Hur man kontrollerar biologiskt skum

I luftningstankar eller sekundära sedimenteringstankar kan ett stort antal filamentösa mikroorganismer uppträda, vilket gör att skum flyter och ansamlas på vattenytan. Detta kan leda till ökade koncentrationer av organiskt material och suspenderade ämnen i avloppsvattnet, generera vidriga lukter eller skadliga gaser, minska effektiviteten i syreöverföringen i mekaniska luftningssystem och orsaka för mycket ytskum under efterföljande slamrötning.

Men urskillningslös användning av kemiska skumdämpare bör undvikas när man försöker kontrollera biologiskt skum.

När gas förs in i en vätska expanderar vätskan och omger gasen och bildar skum.

Bildandet och stabiliteten av skum kräver tre väsentliga förhållanden: luftbubblor, ytaktiva ämnen och hydrofoba partiklar.

Luftbubblor genereras huvudsakligen under aerob luftning.

Ytaktiva ämnen kommer från inflödet och syntetiseras även av mikroorganismer i aktivt slam.

Hydrofoba partiklar i den biologiska tanken kommer från mikroorganismer med hydrofoba cellytor som finns i det aktiverade slammet.

Den enklaste metoden är att simulera standardluftningshastigheter i en graderad cylinder som innehåller en viss volym aktivt slam och sedan klassificera skummet utifrån dess volym och stabilitet över tid.

Upprepad flotation kan också användas genom att mäta förhållandet mellan suspenderad fast substans före och efter luftning.

Båda metoderna ger snabba resultat men kanske inte exakt representerar faktiska luftningstankförhållanden.

Hydrofobicitetstester på cellytan involverar distribution av mikroorganismer mellan vattenhaltiga och hydrofoba faser i en blandad lösning. Skumningskapaciteten bestäms genom att mäta vattenfasens absorbans före och efter behandling. Denna metod fungerar bra för renkulturer men påverkas lätt av komplexa ämnen i riktigt avloppsvatten.

Ytspänningsmetoden utnyttjar det faktum att skum-framkallande bakterier minskar lösningens ytspänning. Denna metod kan tillämpas på både faktisk slamblandad lut och renkulturer, men resultaten påverkas också av avloppsvattnets sammansättning.

Skum-avskumsindex utvärderar biologiska skumegenskaper med hjälp av sju parametrar: skumfärg, bubbelstorlek, stabilitet, täckningsområde, närvaro av filamentösa bakterier, skumningspotential och totalt innehåll av suspenderade partiklar. Olika vikter tilldelas varje parameter med hjälp av väganalys och strukturell ekvationsmodellering för att beräkna det slutliga indexet.

Skum-avskumsindexet visar en stark linjär korrelation med svårighetsgraden av biologisk skumbildning.

1. Nocardioid filamentösa bakterier

Under lång tid ansågs Nocardioid filamentösa bakterier vara den primära orsaken till biologiskt skum. Andra gram-positiva filamentösa bakterier har också identifierats som bidragande till allvarlig slambulkning och skumackumulering.

"Nocardioid" hänvisar till trådformiga bakterier med ett -aktinomycetliknande utseende under ett mikroskop. De är heterotrofa, aeroba, gram-positiva bakterier med sann förgrening.

Filamentlängd: typiskt 5,0–30 μm

Bredd: ca 1,0 μm

Celler: oregelbundet formade, utan en արտաքին slida

Tillväxt: fast tillväxt, icke-rörlig

Dessa bakterier har en stark kapacitet att lagra näringsämnen, vilket gör att de kan överleva och ackumuleras i-näringsbegränsade skummiljöer.

De kan använda ett brett utbud av kol-, kväve- och fosforkällor, vilket ger dem en konkurrensfördel-särskilt i avloppsvatten som innehåller rikligt med hydrofoba substrat.

2. Mikrofilamentösa bakterier

Dessa bakterier omger insidan och ytan av aktiverade slamflockar.

Bredd: 0,6–0,8 μm

Längd: 50–200 μm

De innehåller inte synliga individuella celler i filamenten och saknar en արտաքին mantel. Filamenten är ogrenade och icke-rörliga.

Dessa bakterier är känsliga för höga syrekoncentrationer och växer bäst under mikroaeroba förhållanden.

1. Temperatur

Skumning uppvisar ofta säsongsvariationer, där temperaturen är en avgörande faktor. Även om temperaturen kanske inte direkt orsakar skumning, påverkar den andra variabler såsom syrelöslighet och lipidlöslighet i vatten.

2. Slamålder

Skum-orsakar filamentösa bakterier är långsamt-växande mikroorganismer med lång livscykel. Förlängd slamålder främjar deras tillväxt.

I låg-reningsverk för avloppsvatten med långa hydrauliska uppehållstider är förlängda luftningssystem mer benägna att skumma. När skum väl bildats blir dess retentionstid oberoende av slamuppehållstiden i luftningstanken, vilket resulterar i beständigt och stabilt skum.

3. pH

Kommunalt avloppsvatten har vanligtvis ett pH mellan 6,0 och 8,0. Att sänka pH till 5,0–5,6 kan hjälpa till att minska skumbildningen.

Nokardioida bakterier: optimalt pH ≈ 6,5

Mikrofilamentösa bakterier: optimalt pH 7,1–8,0

Detta förklarar varför system för ren syre är mer benägna att skumma än luftningssystem. Det genomsnittliga pH-värdet i luftluftning är runt 7,0, medan det i rena syresystem är närmare 6,5.

4. Upplöst syre (DO)

Nokardioida bakterier är strikt aeroba och kan inte växa under anaeroba eller anoxiska förhållanden.

Mikrofilamentösa bakterier kan tolerera ett bredare spektrum av syrenivåer men växer bäst under låga-syreförhållanden (mikroaeroba).

Låg DO: gynnar tillväxt av mikrofilamentösa bakterier

High DO (>6 mg/L): hämmar mikrofilamentösa bakterier

1. Fysikalisk-kemiska metoder

Fysiska metoder:

Vattensprutning: enkelt men ineffektivt på lång sikt-eftersom dispergerat skum finns kvar i systemet

Manuell eller mekanisk borttagning: ökar driftskostnaderna och skapar utmaningar för bortskaffande

Kemiska metoder:

Oxidationsmedel/desinfektionsmedel: klor, underklorsyra, väteperoxid, ozon, kvartära ammoniumsalter

Koaguleringsmedel: polyakrylamid, polyaluminiumklorid, järnklorid, järnklorid

Dessa metoder ger endast tillfällig lindring eftersom de inte tar itu med grundorsakerna. Desinfektionsmedel kan också skada det aktiverade slamsystemet genom att döda nyttiga mikroorganismer.

Urskillningslös användning av skumdämpare rekommenderas inte, eftersom de främst är effektiva för kemiskt skum, inte det mer stabila biologiska skummet.

2. Kontroll av slamålder

Att minska slamretentionstiden (SRT) är den mest effektiva metoden för att kontrollera biologiskt skum.

Detta tillvägagångssätt fungerar som en biologisk selektionsmekanism och använder den längre tillväxtcykeln av skum-som får mikroorganismer att undertrycka eller eliminera dem från systemet.

3. Väljarteknik

Att installera en väljare (anaerob, anoxisk eller aerob) innan luftningstanken kan effektivt kontrollera filamentösa bakterier.

En väljare är en blandningszon där återfört slam interagerar med inkommande avloppsvatten innan det kommer in i luftningstanken. Det främjar snabbt upptag av lätt biologiskt nedbrytbart organiskt material.

Väljarnas funktioner:

Främja flockbildande-bakterier

Undertryck filamentös bakterietillväxt

Minska slambulkning och biologiskt skum

Kontrollera mikrobiell populationsfördelning

Väljare kan klassificeras i:

Aerob

Anoxisk

Anaerob