工業廢水處理中泡沫是如何形成的？

工業廢水處理中泡沫的形成是一個復雜的物理化學和生物過程，通常由多種因素共同作用導致。以下是泡沫形成的主要機制和原因：

一、泡沫形成的基本原理

泡沫的本質是氣體（如空氣、甲烷、二氧化碳等）被液體膜包裹形成的分散體系。廢水中的某些成分（如表面活性物質）能顯著降低水的表面張力，使氣體更容易被包裹并穩定存在，最終形成泡沫。

二、泡沫形成的主要原因

1. 表面活性物質的存在

• 來源：

• 工業添加劑：紡織、電鍍、化工等行業廢水中的洗滌劑、乳化劑、潤滑劑、樹脂等。

• 天然有機物：食品加工、造紙廢水中的蛋白質、油脂、纖維素等。

• 微生物代謝產物：生物處理系統中微生物分泌的胞外多糖（EPS）、蛋白質、脂類等。

• 作用：
  表面活性物質（如陰離子、非離子表面活性劑）會定向吸附在氣液界面，形成一層疏水基團朝向氣體、親水基團朝向水的“保護膜"，降低液膜表面張力，使氣泡穩定不易破裂。

2. 微生物的代謝活動

• 生物泡沫：

• 絲狀菌過度增殖：如諾卡氏菌（Nocardiaceae）、放線菌（Nostocoida limicola）等，其菌絲體纏繞氣泡形成穩定骨架。

• 污泥老化：污泥停留時間（SRT）過長時，解絮微生物（如浮游微生物）占優勢，分泌黏性物質并吸附氣泡。

• 反硝化反應：缺氧池中反硝化細菌產生氮氣（N?），形成氣泡并被污泥絮體包裹。

• 產氣現象：

• 厭氧處理中產甲烷菌產生甲烷氣體，或酸性條件下硫化物被氧化生成單質硫或H?S氣體。

3. 物理攪動與氣體夾帶

• 曝氣操作：曝氣池中高速氣流將空氣切割成小氣泡，若廢水含表面活性劑，氣泡會被穩定包裹。

• 水力沖擊：水泵、攪拌器等設備運行時卷入空氣，形成機械泡沫。

• 氣浮工藝：溶氣釋放時產生大量微氣泡，若廢水中存在油脂或表面活性劑，泡沫會持續累積。

4. 化學反應產氣

• 酸性廢水：含硫化物（H?S）的酸性廢水與氧氣接觸，發生氧化反應生成硫單質或硫酸鹽，同時釋放CO?氣體。
  示例：鋼鐵酸洗廢水中FeS與H?反應生成H?S氣體。

• 堿性廢水：碳酸鹽與酸反應生成CO?氣體，或鈣鎂離子與碳酸根生成碳酸鹽沉淀時釋放CO?。
  示例：軟水處理中碳酸氫鈉與酸反應產氣。

三、不同行業的泡沫特征

1. 紡織印染廢水：含萘系、醇系分散劑、染料等，泡沫黏度高、穩定性強。

2. 食品加工廢水：高油脂、蛋白質含量，泡沫呈乳白色，易發黏。

3. 垃圾滲濾液：高氨氮、有機物，生物泡沫占主導，常伴隨惡臭。

4. 化工合成廢水：含丙烯酸、聚乙烯醇等，泡沫細膩且消泡困難。

5. 制藥廢水：抗生素、有機溶劑殘留，可能抑制微生物但表面活性劑仍存在。

四、泡沫的危害

1. 影響處理效率：泡沫堆積導致調節池、氣浮池容積減小，廢水外溢。

2. 堵塞設備：泡沫攜帶污泥進入管道、泵體，造成堵塞或設備損壞。

3. 水質超標：泡沫中富集油脂、重金屬或病原體，影響出水達標。

4. 安全隱患：大量氣泡暴露在空氣中可能引發爆炸（如甲烷濃度過高）。

五、總結

工業廢水泡沫的形成是表面活性物質、微生物活動、物理攪動和化學反應共同作用的結果。控制泡沫需從源頭（減少表面活性劑排放）、工藝（優化曝氣、污泥齡）和應急處理（消泡劑投加）三方面入手。具體解決方案需根據廢水成分、泡沫類型（化學型或生物型）及現場條件定制。