Na operação diária das estações de tratamento de águas residuais, o processo de lodos ativados é a tecnologia mais utilizada. No entanto, muitos operadores encontram um problema problemático-de espuma em sistemas biológicos. Essa espuma não afeta apenas a aparência da superfície da água, mas também pode levar à deterioração da qualidade do efluente, perda de lodo, curto-circuito no tanque de sedimentação secundário e custos adicionais, como remoção de espuma química. Mais desafiador é que os problemas de espuma estão frequentemente relacionados à estrutura da comunidade microbiana; confiar apenas em métodos físicos ou químicos de remoção de espuma sem começar com o "diagnóstico biológico" é apenas uma solução temporária. Hoje, começaremos com as causas microbiológicas da espuma, combinadas com diagnóstico operacional e métodos de tratamento, para ajudá-lo a compreender e resolver sistematicamente este problema.
I. Por que a espuma aparece em sistemas biológicos?
A geração de espuma não se deve a uma causa única e geralmente envolve os seguintes aspectos:
1. Proliferação Anormal de Bactérias Filamentosas
Incluindo Nocardia, Rhodococcus e Candida, cujas paredes celulares são altamente hidrofóbicas, adsorvendo facilmente as bolhas de ar e estabilizando-as.
2. Tempo de retenção de lodo excessivamente longo (SRT/MCRT)
As bactérias filamentosas no lodo envelhecido apresentam maior vantagem competitiva, levando à formação de espuma.
3. Desequilíbrio de nutrientes
Quando o nitrogênio e o fósforo são insuficientes ou a concentração de matéria orgânica é muito alta, as bactérias filamentosas proliferam mais facilmente do que as bactérias floculentas.
4. Influência de substâncias oleosas
Algumas bactérias filamentosas têm a capacidade de degradar óleos. Se o afluente contém uma grande quantidade de óleos animais e vegetais, fornece-lhes uma “excelente fonte de carbono”.
5. Condições operacionais inadequadas
A aeração excessiva e o projeto inadequado de recirculação do tanque de decantação secundária também podem levar à flutuação e exacerbação da espuma.
Portanto, a formação de espuma é tanto um fenômeno biológico quanto uma questão de gerenciamento de processos.
II. Características microscópicas de bactérias filamentosas típicas
As bactérias filamentosas desempenham um papel crucial na formação de espuma. A observação microscópica permite um rápido “diagnóstico da fase biológica”. Abaixo estão alguns "culpados de espuma" comuns:
1. Nocardia (Gordona amarae)
Características morfológicas: As células são agrupadas e ramificadas, com ângulos de ramificação aproximando-se de ângulos retos; a estrutura é relativamente robusta. 1. Perigos: A superfície possui uma camada cerosa hidrofóbica, que retém e estabiliza facilmente as bolhas de ar.
Cenários típicos: comumente encontrados em sistemas com águas residuais com alto-óleo e longas idades de lodo.
2. Rhodococcus sp.
Características morfológicas: As células são ramificadas com ângulos de ramificação agudos.
Perigos: Semelhante ao Nocardia, também adsorve bolhas de ar, formando espuma persistente.
Cenários típicos: geralmente ocorre simultaneamente com Nocardia, especialmente em sistemas-desequilibrados em nutrientes.
3. Cândida sp.
Características morfológicas: semelhante a uma corrente-, lembrando um colar de pérolas.
Perigos: Forma uma camada de espuma espessa e estável na superfície que é difícil de remover por sedimentação.
Cenários Típicos: Mais comuns quando o afluente contém altas concentrações de matéria orgânica facilmente degradável.
A observação microscópica pode determinar se a espuma é "filamentar" ou "não-filamentar", o que é crucial para estratégias de tratamento subsequentes.
III. Abordagem diagnóstica para problemas de espuma em sistemas de tratamento biológico
Com base na experiência operacional e nas diretrizes relevantes, o diagnóstico de problemas de espuma pode ser dividido nas seguintes etapas:
1. Observação
A espuma é persistente? É branco, cinza ou marrom? Qual a espessura e área de cobertura da espuma? Existe um odor acompanhante?
2. Exame Microscópico
Determine os tipos e a abundância de bactérias filamentosas. Simultaneamente, preste atenção à estrutura dos flocos e à atividade dos protozoários para avaliar a comunidade biológica geral do sistema.
3. Monitoramento de parâmetros de processo
MLSS, SVI, MCRT, relação F/M, oxigênio dissolvido (DO), etc. Verifique a presença de óleos, surfactantes ou substâncias tóxicas no afluente.
4. Análise Sistemática
Com base nos registros operacionais, analise a relação entre espuma e carga, taxa de refluxo, taxa de aeração, ciclo de descarga de lodo, etc.
4. Métodos para lidar com problemas de espuma
A solução de problemas de espuma não pode depender apenas de antiespumantes; requer uma abordagem-em três frentes: "controle de origem + ajuste de processo + intervenção química quando necessário". As contramedidas comuns estão resumidas abaixo.
1. Otimização de parâmetros de processo
Controle a idade do lodo e encurte adequadamente o MCRT para evitar a proliferação excessiva de bactérias filamentosas. Ajuste o MLSS para manter uma concentração razoável, evitando níveis excessivamente altos ou baixos. Mantenha oxigênio dissolvido suficiente: O OD é geralmente mantido em 1,0 ~ 3,0 mg/L para evitar o crescimento de bactérias filamentosas anaeróbicas.
2. Gestão da qualidade da água influente
Para águas residuais contendo altos níveis de óleo, um separador de óleo ou sistema de flotação deve ser instalado para reduzir a “alimentação” de bactérias filamentosas. Certifique-se de que a proporção DQO:N:P seja mantida em aproximadamente 100:5:1 para evitar desequilíbrio de nutrientes.
3. Medidas Físicas e Químicas
A pulverização superficial/agitação mecânica pode reduzir o acúmulo de espuma, mas esta é uma solução temporária. É possível adicionar cloro ou bactericidas seletivos, como o hipoclorito de sódio, mas a dosagem deve ser cuidadosamente controlada para evitar impacto no lodo ativado como um todo. Adicionar antiespumantes é adequado para alívio-de curto prazo, mas a dependência-de longo prazo não é aconselhável.
4. Regulação Biológica
Ao ajustar a relação F/M e o SRT, as bactérias floculentas e os protozoários podem tornar-se dominantes, suprimindo assim as bactérias filamentosas. Se as bactérias filamentosas proliferarem excessivamente no sistema, pode-se considerar a inoculação com lodo ativado composto principalmente de flocos saudáveis.
Conclusão
Os problemas de nebulização em sistemas biológicos são essencialmente uma manifestação de desequilíbrio ecológico microbiano. Através do diagnóstico de biofase, podemos identificar rapidamente o culpado, e somente combinando otimização de processos e gerenciamento operacional o problema pode ser resolvido de forma fundamental. Para os operadores da linha de frente, o domínio das habilidades de observação microscópica e do pensamento de diagnóstico de processos aumentará muito sua capacidade de resolver problemas complexos. O tratamento de águas residuais não é apenas uma combinação de química e física, mas também um mundo de microrganismos. Compreender as suas “regras ecológicas” é essencial para dominar verdadeiramente este sistema.