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來源：環(huán)保水圈微信公眾號

引言：“廠里生物泡沫越積越多，都漫到生物池過道了，怎么快速消除泡沫？昨天運行人員差點滑跌至......"

我懂你很著急，畢竟生物泡沫對污水廠的運行是非常不利的：“在曝氣池或二沉池中出現(xiàn)大量絲狀微生物，水面上漂浮、積聚大量泡沫；造成出水有機物濃度和懸浮固體升高；產(chǎn)生惡臭或不良有害氣體；降低機械曝氣方式的氧轉(zhuǎn)移效率；可能造成后期污泥消化時產(chǎn)生大量表面泡沫......”但要想控制好生化污泥，切忌亂用化學消泡劑，對癥下藥才是關(guān)鍵。

一、為什么會出現(xiàn)生物泡沫？
    當氣體被引入液體中，液體膨脹并包圍氣體時，就會產(chǎn)生泡沫。其形成和穩(wěn)定需要有3點必要條件：氣泡、表面活性物質(zhì)、疏水性顆粒。氣泡主要由好氧曝氣產(chǎn)生，表面活性劑來源于進水以及活性污泥中微生物的合成，而生物池中的疏水顆粒則來自活性污泥中具有疏水性細胞表面的微生物。

二、如何判斷發(fā)泡能力？
    1、最簡單的判斷生物泡沫生成潛勢和穩(wěn)定能力的是對一定體積量筒內(nèi)的活性污泥進行模擬標準速率的曝氣，通過泡沫的體積以及穩(wěn)定時間進行分級。

2、反復浮選，通過測定曝氣后和曝氣前懸浮固體質(zhì)量的比例進行分級。這兩種方法能在短時間內(nèi)得到結(jié)果，但是往往并不能代表曝氣池的實際狀態(tài)。

3、細胞表面疏水性實驗，將混合溶液中的微生物在水相和疏水相進行分配，通過對處理前后水相吸光度的測定，判斷活性污泥的發(fā)泡能力。這種方法在實驗室純菌的培養(yǎng)實驗中效果較好，實際活性污泥樣品很容易受到污水中復雜物質(zhì)的影響。

4、表面張力法則是利用導致生物泡沫的細菌使溶液表面張力下降的特性，可以同時在實際污泥混合液和純培養(yǎng)溶液中應用。遺憾的是，這兩種方法都易受到污水中復雜物質(zhì)的影響。

5、通過對泡沫樣本進行革蘭氏、奈瑟染色等不同染色方法，在相差顯微鏡下記錄計數(shù)網(wǎng)格內(nèi)的菌絲數(shù)目或者通過靶向rRNA的特異性熒光探針標記鑒定泡沫中的絲狀細菌類型 和數(shù)量是目前最流行的方法，可以較好地還原實際污泥和模擬菌液中的微生物狀態(tài)。這類方法需要嫻熟的技術(shù)以及完備的實驗室支持，同時需要一定的時間才能得到準確結(jié)果。

6、通過泡沫浮渣指數(shù)來評估活性污泥生物泡沫的特性，包括泡沫顏色、氣泡大小、穩(wěn)定性、覆蓋面積、絲狀細菌、起泡潛勢以及總懸浮固體含量等7個維度，通過路徑分析和結(jié)構(gòu)方程模型賦予不同維度特征以不同的權(quán)重，得到最終的泡沫浮渣指數(shù)。泡沫浮渣指數(shù)與生物泡沫嚴重程度有較好的線性相關(guān)關(guān)系。

三、生物泡沫都有哪些類型？
    生物泡沫與正常的活性污泥相比具有非常黏膩的外觀，其中富集了大量絲狀微生物。雖然從市政污水廠中識別到的不同類型絲狀細菌多達30多種，但只有2種絲狀細菌類型可以造成生物泡沫，分別是諾卡氏型絲狀細菌、微絲菌。

1、諾卡氏型絲狀細菌過去很長一段時間，諾卡氏型絲狀細菌被認為 是造成生物泡沫現(xiàn)象的唯一絲狀細菌，然而一系列 研究表明，另外一種已被證明可以引起嚴重污泥膨脹的革蘭氏陽性絲狀細菌也會在泡沫中選擇性富集。諾卡氏型是對可以通過顯微鏡看到的具有放線狀外觀的絲狀細菌的習慣性稱呼，是一類異養(yǎng)好氧、具有明顯真分枝的革蘭氏陽性細菌。其絲狀體在活性污泥絮體和外部液體中存在，常5.0~30um、寬1.0um，單個細胞的形狀不規(guī)則、缺少細胞外鞘和附著生長、無運動性。研究表明，諾卡氏型絲狀細菌具有非常高的儲存營養(yǎng)物質(zhì)的能力，這也是他們能夠在泡沫這種營養(yǎng)限制環(huán)境中生存或者富集在泡沫中的主要原因。諾卡氏型絲狀細菌可以利用多種形態(tài)的碳源、氮源和磷源。特別是當污水中含有豐富的疏水性營養(yǎng)物質(zhì)時，這種競爭優(yōu)勢更為明顯。

2、微絲菌過去很長一段時間，諾卡氏型絲狀細菌被認為是造成生物泡沫現(xiàn)象的唯一絲狀細菌，然而一系列研究表明，另外一種已被證明可以引起嚴重污泥膨脹的革蘭氏陽性絲狀細菌也會在泡沫中選擇性富集。微絲菌M.parvicella屬于放線菌門放線菌綱中一個分枝很長、進化較獨立的類群。呈不規(guī)則的卷曲狀，在活性污泥絮體內(nèi)部、表面環(huán)繞。其寬度在0.6~0.8um，長度50~200um。絲狀體內(nèi)部不能看到單個細胞，缺少細胞外鞘。絲狀體無分枝、無運動性。相關(guān)分析也表明，其對高氧濃度脅迫敏感，更適合在微氧環(huán)境下生長。

四、哪些因素影響生物泡沫
    1、溫度泡沫問題隨著季節(jié)變化而循環(huán)往復或輕重變換，溫度無疑是其中最重要的因素。有文獻表明，在水溫較高時，引起污泥發(fā)泡主要是Gordonia amarae，在水溫較低時，引起污泥發(fā)泡主要是M.parvicella。其中，M.parvicella生長的最佳溫度是12~15℃，十分貼合污水廠每年泡沫產(chǎn)生的水溫階段。需要說明的是，發(fā)泡可能不受溫度主導，但卻由溫度的變化觸發(fā)，因為溫度會同時影響氧氣、脂質(zhì)在水中的溶解度等其他因素。

3、污泥齡引起生物泡沫的絲狀細菌是一類生長速率較慢、周期較長的微生物，延長的污泥齡有利于微生物的生長。一些負荷低的污水處理廠，水力停留時間較長，出現(xiàn)延時曝氣方式就易產(chǎn)生泡沫現(xiàn)象，同時一旦泡沫形成，泡沫層的生物停留時間就完全獨立于曝氣池內(nèi)的污泥停留時間，從而形成持久而穩(wěn)定的泡沫。有研究表明，當污泥齡在9d以內(nèi)時，泡沫問題就不會出現(xiàn)。當然污泥齡與溫度有關(guān)，絲狀細菌的生長速率隨溫度變化，因此在不同季節(jié)形成生物泡沫的污泥齡閾值是不同的。

4、pH一般來說，市政污水的pH多穩(wěn)定在6.0–8.0范圍內(nèi)。而將pH從7.0降到5.0~5.6時，可有效減少泡沫形成。研究表明，pH在6.5時諾卡氏型絲狀細菌生長最好。而對于微絲菌來說，其生長的pH范圍在7.1~8.0。這就解釋了為什么用純氧曝氣的污水廠比用空氣曝氣的污水廠更容易產(chǎn)生生物泡沫，是因為空氣曝氣的污泥混合液pH均值為7.0，而純氧曝氣的污泥混合液pH均值為6.5。

5、溶解氧諾卡氏型絲狀細菌是嚴格好氧細菌。其在厭氧條件下 (無硝酸鹽、無氧氣)或缺氧條件下(含硝酸鹽、無 氧氣)不能生長或者攝取乙酸鹽。而微絲菌M.parvicella則可以在較廣的氧濃度范圍內(nèi)生長，但是其最適生長條件是微氧狀態(tài)。由此表明，在低溶氧狀態(tài)下微絲菌易在活性污泥微生物中具有代謝優(yōu)勢從而過度增殖，而高溶解氧濃度(>6 mg/L)對微絲菌是有害的，會抑制其生長。

6、營養(yǎng)物質(zhì)對于諾卡氏型絲狀細菌和微絲菌來說，其碳源利用最大的特征是對疏水性底物例如油、酯等緩慢降解底物的吸收利用。有研究證明，紅球菌和戈登氏菌容易吸附長鏈烷烴和脂肪酸，當這類底物在污水中處于高負荷水平時便會造成諾卡氏型絲狀細菌的迅速增殖，在低濃度負荷下則會造成微絲菌的增殖。

五、如何控制生物泡沫？
    1、物理化學法物理方法主要包括噴灑水及人工或機械清理。噴灑水是一種簡單的物理方法，但是被水噴散的泡沫仍然存在于混合液中，所以不能根本消除泡沫現(xiàn)象。通過人工或機械將泡沫打撈清除，會增加生產(chǎn)成本，后續(xù)如何處置這些生物泡沫仍是很大的難題?；瘜W方法主要包括投加氧化劑和消毒劑 (氯、次氯酸、過氧化氫、臭氧、季銨鹽等)或者混凝劑（聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁、氯化亞鐵、氯化鐵等）。這些化學方法雖然可以在一定程度上消除生物泡沫現(xiàn)象，但是由于其他導致生物泡沫發(fā)生的因素并沒有消除，這種效果只是暫時性的。同時，利用消毒劑滅殺是無選擇性的，對這個活性污泥系統(tǒng)的破壞性遠遠大于對生物泡沫的有效去除。值得一提的是，當出現(xiàn)生物泡沫時，胡亂投加消泡劑，不僅不會起到明顯效果，反而會造成運營成本的增加。這是因為消泡劑主要針對的是化學泡沫，而生物泡沫相較于化學泡沫更加穩(wěn)定，很難起到消除作用。

2、調(diào)控污泥齡對于生物泡沫最有效的措施是降低污泥齡。大量研究表明，降低曝氣池的污泥停留時間，能有效控制活性污泥過程中的生物泡沫。降低污泥停留時間，實質(zhì)上是種生物篩選策略，即利用發(fā)泡微生物平均世代時間較長的特點，抑制發(fā)泡微生物在曝氣池中的過度增殖或?qū)⑵渑懦鋈?，達到控制生物泡沫的目的。有實驗研究報道, 在低溫下，污泥齡控制在小于8~10天，可以逐步抑制諾卡氏菌的生長，但是在溫度升高以后，污泥齡要控制到3天才可以達到相應的效果。但降低泥齡也有許多不適用的方面: 當曝氣池中需要有硝化作用發(fā)生時，則需要相對較長的污泥停留時間，與采用此法是個矛盾。另外，其他一些絲狀菌的生長受泥齡變化的影響相對較小，如果生物泡沫主要由這些微生物引起，采用此法效果不大。

3、生態(tài)調(diào)控活性污泥中的原核生物、真核生物、噬菌體等相互依存、相互競爭，是一個復雜的生態(tài)網(wǎng)絡。在實際生產(chǎn)過程中，物理化學調(diào)控往往不能達到運營管理人員的預期的效果，因此對活性污泥生態(tài)網(wǎng)絡的認識及使用便顯得極為重要。噬菌體能夠入侵并裂解他們的宿主，因此成為一個有力的生物工具。在活性污泥中分離新的裂解泡沫中絲狀細菌的噬菌體成為一個非常熱門的研究方向。但要注意的是，任何誘導絲狀細菌體內(nèi)溫和噬菌體進入裂解周期的藥劑都可能同時誘導其他有益細菌體內(nèi)的溫和噬菌體。

4、選擇器技術(shù)除了上述控制手段，生物泡沫控制技術(shù)還可與控制污泥膨脹等活性污泥異常運行情況相結(jié)合, 綜合調(diào)節(jié)活性污泥運行工藝。在生物曝氣池的前端設置厭氧和好氧的選擇器, 可以抑制和淘汰某些絲狀細菌的生長, 從而降低污泥膨脹和生物泡沫的發(fā)生幾率。選擇器是指一個混合池或通道，讓回流污泥進入曝氣池前先流經(jīng)這里，具有較高的可快速生物降解有機物去除率，在選擇器中幾乎所有的易降解有機物都在這里去除。生物選擇器根據(jù)其供氧條件通常有3種類型：好氧、缺氧和厭氧。選擇器可以選擇性促進形成污泥絮體的微生物生長、抑制引起泡沫的絲狀細菌的生長，或者將絲狀細菌選擇性富集到一定位置后清除，以控制它們在污泥 混合液中的種群數(shù)量。

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