Nel funzionamento quotidiano degli impianti di trattamento delle acque reflue, il processo a fanghi attivi è la tecnologia più utilizzata. Tuttavia, molti operatori riscontrano il problema fastidioso della-schiuma nei sistemi biologici. Questa schiuma non solo influisce sull'aspetto della superficie dell'acqua, ma può anche portare al deterioramento della qualità degli effluenti, alla perdita di fanghi, a cortocircuiti-nel serbatoio di sedimentazione secondaria e a costi aggiuntivi come la formazione di schiuma chimica. Ancora più impegnativo è il fatto che i problemi di schiuma sono spesso legati alla struttura della comunità microbica; affidarsi unicamente a metodi fisici o chimici antischiuma senza partire dalla “diagnosi biologica” è solo una soluzione temporanea. Oggi inizieremo con le cause microbiologiche della schiuma, combinate con la diagnosi operativa e i metodi di trattamento, per aiutarvi a comprendere e risolvere sistematicamente questo problema.
I. Perché appare la schiuma nei sistemi biologici?
La generazione di schiuma non è dovuta ad un’unica causa e solitamente coinvolge i seguenti aspetti:
1. Proliferazione anormale di batteri filamentosi
Compresi Nocardia, Rhodococcus e Candida, le cui pareti cellulari sono altamente idrofobiche, assorbono facilmente le bolle d'aria e le stabilizzano.
2. Tempo di ritenzione dei fanghi eccessivamente lungo (SRT/MCRT)
I batteri filamentosi nei fanghi invecchiati hanno un maggiore vantaggio competitivo, portando alla formazione di schiuma.
3. Squilibrio nutrizionale
Quando l'azoto e il fosforo sono insufficienti o la concentrazione di sostanza organica è troppo elevata, i batteri filamentosi proliferano più facilmente dei batteri flocculanti.
4. Influenza delle sostanze oleose
Alcuni batteri filamentosi hanno la capacità di degradare gli oli. Se l'affluente contiene una grande quantità di oli animali e vegetali, fornisce loro una "eccellente fonte di carbonio".
5. Condizioni operative improprie
Anche un'aerazione eccessiva e una progettazione inadeguata del ricircolo del serbatoio di decantazione secondaria possono portare al galleggiamento e all'esacerbazione della schiuma.
Pertanto, la formazione di schiuma è sia un fenomeno biologico che un problema di gestione del processo.
II. Caratteristiche microscopiche dei tipici batteri filamentosi
I batteri filamentosi svolgono un ruolo cruciale nella formazione della schiuma. L'osservazione microscopica consente una rapida "diagnosi della fase biologica". Di seguito sono riportati alcuni comuni "colpevoli della schiuma":
1. Nocardia (Gordona amarae)
Caratteristiche morfologiche: le cellule sono raggruppate e ramificate, con angoli di ramificazione che si avvicinano agli angoli retti; la struttura è relativamente robusta. 1. Pericoli: la superficie ha uno strato ceroso idrofobo che intrappola e stabilizza facilmente le bolle d'aria.
Scenari tipici: comunemente presenti in sistemi con acque reflue ad alto- contenuto di oli e una lunga età dei fanghi.
2. Rhodococcus sp.
Caratteristiche morfologiche: le cellule sono ramificate con angoli di ramificazione acuti.
Pericoli: Similmente al Nocardia, assorbe anche le bolle d'aria formando schiuma persistente.
Scenari tipici: spesso si verifica contemporaneamente a Nocardia, specialmente in sistemi nutritivi-squilibrati.
3. Candida sp.
Caratteristiche morfologiche: catena-simile a un filo di perle.
Pericoli: Forma uno strato di schiuma spesso e stabile sulla superficie, difficile da rimuovere attraverso la sedimentazione.
Scenari tipici: più comuni quando l'affluente contiene elevate concentrazioni di materia organica facilmente degradabile.
L'osservazione al microscopio può determinare se la schiuma è "filamentosa" o "non-filamentosa", il che è fondamentale per le successive strategie di trattamento.
III. Approccio diagnostico per problemi di schiuma nei sistemi di trattamento biologico
Sulla base dell'esperienza operativa e delle linee guida pertinenti, la diagnosi dei problemi di schiuma può essere suddivisa nei seguenti passaggi:
1. Osservazione
La schiuma è persistente? È bianco, grigio o marrone? Qual è lo spessore e l'area di copertura della schiuma? C'è un odore di accompagnamento?
2. Esame microscopico
Determinare i tipi e l'abbondanza dei batteri filamentosi. Allo stesso tempo, prestare attenzione alla struttura del fiocco e all'attività dei protozoi per valutare la comunità biologica complessiva del sistema.
3. Monitoraggio dei parametri di processo
MLSS, SVI, MCRT, rapporto F/M, ossigeno disciolto (DO), ecc. Verificare la presenza di oli, tensioattivi o sostanze tossiche nell'affluente.
4. Analisi sistematica
Sulla base dei registri operativi, analizzare la relazione tra schiuma e carico, rapporto di riflusso, velocità di aerazione, ciclo di scarico dei fanghi, ecc.
IV. Metodi per gestire i problemi di schiuma
La risoluzione dei problemi legati alla schiuma non può basarsi esclusivamente sugli antischiuma; richiede un triplice approccio-: "controllo della fonte + aggiustamento del processo + intervento chimico quando necessario". Le contromisure comuni sono riepilogate di seguito.
1. Ottimizzazione dei parametri di processo
Controllare l'età dei fanghi e accorciare opportunamente l'MCRT per prevenire un'eccessiva proliferazione di batteri filamentosi. Regolare l'MLSS per mantenere una concentrazione ragionevole, evitando livelli eccessivamente alti o bassi. Mantenere una quantità sufficiente di ossigeno disciolto: l'OD viene generalmente mantenuto a 1,0~3,0 mg/L per prevenire la crescita di batteri filamentosi anaerobici.
2. Gestione della qualità dell'acqua influente
Per le acque reflue contenenti elevati livelli di olio, è opportuno installare un separatore d'olio o un sistema di flottazione per ridurre l'"alimentazione" di batteri filamentosi. Assicurarsi che il rapporto COD:N:P sia mantenuto a circa 100:5:1 per prevenire uno squilibrio dei nutrienti.
3. Misure fisiche e chimiche
La spruzzatura superficiale/agitazione meccanica può ridurre l'accumulo di schiuma, ma si tratta di una soluzione temporanea. È possibile l'aggiunta di cloro o battericidi selettivi, come l'ipoclorito di sodio, ma il dosaggio deve essere attentamente controllato per evitare di incidere sull'insieme dei fanghi attivi. L'aggiunta di antischiuma è adatta per un sollievo a breve-termine, ma non è consigliabile fare affidamento a lungo-termine.
4. Regolazione biologica
Regolando il rapporto F/M e SRT, i batteri flocculanti e i protozoi possono diventare dominanti, sopprimendo così i batteri filamentosi. Se i batteri filamentosi proliferano eccessivamente nel sistema, si può prendere in considerazione l'inoculazione con fanghi attivi composti principalmente da fiocchi sani.
Conclusione
I problemi di appannamento nei sistemi biologici sono essenzialmente una manifestazione di squilibrio ecologico microbico. Attraverso la diagnosi della biofase possiamo identificare rapidamente il colpevole e solo combinando l’ottimizzazione del processo e la gestione operativa il problema può essere risolto radicalmente. Per gli operatori in prima linea, padroneggiare le capacità di osservazione microscopica e il pensiero diagnostico di processo migliorerà notevolmente la loro capacità di risolvere problemi complessi. Il trattamento delle acque reflue non è solo una combinazione di chimica e fisica, ma anche un mondo di microrganismi. Comprendere le loro "regole ecologiche" è essenziale per padroneggiare veramente questo sistema.