高浓度有机废水好氧曝气池泡沫物理控制

李成海，高用贵，高兴斋，覃广海，任艳双，张 林，安 瑾，陆 红

（1.光大环保科技发展（北京）有限公司，北京 100095；2.光大环保设备制造（常州）有限公司，江苏 常州 213011）

1 泡沫的形成及危害

采用好氧活性污泥处理高浓度有机废水的工艺过程中，泡沫的形成包括反硝化作用泡沫、丝状细菌大量繁殖产生的生物泡沫、鼓风曝气后在表面活性剂作用下的泡沫等。其中生物泡沫黏度大，呈黄褐色，具有稳定、持续、较难控制的特点［1］。以垃圾焚烧厂的渗沥液处理站AO工艺为例，由于垃圾渗沥液的成分复杂，在池内形成大量泡沫的原因也多种多样：①在曝气池中过量曝气导致形成大量泡沫；②在曝气池中的硝化微生物作用下，进行COD的降解和硝化反应，在供氧不足时则进行反硝化，产生氮气，形成反硝化泡沫；③液位上方进水口流入液体时带入空气而激起的泡沫；④由于含油脂类等形状小、质量轻和具有疏水性等物质，聚附在菌胶团表面，形成表面泡沫；⑤悬浮物质可使表面活性剂产生的表面泡沫更稳定，不易被降解；⑥废水中营养物质不均衡引起丝状菌生长，引发生物泡沫的产生；⑦当池内发生污泥老化等现象时，曝气池也会产生大量的生物泡沫；⑧一些漂浮物混合在泡沫内，为泡沫大量形成提供了载体。

好氧池内泡沫的多少、颜色变化等现象可以作为AO生产工艺中的一个晴雨表，它可以从某个方面反映出池内活性污泥的生长状况，然而过量泡沫的形成也给生产带来了许多负面问题：①泡沫溢出，污染场内环境；②刮风时泡沫飞扬；③漫过池壁，会引起一系列安全问题；④影响曝气系统的充氧效率；⑤影响好氧池的散热，增加换热用电；⑥漂浮死泥结块现象，影响出水水质；⑦气味问题。

2 控制泡沫方法的选择

消除泡沫有化学方法和物理方法。化学控制泡沫的方法一般是加消泡剂，采取投加化学药剂、调节pH等措施，可以减轻一些严重的泡沫症状，但也会有副作用［2］，可能会对微生物的生长不利，同时也会对下游处理工艺如膜系统的生产等造成影响。物理控制泡沫的方法主要有喷洒水、降低活性污泥停留时间、改变温度、设置生物选择器、机械收集泡沫等。

而对于活性污泥而言，保持良好和稳定的水质条件可有利于微生物的繁殖和生长。故如能用物理方法消除或抑制泡沫的，尽量不采用化学方法。

喷洒水是一种最常用的物理方法，通过喷洒水流或水珠以打碎浮在水面的气泡，来减少泡沫［2］。补水喷洒有一定的效果，但是会增加工艺处理负担，因此一般采取用待处理液来进行喷洒，消泡效果同样明显，喷洒水源来自好氧池，不增量且能够增加池内的搅动。泡沫被冲散和破灭，被打散的漂浮污泥部分重新恢复沉降性能。

然而在混合液中因环境的变化会有丝状细菌大量生成，采用喷洒有时也不能根本消除泡沫现象。采用生物性浮选或撇出的方法，将泡沫剂浮渣从曝气池中溢流到相邻池子里去除，可以得到很好的泡沫去除效果［3］。针对泡沫离开液面后会很快破灭的现象，除采用循环喷洒消泡外，另外设置泡沫收集池，并采取措施将泡沫变成污水或污泥然后及时排出池外，该措施对泡沫的控制可起到较好的效果，同时可将部分浮泥排出池外。

3 工程实例

3.1 项目概述

某垃圾焚烧厂渗沥液处理站的处理规模为400 m3/d，虽然日处理量并不大，但由于渗沥液是成分复杂且多变的高浓度有机废水，采用工艺为：预处理沉淀+厌氧罐+AO+膜系统处理工艺，整个工艺可使得渗沥液的产水达到工业回用水的标准。本设计中硝化池的曝气方式为池底微孔曝气，因为该曝气方式充氧稳定且能耗较低，但产生的微气泡或小气泡比大气泡更易产生生物泡沫，并且泡沫层易集中于曝气强度低的区域。

3.2 物理消泡措施的设计

AO池消泡系统平面布置见图1。

图1 AO池消泡系统平面布置

如图1所示，AO池的水力停留时间设计为10 d，池体尺寸为27 m×25 m×7.5 m，有效水深为6.5 m，水池分为一格反硝化池（厌氧池）和三格硝化池（好氧池），其中厌氧池为封闭带有除臭系统，好氧池为开口设计。针对生化池的泡沫问题，在AO池设计液位的池体四周上方留有1 m高的空间，加上护栏挡墙0.5 m，共计有1.5 m高的泡沫积存和缓冲空间。反硝化池内设有潜水搅拌器，因泡沫产量并不多，并未设置喷洒消泡系统，该区域内产生的浮泥可经过连通孔洞流入硝化池。为防止该区域泡沫的大量形成而设有喷洒消泡系统和泡沫收集系统。

3.2.1 喷洒消泡系统

在好氧池的液位上方1.5 m处设置消泡管道，消泡用的水来自好氧池内，用流量为100 m3/h、扬程为14 m的消泡泵提升。每个管道上各分布设置17个鸭嘴型消泡喷头，环形的管路设计可使各喷头的压力更为均衡，鸭嘴喷头出口的尺寸为4 cm×0.5 cm，喷洒液体的流速为：

鸭嘴喷头的设计见图2，在喷头前端设有球阀，可以调控环形管道上各喷头的压力和流量；各鸭嘴喷头喷射的角度可调，最大程度地对泡沫呈切削状态而不是垂直状态，以达到最好的消泡效果。在喷洒的作用下，泡沫被抑制，浮泥被冲散，虽不能完全使泡沫消失，但是能够有效抑制大量泡沫的形成。

图2 喷嘴喷头设计大样

3.2.2 泡沫收集系统

由于各池体间被隔墙隔开，为了便于泡沫和浮泥的收集和排出，设置的连通孔洞上端高过液面0.8 m，可让泡沫和浮泥通过。为了将浮在液面上的死泥排到池外，在池内末端设置1个泡沫收集池。泡沫收集池与AO池之间由高于液面0.3 m的挡墙隔开。当泡沫高于挡墙上端时，泡沫流入收集池，并经其上端的喷洒消泡装置使其破灭变为污水。通过静压式液位计连锁控制设置在泡沫收集池底端的潜污泵，将污水或污泥排出至AO池或污泥储池。

泡沫收集池独立于AO池，该处收集的泡沫可以采用相对更多方式的消泡措施，而不对AO池的生化污泥造成影响。

4 结论

对于好氧曝气池产生的大量泡沫，在多种消泡措施中，除采用合适的曝气系统、控制系统适宜的DO和选取恰当的污泥停留时间外，针对现有物理消泡措施各有利弊的现状，考虑对泡沫控制的经济性、技术性和可行性，采用多种物理消泡措施相结合的方法可有效地控制泡沫。

［1］王丹虎.活性污泥污水处理工艺中泡沫的形成与控制研究［J］.云南环境科学，2005，24（S1）：124-127.

［2］李探微，彭永臻，陈志根，等.活性污泥法的生物泡沫形成和控制［J］.中国给水排水，2001（4）：73-76.

［3］谢冰，徐亚同.活性污泥污水处理厂生物泡沫产生机理及控制［J］.净水技术，2006（1）：1-6.