Sistem pengolahan biologis adalah unit inti dari instalasi pengolahan air limbah, dan pembentukan busa yang tidak normal adalah salah satu masalah paling umum selama pengoperasian. Busa yang berlebihan tidak hanya mengurangi efisiensi aerasi, menyebabkan hilangnya lumpur, dan menurunkan kualitas limbah, tetapi juga meluap ke dalam tangki, menimbulkan korosi pada peralatan dan mengeluarkan bau yang mempengaruhi lingkungan sekitar. Pembentukan busa pada dasarnya adalah hasil penggabungan tiga faktor: "zat aktif permukaan dalam air + sumber udara yang cukup + struktur gelembung yang stabil." Penyebab berbusa berbeda secara signifikan pada tahapan yang berbeda, sehingga memerlukan tindakan yang ditargetkan.
I. Tahapan Utama Pembentukan Busa dan Penyebab yang Mendasari dalam Sistem Pengolahan Biologis
(I) Tahap Pretreatment (Stasiun Pompa Pengangkat Influen, Outlet Tangki Sedimentasi Primer)
Ini adalah tahap di mana busa pertama kali muncul di sistem. Busa ini sebagian besar bukan-busa biokimia, ditandai dengan warnanya yang putih, longgar, mudah pecah, dan tidak terlalu lengket.
Penyebab utamanya adalah adanya surfaktan eksogen dalam influen: Pertama, terdapat sejumlah besar surfaktan sintetik seperti deterjen, gel mandi, dan cairan cucian dalam limbah rumah tangga. Zat-zat ini memiliki satu ujung hidrofilik dan satu ujung hidrofobik, sehingga secara signifikan mengurangi tegangan permukaan air. Kedua, minyak hewani dan nabati dari air limbah katering serta pengemulsi dan dispersan dari air limbah industri. Ketiga, adanya surfaktan alami seperti noda oli, endapan knalpot kendaraan, dan zat humat yang terakumulasi di permukaan akibat limpasan air hujan awal. Ketika zat-zat ini memasuki sistem dengan influen, di bawah pengadukan impeler pompa booster dan aliran turbulen di saluran masuk tangki sedimentasi primer, udara ditarik ke dalam air, membentuk sejumlah besar gelembung stabil, yang berkumpul membentuk busa. Jika air limbah industri dibuang secara melimpah, busa akan bertambah dengan cepat dalam waktu singkat, bahkan menutupi seluruh permukaan tangki sedimentasi primer.
(II) Tangki Aerasi (Bagian Aerobik, area busa paling pekat dan membandel)
Tangki aerasi merupakan inti dari reaksi biokimia dan juga merupakan area paling kompleks untuk permasalahan busa. Busa ini mengandung busa non-biokimia dan busa biologis, dengan busa biologis yang paling sulit dikelola.
1. Busa non--biokimia
Penyebabnya mirip dengan tahap pretreatment, namun aerasi yang terus menerus dan melimpah yang diberikan oleh sistem aerasi menghasilkan volume busa yang lebih besar dan durasi yang lebih lama. Selain surfaktan yang dibawa oleh influen, ada dua faktor penyebab spesifiknya: pertama, intensitas aerasi yang berlebihan menyebabkan gelembung-gelembung yang terlalu kecil dan banyak sehingga sulit untuk naik dan pecah; kedua, peningkatan konsentrasi bahan organik dalam influen secara tiba-tiba menyebabkan produk antara metabolisme mikroba (seperti asam lemak dan polisakarida) meningkatkan aktivitas permukaan air, sehingga memperburuk pembentukan busa. Busa jenis ini biasanya hilang dengan sendirinya setelah kualitas air masuk stabil.
2. Busa biologis (menyebabkan lebih dari 70% masalah busa di tangki pengolahan biologis)
Hal ini disebabkan oleh perkembangbiakan berlebihan mikroorganisme berfilamen tertentu. Ciri khasnya adalah konsistensi berwarna merah-kecoklatan, kental, seperti krim yang sulit pecah dan dapat menumpuk hingga ketebalan puluhan sentimeter, bahkan meluap ke dalam tangki. Penyebab utamanya adalah dominasi bakteri berfilamen (terutama Nocardia, Microfilamenta, dan Sulfothermia) dalam persaingan. Miselianya memanjang dari permukaan flok, terjalin membentuk kerangka gelembung yang stabil, dan dengan kuat menempelkan gelembung pada tempatnya.
Kondisi pengoperasian utama yang memicu perkembangbiakan bakteri berfilamen secara berlebihan meliputi: 1) Usia lumpur yang terlalu lama: Bakteri berfilamen seperti Nocardia memiliki waktu generasi selama 5-7 hari, jauh lebih lama dibandingkan bakteri pembentuk flok biasa. Ketika umur lumpur melebihi 10 hari, bakteri berfilamen terakumulasi dalam jumlah besar. 2) Beban organik tidak mencukupi: Bakteri berfilamen memiliki luas permukaan spesifik yang besar dan dapat lebih mudah memperoleh makanan dalam-kondisi nutrisi. 3) Suhu air yang sesuai: 15-25 derajat adalah suhu reproduksi optimal untuk bakteri Nocardia dan mikrofilamen; oleh karena itu, musim semi dan musim gugur adalah periode puncak pembentukan busa biologis. 4) Nutrisi nitrogen dan fosfor tidak mencukupi: Jika rasio karbon-terhadap-nitrogen atau rasio karbon-terhadap-fosfor terlalu tinggi, pertumbuhan bakteri pembentuk flok akan terhambat, sedangkan bakteri berfilamen memiliki kebutuhan nitrogen dan fosfor yang lebih rendah dan akan memanfaatkan hal ini untuk berkembang biak. 5) Tingkat kelarutan rendah oksigen: Bakteri berfilamen seperti bakteri mikrofilamen dapat bertahan hidup di lingkungan rendah oksigen, sedangkan bakteri pembentuk flok membutuhkan oksigen terlarut lebih tinggi. 6) Fluktuasi pH yang berlebihan: Lingkungan asam atau basa kuat menghambat pertumbuhan flok dan mendorong perkembangbiakan bakteri berfilamen.
(III) Tangki Pengendapan Sekunder
Busa di tangki pengendapan sekunder sebagian besar merupakan "busa sekunder", yang berasal dari tiga sumber utama: Pertama, busa yang dihasilkan di tangki aerasi mengalir ke tangki pengendapan sekunder bersama cairan campuran dan terakumulasi di permukaan. Kedua, busa denitrifikasi, jenis busa unik di tangki pengendapan sekunder, ditandai dengan warna abu-abu dan partikel lumpur halus, sering terjadi pada musim panas atau selama proses denitrifikasi. Ketika lumpur di dasar tangki pengendapan sekunder bertahan terlalu lama dan oksigen terlarut tidak mencukupi, bakteri denitrifikasi mereduksi nitrat menjadi gas nitrogen. Gelembung gas nitrogen kecil menempel pada gumpalan lumpur, menyebabkannya mengapung dan membentuk busa. Ketiga, busa pembusukan lumpur terjadi ketika lumpur tidak dibuang dari tangki pengendapan sekunder pada waktu yang tepat, menyebabkan pembusukan anaerobik pada lumpur dasar, menghasilkan gas seperti hidrogen sulfida dan metana, yang membawa lumpur ke permukaan, membentuk busa hitam disertai bau busuk.
(IV) Sistem Pengembalian Lumpur dan Kelebihan Lumpur
Busa pada tahap ini sebagian besar merupakan "busa yang bersirkulasi", yang disebabkan oleh: 1) Lumpur yang kembali membawa busa yang dihasilkan dalam tangki aerasi kembali ke tangki pengolahan biologis, sehingga menciptakan lingkaran setan; 2) Pembuangan lumpur berlebih yang tidak mencukupi, menyebabkan umur lumpur yang terlalu lama di dalam sistem, yang selanjutnya memperburuk perkembangbiakan bakteri berfilamen; 3) Busa yang dihasilkan dalam tangki pengental lumpur dan tangki pencernaan mengalir kembali ke tangki pengolahan biologis dengan supernatan, memasukkan sejumlah besar surfaktan dan spora berfilamen.
II. Penanggulangan yang Tepat untuk Berbagai Jenis Busa
(I) Penanggulangan Busa Non-Biokimia
Intinya adalah "kontrol sumber + eliminasi fisik", yang meminimalkan penggunaan bahan kimia penghilang busa.
1. Pengendalian Sumber: Memperkuat pengawasan terhadap akses air limbah industri, yang mewajibkan perusahaan pembuangan untuk melakukan pra-pengolahan air limbah yang mengandung surfaktan dan lemak; membangun tangki intersepsi air hujan awal untuk mencegah air hujan awal memasuki sistem pengolahan biologis secara langsung; tambahkan pemisah minyak dan tangki flotasi pada tahap pra-perawatan untuk menghilangkan sebagian besar lemak dan surfaktan tersuspensi.
2. Penghilangan Busa Secara Fisik: Pasang-semburan air bertekanan tinggi di area penghasil-busa untuk memecah busa menggunakan kekuatan tumbukan aliran air; pasang penyekat di tepi tangki untuk mencegah busa meluap; kurangi intensitas aerasi secara tepat untuk mengurangi jumlah gelembung yang dihasilkan, sekaligus meningkatkan intensitas pengadukan untuk mendorong penggabungan dan pecahnya gelembung.
3. Bantuan Kimia: Jika jumlah busa sangat banyak, dapat ditambahkan sedikit pencegah busa organosilikon. Perhatian harus diberikan dalam mengontrol dosis untuk menghindari penambahan berlebihan yang mempengaruhi aktivitas mikroba, dan pencegah busa tidak boleh digunakan dalam jangka waktu lama.
(II) Penanggulangan Busa Biologis (Intinya adalah menghambat pertumbuhan dominan bakteri berfilamen)
Busa biologis tidak dapat dihilangkan hanya dengan metode fisik atau kimia; kita perlu memulai dengan menyesuaikan parameter operasi untuk menghancurkan lingkungan hidup bakteri berfilamen secara mendasar.
1. Pengoptimalan Parameter Operasional (Tindakan Paling Mendasar) - Memperpendek Umur Lumpur: Mengontrol umur lumpur menjadi 5-8 hari dengan meningkatkan pembuangan kelebihan lumpur untuk menghilangkan bakteri berfilamen dengan waktu generasi yang lama seperti Nocardia;
- Tingkatkan Pemuatan Organik: Kurangi laju aliran balik secara tepat dan tingkatkan konsentrasi bahan organik dalam influen ke tangki pengolahan biologis, sehingga bakteri pembentuk flok memperoleh keuntungan dalam kompetisi nutrisi;
- Sesuaikan Oksigen Terlarut: Tingkatkan oksigen terlarut di saluran keluar tangki aerasi menjadi 2-3 mg/L untuk menghambat perkembangbiakan bakteri berfilamen hipoksia (seperti Mikrofilamen);
- Suplemen Nutrisi Nitrogen dan Fosfor: Jika nitrogen dan fosfor yang masuk tidak mencukupi, tambahkan urea dan kalium dihidrogen fosfat dengan rasio karbon-nitrogen-fosfor 100:5:1 untuk memenuhi persyaratan pertumbuhan bakteri pembentuk flok.
2. Tindakan Peningkatan Fisik - Skimming Luapan: Pasang bak luapan busa di ujung tangki aerasi untuk mengeluarkan busa biologis permukaan dari sistem untuk pengolahan terpisah, sehingga mencegah aliran balik.
- Penambahan Pembawa: Tambahkan pembawa seperti karbon aktif, zeolit, dan busa poliuretan ke tangki pengolahan biologis untuk meningkatkan kepadatan flok dan menyediakan tempat menempelnya bakteri dalam flok, sehingga menghambat pertumbuhan bakteri berfilamen yang tersuspensi.
3. Tindakan Darurat Kimia
Jika busa biologis sangat parah, oksidan dengan konsentrasi rendah dapat ditambahkan dalam waktu singkat, seperti natrium hipoklorit (5-10 mg/L) atau hidrogen peroksida (10-20 mg/L). Oksidan secara selektif menghancurkan hifa berfilamen yang memanjang dari flok, namun berdampak lebih kecil terhadap bakteri di dalam flok. Kontrol secara ketat dosis dan frekuensi penambahan untuk menghindari dampak pada sistem pengolahan biologis.
4. Regulasi Biologis
Tambahkan bahan flokulan yang sangat efisien untuk meningkatkan kemampuan kompetitif flokulan; atau menginokulasi sejumlah kecil lumpur yang telah dicerna untuk memasukkan protozoa dan metazoa yang dapat memangsa bakteri berfilamen, sehingga menghambat perkembangbiakan bakteri berfilamen secara berlebihan melalui rantai makanan.
(III) Penanganan Busa di Tangki Pengendapan Sekunder
Ambil tindakan yang berbeda berdasarkan penyebab yang berbeda: Untuk busa yang masuk dari tangki aerasi, fokuslah pada penyelesaian masalah busa di tangki aerasi, dan pasang perangkat penyemprot air pada permukaan tangki pengendapan sekunder untuk menghilangkan busa; untuk busa denitrifikasi, tingkatkan pembuangan kelebihan lumpur, perpendek waktu retensi lumpur di tangki pengendapan sekunder, dan tingkatkan rasio pengembalian cairan campuran untuk mengembalikan nitrat ke zona anoksik untuk denitrifikasi; untuk busa pembusukan lumpur, segera buang lumpur untuk menghindari penumpukan lumpur di dasar tangki pengendapan sekunder, dan kosongkan serta keruk tangki pengendapan sekunder jika perlu.
(IV) Respon terhadap Busa yang Bersirkulasi
Sangat membatasi jalur sirkulasi busa. Kumpulkan busa dan supernatan yang dihasilkan oleh sistem pengembalian lumpur dan pengental secara terpisah, proses dengan bahan penghilang busa dan sedimentasi sebelum dikembalikan ke sistem pengolahan biologis. Secara bersamaan, optimalkan sistem pembuangan lumpur berlebih untuk memastikan umur lumpur yang stabil dan mencegah akumulasi lumpur-jangka panjang di dalam sistem.
AKU AKU AKU. -Rekomendasi Pencegahan dan Pengendalian Jangka Panjang
Tetapkan mekanisme peringatan dini busa, pantau secara rutin indikator seperti umur lumpur, oksigen terlarut, konsentrasi nitrogen dan fosfor, serta kelimpahan bakteri berserabut di tangki pengolahan biologis untuk memprediksi risiko busa terlebih dahulu. Untuk musim puncak pembusaan biologis di musim semi dan musim gugur, sesuaikan parameter pengoperasian terlebih dahulu, sehingga memperpendek umur lumpur dan meningkatkan oksigen terlarut. Memperkuat pemantauan kualitas air masuk untuk segera mendeteksi dampak air limbah industri dan mengambil tindakan darurat. Mengeruk tangki dan saluran pipa secara teratur untuk mengurangi akumulasi surfaktan dan spora berserabut di dasar lumpur.
