Hvordan kontrollere biologisk skum

I luftetanker eller sekundære sedimentasjonstanker kan det oppstå et stort antall filamentøse mikroorganismer som får skum til å flyte og samle seg på vannoverflaten. Dette kan føre til økte konsentrasjoner av organisk materiale og suspenderte stoffer i avløpsvannet, generere vond lukt eller skadelige gasser, redusere oksygenoverføringseffektiviteten i mekaniske luftesystemer og forårsake for mye overflateskum under påfølgende slamoppslutning.

Tilfeldig bruk av kjemiske antiskummidler bør imidlertid unngås når man forsøker å kontrollere biologisk skum.

Når gass innføres i en væske, utvider væsken seg og omgir gassen og danner skum.

Dannelsen og stabiliteten til skum krever tre essensielle forhold: luftbobler, overflateaktive stoffer og hydrofobe partikler.

Luftbobler genereres hovedsakelig under aerob lufting.

Overflateaktive stoffer stammer fra innløpet og syntetiseres også av mikroorganismer i aktivert slam.

Hydrofobe partikler i den biologiske tanken kommer fra mikroorganismer med hydrofobe celleoverflater tilstede i det aktiverte slammet.

Den enkleste metoden er å simulere standard luftehastigheter i en gradert sylinder som inneholder et visst volum aktivert slam, og deretter klassifisere skummet basert på volum og stabilitet over tid.

Gjentatt flotasjon kan også brukes ved å måle forholdet mellom suspendert faststoffmasse før og etter lufting.

Begge metodene gir raske resultater, men representerer kanskje ikke de faktiske luftetankforholdene.

Hydrofobitetstester på celleoverflaten involverer fordeling av mikroorganismer mellom vandige og hydrofobe faser i en blandet løsning. Skumkapasiteten bestemmes ved å måle absorbansen til den vandige fasen før og etter behandling. Denne metoden fungerer bra for rene kulturer, men påvirkes lett av komplekse stoffer i ekte avløpsvann.

Overflatespenningsmetoden utnytter det faktum at skum-fremkallende bakterier reduserer overflatespenningen til løsningen. Denne metoden kan brukes på både faktisk slamblandet brennevin og renkulturer, men resultatene påvirkes også av avløpsvannets sammensetning.

Skum-avskumindeksen evaluerer biologiske skumegenskaper ved hjelp av syv parametere: skumfarge, boblestørrelse, stabilitet, dekningsområde, filamentøse bakterier, skummende potensial og totalt innhold av suspenderte faste stoffer. Ulike vekter tildeles hver parameter ved å bruke baneanalyse og strukturell ligningsmodellering for å beregne den endelige indeksen.

Skum-avskumindeksen viser en sterk lineær korrelasjon med alvorlighetsgraden av biologisk skumdannelse.

1. Nocardioid filamentøse bakterier

I lang tid ble nocardioid filamentøse bakterier ansett som den primære årsaken til biologisk skum. Andre gram-positive filamentøse bakterier er også identifisert som bidragsytere til alvorlig slambulking og skumakkumulering.

"Nocardioid" refererer til filamentøse bakterier med et aktinomycet-lignende utseende under et mikroskop. De er heterotrofe, aerobe, gram-positive bakterier med ekte forgrening.

Filamentlengde: typisk 5,0–30 μm

Bredde: ca 1,0 μm

Celler: uregelmessig formede, uten en արտաքին skjede

Vekst: festet vekst, ikke-bevegelig

Disse bakteriene har en sterk kapasitet til å lagre næringsstoffer, slik at de kan overleve og akkumuleres i næringsstoff-begrensede skummiljøer.

De kan bruke et bredt spekter av karbon-, nitrogen- og fosforkilder, noe som gir dem en konkurransefordel-spesielt i avløpsvann som inneholder rikelig med hydrofobe substrater.

2. Mikrofilamentøse bakterier

Disse bakteriene omgir det indre og overflaten av aktivert slamflokker.

Bredde: 0,6–0,8 μm

Lengde: 50–200 μm

De inneholder ikke synlige individuelle celler i filamentene og mangler en արտաքին-skjede. Filamentene er uforgrenede og ikke-bevegelige.

Disse bakteriene er følsomme for høye oksygenkonsentrasjoner og vokser best under mikroaerobe forhold.

1. Temperatur

Skumdannelse viser ofte sesongmessige variasjoner, med temperatur som en sentral påvirkningsfaktor. Mens temperaturen kanskje ikke direkte forårsaker skumming, påvirker den andre variabler som oksygenløselighet og lipidløselighet i vann.

2. Slamalder

Skum-forårsaker filamentøse bakterier er sakte-voksende mikroorganismer med lang livssyklus. Forlenget slamalder fremmer deres vekst.

I lav-avløpsrenseanlegg med lange hydrauliske oppbevaringstider, er utvidede luftesystemer mer utsatt for skumdannelse. Når skum dannes, blir retensjonstiden uavhengig av slamretensjonstiden i luftetanken, noe som resulterer i vedvarende og stabilt skum.

3. pH

Kommunalt avløpsvann har typisk en pH mellom 6,0 og 8,0. Å senke pH til 5,0–5,6 kan bidra til å redusere skumdannelse.

Nokardioide bakterier: optimal pH ≈ 6,5

Mikrofilamentøse bakterier: optimal pH 7,1–8,0

Dette forklarer hvorfor rene oksygenluftesystemer er mer utsatt for skum enn luftluftesystemer. Gjennomsnittlig pH i luftlufting er rundt 7,0, mens den i rene oksygensystemer er nærmere 6,5.

4. Oppløst oksygen (DO)

Nocardioid bakterier er strengt aerobe og kan ikke vokse under anaerobe eller anoksiske forhold.

Mikrofilamentøse bakterier kan tolerere et bredere spekter av oksygennivåer, men vokser best under lave-oksygenforhold (mikroaerobe).

Lav DO: favoriserer mikrofilamentøs bakterievekst

High DO (>6 mg/L): hemmer mikrofilamentøse bakterier

1. Fysiokjemiske metoder

Fysiske metoder:

Vannsprøyting: enkel, men ineffektiv på lang-sikt, siden spredt skum forblir i systemet

Manuell eller mekanisk fjerning: øker driftskostnadene og skaper avhendingsutfordringer

Kjemiske metoder:

Oksidasjonsmidler/desinfeksjonsmidler: klor, underklorsyre, hydrogenperoksid, ozon, kvartære ammoniumsalter

Koagulanter: polyakrylamid, polyaluminiumklorid, jern(III)klorid, jern(II)klorid

Disse metodene gir bare midlertidig lindring fordi de ikke adresserer de grunnleggende årsakene. Desinfeksjonsmidler kan også skade det aktiverte slamsystemet ved å drepe nyttige mikroorganismer.

Ukritisk bruk av skumdempere anbefales ikke, da de hovedsakelig er effektive for kjemisk skum, ikke det mer stabile biologiske skummet.

2. Kontrollere slamalderen

Redusering av slamretensjonstid (SRT) er den mest effektive metoden for å kontrollere biologisk skum.

Denne tilnærmingen fungerer som en biologisk seleksjonsmekanisme, ved å bruke den lengre vekstsyklusen til skum-som får mikroorganismer til å undertrykke eller eliminere dem fra systemet.

3. Velgerteknologi

Installering av en velger (anaerob, anoksisk eller aerob) før luftetanken kan effektivt kontrollere filamentøse bakterier.

En velger er en blandesone der returnert slam samhandler med innflytende avløpsvann før det kommer inn i luftetanken. Det fremmer raskt opptak av lett biologisk nedbrytbart organisk materiale.

Funksjoner til velgere:

Fremme flokkdannende-bakterier

Undertrykk filamentøs bakterievekst

Reduser slambulking og biologisk skum

Kontroller mikrobiell populasjonsfordeling

Velgere kan klassifiseres i:

Aerobic

Anoksisk

Anaerob