Eine umfassende Analyse von Schaumproblemen in biologischen Behandlungssystemen von Kläranlagen: Phasen, Ursachen und genaue Reaktionen

Das biologische Klärsystem ist die Kerneinheit einer Kläranlage und ungewöhnliche Schaumbildung ist eines der häufigsten Probleme während des Betriebs. Übermäßiger Schaum verringert nicht nur die Belüftungseffizienz, führt zu Schlammverlust und verschlechtert die Abwasserqualität, sondern läuft auch in den Tank über, korrodiert die Ausrüstung und gibt Gerüche ab, die sich auf die Umgebung auswirken. Die Schaumbildung ist im Wesentlichen das Ergebnis der Kopplung dreier Faktoren: „oberflächenaktive Stoffe im Wasser + ausreichend Luftquelle + stabile Blasenstruktur“. Die Ursachen der Schaumbildung sind in den einzelnen Stadien sehr unterschiedlich und erfordern gezielte Maßnahmen.

(I) Vorbehandlungsstufe (Zufluss-Hebepumpenstation, Auslass des Primärsedimentationstanks)

Dies ist das Stadium, in dem zum ersten Mal Schaum im System auftritt. Es handelt sich größtenteils um nicht-biochemischen Schaum, der sich dadurch auszeichnet, dass er weiß, locker, leicht zerbrechlich und ohne offensichtliche Klebrigkeit ist.

Die Hauptursache ist das Vorhandensein exogener Tenside im Zufluss: Erstens befinden sich im häuslichen Abwasser große Mengen synthetischer Tenside wie Waschmittel, Duschgels und Waschflüssigkeiten. Diese Substanzen haben ein hydrophiles und ein hydrophobes Ende, wodurch die Oberflächenspannung von Wasser deutlich verringert wird. Zweitens gibt es tierische und pflanzliche Öle aus Gastronomieabwässern sowie Emulgatoren und Dispergiermittel aus Industrieabwässern. Drittens gibt es natürliche Tenside wie Ölflecken, Autoabgase und Huminstoffe, die sich durch anfängliches Abfließen von Regenwasser an der Oberfläche ansammeln. Wenn diese Substanzen mit dem Zufluss in das System gelangen, wird unter der Bewegung des Laufrads der Druckerhöhungspumpe und der turbulenten Strömung am Einlass des Vorklärbeckens Luft in das Wasser gesaugt und bildet eine große Anzahl stabiler Blasen, die sich zu Schaum zusammenlagern. Wenn Industrieabwasser in einem Schwall eingeleitet wird, nimmt der Schaum in kurzer Zeit stark zu und bedeckt sogar die gesamte Oberfläche des Vorklärbeckens.

(II) Belüftungstank (Aerobic-Bereich, der konzentrierteste und hartnäckigste Schaumbereich)

Das Belebungsbecken ist das Herzstück der biochemischen Reaktion und gleichzeitig der komplexeste Bereich für Schaumprobleme. Es enthält sowohl nicht-biochemischen Schaum als auch biologischen Schaum, wobei biologischer Schaum am schwierigsten zu handhaben ist.

1. Nicht-biochemischer Schaum

Die Ursachen ähneln denen in der Vorbehandlungsphase, die kontinuierliche und reichliche Belüftung durch das Belüftungssystem führt jedoch zu einem größeren Schaumvolumen und einer längeren Dauer. Neben den vom Zufluss mitgeführten Tensiden tragen zwei spezifische Faktoren dazu bei: Erstens führt eine übermäßige Belüftungsintensität zu übermäßig kleinen und zahlreichen Blasen, die nur schwer aufsteigen und platzen können. Zweitens führt ein plötzlicher Anstieg der Konzentration organischer Stoffe im Zufluss dazu, dass Zwischenprodukte des mikrobiellen Stoffwechsels (wie Fettsäuren und Polysaccharide) die Oberflächenaktivität des Wassers erhöhen und die Schaumbildung verstärken. Diese Art von Schaum löst sich normalerweise von selbst auf, nachdem sich die Qualität des Zulaufwassers stabilisiert hat.

2. Biologischer Schaum (er macht über 70 % der Schaumprobleme in biologischen Behandlungstanks aus)

Dies wird durch die übermäßige Vermehrung spezifischer filamentöser Mikroorganismen verursacht. Es zeichnet sich durch eine bräunlich-rote, zähflüssige, cremige Konsistenz aus, die schwer zu brechen ist und sich bis zu einer Dicke von mehreren zehn Zentimetern ansammeln kann, die sogar den Tank überfüllt. Die Hauptursache ist die Dominanz filamentöser Bakterien (hauptsächlich Nocardia, Microfilamenta und Sulfothermia) im Wettbewerb. Ihre Myzelien erstrecken sich von der Flockenoberfläche, verflechten sich zu einem stabilen Blasenskelett und fixieren die Blasen fest an ihrem Platz.

Zu den wichtigsten Betriebsbedingungen, die eine übermäßige Vermehrung filamentöser Bakterien auslösen, gehören: 1) Übermäßig langes Schlammalter: Filamentöse Bakterien wie Nocardia haben eine Generationszeit von 5-7 Tagen, viel länger als gewöhnliche flockenbildende Bakterien. Wenn das Schlammalter 10 Tage überschreitet, reichern sich filamentöse Bakterien in großen Mengen an.. 2) Unzureichende organische Belastung: Filamentöse Bakterien haben eine große spezifische Oberfläche und können unter -Nährstoffbedingungen leichter Nahrung aufnehmen.. 3) Geeignete Wassertemperatur: 15-25 Grad ist die optimale Vermehrungstemperatur für Nocardia und mikrofilamentöse Bakterien; Daher sind Frühling und Herbst Spitzenzeiten für die biologische Schaumbildung.. 4) Unzureichende Stickstoff- und Phosphornährstoffe: Wenn das Verhältnis von Kohlenstoff-zu-Stickstoff oder Kohlenstoff-zu-Phosphor zu hoch ist, wird das Wachstum flockenbildender Bakterien gehemmt, während filamentöse Bakterien einen geringeren Bedarf an Stickstoff und Phosphor haben und dies ausnutzen vermehren sich. 5) Geringer gelöster Sauerstoff: Filamentöse Bakterien wie mikrofilamentöse Bakterien können in Umgebungen mit niedrigem Sauerstoffgehalt überleben, während flockenbildende Bakterien einen höheren gelösten Sauerstoff benötigen. 6) Übermäßige pH-Schwankungen: Saure oder stark alkalische Umgebungen hemmen das Flockenwachstum und fördern die Vermehrung von filamentösen Bakterien.

(III) Sekundäres Absetzbecken

Der Schaum im Nachklärbecken ist größtenteils „Sekundärschaum“, der aus drei Hauptquellen stammt: Erstens fließt der im Belebungsbecken erzeugte Schaum mit der gemischten Flüssigkeit in das Nachklärbecken und sammelt sich an der Oberfläche. Zweitens zeichnet sich Denitrifikationsschaum, eine einzigartige Schaumart im Nachklärbecken, durch seine graue Farbe und feine Schlammpartikel aus, die häufig im Sommer oder bei Denitrifikationsprozessen auftreten. Wenn der Schlamm am Boden des Nachklärbeckens zu lange verbleibt und der gelöste Sauerstoff nicht ausreicht, reduzieren denitrifizierende Bakterien Nitrate zu Stickstoffgas. Winzige Stickstoffgasbläschen haften an den Schlammflocken, wodurch diese aufschwimmen und Schaum bilden. Drittens kommt es zu Schlammfäulnisschaum, wenn der Schlamm nicht rechtzeitig aus dem Nachklärbecken abgelassen wird. Dies führt zur anaeroben Fäulnis des Bodenschlamms, wodurch Gase wie Schwefelwasserstoff und Methan entstehen, die den Schlamm an die Oberfläche befördern und schwarzen Schaum bilden, der von einem üblen Geruch begleitet wird.

(IV) Schlammrückführung und Überschussschlammsystem

Der Schaum in dieser Phase ist größtenteils „zirkulierender Schaum“, der verursacht wird durch: 1) Zurückgeführter Schlamm, der den im Belüftungstank erzeugten Schaum zurück in den biologischen Behandlungstank trägt, wodurch ein Teufelskreis entsteht; 2) Unzureichender Abfluss von überschüssigem Schlamm, was zu einer übermäßig langen Schlammalterung im System führt und die Vermehrung von Fadenbakterien weiter verstärkt; 3) Schaum, der im Schlammeindickungstank und im Faultank entsteht, fließt mit dem Überstand zurück zum biologischen Behandlungstank und führt große Mengen an Tensiden und filamentösen Sporen ein.

(I) Gegenmaßnahmen für nicht-biochemischen Schaum

Der Kern liegt in der „Quellenkontrolle + physikalischen Eliminierung“, wodurch der Einsatz chemischer Entschäumer minimiert wird.

1. Quellenkontrolle: Verstärkte Überwachung des Zugangs zu Industrieabwässern, indem einleitende Unternehmen verpflichtet werden, Abwässer, die Tenside und Fett enthalten, vorzubehandeln; Errichtung von Auffangbehältern für das anfängliche Regenwasser, um zu verhindern, dass das anfängliche Regenwasser direkt in das biologische Aufbereitungssystem gelangt. Fügen Sie in der Vorbehandlungsstufe Ölabscheider und Flotationstanks hinzu, um den Großteil des Fetts und der suspendierten Tenside zu entfernen.

2. Physikalische Entschäumung: Installieren Sie Hochdruck-Wasserstrahlen im Schaum erzeugenden Bereich-, um den Schaum mithilfe der Aufprallkraft des Wasserflusses aufzubrechen. Installieren Sie Leitbleche an den Rändern des Tanks, um ein Überlaufen des Schaums zu verhindern. Reduzieren Sie die Belüftungsintensität entsprechend, um die Menge der erzeugten Blasen zu verringern, und erhöhen Sie gleichzeitig die Rührintensität, um das Verschmelzen und Platzen der Blasen zu fördern.

3. Chemische Unterstützung: Wenn die Schaummenge extrem groß ist, kann eine kleine Menge Organosilicium-Entschäumer hinzugefügt werden. Es muss darauf geachtet werden, die Dosierung zu kontrollieren, um eine übermäßige Zugabe zu vermeiden, die die mikrobielle Aktivität beeinträchtigt. Außerdem sollte man sich nicht über einen längeren Zeitraum auf Entschäumer verlassen.

(II) Gegenmaßnahmen gegen biologischen Schaum (Der Kern besteht darin, das dominante Wachstum filamentöser Bakterien zu hemmen)

Bioschaum kann nicht allein durch physikalische oder chemische Methoden beseitigt werden; Es ist notwendig, mit der Anpassung der Betriebsparameter zu beginnen, um die Lebensumgebung der Fadenbakterien grundlegend zu zerstören.

1. Optimierung der Betriebsparameter (die grundlegendsten Maßnahmen) - Schlammalter verkürzen: Kontrollieren Sie das Schlammalter auf 5-8 Tage, indem Sie die Ableitung von überschüssigem Schlamm erhöhen, um filamentöse Bakterien wie Nocardia mit langer Generationszeit zu eliminieren;

-Erhöhen Sie die organische Belastung: Reduzieren Sie die Rückflussrate entsprechend und erhöhen Sie die Konzentration organischer Stoffe im Zufluss zum biologischen Aufbereitungstank, sodass flockenbildende Bakterien einen Vorteil im Nährstoffwettbewerb erlangen können.

- Gelösten Sauerstoff anpassen: Erhöhen Sie den gelösten Sauerstoff am Auslass des Belebungstanks auf 2–3 mg/L, um die Vermehrung von hypoxischen filamentösen Bakterien (z. B. Mikrofilamenten) zu hemmen.

- Ergänzen Sie Stickstoff- und Phosphornährstoffe: Wenn der einströmende Stickstoff und Phosphor nicht ausreicht, fügen Sie Harnstoff und Kaliumdihydrogenphosphat in einem Kohlenstoff-Stickstoff-Phosphor-Verhältnis von 100:5:1 hinzu, um den Wachstumsbedarf flockenbildender Bakterien zu decken.

2. Maßnahmen zur physikalischen Verbesserung - Überlaufabschöpfung: Installieren Sie eine Schaumüberlaufrinne am Ende des Belüftungstanks, um biologischen Oberflächenschaum aus dem System zur separaten Behandlung abzuschöpfen und so einen Rückfluss zu verhindern.

- Trägerzugabe: Fügen Sie dem biologischen Behandlungstank Trägerstoffe wie Aktivkohle, Zeolith und Polyurethanschaum hinzu, um die Flockendichte zu erhöhen und Anheftungsstellen für Bakterien in den Flocken bereitzustellen, wodurch das suspendierte Wachstum filamentöser Bakterien gehemmt wird.

3. Chemische Notfallmaßnahmen

Wenn der biologische Schaum extrem stark ist, kann für kurze Zeit eine geringe Konzentration eines Oxidationsmittels hinzugefügt werden, beispielsweise Natriumhypochlorit (5–10 mg/L) oder Wasserstoffperoxid (10–20 mg/L). Oxidationsmittel zerstören selektiv die von den Flocken ausgehenden filamentösen Hyphen, während sie weniger Auswirkungen auf die Bakterien in den Flocken haben. Kontrollieren Sie die Dosierung und Häufigkeit der Zugabe genau, um eine Beeinträchtigung des biologischen Behandlungssystems zu vermeiden.

4. Biologische Regulierung

Fügen Sie hocheffiziente Flockungsmittel hinzu, um die Wettbewerbsfähigkeit der Flockungsmittel zu verbessern. oder eine kleine Menge Faulschlamm beimpfen, um Protozoen und Metazoen einzuschleusen, die Fadenbakterien jagen können, und so die übermäßige Vermehrung von Fadenbakterien in der Nahrungskette hemmen.

(III) Umgang mit Schaum im sekundären Absetztank

Ergreifen Sie differenzierte Maßnahmen basierend auf unterschiedlichen Ursachen: Konzentrieren Sie sich bei Schaum, der aus dem Belebungsbecken gelangt, auf die Lösung des Schaumproblems im Belebungsbecken und installieren Sie Wassersprühvorrichtungen auf der Oberfläche des Nachklärbeckens, um Schaum zu beseitigen; Erhöhen Sie bei Denitrifikationsschaum den Abfluss von überschüssigem Schlamm, verkürzen Sie die Schlammverweilzeit im sekundären Absetzbecken und erhöhen Sie das Rücklaufverhältnis der gemischten Flüssigkeit, um Nitrate zur Denitrifikation in die anoxische Zone zurückzuführen. Bei Schlammfäulnisschaum den Schlamm sofort ablassen, um eine Schlammansammlung am Boden des Nachklärbeckens zu vermeiden, und das Nachklärbecken bei Bedarf entleeren und ausbaggern.

(IV) Reaktion auf zirkulierenden Schaum

Den Schaumzirkulationsweg stark einschränken. Sammeln Sie Schaum und Überstand, der durch das Schlammrückführungssystem und den Eindicker erzeugt wird, getrennt, behandeln Sie sie mit Entschäumungsmitteln und Sedimentation, bevor Sie sie in das biologische Klärsystem zurückführen. Optimieren Sie gleichzeitig das Überschussschlammableitungssystem, um ein stabiles Schlammalter zu gewährleisten und eine langfristige Schlammansammlung im System zu verhindern.

Richten Sie einen Frühwarnmechanismus für Schaum ein und überwachen Sie regelmäßig Indikatoren wie Schlammalter, Konzentrationen von gelöstem Sauerstoff, Stickstoff und Phosphor sowie die Häufigkeit fadenförmiger Bakterien im biologischen Behandlungstank, um Schaumrisiken im Voraus vorherzusagen. Passen Sie für die Hauptsaison der biologischen Schaumbildung im Frühjahr und Herbst die Betriebsparameter im Voraus an, um das Schlammalter entsprechend zu verkürzen und den gelösten Sauerstoff zu erhöhen. Verstärken Sie die Überwachung der Zulaufwasserqualität, um Auswirkungen von Industrieabwässern umgehend zu erkennen und Notfallmaßnahmen zu ergreifen. Die Tanks und Rohrleitungen regelmäßig ausbaggern, um die Ansammlung von Tensiden und fadenförmigen Sporen im Bodenschlamm zu reduzieren.