Biyolojik arıtma sistemi, atık su arıtma tesisinin temel ünitesidir ve anormal köpüklenme, işletme sırasında en sık karşılaşılan sorunlardan biridir. Aşırı köpük yalnızca havalandırma verimliliğini azaltmakla kalmaz, çamur kaybına yol açar ve atık su kalitesini bozar, aynı zamanda tankın içine taşar, ekipmanı aşındırır ve çevreyi etkileyen kokular yayar. Köpüğün oluşumu esasen üç faktörün birleşiminin sonucudur: "sudaki yüzey aktif maddeler + yeterli hava kaynağı + kararlı kabarcık yapısı." Köpüklenmenin nedenleri farklı aşamalarda önemli ölçüde farklılık gösterir ve hedefe yönelik önlemler gerektirir.
I. Biyolojik Arıtma Sistemlerinde Köpük Oluşumunun Ana Aşamaları ve Altta Gelen Nedenler
(I) Ön Arıtma Aşaması (Etkili Kaldırma Pompa İstasyonu, Birincil Çökeltme Tankı Çıkışı)
Köpüğün sistemde ilk görüldüğü aşamadır. Çoğunlukla-biyokimyasal olmayan bir köpüktür; beyaz olması, gevşek olması, kolayca kırılması ve belirgin bir yapışkanlık içermemesi ile karakterize edilir.
Temel neden, girişte eksojen yüzey aktif maddelerin varlığıdır: Birincisi, evsel atık sularda deterjanlar, duş jelleri ve çamaşır yıkama sıvıları gibi büyük miktarlarda sentetik yüzey aktif maddeler bulunur. Bu maddelerin bir hidrofilik ucu ve bir hidrofobik ucu vardır ve suyun yüzey gerilimini önemli ölçüde azaltır. İkincisi, yiyecek içecek atık sularından kaynaklanan hayvansal ve bitkisel yağlar ile endüstriyel atık sulardan emülgatörler ve dağıtıcılar bulunmaktadır. Üçüncüsü, yağ lekeleri, araç egzoz kalıntıları ve ilk yağmur suyu akışıyla yüzeyde biriken hümik maddeler gibi doğal yüzey aktif maddeler vardır. Bu maddeler, takviye pompası pervanesinin çalkalanması ve birincil çökeltme tankının girişindeki türbülanslı akış altında giriş ile sisteme girdiğinde, hava suya çekilir ve çok sayıda sabit kabarcık oluşur ve bunlar köpük oluşturmak üzere toplanır. Endüstriyel atık su ani bir şekilde deşarj edilirse, köpük kısa sürede hızla artacak ve ana çökeltme tankının tüm yüzeyini kaplayacaktır.
(II) Havalandırma Tankı (Aerobik Bölüm, en yoğun ve inatçı köpük alanı)
Havalandırma tankı biyokimyasal reaksiyonun merkezidir ve aynı zamanda köpük problemleri açısından en karmaşık alandır. Hem-biyokimyasal olmayan köpük hem de biyolojik köpük içerir; biyolojik köpük, yönetilmesi en zor olanıdır.
1.-Biyokimyasal olmayan köpük
Sebepler ön arıtma aşamasındakilere benzer ancak havalandırma sisteminin sağladığı sürekli ve bol havalandırma, daha büyük köpük hacmi ve daha uzun süre ile sonuçlanır. Giriş suyu tarafından taşınan yüzey aktif maddelerin yanı sıra, iki spesifik katkıda bulunan faktör şunlardır: birincisi, aşırı havalandırma yoğunluğu, yükselmesi ve kırılması zor olan aşırı derecede küçük ve çok sayıda kabarcıklara yol açar; ikincisi, giriş suyundaki organik madde konsantrasyonundaki ani bir artış, mikrobiyal metabolizmanın ara ürünlerinin (yağ asitleri ve polisakkaritler gibi) suyun yüzey aktivitesini arttırmasına ve köpük oluşumunu şiddetlendirmesine neden olur. Bu tip köpük genellikle giriş suyunun kalitesi stabil hale geldikten sonra kendi kendine dağılır.
2. Biyolojik köpük (biyolojik arıtma tanklarındaki köpük sorunlarının %70'inden fazlasını oluşturur)
Bunun nedeni belirli filamentli mikroorganizmaların aşırı çoğalmasıdır. Kahverengimsi-kırmızı, viskoz, kremsi bir kıvama sahiptir; kırılması zordur ve onlarca santimetre kalınlığa kadar birikerek tanktan bile taşabilir. Temel neden, filamentli bakterilerin (özellikle Nocardia, Microfilamenta ve Sulfothermia) rekabet halindeki baskınlığıdır. Miselyumları flok yüzeyinden uzanır, sabit bir kabarcık iskeleti oluşturacak şekilde iç içe geçer ve kabarcıkları yerine sıkıca sabitler.
Filamentli bakterilerin aşırı çoğalmasını tetikleyen temel çalışma koşulları şunları içerir: 1) Aşırı uzun çamur yaşı: Nocardia gibi ipliksi bakterilerin nesil süresi 5-7 gün olup, sıradan flok-oluşturan bakterilerden çok daha uzundur. Çamur yaşı 10 günü aştığında, filamentli bakteriler büyük miktarlarda birikir. 2) Yetersiz organik yük: Filamentli bakteriler geniş bir spesifik yüzey alanına sahiptir ve düşük-besin koşulları. 3 altında daha kolay besin elde edebilirler. Uygun su sıcaklığı: 15-25 derece, Nocardia ve mikrofilamentöz bakteriler için en uygun üreme sıcaklığıdır; bu nedenle ilkbahar ve sonbahar biyolojik köpüklenmenin en yoğun olduğu dönemlerdir. 4) Yetersiz nitrojen ve fosfor besin maddeleri: Karbon-/nitrojen oranı veya karbon-/fosfor-fosfor oranı çok yüksek olduğunda, flok-oluşturan bakterilerin büyümesi engellenir, filamentli bakteriler ise daha az nitrojen ve fosfor talebine sahiptir ve bundan yararlanarak çoğalır. 5) Düşük çözünmüş oksijen: Mikrofilamanlı bakteriler gibi ipliksi bakteriler düşük oksijenli ortamlarda hayatta kalabilirken, topak oluşturan bakteriler daha yüksek çözünmüş oksijen gerektirir. 6) Aşırı pH dalgalanmaları: Asidik veya kuvvetli alkalin ortamlar, topak oluşumunu engeller ve filamentli bakterilerin çoğalmasını destekler.
(III) İkincil Çökeltme Tankı
İkincil çökeltme tankındaki köpük çoğunlukla "ikincil köpük"tür ve üç ana kaynaktan kaynaklanır: Birincisi, havalandırma tankında üretilen köpük, karıştırılmış sıvıyla birlikte ikincil çökeltme tankına akar ve yüzeyde birikir. İkincisi, ikincil çöktürme tankındaki benzersiz bir köpük türü olan denitrifikasyon köpüğü, genellikle yaz aylarında veya denitrifikasyon işlemleri sırasında meydana gelen gri rengi ve ince çamur parçacıklarıyla karakterize edilir. İkincil çökeltme tankının tabanındaki çamur çok uzun süre kaldığında ve çözünmüş oksijen yetersiz olduğunda, denitrifikasyon bakterileri nitratları nitrojen gazına indirger. Minik nitrojen gazı kabarcıkları çamur topaklarına yapışarak bunların yüzmesine ve köpük oluşturmasına neden olur. Üçüncüsü, çamur ikincil çöktürme tankından zamanında boşaltılmadığında çamur çürüme köpüğü meydana gelir, bu da alt çamurun anaerobik çürümesine yol açarak çamuru yüzeye taşıyan hidrojen sülfit ve metan gibi gazlar üreterek kötü bir koku eşliğinde siyah köpük oluşturur.
(IV) Çamur Geri Dönüşü ve Fazla Çamur Sistemi
Bu aşamadaki köpük çoğunlukla "dolaşan köpüktür" ve bunun nedeni şudur: 1) Havalandırma tankında üretilen köpüğü biyolojik arıtma tankına geri döndürerek bir kısır döngü oluşturarak geri dönen çamur; 2) Fazla çamurun yetersiz deşarjı, sistemde aşırı uzun çamur yaşlanmasına neden olur ve filamentli bakterilerin çoğalmasını daha da şiddetlendirir; 3) Çamur yoğunlaştırma tankında ve sindirim tankında üretilen köpük, süpernatanla birlikte biyolojik arıtma tankına geri akar ve büyük miktarda yüzey aktif madde ve filamentli sporlar getirir.
II. Farklı Köpük Türlerine Karşı Hassas Önlemler
(I) Biyokimyasal Olmayan- Köpüklere Karşı Karşı Önlemler
Temel prensip, kimyasal köpük gidericilerin kullanımını en aza indiren "kaynak kontrolü + fiziksel eleme"dir.
1. Kaynak Kontrolü: Deşarj işletmelerinin yüzey aktif maddeler ve gres içeren atık suyu ön-işleme tabi tutmasını gerektirecek şekilde endüstriyel atık su erişimi denetiminin güçlendirilmesi; İlk yağmur suyunun doğrudan biyolojik arıtma sistemine girmesini önlemek için ilk yağmur suyu durdurma tanklarının inşa edilmesi; Gresin ve asılı yüzey aktif maddelerin çoğunu çıkarmak için ön arıtma aşamasında yağ ayırıcılar ve yüzdürme tankları ekleyin.
2. Fiziksel Köpük Giderme: Su akışının darbe kuvvetini kullanarak köpüğü kırmak için köpük-üretme alanına yüksek-basınçlı su jetleri yerleştirin; köpük taşmasını önlemek için tankın kenarlarına saptırma plakaları takın; Oluşan kabarcık miktarını azaltmak için havalandırma yoğunluğunu uygun şekilde azaltın ve kabarcık birleşmesini ve patlamasını teşvik etmek için karıştırma yoğunluğunu artırın.
3. Kimyasal Yardım: Köpük miktarı çok fazla ise az miktarda organosilikon köpük kesici eklenebilir. Mikrobiyal aktiviteyi etkileyen aşırı eklemeyi önlemek için dozajın kontrol edilmesine dikkat edilmeli ve köpük kesicilere uzun süre güvenilmemelidir.
(II) Biyolojik Köpük için Karşı Önlemler (Çekirdek, filamentli bakterilerin baskın büyümesini engellemektir)
Biyolojik köpük yalnızca fiziksel veya kimyasal yöntemlerle yok edilemez; İpliksi bakterilerin yaşam ortamını temelden yok etmek için çalışma parametrelerini ayarlayarak başlamak gerekir.
1. Operasyonel Parametre Optimizasyonu (En Temel Önlemler) - Çamur Yaşını Kısaltın: Nocardia gibi uzun-nesil süreli ipliksi bakterileri ortadan kaldırmak için fazla çamurun deşarjını artırarak çamur yaşını 5-8 güne kadar kontrol edin;
- Organik Yüklemeyi Artırın: Geri dönüş akış hızını uygun şekilde azaltın ve biyolojik arıtma tankına giden akıştaki organik madde konsantrasyonunu artırarak, flok-oluşturan bakterilerin besin rekabetinde avantaj elde etmesini sağlayın;
- Çözünmüş Oksijeni Ayarlayın: Hipoksik filamentli bakterilerin (Mikrofilamentler gibi) çoğalmasını engellemek için havalandırma tankı çıkışındaki çözünmüş oksijeni 2-3 mg/L'ye yükseltin;
- Azot ve Fosfor Besinlerini Ekleyin: İçeri giren nitrojen ve fosfor yetersizse, topak oluşturan bakterilerin büyüme gereksinimlerini karşılamak için 100:5:1 karbon-nitrojen-fosfor oranında üre ve potasyum dihidrojen fosfat ekleyin.
2. Fiziksel İyileştirme Önlemleri - Taşma Sıyırma: Ayrı bir işlem için yüzeydeki biyolojik köpüğü sistemden çıkarmak ve geri akışı önlemek için havalandırma tankının ucuna bir köpük taşma oluğu takın.
- Taşıyıcı İlavesi: Flok yoğunluğunu artırmak ve floklardaki bakteriler için bağlanma alanları sağlamak ve filamentli bakterilerin askıya alınmış büyümesini engellemek için biyolojik arıtma tankına aktif karbon, zeolit ve poliüretan köpük gibi taşıyıcılar ekleyin.
3. Kimyasal Acil Durum Tedbirleri
Biyolojik köpüğün aşırı şiddetli olması durumunda, kısa bir süre için sodyum hipoklorit (5-10 mg/L) veya hidrojen peroksit (10-20 mg/L) gibi düşük konsantrasyonlu bir oksidan eklenebilir. Oksidanlar, floklardan uzanan filamentli hifleri seçici olarak yok ederken, flokların içindeki bakteriler üzerinde daha az etkiye sahiptir. Biyolojik arıtma sisteminin etkilenmesini önlemek için dozajı ve ekleme sıklığını sıkı bir şekilde kontrol edin.
4. Biyolojik Düzenleme
Topaklaştırıcıların rekabet gücünü arttırmak için yüksek verimli topaklaştırıcı ajanlar ekleyin; veya filamentli bakterileri avlayabilen ve besin zinciri boyunca filamentli bakterilerin aşırı çoğalmasını engelleyen protozoa ve metazoa'yı tanıtmak için az miktarda sindirilmiş çamuru aşılayın.
(III) İkincil Çökeltme Tankında Köpüğün Taşınması
Farklı nedenlere göre farklı önlemler alın: Havalandırma tankından gelen köpük için, havalandırma tankındaki köpük problemini çözmeye odaklanın ve köpüğü ortadan kaldırmak için ikincil çöktürme tankının yüzeyine su püskürtme cihazları yerleştirin; denitrifikasyon köpüğü için fazla çamurun deşarjını artırın, ikincil çöktürme tankındaki çamur tutma süresini kısaltın ve nitratları denitrifikasyon için anoksik bölgeye geri döndürmek amacıyla karışık sıvı geri dönüş oranını artırın; çamur çürütme köpüğü için, ikincil çökeltme tankının tabanında çamur birikmesini önlemek için çamuru derhal boşaltın ve gerekirse ikincil çökeltme tankını boşaltın ve tarayın.
(IV) Dolaşan Köpüğe Tepki
Köpük dolaşım yolunu ciddi şekilde kısıtlayın. Çamur geri dönüş sistemi ve yoğunlaştırıcı tarafından üretilen köpük ve süpernatantı ayrı ayrı toplayın, biyolojik arıtma sistemine geri göndermeden önce bunları köpük giderici maddelerle ve çökeltmeyle işleyin. Eş zamanlı olarak, stabil çamur yaşı sağlamak ve sistem içinde uzun-vadeli çamur birikimini önlemek için fazla çamur tahliye sistemini optimize edin.
III. Uzun-Dönemli Önleme ve Kontrol Önerileri
Köpük risklerini önceden tahmin etmek için köpük erken uyarı mekanizması oluşturun, biyolojik arıtma tankındaki çamur yaşı, çözünmüş oksijen, nitrojen ve fosfor konsantrasyonları ve filamentli bakteri bolluğu gibi göstergeleri düzenli olarak izleyin. Biyolojik köpüklenmenin en yoğun olduğu ilkbahar ve sonbahar mevsimleri için, çamur yaşını uygun şekilde kısaltarak ve çözünmüş oksijeni artırarak işletim parametrelerini önceden ayarlayın. Endüstriyel atık su etkilerini anında tespit etmek ve acil durum önlemleri almak için giriş suyu kalitesi izlemeyi güçlendirin. Dipteki çamurda yüzey aktif maddelerin ve ipliksi sporların birikmesini azaltmak için tankları ve boru hatlarını düzenli olarak tarayın.