I. Definició i característiques de l'escuma biològica
L’escuma biològica és un fenomen comú en els sistemes de tractament d’aigües residuals de fangs activats, caracteritzat per l’acumulació d’una gran quantitat d’escuma viscosa estable a la superfície del dipòsit d’airejat. Aquesta escuma és de color marró o blanc i presenta una alta estabilitat, cosa que la fa resistent als mètodes d’impacte hidràulic convencional o d’eliminació de polvorització. A diferència de l'escuma química, l'escuma biològica és produïda per l'activitat metabòlica microbiana i la seva formació i persistència estan estretament relacionades amb el creixement i la reproducció de poblacions microbianes específiques.
II. Causes principals de l'escuma biològica
(1) Factors microbians
Creixement excessiu de bacteris filamentosos: El sobrecrement de microorganismes filamentosos com la nocardia i la microthrix parvicella és la causa principal de l'escuma biològica. Aquests microorganismes tenen superfícies de cèl·lules hidrofòbiques que poden adsorbir bombolles d’aire i formar estructures d’escuma estables.
Proliferació d’Actinomicets: Alguns actinomicets, com Gordonia i Tsukamurella, també poden causar problemes d’escuma, especialment en sistemes amb relacions F/M baixes i temps de retenció de fangs llargs (SRT).
Altres bacteris formadors d’escuma: Inclou alguns bacteris hidrofòbics no filamentosos, com Rhodococcus i Corynebacterium.
(2) Factors operatius
Temps de retenció de fangs excessius (SRT): El SRT prolongat afavoreix el creixement de bacteris filamentosos i actinomicets de creixement lent, augmentant el risc de formació d’escuma.
Baixa càrrega orgànica (baixa relació f/m): Quan la càrrega orgànica està per sota de 0,1 kg BOD/kg MLSS · D, els bacteris filamentosos obtenen un avantatge competitiu.
Oxigen dissolt insuficient (DO): La hipòxia localitzada afavoreix el creixement de certs bacteris filamentosos, particularment a altes concentracions de fangs.
Fluctuacions de temperatura: Els problemes d’escuma són especialment destacats durant la primavera i la tardor quan les temperatures oscil·len dràsticament. La temperatura òptima de creixement de molts bacteris formadors d’escuma és d’entre 15 i 25 graus.
(3) Factors influents de qualitat de l'aigua
Olis i lípids: Altes concentracions d’olis, àcids grassos o tensioactius en l’influent poden estimular el creixement de microorganismes hidrofòbics.
Components d’aigües residuals industrials: Alguns compostos orgànics de les aigües residuals industrials poden servir de substrats selectius per a bacteris formadors d’escuma.
Desequilibri de nutrients: Un desequilibri en nutrients com el nitrogen (N) i el fòsfor (P) pot afectar l'estructura de la comunitat microbiana.
Iii. Riscos de l'escuma biològica
Reducció de l'eficiència del tractament: La cobertura d’escuma a la superfície redueix l’eficiència de transferència d’oxigen, afectant negativament el rendiment del tractament.
Danys de l'equip: L’escuma desbordant pot danyar els equips d’aireja i els motors.
Problemes ambientals i de sanejament: L’escuma pot portar patògens, provocant una contaminació secundària i olors brutes.
Augment dels costos operatius: Es requereixen mà d'obra i recursos addicionals per al control d'escuma.
Iv. Mesures de control de l'escuma biològica
(1) Mesures d'ajust del procés
Ajusteu el temps de retenció de fangs (SRT): Reduir adequadament la SRT (per exemple, a 8-10 dies) pot inhibir eficaçment els bacteris formadors d’escuma de creixement lent.
Ràtio de control f/m: Mantenir una proporció adequada aliment-microorganisme (F/m) (0,2–0,5 kg BOD/kg MLSS · D) per evitar un funcionament prolongat de baixa càrrega.
Optimitzar el sistema d'airejat: Assegureu -vos que l’oxigen dissolt suficient (DO> 2 mg/L) per evitar la hipòxia localitzada.
Augmenteu la relació de retorn dels fangs: Una proporció de rendibilitat més elevada redueix el temps de retenció de fangs, suprimint el creixement dels bacteris filamentosos.
Distribució influent escenificada: Adopteu un mètode de distribució influent multi-punt per equilibrar les càrregues a diferents zones.
(2) mesures físiques i químiques
Esprai de spray: L'ús de l'efluent tractat o l'aigua de l'aixeta per polvoritzar i trencar l'escuma és senzill, però té una efectivitat limitada.
Addició d'agents defoaming: Es pot aplicar l’ús a curt termini de defoamers basats en silicona o basats en alcohol, però l’ús a llarg termini pot afectar l’eficiència del tractament.
Addició de coagulants: La dosificació adequada de PAC (clorur de polialumin) o sals fèrriques pot millorar la liquidació de fangs i suprimir l'escuma.
Desinfecció selectiva: La dosificació controlada de peròxid d’hidrogen, ozó o clor (10-20 mg/g SS) pot matar selectivament bacteris filamentosos, però s’ha de controlar amb cura la dosi.
(3) Mesures de control biològic
Inhibició microbiana competitiva: Introduir agents bacterians específics (per exemple, soques de creixement ràpid) per inhibir competitivament els bacteris formadors d’escuma.
QMonitorització de PCR: Utilitzeu tècniques de biologia molecular per supervisar les poblacions de bacteris formadores d’escuma per a l’avís precoç.
Predació biològica: Introduir certs protozous o metazoa per presa de bacteris filamentosos.
(4) Mesures de millora del disseny
Instal·leu els deflectors d’escuma: Configureu els deflectors a la superfície del dipòsit d’airejat per evitar la propagació d’escuma.
Optimitzar el disseny del tanc: Utilitzeu reactors completament barrejats en lloc dels sistemes de flux de plug-flux per reduir els desequilibris de càrrega localitzats.
Afegiu sistemes de recollida i tractament d’escuma: Disseny Dispositius especialitzats en escuma i eliminació.
V. Recomanacions de l'estratègia de control integral
Prevenció primer: Centreu-vos en el control diari i l’optimització de processos per prevenir la formació d’escuma en lloc del tractament post-esdeveniment.
Coordinació multi-mesura: Combina mètodes de control físic, químic i biològic basats en condicions reals.
Control d'origen: Reforçar el control influent per limitar l’entrada d’olis i tensioactius al sistema.
Establir plans d’emergència: Desenvolupar estratègies de resposta específiques per a problemes d’escuma estacional.
Vi. Conclusió
L’escuma biològica dels tancs d’airejat resulta de múltiples factors interactius, que requereixen una anàlisi integral des de perspectives microbiològiques, operatives i de disseny. El control eficaç d’escuma hauria d’adoptar una estratègia de gestió integrada de prevenció, combinant ajustaments de processos, mètodes fisicoquímics i controls biològics per establir un marc operatiu estable a llarg termini. A més, amb els avenços en biologia molecular, el control de precisió basat en l’anàlisi de la comunitat microbiana es convertirà en una direcció clau en la futura gestió d’escuma.