接触氧化法工艺中泡沫问题的产生与控制方法——以豫西某银铅矿生活污水处理站为例

总655期第十期2018年10月
河南科技
Henan Science and Technology
接触氧化法工艺中泡沫问题的产生与控制方法——以豫西某银铅矿生活污水处理站为例
高峰魏登汉
（河南发恩德矿业有限公司，河南洛阳471000）
摘要：本文论述了接触氧化法污水处理工艺中泡沫形成的原因、危害及控制方法，并以豫西某银铅矿生活区污水处理站为例，探讨了阳离子聚丙烯酰胺作为消泡剂在解决泡沫问题中的实际应用。

研究发现，泡沫主要是由于四季交换气温、水温变化时对环境适应性更强的丝状菌属异常增殖造成的。

采用喷洒水、投加消泡剂等简单易操作的物理化学方法，可以在短期内消除泡沫，是生产实践中经常采用的方法。

关键词：接触氧化法；泡沫；丝状菌；阳离子聚丙烯酰胺；生物选择器
中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）29-0158-03 Formation and Control of Foam problem in Contact Oxidation Process ——Take a Sewage Treatment Station of Silver Lead Mine in Western Henan as An Example
GAO Feng WEI Denghan
（Henan Found Mining Co.,Ltd.，Luoyang Henan471000）
Abstract:In this paper,the causes,hazards and control methods of foam formation in the contact oxidation process were discussed.Taking the sewage treatment station of a silver lead mine living area in western Henan Province as an example,the practical application of cationic polyacrylamide as a defoamer in solving the bubble problem was dis⁃cussed.It was found that foam was mainly caused by abnormal proliferation of filamentous bacteria which was more adaptable to the environment when the temperature and water temperature change over the four seasons.The simple and easy physical and chemical methods such as spraying water,adding defoamer and so on can eliminate foam in a short time,which was a common method in production practice.
Keywords:contact oxidation；foam；filamentous bacteria；cPAM；biological selector
接触氧化法是一种好氧生物膜污水处理方法，属于活性污泥法的一种，具有生物膜法的特点。

接触氧化池由浸没于污水中的填料、填料表面的生物膜、曝气系统和池体构成。

在接触氧化池内，固着在填料表面的活性污泥（菌胶团）形成生物膜，曝气时生物膜与污水充分接触，通过菌胶团的生物降解作用去除污水中的有机物、营养盐等，从而使污水得到净化［1］。

生物接触氧化法兼具活性污泥和生物膜两者的优点，同时又具有比表面积大、氧利用率高、处理时间短、设备体积小、出水水质稳定、污泥不膨胀等工艺优点。

但是，接触氧化法和活性污泥法一样存在泡沫问题，影响污水处理效率［2］。

本文以豫西某银铅矿生活区污水处理站为例，分析论述接触氧化法污水处理工艺中泡沫的产生与控制方法。

1接触氧化法污水处理工艺中泡沫的产生及其危害1.1泡沫的产生
与一般活性污泥法相似，接触氧化法曝气池在实际运行过程中常常会产生以下几种形式的泡沫：启动泡沫、表面活性剂泡沫、反硝化泡沫及生物泡沫等［3］。

1.1.1启动泡沫。

接触氧化池曝气池刚开始启动曝气时，污水中含有的一些表面活性物质易产生白色轻质稳定性较差的表面泡沫。

当接触氧化池运行一段时间后，这种泡沫会随表面活性物质的生物降解而逐渐消失。

1.1.2表面活性剂泡沫。

生活污水一般含洗涤废水较多，洗涤废水中含有大量的表面活性剂，这类物质含有极性-非极性基团的双亲分子，当接触氧化池曝气池运行
收稿日期：2018-09-19
作者简介：高峰（1987—），男，本科，助理环保工程师，研究方向：工业及生活污水综合处理。

地球与环境
时，极性基团能选择性地被亲水物质所吸附，非极性基团则进入气泡内，这样亲水性物质因表面活性剂的作用而粘附在气泡水膜上，随气泡上浮形生泡沫。

这种泡沫一般不是经常性持续性的，与污水中的表面活性剂浓度有关，浓度高就明显一些，浓度低就不明显，且泡沫比较透亮，容易识别，也容易消除。

不过水溶液中的悬浮颗粒物及氯化钠、硫酸钠等盐类能稳定这种泡沫，当这类物质含量高时，泡沫便难以自行消失，如造纸行业的纸浆废水［4］。

1.1.3反硝化泡沫。

传统的活性污泥法工艺中曝气池曝气不足时会发生厌氧反硝化作用而产生氮气，氮气释放稀释并带动部分污泥一起上浮到水面形成泡沫。

这种泡沫同启动泡沫、表面活性剂泡沫一样，不稳定，由于接触氧化法大部分活性污泥固着在填料上，悬浮于污水中活性污泥量较少，所以反硝化泡沫在接触氧化法工艺中并不常见。

1.1.4生物泡沫。

当气温、气压、水温发生变化或污水中BOD、溶解氧等异常时，接触氧化池中微生物的生存环境同时发生变化，污水中的丝状菌和放线菌等发泡微生物由于比活性污泥中菌胶团细菌的适应能力强，更快地适应了这种变化，生长不受影响，而菌胶团细菌则不能很快适应这种变化，生产受到影响，导致活性降低。

又由于前者的比表面积较大，其在取得污水中营养物质和溶解氧方面都比后者有利得多，从而大量增殖，迅速成为优势菌，发泡微生物在曝气气泡产生的气浮作用夹带悬浮物质上浮形成生物泡沫［5］。

生物泡沫不同于启动泡沫、表面活性剂泡沫和反硝化泡沫，其颜色深、黏度大、稳定性强，一般情况下很难自行消除。

1.2泡沫的危害
接触氧化池运行时若产生大量泡沫，首先会污染池壁和过道，影响美观，有碍观瞻；其次，泡沫在水面聚集会影响曝气池的曝气效率，若在冬天，腐败的泡沫结冰会影响曝气池设备的运行并产生安全问题。

当然，泡沫最大的影响和危害是降低接触氧化池的处理效率，导致出水不达标［6］。

2泡沫的控制方法
2.1喷洒水
喷洒水是一种常用的物理消泡方法，喷洒水流或水珠可以打碎浮在水面的气泡。

由于气泡打碎后，丝状菌、放线菌仍然存在于曝气池污水中，依然会再次形成生物泡沫，所以喷洒水能有效减少启动泡沫、表面活性剂泡沫及反硝化泡沫，但不能从根本上消除生物泡沫。

2.2降低曝气池空气输入率
降低曝气池的空气输入率一方面减少了曝气池中微气泡生成量，进而降低了选择性浮选强度；另一方面，降低了曝气池中的溶解氧，这两种作用都能抑制丝状菌的过度增殖，进而减少生物泡沫的产生［7］。

但是，降低曝气池的空气输入率也有副作用，溶解氧的降低影响了硝化作用，也在一定程度上影响了活性污泥的活性。

2.3降低污泥停留时间
大量研究表明，降低曝气池的污泥停留时间能有效控制部分生物泡沫的产生。

这是由于产生泡沫的Nocar⁃dia等放线菌微生物代谢周期一般比菌胶团代谢周期长，降低污泥停留时间使这种放线菌在曝气池中不能正常完成代谢，生长受到抑制，但菌胶团却不受影响，从而减少生物泡沫的产生。

有研究提出，将泥龄控制在9d以下就能消除曝气池中的放线菌Nocardia，不过Microthrix parvi⁃cella等丝状菌的生长受泥龄变化的影响相对较小，降低污泥停留时间对这种微生物引发生物泡沫抑制不明显。

2.4生物选择器
生物选择器是设置在曝气池前通过控制污泥负荷、氧气含量来抑制污水中发泡微生物（丝状菌和放线菌）异常增殖而选择性发展其他微生物的仪器。

在缺氧或厌氧生物选择器中，创造污泥负荷高、DO低或厌氧的条件，菌胶团细菌由于对溶解性有机物的吸附能力远高于发泡微生物，在高基质浓度条件下具有优势成为优势种，在细胞内不断积累底物，在进入曝气池后可利用这部分底物继续生长繁殖，而发泡微生物因为赖以生存的营养源被菌胶团微生物夺走，生产受到限制，故而无法形成生物泡沫。

好氧生物选择器原理与前者相似，不同的是创造了一个好氧的环境，两种选择器对发泡微生物的抑制作用亦有不同。

Paolo等在研究中用缺氧生物选择器有效控制了污泥中的Nocardia等放线菌，却无法有效控制Micro⁃thrix parvicell等丝状菌，当采用好氧生物选择器时，则较好地控制了这类丝状菌。

2.5投加消泡剂
氯、臭氧和过氧化物等强氧化性的杀菌剂可以杀死异常繁殖的丝状菌来抑制泡沫的产生，聚合氯化铝和聚丙烯酰胺等絮凝药剂等可以通过絮凝降低活性污泥SVI、提高沉淀性能来减少泡沫。

但是，此类消泡剂只是减少泡沫的形成，不能消除泡沫的产生，且杀菌剂如果使用不当也存在副作用，会同时抑制菌胶团的生长，降低活性污泥的活性。

3现场实例
豫西某中外合资银铅矿业企业，年产银铅锌矿石25万t，采矿区紧邻黄河一级支流洛河中游所建大型水库故县水库，建有较为完善的生产和生活污水处理设施，2015年11月验收通过正式成为国家级绿色矿山。

采矿区生活污水处理采用“接触氧化法+人工湿地+消毒处理”工艺，每天处理生活污水150t，处理污水达到综合排放标准
一级标准后回用于矿区绿化浇水和道路喷淋洒水。

11月10日11月11日11月12日11月13日11月14日11月15日11月16日
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泡沫覆盖率（%）
图1
2017年秋冬换季消泡剂投加实验
3月20日100
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泡沫覆盖率（%）
3月21日3月22日3月23日3月24日3月25日3月26日
图22018年春夏换季消泡剂投加实验
通过2013—2018年的观察，总结出每年春夏秋冬换季时间曝气池规律性出现泡沫的现象。

此段时间，气温、水温和气压的变化使微生物的生长环境发生了变化，而污水中适应性比菌胶团强的丝状菌会从菌胶团中伸展出来，以增加其摄取营养的表面积，丝状菌短期成为优势种大量繁殖产生生物泡沫。

从过去的操作运行发现，不改变其他条件，泡沫现象在经历一段时间后（一般20d 左右）会逐渐消失。

由于曝气池自动修复时间较长，矿区采取了投加消泡剂的办法来控制泡沫的产生，分别在秋冬换季（2017年11月10日—2017年11月16日）和春夏换季（2018年3月20日—3月26日）曝气池泡沫大量产生时段做了消泡剂投加试验，每次连续7d 投加10L(0.5mg/L)的cPAM （阳离子聚丙烯酰胺），统计泡沫覆盖曝气池的百
分率变化，如图1、图2所示。

未投加时，泡沫覆盖率基本在85%以上，5d 以后泡沫覆盖率下降至25%以下，随后稳定在15%以下。

4
结语
接触氧化池工艺中泡沫产生的机理与传统活性污泥法相似，而最难消除的生物泡沫主要是由于气温、水温变化时环境适应性更强的发泡微生物异常繁殖造成。

通过
喷洒水、投加消泡剂等物理化学方法可以在短期内快速消除泡沫现象，操作简单，成本较低，是实践中常采用的消泡方法，但消泡剂投加不当会影响活性污泥的活性。

而通过减少污泥龄、生物选择器等生物化学方法则可以从根本上解决生物泡沫问题，但成本较高，具体实践操作也相对较为复杂。

参考文献：
［1］环境保护部.生物接触氧化法污水处理工程技术规范：HJ 2009—2011［S ］.北京：中国环境科学出版社，2011.
［2］Wanner J.Stable Foams and Sludge Bulking:The Larg-est Remaining Problems （Abridged ）［J ］.Water &Environment Journal ，2010（5）：368-374.
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