I beluftningstanke eller sekundære sedimentationstanke kan der opstå et stort antal filamentøse mikroorganismer, som får skum til at flyde og samle sig på vandoverfladen. Dette kan føre til øgede koncentrationer af organisk stof og suspenderede stoffer i spildevandet, generere grim lugt eller skadelige gasser, reducere effektiviteten af iltoverførsel i mekaniske beluftningssystemer og forårsage for meget overfladeskum under efterfølgende slamnedbrydning.
Tilfældig brug af kemiske skumdæmpere bør dog undgås, når man forsøger at kontrollere biologisk skum.
Hvorfor opstår biologisk skum?
Når gas indføres i en væske, udvider væsken sig og omgiver gassen og danner skum.
Dannelsen og stabiliteten af skum kræver tre væsentlige betingelser: luftbobler, overfladeaktive stoffer og hydrofobe partikler.
Luftbobler dannes hovedsageligt under aerob beluftning.
Overfladeaktive stoffer stammer fra influenten og syntetiseres også af mikroorganismer i aktiveret slam.
Hydrofobe partikler i den biologiske tank kommer fra mikroorganismer med hydrofobe celleoverflader til stede i det aktiverede slam.
Sådan bestemmes skummende kapacitet
Den enkleste metode er at simulere standardbeluftningshastigheder i en gradueret cylinder, der indeholder et vist volumen af aktiveret slam, og derefter klassificere skummet ud fra dets volumen og stabilitet over tid.
Gentagen flotation kan også anvendes ved at måle forholdet mellem suspenderet faststofmasse før og efter beluftning.
Begge metoder giver hurtige resultater, men repræsenterer muligvis ikke nøjagtigt faktiske luftningstankforhold.
Celleoverfladehydrofobicitetstest involverer fordeling af mikroorganismer mellem vandige og hydrofobe faser i en blandet opløsning. Skumningskapaciteten bestemmes ved at måle absorbansen af den vandige fase før og efter behandling. Denne metode fungerer godt til renkulturer, men påvirkes let af komplekse stoffer i rigtigt spildevand.
Overfladespændingsmetoden udnytter det faktum, at skum-fremkaldende bakterier reducerer opløsningens overfladespænding. Denne metode kan anvendes på både egentlig slamblandet væske og renkulturer, men resultaterne er også påvirket af spildevandets sammensætning.
Skum-skumindekset evaluerer biologiske skumkarakteristika ved hjælp af syv parametre: skumfarve, boblestørrelse, stabilitet, dækningsområde, tilstedeværelse af filamentøse bakterier, skumdannelsespotentiale og totalt indhold af suspenderede faste stoffer. Forskellige vægte tildeles hver parameter ved hjælp af stianalyse og strukturel ligningsmodellering til at beregne det endelige indeks.
Skum-skum-indekset viser en stærk lineær sammenhæng med sværhedsgraden af biologisk skumdannelse.
Typer af biologisk skum-forårsager mikroorganismer
1. Nocardioid filamentøse bakterier
I lang tid blev Nocardioid filamentøse bakterier betragtet som den primære årsag til biologisk skum. Andre gram-positive filamentøse bakterier er også blevet identificeret som bidragydere til alvorlig slamophobning og skumakkumulering.
"Nocardioid" refererer til filamentøse bakterier med et actinomycet-lignende- udseende under et mikroskop. De er heterotrofe, aerobe, gram-positive bakterier med ægte forgrening.
Filamentlængde: typisk 5,0–30 μm
Bredde: ca. 1,0 μm
Celler: uregelmæssigt formede, uden en արտաքին skede
Vækst: vedhæftet vækst, ikke-bevægelig
Disse bakterier har en stærk kapacitet til at lagre næringsstoffer, hvilket giver dem mulighed for at overleve og akkumulere i næringsstof-begrænsede skummiljøer.
De kan bruge en bred vifte af kulstof-, nitrogen- og fosforkilder, hvilket giver dem en konkurrencefordel-især i spildevand, der indeholder rigelige hydrofobe substrater.
2. Mikrofilamentøse bakterier
Disse bakterier omgiver det indre og overflade af aktiverede slamflokke.
Bredde: 0,6–0,8 μm
Længde: 50–200 μm
De indeholder ikke synlige individuelle celler i filamenterne og mangler en արտաքին kappe. Filamenterne er uforgrenede og ikke-bevægelige.
Disse bakterier er følsomme over for høje iltkoncentrationer og vokser bedst under mikroaerobe forhold.
Faktorer, der påvirker biologisk skumdannelse
1. Temperatur
Skumdannelse viser ofte sæsonbestemte variationer, hvor temperaturen er en afgørende faktor. Selvom temperaturen måske ikke direkte forårsager skumdannelse, påvirker den andre variabler såsom oxygenopløselighed og lipidopløselighed i vand.
2. Slam Alder
Skum-fremkaldende filamentøse bakterier er langsomt-voksende mikroorganismer med lang livscyklus. Forlænget slamalder fremmer deres vækst.
I lav-spildevandsrensningsanlæg med lange hydrauliske retentionstider er udvidede beluftningssystemer mere tilbøjelige til at skumme. Når skummet først er dannet, bliver dets retentionstid uafhængig af slamtilbageholdelsestiden i beluftningstanken, hvilket resulterer i vedvarende og stabilt skum.
3. pH
Kommunalt spildevand har typisk en pH mellem 6,0 og 8,0. Sænkning af pH til 5,0-5,6 kan hjælpe med at reducere skumdannelsen.
Nocardioid bakterier: optimal pH ≈ 6,5
Mikrofilamentøse bakterier: optimal pH 7,1-8,0
Dette forklarer, hvorfor rene iltbeluftningssystemer er mere tilbøjelige til at skumme end luftbeluftningssystemer. Den gennemsnitlige pH i luftbeluftning er omkring 7,0, mens den i rene iltsystemer er tættere på 6,5.
4. Opløst ilt (DO)
Nocardioid bakterier er strengt aerobe og kan ikke vokse under anaerobe eller anoxiske forhold.
Mikrofilamentøse bakterier kan tolerere en bredere vifte af iltniveauer, men vokser bedst under lavt -ilt (mikroaerobe) forhold.
Lav DO: favoriserer vækst af mikrofilamentøse bakterier
High DO (>6 mg/L): hæmmer mikrofilamentøse bakterier
Sådan kontrolleres biologisk skum
1. Fysisk-kemiske metoder
Fysiske metoder:
Vandsprøjtning: enkel, men ineffektiv på lang sigt-, da spredt skum forbliver i systemet
Manuel eller mekanisk fjernelse: øger driftsomkostningerne og skaber bortskaffelsesudfordringer
Kemiske metoder:
Oxidanter/desinfektionsmidler: klor, hypoklorsyre, hydrogenperoxid, ozon, kvaternære ammoniumsalte
Koaguleringsmidler: polyacrylamid, polyaluminiumchlorid, jern(III)chlorid, jern(II)chlorid
Disse metoder giver kun midlertidig lindring, fordi de ikke løser de grundlæggende årsager. Desinfektionsmidler kan også beskadige det aktiverede slamsystem ved at dræbe gavnlige mikroorganismer.
Tilfældig brug af skumdæmpere anbefales ikke, da de hovedsageligt er effektive til kemisk skum, ikke det mere stabile biologiske skum.
2. Kontrol af slamalderen
Reduktion af slamretentionstid (SRT) er den mest effektive metode til at kontrollere biologisk skum.
Denne tilgang fungerer som en biologisk udvælgelsesmekanisme, der bruger den længere vækstcyklus af skum-, hvilket får mikroorganismer til at undertrykke eller eliminere dem fra systemet.
3. Vælgerteknologi
Installation af en vælger (anaerob, anoxisk eller aerob) før beluftningstanken kan effektivt kontrollere filamentøse bakterier.
En vælger er en blandingszone, hvor tilbageført slam interagerer med indstrømmende spildevand, før det kommer ind i beluftningstanken. Det fremmer hurtig optagelse af let bionedbrydeligt organisk materiale.
Funktioner af vælgere:
Fremme flokkedannende-bakterier
Undertrykke filamentøs bakterievækst
Reducer slamfyldning og biologisk skum
Kontrol mikrobiel populationsfordeling
Vælgere kan klassificeres i:
Aerobic
Anoxisk
Anaerob