การวิเคราะห์ปัญหาการเกิดฟองในระบบบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพอย่างครอบคลุม: ขั้นตอน สาเหตุ และการตอบสนองที่แม่นยำ

ระบบบำบัดทางชีวภาพเป็นหน่วยหลักของโรงบำบัดน้ำเสีย และการเกิดฟองที่ผิดปกติเป็นหนึ่งในปัญหาที่พบบ่อยที่สุดระหว่างการปฏิบัติงาน โฟมที่มากเกินไปไม่เพียงแต่ลดประสิทธิภาพการเติมอากาศ นำไปสู่การสูญเสียตะกอน และทำให้คุณภาพน้ำทิ้งลดลง แต่ยังล้นลงในถัง อุปกรณ์กัดกร่อน และปล่อยกลิ่นที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยรอบ การสร้างโฟมโดยพื้นฐานแล้วเป็นผลมาจากการรวมกันของปัจจัยสามประการ: "สารออกฤทธิ์ที่พื้นผิวในน้ำ + แหล่งอากาศที่เพียงพอ + โครงสร้างฟองที่มั่นคง" สาเหตุของการเกิดฟองจะแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละระยะ โดยต้องมีมาตรการที่ตรงเป้าหมาย

(I) ขั้นตอนการปรับสภาพ (สถานีปั๊มยกแบบ Influent Lift, ทางออกถังตกตะกอนหลัก)

นี่คือขั้นตอนที่โฟมปรากฏขึ้นครั้งแรกในระบบ ส่วนใหญ่เป็นโฟมที่ไม่ใช่-ทางชีวเคมี มีลักษณะเป็นสีขาว หลวม แตกหักง่าย และไม่มีความเหนียวอย่างเห็นได้ชัด

สาเหตุหลักคือการมีสารลดแรงตึงผิวจากภายนอกในบริเวณที่ได้รับผลกระทบ ประการแรก มีสารลดแรงตึงผิวสังเคราะห์จำนวนมาก เช่น ผงซักฟอก เจลอาบน้ำ และน้ำยาซักผ้าในน้ำเสียภายในบ้าน สารเหล่านี้มีปลายด้านหนึ่งที่ชอบน้ำและปลายด้านหนึ่งที่ไม่ชอบน้ำ ซึ่งช่วยลดแรงตึงผิวของน้ำได้อย่างมาก ประการที่สอง มีน้ำมันจากสัตว์และพืชจากน้ำเสียจากโรงอาหาร สารอิมัลซิไฟเออร์ และสารช่วยกระจายตัวจากน้ำเสียอุตสาหกรรม ประการที่สาม มีสารลดแรงตึงผิวตามธรรมชาติ เช่น คราบน้ำมัน คราบสะสมจากไอเสียรถยนต์ และสารฮิวมิกสะสมบนพื้นผิวจากน้ำฝนที่ไหลบ่าในตอนแรก เมื่อสารเหล่านี้เข้าสู่ระบบโดยมีสิ่งไหลเข้า ภายใต้การปั่นป่วนของใบพัดปั๊มเสริมและการไหลเชี่ยวที่ทางเข้าของถังตกตะกอนหลัก อากาศจะถูกดึงลงไปในน้ำ ทำให้เกิดฟองอากาศคงที่จำนวนมาก ซึ่งรวมตัวกันเป็นโฟม หากน้ำเสียอุตสาหกรรมถูกระบายออกด้วยแรงดันไฟกระชาก โฟมจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงเวลาสั้นๆ แม้จะครอบคลุมพื้นผิวทั้งหมดของถังตกตะกอนหลักก็ตาม

(II) ถังเติมอากาศ (ส่วนแอโรบิก บริเวณโฟมที่มีความเข้มข้นและดื้อรั้นที่สุด)

ถังเติมอากาศเป็นแกนหลักของปฏิกิริยาทางชีวเคมีและยังเป็นพื้นที่ที่ซับซ้อนที่สุดสำหรับปัญหาโฟม ประกอบด้วยโฟมชีวภาพที่ไม่ใช่-และโฟมชีวภาพ โดยโฟมชีวภาพเป็นโฟมที่จัดการได้ยากที่สุด

1. โฟมที่ไม่ใช่-ทางชีวเคมี

สาเหตุคล้ายคลึงกับสาเหตุที่อยู่ในขั้นตอนการปรับสภาพ แต่การเติมอากาศอย่างต่อเนื่องและปริมาณมากโดยระบบเติมอากาศส่งผลให้โฟมมีปริมาณมากขึ้นและระยะเวลายาวนานขึ้น นอกจากสารลดแรงตึงผิวที่ถูกพัดพาโดยสารที่มีอิทธิพลแล้ว ยังมีปัจจัยสนับสนุนเฉพาะอีกสองประการคือ: ประการแรก ความเข้มของการเติมอากาศที่มากเกินไปทำให้เกิดฟองอากาศขนาดเล็กเกินไปและมีจำนวนมากซึ่งยากต่อการขึ้นและแตก; ประการที่สอง ความเข้มข้นของอินทรียวัตถุที่เพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันในส่วนที่มีอิทธิพลทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ระดับกลางของการเผาผลาญของจุลินทรีย์ (เช่น กรดไขมันและโพลีแซ็กคาไรด์) เพื่อเพิ่มกิจกรรมบนพื้นผิวของน้ำ ทำให้เกิดฟองที่รุนแรงขึ้น โฟมประเภทนี้มักจะกระจายตัวไปเองหลังจากที่คุณภาพน้ำที่ไหลเข้ามาคงที่

2. โฟมชีวภาพ (เป็นสาเหตุของปัญหาโฟมในถังบำบัดทางชีวภาพมากกว่า 70%)

สาเหตุนี้เกิดจากการแพร่กระจายของจุลินทรีย์ที่มีเส้นใยจำเพาะมากเกินไป มีลักษณะเป็นสีน้ำตาล-สีแดง ข้นหนืด เป็นเนื้อครีมที่แตกยากและสามารถสะสมได้หนาหลายสิบเซนติเมตร แม้จะล้นถังก็ตาม สาเหตุหลักคือการครอบงำของแบคทีเรียที่เป็นเส้นใย (ส่วนใหญ่เป็น Nocardia, Microfilamenta และ Sulfothermia) ในการแข่งขัน ไมซีเลียของพวกมันยื่นออกมาจากพื้นผิวของก้อนแป้ง พันกันเป็นโครงกระดูกฟองที่มั่นคง และยึดฟองอากาศให้เข้าที่อย่างแน่นหนา

สภาวะการทำงานหลักที่กระตุ้นให้เกิดการแพร่กระจายของแบคทีเรียที่เป็นเส้นใยมากเกินไป ได้แก่: 1) อายุตะกอนที่ยาวนานเกินไป: แบคทีเรียที่เป็นเส้นใย เช่น Nocardia มีเวลาในการสร้าง 5-7 วัน ซึ่งนานกว่าแบคทีเรียที่ก่อตัวเป็นฟล็อคธรรมดา-มาก เมื่ออายุของตะกอนเกิน 10 วัน แบคทีเรียที่เป็นเส้นใยจะสะสมในปริมาณมาก. 2) ปริมาณสารอินทรีย์ที่ไม่เพียงพอ: แบคทีเรียที่เป็นเส้นใยมีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่และสามารถได้รับอาหารได้ง่ายขึ้นภายใต้-สภาวะสารอาหาร. 3) อุณหภูมิของน้ำที่เหมาะสม: 15-25 องศาเป็นอุณหภูมิการสืบพันธุ์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ Nocardia และแบคทีเรียที่มีเส้นใยขนาดเล็ก ดังนั้น ฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วงจึงเป็นช่วงสูงสุดสำหรับการเกิดฟองทางชีวภาพ. 4) สารอาหารไนโตรเจนและฟอสฟอรัสไม่เพียงพอ: เมื่ออัตราส่วนคาร์บอน-ต่อ-อัตราส่วนไนโตรเจนหรือคาร์บอน-ต่อ-อัตราส่วนฟอสฟอรัสสูงเกินไป การเจริญเติบโตของแบคทีเรียที่ก่อตัวเป็น floc- จะถูกยับยั้ง ในขณะที่แบคทีเรียที่เป็นเส้นใยมีความต้องการไนโตรเจนและฟอสฟอรัสต่ำกว่า และจะใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้ มีการแพร่กระจาย. 5) ออกซิเจนที่ละลายในน้ำต่ำ: แบคทีเรียที่เป็นเส้นใย เช่น แบคทีเรียที่เป็นไมโครฟิลาเมนต์สามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำ ในขณะที่แบคทีเรียที่ก่อตัวเป็นก้อนต้องการออกซิเจนที่ละลายในน้ำที่สูงกว่า. 6) ความผันผวนของค่า pH ที่มากเกินไป: สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดหรือเป็นด่างรุนแรงจะยับยั้งการเจริญเติบโตของฟล็อคและส่งเสริมการแพร่กระจายของแบคทีเรียที่เป็นเส้นใย

(III) ถังตกตะกอนรอง

โฟมในถังตกตะกอนรองส่วนใหญ่เป็น "โฟมรอง" ซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากสามแหล่งหลัก: ประการแรก โฟมที่สร้างขึ้นในถังเติมอากาศจะไหลลงสู่ถังตกตะกอนรองพร้อมกับสุราผสมและสะสมอยู่บนพื้นผิว ประการที่สอง โฟมดีไนตริฟิเคชั่น ซึ่งเป็นโฟมชนิดพิเศษในถังตกตะกอนรอง มีลักษณะพิเศษคือสีเทาและอนุภาคตะกอนละเอียด ซึ่งมักเกิดขึ้นในฤดูร้อนหรือระหว่างกระบวนการดีไนตริฟิเคชัน เมื่อกากตะกอนที่ด้านล่างของถังตกตะกอนรองยังคงอยู่นานเกินไปและออกซิเจนที่ละลายน้ำไม่เพียงพอ แบคทีเรียที่กำจัดไนตริไฟอิงจะลดไนเตรตเป็นก๊าซไนโตรเจน ฟองก๊าซไนโตรเจนขนาดเล็กเกาะติดกับก้อนตะกอน ทำให้ลอยและเกิดฟอง ประการที่สาม โฟมการเน่าเสียของตะกอนเกิดขึ้นเมื่อตะกอนไม่ได้ถูกระบายออกจากถังตกตะกอนลำดับที่สองในเวลาที่เหมาะสม ซึ่งนำไปสู่การเน่าเสียแบบไม่ใช้ออกซิเจนของตะกอนด้านล่าง ทำให้เกิดก๊าซ เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์และมีเทน ซึ่งนำพาตะกอนขึ้นสู่พื้นผิว ก่อตัวเป็นโฟมสีดำพร้อมกับกลิ่นเหม็น

(IV) การคืนตะกอนและระบบตะกอนส่วนเกิน

โฟมในขั้นตอนนี้ส่วนใหญ่เป็น "โฟมหมุนเวียน" เกิดจาก: 1) โฟมนำตะกอนที่เกิดขึ้นในถังเติมอากาศกลับคืนสู่ถังบำบัดทางชีวภาพ ทำให้เกิดวงจรอุบาทว์; 2) การปล่อยตะกอนส่วนเกินไม่เพียงพอ ส่งผลให้อายุตะกอนในระบบนานเกินไป ส่งผลให้การแพร่กระจายของแบคทีเรียที่เป็นเส้นใยรุนแรงขึ้นอีก 3) โฟมที่สร้างขึ้นในถังเพิ่มความเข้มข้นของตะกอนและถังย่อยจะไหลกลับไปยังถังบำบัดทางชีวภาพที่มีส่วนลอยเหนือตะกอน ทำให้เกิดสารลดแรงตึงผิวและสปอร์ที่เป็นเส้นใยจำนวนมาก

(I) มาตรการรับมือสำหรับโฟมที่ไม่ใช่-ทางชีวเคมี

หัวใจหลักคือ "การควบคุมแหล่งที่มา + การกำจัดทางกายภาพ" ซึ่งช่วยลดการใช้สารเคมีลดฟอง

1. การควบคุมแหล่งที่มา: เสริมสร้างการกำกับดูแลการเข้าถึงน้ำเสียทางอุตสาหกรรม โดยกำหนดให้องค์กรที่ระบายออกต้อง-บำบัดน้ำเสียที่มีสารลดแรงตึงผิวและจาระบีล่วงหน้า สร้างถังดักน้ำฝนขั้นต้นเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำฝนเริ่มแรกเข้าสู่ระบบบำบัดทางชีวภาพโดยตรง เพิ่มตัวแยกน้ำมันและถังลอยอยู่ในขั้นตอนการปรับสภาพเพื่อขจัดไขมันและสารลดแรงตึงผิวส่วนใหญ่

2. การละลายฟองทางกายภาพ: ติดตั้ง-หัวฉีดน้ำแรงดันสูงในพื้นที่-ที่สร้างโฟมเพื่อแยกโฟมออกโดยใช้แรงกระแทกจากการไหลของน้ำ ติดตั้งแผ่นกั้นที่ขอบถังเพื่อป้องกันโฟมล้น ลดความเข้มของการเติมอากาศอย่างเหมาะสมเพื่อลดปริมาณฟองที่เกิดขึ้น ขณะเดียวกันก็เพิ่มความเข้มในการกวนเพื่อส่งเสริมการรวมและแตกของฟอง

3. ความช่วยเหลือทางเคมี: หากปริมาณโฟมมีขนาดใหญ่มาก สามารถเติมสารลดฟองออร์กาโนซิลิคอนจำนวนเล็กน้อยได้ ต้องใช้ความระมัดระวังในการควบคุมปริมาณเพื่อหลีกเลี่ยงการเติมมากเกินไปที่ส่งผลต่อการทำงานของจุลินทรีย์ และไม่ควรใช้สารลดฟองเป็นเวลานาน

(II) มาตรการรับมือฟองชีวภาพ (แกนกลางคือการยับยั้งการเจริญเติบโตที่โดดเด่นของแบคทีเรียที่เป็นเส้นใย)

โฟมชีวภาพไม่สามารถกำจัดได้ด้วยวิธีการทางกายภาพหรือทางเคมีเพียงอย่างเดียว จำเป็นต้องเริ่มต้นด้วยการปรับพารามิเตอร์การทำงานเพื่อทำลายสภาพแวดล้อมการดำรงชีวิตของแบคทีเรียที่เป็นเส้นใยโดยพื้นฐาน

1. การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การปฏิบัติงาน (มาตรการพื้นฐานที่สุด) - ลดอายุของตะกอน: ควบคุมอายุของตะกอนเป็น 5-8 วันโดยการเพิ่มการปล่อยตะกอนส่วนเกินเพื่อกำจัดแบคทีเรียที่เป็นเส้นใยที่มีอายุยาวนาน- เช่น Nocardia;

- เพิ่มการโหลดแบบอินทรีย์: ลดอัตราการไหลกลับอย่างเหมาะสม และเพิ่มความเข้มข้นของอินทรียวัตถุที่ส่งผลต่อถังบำบัดทางชีวภาพ ช่วยให้แบคทีเรียที่ก่อตัวเป็น floc- มีความได้เปรียบในการแข่งขันด้านสารอาหาร

- ปรับออกซิเจนที่ละลายน้ำ: เพิ่มออกซิเจนละลายที่ทางออกของถังเติมอากาศเป็น 2-3 มก./ลิตร เพื่อยับยั้งการแพร่กระจายของแบคทีเรียในเส้นใยที่ไม่เป็นพิษ (เช่น ไมโครฟิลาเมนต์)

- เสริมสารอาหารไนโตรเจนและฟอสฟอรัส: หากไนโตรเจนและฟอสฟอรัสที่มีอิทธิพลไม่เพียงพอ ให้เติมยูเรียและโพแทสเซียม ไดไฮโดรเจน ฟอสเฟตที่อัตราส่วนคาร์บอน-ไนโตรเจน-ฟอสฟอรัส 100:5:1 เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการเติบโตของแบคทีเรียที่ก่อตัวเป็นก้อน-

2. มาตรการเพิ่มประสิทธิภาพทางกายภาพ - การขจัดคราบส่วนเกิน: ติดตั้งรางโฟมล้นที่ส่วนท้ายของถังเติมอากาศเพื่อขจัดโฟมชีวภาพที่พื้นผิวออกจากระบบเพื่อการบำบัดแยกกัน ป้องกันการไหลย้อนกลับ

- การเพิ่มตัวพา: เพิ่มตัวพา เช่น ถ่านกัมมันต์ ซีโอไลต์ และโฟมโพลียูรีเทน ลงในถังบำบัดทางชีวภาพ เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของฟล็อค และจัดให้มีจุดเกาะติดสำหรับแบคทีเรียในฟล็อค ซึ่งยับยั้งการเจริญเติบโตที่ถูกระงับของแบคทีเรียที่เป็นเส้นใย

3. มาตรการฉุกเฉินด้านสารเคมี

หากโฟมชีวภาพมีความรุนแรงมาก สามารถเติมสารออกซิแดนท์ที่มีความเข้มข้นต่ำในช่วงเวลาสั้นๆ เช่น โซเดียมไฮโปคลอไรต์ (5-10 มก./ลิตร) หรือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (10-20 มก./ลิตร) สารออกซิแดนท์จะเลือกทำลายเส้นใยเส้นใยที่ยื่นออกมาจากก้อนเนื้อ ในขณะที่มีผลกระทบต่อแบคทีเรียภายในก้อนเนื้อน้อยกว่า ควบคุมปริมาณและความถี่ของการเติมอย่างเคร่งครัดเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบต่อระบบบำบัดทางชีวภาพ

4. กฎระเบียบทางชีวภาพ

เพิ่มสารตกตะกอนที่มีประสิทธิภาพสูงเพื่อเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของสารตกตะกอน หรือฉีดวัคซีนกากตะกอนที่ถูกย่อยจำนวนเล็กน้อยเพื่อแนะนำโปรโตซัวและเมตาโซอาที่สามารถจับแบคทีเรียที่เป็นเส้นใยได้ ยับยั้งการแพร่กระจายของแบคทีเรียที่เป็นเส้นใยมากเกินไปผ่านห่วงโซ่อาหาร

(III) การจัดการโฟมในถังตกตะกอนรอง

ใช้มาตรการที่แตกต่างตามสาเหตุที่แตกต่างกัน: สำหรับโฟมที่นำมาจากถังเติมอากาศ ให้มุ่งเน้นไปที่การแก้ปัญหาโฟมในถังเติมอากาศ และติดตั้งอุปกรณ์ฉีดน้ำบนพื้นผิวของถังเติมอากาศรองเพื่อกำจัดโฟม สำหรับโฟมดีไนตริฟิเคชั่น ให้เพิ่มการปล่อยตะกอนส่วนเกิน ลดระยะเวลากักเก็บตะกอนในถังตกตะกอนรอง และเพิ่มอัตราส่วนคืนของสุราผสมเพื่อคืนไนเตรตไปยังโซนที่เป็นพิษเพื่อดีไนตริฟิเคชั่น สำหรับโฟมการเน่าเปื่อยของตะกอน ให้ปล่อยตะกอนทันทีเพื่อหลีกเลี่ยงการสะสมของตะกอนที่ด้านล่างของถังตกตะกอนรอง และเททิ้งและขุดลอกถังตกตะกอนรองหากจำเป็น

(IV) การตอบสนองต่อโฟมหมุนเวียน

จำกัดเส้นทางการไหลเวียนของโฟมอย่างรุนแรง เก็บโฟมและส่วนลอยเหนือตะกอนที่เกิดจากระบบส่งกลับตะกอนและสารทำให้ข้นแยกจากกัน บำบัดด้วยสารลดฟองและการตกตะกอน ก่อนที่จะส่งกลับไปยังระบบบำบัดทางชีวภาพ เพิ่มประสิทธิภาพระบบระบายตะกอนส่วนเกินเพื่อให้แน่ใจว่าอายุตะกอนคงที่และป้องกันการสะสมตะกอนระยะยาวภายในระบบ-

สร้างกลไกการเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับโฟม ติดตามตัวบ่งชี้ต่างๆ เช่น อายุของตะกอน ออกซิเจนละลาย ความเข้มข้นของไนโตรเจนและฟอสฟอรัส และแบคทีเรียที่เป็นเส้นใยในถังบำบัดทางชีวภาพอย่างสม่ำเสมอ เพื่อคาดการณ์ความเสี่ยงของการเกิดฟองล่วงหน้า สำหรับฤดูที่มีฟองทางชีวภาพสูงในฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง ให้ปรับพารามิเตอร์การทำงานล่วงหน้า ลดอายุตะกอนให้เหมาะสม และเพิ่มออกซิเจนที่ละลายน้ำ เสริมสร้างการตรวจสอบคุณภาพน้ำที่มีอิทธิพลเพื่อตรวจจับผลกระทบของน้ำเสียทางอุตสาหกรรมโดยทันทีและดำเนินมาตรการฉุกเฉิน ขุดลอกถังและท่อส่งน้ำเป็นประจำเพื่อลดการสะสมของสารลดแรงตึงผิวและสปอร์ที่เป็นเส้นใยในตะกอนด้านล่าง