城市污水处理厂采用的普遍是活性污泥处理工艺，在这些污水处理厂中，生物泡沫是困扰污水厂正常运行管理的一个棘手问题。生物泡沫是漂浮在生物池表面的一层黄褐色泡沫，其粘滞性很强，携带大量活性污泥和气泡，往往在每年特定的时间爆发并迅速蔓延，稳定性强，可随混合液流入二沉池。一般情况下主要影响环境和构筑物的卫生，非常严重的情况下会影响出水水质。通过对天津两座污水处理厂生物泡沫的情况进行分析，总结了生物泡沫出现的主要原因和控制措施。
1 形成机理
生物泡沫的形成是一个复杂的物化和生物过程，它是一个由气－水－微生物细胞形成的稳定的三相系统，丝状细菌的增殖是产生生物泡沫的直接原因。普遍承认的与生物泡沫有关的菌属主要有放线菌和丝状菌，其中最常见的是若卡氏菌和微丝菌。这些丝状微生物的脂类含量较高，比水轻，易漂浮到水面，而且其形态大多呈丝状或枝状，比表面积较大，易形成网，能捕扫微粒和气泡，在曝气气泡的气浮作用下浮到水面。
2 案例分析
2．1 某A污水处理厂某A污水处理厂上游来水主要是生活污水，污水处理工艺为两个A/O脱氮系统和一个A2/O系统，多年来工艺运行平稳良好。但是，2008年1月受到一股工业废水的冲击，生物系统虽经及时调整恢复了正常，可随后出现了生物泡沫。最初只出现在A2/O系统，之后逐渐蔓延至其他系统，一直持续到2008年5月份才彻底消失。这次生物泡沫的特点主要有:
(1)持续时间长，从2008年1月份开始出现到5月底消失，共历时5个月。
(2)镜检发现活性污泥中丝状菌为1～2级，而泡沫中丝状菌可达4～5级(见图1)。
(3)虽然表观上来看，泡沫现象比较严重，但是没有影响出水水质。
2．2 某B污水处理厂
某B污水处理厂上游来水为生活污水和工业废水的混合液，污水处理工艺为A/O除磷工艺，2009年升级改造为强化脱氮工艺。近几年每年冬天都会爆发生物泡沫。其特点基本上同A污水处理厂相似。
表1显示了两厂生物泡沫爆发阶段和结束阶段主要工艺参数。
3 生物泡沫产生的主要原因
通过对以上两厂生物泡沫的情况进行分析、对比和总结，可以找出该地区污水厂生物泡沫产生的主要原因。
3．1 进水水质的冲击
A厂以生活污水为主，只有在2008年受到工业废水的冲击之后产生过一次生物泡沫，而B厂为生活污水和工业废水的混合进水，每年都会出现生物泡沫。可见，工业废水的冲击是产生生物泡沫的一个诱因。工业废水成分复杂，水质变化较大，而丝状菌对工业废水中的某些毒性物质的承受能力明显高于其他菌胶团细菌，易快速增殖，进而引发生物泡沫的出现。
3．2 季节性影响
两厂的生物泡沫都出现在冬季1、2月份，持续整个春天，到春夏交替的5、6月份消失。受季节性影响主要表现在两个方面，一是当水温降低时，生物池中的微生物都会受到影响，但丝状菌的适应性要比一些菌胶团细菌强，丝状菌的菌丝会从菌胶团中伸展出来，以增加其摄取营养的表面积。二是在低温下，油脂的溶解度下降，这些基质会聚集在曝气池表面，给憎水性微生物例如微丝菌等提供了有利的生长条件。
3．3 较高的气水比
曝气气泡产生的气浮作用常常是泡沫形成的主要动力。两厂好氧段均采用微孔曝气的方式，微气泡或小气泡比大气泡更有利于产生生物泡沫。在A厂受到工业废水冲击之后，为了保证硝化效果采取了减少水力负荷和增大曝气量的措施;而在B厂，冬季水温较低，不利于硝化细菌的生长，也会适当增加风量以保证出水氨氮合格。较高的气水比也可能是导致生物泡沫发生的一个原因。
3．4 较长的污泥龄
水温较低时，为了保证活性污泥的数量和有效性，往往采取减少排泥、增加污泥浓度的措施。这样，污泥龄就会增加，而长污泥龄有利于丝状菌的生长。
3．5 较低的有机负荷
丝状菌有高于其他菌胶团细菌的比生长速率，在营养水平较低的情况下，能成为优势菌种而大量增殖。冬季，在进水水量和有机物浓度变化不大的情况下，生物池的污泥浓度升高意味着有机负荷会降低。综上所述，A厂在受到工业废水的冲击之后，首先对A2/O系统采取了减少进水量、减少排泥、增加风量等措施，同时外界环境温度较低。这其中某个因素或者诸多因素的共同作用导致该系统出现了生物泡沫;之后生物泡沫又通过回流污泥传染了其他系统进而引发全厂生物泡沫的爆发。B厂进水水质较差，冬季为了保证处理效果，主要采取减少排泥和增加风量的手段，在这几种因素的影响下每年都会出现生物泡沫。
4 控制措施
两厂在生物泡沫的控制中均采用了高压水冲击和增加排泥降低污泥浓度的方法。实践证明，高压水冲击只能将泡沫打散，很快泡沫又会重新聚集在一起，不能根本消除泡沫现象;而增加排泥降低污泥浓度是行之有效的方法。但是，为了兼顾硝化和反硝化的效果，往往不敢在气温较低的时候轻易将污泥浓度降得较低。随着气温的升高，微生物活性增强，采取增加排泥量、控制合理的曝气量等措施之后，生物泡沫在几天的时间内就会从铺满全池的状态到完全消失。在此，同时参考国内外其他污水厂应对生物泡沫采取的手段，总结控制生物泡沫的措施如下:
4．1 降低污泥龄
降低污泥龄可以抑制有较长生长期的丝状菌的生长。有实践证明，当污泥停留时间在5～6d时，能有效控制诺卡氏菌属的生长。该方法在唐山北郊污水处理厂生物泡沫的控制中也取得了明显的效果。但是，一些丝状菌却不受污泥龄的影响，另外还要注意降低污泥龄对硝化反硝化反应的影响。
4．2 提高生物池的有机负荷率
一般说来，增加生物池进水的负荷或提高生物池的有机负荷，可以使得菌胶团细菌竞争超过丝状菌，优先生长，可有效地控制泡沫的形成。但是在增加进水负荷的同时也有可能增加了被丝状菌优先利用的底物(如脂肪和油类)，反而会促进泡沫的形成。
4．3 降低曝气的空气量
降低曝气池的空气量能在一定程度上控制生物泡沫的发展。一方面，降低空气输入量可相应地降低微气泡的生成量，减少丝状菌上浮的载体，从而减缓泡沫的形成;另一方面，降低曝气池中的DO浓度，可以抑制好氧丝状菌的过度增殖。
4．4 投加消毒剂
消毒剂可以杀灭丝状菌或抑制其生长，例如:表面加氯在美国23座污水处理厂已获得良好的效果。季按盐AFP是一种针对消除丝状菌的化学消毒剂，在实际工程运用中，连续5天加人AFP20g/kgMLSS后，SVI值从340降至130，镜检发现，活性污泥絮体周围的M．pmvicella大部分已被破坏。投加低浓度H2O2可控制污水处理厂生物泡沫的产生，而且在泡沫发生的敏感期问，预先投加低浓度的H2O2能较好地防止泡沫产生。
投加消毒剂起效快，但是在消毒剂的种类、用量和投加位置的选择上要非常谨慎，若使用不当，会大量降低生物池中菌胶团细菌的数量。同时，增加了污水厂的运行费用。
4．5 投加混凝剂
投加混凝剂如阳离子聚丙烯酞胺、铁盐、铝盐可以通过凝聚作用改善污泥的沉降性能，减少泡沫。美国洛杉矶市有投加阳离子聚丙烯酞胺消褪泡沫的成功事例。但是该方法仅有短期效应，如保定市鲁岗污水厂分别在A2/O系统的厌氧段、缺氧段前端和好氧段末段及二沉池配水井中加入阳离子聚丙烯酞胺，此措施短时间内见效，一旦停止投加，生物泡沫又发生反复现象。
4．6 其他方法
其他方法如喷洒水、回流厌氧消化池上清液、投加特别微生物、生物选择器等。这些措施可在不同程度上缓解生物泡沫问题，但是很难根治。
5 结语
生物泡沫是困扰污水厂的一个顽疾，控制生物泡沫一方面要加强上游来水的监控，避免有毒物质对生物系统的冲击，另一方面污水厂要加强工艺管控，以工艺调整为首要出发点预防和控制生物泡沫。
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