ou branca e exibe alta estabilidade, tornando -a resistente aos métodos convencionais de impacto hidráulico ou de remoção de pulverização. Ao contrário da espuma química, a espuma biológica é produzida por atividade metabólica microbiana, e sua formação e persistência estão intimamente relacionadas ao crescimento e reprodução de populações microbianas específicas.
Ii. Principais causas de espuma biológica
(1) Fatores microbianos
Crescimento excessivo de bactérias filamentosas: O crescimento excessivo de microorganismos filamentosos, como nocardia e microtrix parvicella, é a principal causa de espuma biológica. Esses microorganismos têm superfícies celulares hidrofóbicas que podem adsorver bolhas de ar e formar estruturas de espuma estável.
Proliferação de actinomicetos: Certos actinomicetos, como Gordonia e Tsukamurella, também podem causar problemas de espuma, especialmente em sistemas com baixas proporções F/M e tempo de retenção de lodo longo (SRT).
Outras bactérias formadoras de espuma: Isso inclui algumas bactérias hidrofóbicas não filamentas, como Rhodococcus e Corynebacterium.
(2) fatores operacionais
Tempo excessivo de retenção de lodo (SRT): O SRT prolongado favorece o crescimento de bactérias filamentosas e actinomicetas de crescimento lento, aumentando o risco de formação de espuma.
Baixa carga orgânica (baixa proporção F/M): Quando a carga orgânica está abaixo de 0. 1 kg bod/kg mlss · d, as bactérias filamentosas obtêm uma vantagem competitiva.
Oxigênio dissolvido insuficiente (do): A hipóxia localizada promove o crescimento de certas bactérias filamentosas, particularmente em altas concentrações de lodo.
Flutuações de temperatura: Os problemas de espuma são particularmente proeminentes durante a primavera e o outono, quando as temperaturas flutuam drasticamente. A temperatura de crescimento ideal para muitas bactérias formadoras de espuma está entre 15 e 25 graus.
(3) Fatores influentes da qualidade da água
Óleos e lipídios: Altas concentrações de óleos, ácidos graxos ou surfactantes no influente podem estimular o crescimento de microorganismos hidrofóbicos.
Componentes de águas residuais industriais: Certos compostos orgânicos em águas residuais industriais podem servir como substratos seletivos para bactérias formadoras de espuma.
Desequilíbrio nutriente: Um desequilíbrio em nutrientes como nitrogênio (N) e fósforo (P) pode afetar a estrutura da comunidade microbiana.
Iii. Perigos de espuma biológica
Eficiência reduzida de tratamento: A cobertura de espuma na superfície reduz a eficiência da transferência de oxigênio, impactando negativamente o desempenho do tratamento.
Dano do equipamento: A espuma transbordada pode danificar equipamentos e motores de aeração.
Questões ambientais e de saneamento: A espuma pode levar patógenos, levando à poluição secundária e aos odores sujos.
Aumento dos custos operacionais: Manpower e recursos adicionais são necessários para o controle de espuma.
4. Medidas de controle para espuma biológica
(1) Medidas de ajuste do processo
Ajustar o tempo de retenção de lodo (SRT): Reduzir adequadamente o SRT (por exemplo, para 8 a 10 dias) pode efetivamente inibir as bactérias que formam espuma de crescimento lento.
Razão de controle F/m: Mantenha uma proporção apropriada de alimento para microorganismo (f/m) (0.
Otimize o sistema de aeração: Garanta oxigênio dissolvido suficiente (DO> 2 mg/L) para evitar hipóxia localizada.
Aumentar a taxa de retorno do lodo: Uma taxa de retorno mais alta reduz o tempo de retenção de lodo, suprimindo o crescimento de bactérias filamentosas.
Distribuição influente encenada: Adote um método de distribuição influente de vários pontos para equilibrar cargas em diferentes zonas.
(2) medidas físicas e químicas
Spray porto: O efluente tratado ou a água da torneira para pulverizar e quebrar espuma é simples, mas tem eficácia limitada.
Adição de agentes de frutas: O uso a curto prazo de indritos à base de silicone ou álcool pode ser aplicado, mas o uso a longo prazo pode afetar a eficiência do tratamento.
Adição de coagulantes: A dosagem apropriada de PAC (cloreto de polialumínio) ou sais férricos pode melhorar a colaboração de lodo e suprimir a espuma.
Desinfecção seletiva: A dosagem controlada de peróxido de hidrogênio, ozônio ou cloro (10 a 20 mg/g de SS) pode matar seletivamente bactérias filamentosas, mas a dose deve ser cuidadosamente monitorada.
(3) medidas de controle biológico
Inibição microbiana competitiva: Introduzir agentes bacterianos específicos (por exemplo, cepas de crescimento rápido) para inibir competitivamente as bactérias formadoras de espuma.
QMonitoramento de PCR: Use técnicas de biologia molecular para monitorar populações de bactérias formadoras de espuma para alerta precoce.
Predação biológica: Apresente certos protozoários ou metazoa para atacar bactérias filamentosas.
(4) Medidas de melhoria do projeto
Instale defletores de espuma: Configure as defletores na superfície do tanque de aeração para evitar a propagação de espuma.
Otimize o design do tanque: Use reatores completamente mistos em vez de sistemas de fluxo de plug para reduzir os desequilíbrios de carga localizada.
Adicionar sistemas de coleta e tratamento de espuma: Projete dispositivos de coleta e descarte de espuma especializados.
V. Recomendações de estratégia de controle abrangente
Prevenção primeiro: Concentre-se no monitoramento diário e na otimização do processo para evitar a formação de espuma, em vez de tratamento pós-evento.
Coordenação de várias medidas: Combine métodos de controle físico, químico e biológico com base nas condições reais.
Controle de fonte: Fortaleça o monitoramento influente para limitar a entrada de óleos e surfactantes no sistema.
Estabelecer planos de emergência: Desenvolva estratégias de resposta específicas para questões sazonais de espuma.
Vi. Conclusão
A espuma biológica nos tanques de aeração resulta de vários fatores de interação, exigindo análise abrangente de perspectivas microbiológicas, operacionais e de design. O controle de espuma eficaz deve adotar uma estratégia de gerenciamento integrada, combinando ajustes de processos, métodos físico-químicos e controles biológicos para estabelecer uma estrutura operacional estável a longo prazo. Além disso, com os avanços na biologia molecular, o controle de precisão com base na análise da comunidade microbiana se tornará uma direção essencial no gerenciamento futuro de espuma.