Le système de traitement biologique est l’unité centrale d’une station d’épuration des eaux usées, et la formation de mousse anormale est l’un des problèmes les plus courants pendant le fonctionnement. Une mousse excessive réduit non seulement l'efficacité de l'aération, entraîne une perte de boues et détériore la qualité des effluents, mais déborde également dans le réservoir, corrodant les équipements et émettant des odeurs qui affectent l'environnement. La génération de mousse est essentiellement le résultat de la combinaison de trois facteurs : « substances tensioactives dans l'eau + source d'air suffisante + structure de bulle stable ». Les causes du moussage diffèrent considérablement selon les étapes, nécessitant des mesures ciblées.
I. Principales étapes de la génération de mousse et causes sous-jacentes dans les systèmes de traitement biologique
(I) Étape de prétraitement (station de pompage d'influent, sortie du réservoir de sédimentation primaire)
C’est l’étape où la mousse apparaît pour la première fois dans le système. Il s'agit principalement d'une mousse non-biochimique, caractérisée par sa couleur blanche, lâche, facile à briser et dépourvue de caractère collant évident.
La cause principale est la présence de tensioactifs exogènes dans les affluents : premièrement, il existe de grandes quantités de tensioactifs synthétiques tels que des détergents, des gels douche et des liquides de lessive dans les eaux usées domestiques. Ces substances ont une extrémité hydrophile et une extrémité hydrophobe, réduisant considérablement la tension superficielle de l'eau. Deuxièmement, il y a les huiles animales et végétales issues des eaux usées de la restauration et les émulsifiants et dispersants issus des eaux usées industrielles. Troisièmement, il existe des tensioactifs naturels tels que les taches d’huile, les dépôts d’échappement des véhicules et les substances humiques accumulées à la surface par le ruissellement initial des eaux de pluie. Lorsque ces substances pénètrent dans le système avec l'affluent, sous l'agitation de la roue de la pompe de surpression et le flux turbulent à l'entrée du bassin de décantation primaire, l'air est aspiré dans l'eau, formant un grand nombre de bulles stables, qui s'agrègent pour former de la mousse. Si les eaux usées industrielles sont déversées de manière brutale, la mousse augmentera rapidement en peu de temps, couvrant même toute la surface du bassin de décantation primaire.
(II) Réservoir d'aération (section aérobie, la zone de mousse la plus concentrée et la plus tenace)
Le bassin d’aération est le cœur de la réaction biochimique et également la zone la plus complexe en matière de problèmes de mousse. Il contient à la fois de la mousse non-biochimique et de la mousse biologique, la mousse biologique étant la plus difficile à gérer.
1. Mousse non-biochimique
Les causes sont similaires à celles de l'étape de prétraitement, mais l'aération continue et abondante fournie par le système d'aération entraîne un volume de mousse plus important et une durée plus longue. Outre les tensioactifs transportés par l'influent, deux facteurs spécifiques contribuent : premièrement, une intensité d'aération excessive conduit à des bulles trop petites et nombreuses, difficiles à monter et à briser ; Deuxièmement, une augmentation soudaine de la concentration de matière organique dans l'affluent provoque une augmentation de l'activité de surface de l'eau par les produits intermédiaires du métabolisme microbien (tels que les acides gras et les polysaccharides), exacerbant ainsi la formation de mousse. Ce type de mousse se dissipe généralement d’elle-même une fois que la qualité de l’eau d’entrée s’est stabilisée.
2. Mousse biologique (représentant plus de 70 % des problèmes de mousse dans les cuves de traitement biologique)
Ceci est dû à la prolifération excessive de micro-organismes filamenteux spécifiques. Il se caractérise par une consistance rouge brunâtre-visqueuse et crémeuse, difficile à briser et qui peut s'accumuler jusqu'à une épaisseur de plusieurs dizaines de centimètres, voire déborder du réservoir. La cause principale est la domination des bactéries filamenteuses (principalement Nocardia, Microfilamenta et Sulfothermia) en compétition. Leurs mycéliums s'étendent à partir de la surface du floc, s'entrelacent pour former un squelette de bulle stable et fixent fermement les bulles en place.
Les principales conditions de fonctionnement qui déclenchent une prolifération excessive de bactéries filamenteuses comprennent : 1) Un âge de boue excessivement long : les bactéries filamenteuses telles que Nocardia ont un temps de génération de 5-7 jours, beaucoup plus long que les bactéries formant des floc- ordinaires. Lorsque l'âge des boues dépasse 10 jours, les bactéries filamenteuses s'accumulent en grandes quantités. 2) Charge organique insuffisante : les bactéries filamenteuses ont une grande surface spécifique et peuvent plus facilement obtenir de la nourriture dans des conditions de faibles-nutriments. 3) Température de l'eau appropriée : 15-25 degrés est la température de reproduction optimale pour Nocardia et les bactéries microfilamentaires ; par conséquent, le printemps et l'automne sont des périodes de pointe pour le moussage biologique. 4) Nutriments azotés et phosphorés insuffisants : lorsque le rapport carbone-sur-azote ou carbone-sur-phosphore est trop élevé, la croissance des bactéries formant des floc-est inhibée, tandis que les bactéries filamenteuses ont une demande plus faible en azote et en phosphore et en profiteront pour proliférer. 5) Faible teneur en oxygène dissous : les bactéries filamenteuses telles que les bactéries microfilamentaires peuvent survivre dans des environnements à faible teneur en oxygène, tandis que les bactéries formant des floculations nécessitent plus d'oxygène dissous. 6) Fluctuations excessives du pH : les environnements acides ou fortement alcalins inhibent la croissance des floculations et favorisent la prolifération des bactéries filamenteuses.
(III) Décanteur secondaire
La mousse dans le bassin de décantation secondaire est principalement une « mousse secondaire », provenant de trois sources principales : Premièrement, la mousse générée dans le bassin d'aération s'écoule dans le bassin de décantation secondaire avec la liqueur mélangée et s'accumule à la surface. Deuxièmement, la mousse de dénitrification, un type unique de mousse dans le bassin de décantation secondaire, se caractérise par sa couleur grise et ses fines particules de boue, souvent présentes en été ou lors des processus de dénitrification. Lorsque les boues restent trop longtemps au fond du décanteur secondaire et que l'oxygène dissous est insuffisant, les bactéries dénitrifiantes réduisent les nitrates en azote gazeux. De minuscules bulles d’azote gazeux adhèrent aux flocs de boues, les faisant flotter et former de la mousse. Troisièmement, la mousse de putréfaction des boues se produit lorsque les boues ne sont pas évacuées du bassin de décantation secondaire en temps opportun, conduisant à une putréfaction anaérobie des boues de fond, produisant des gaz tels que le sulfure d'hydrogène et le méthane, qui transportent les boues à la surface, formant une mousse noire accompagnée d'une odeur nauséabonde.
(IV) Système de retour des boues et de boues excédentaires
La mousse à cette étape est principalement une « mousse en circulation », causée par : 1) le retour des boues transportant la mousse générée dans le bassin d'aération vers le bassin de traitement biologique, créant un cercle vicieux ; 2) Un rejet insuffisant des boues excédentaires, conduisant à un vieillissement des boues trop long dans le système, exacerbant encore la prolifération des bactéries filamenteuses ; 3) La mousse générée dans la cuve d'épaississement des boues et la cuve de digestion retourne vers la cuve de traitement biologique avec le surnageant, introduisant de grandes quantités de tensioactifs et de spores filamenteuses.
II. Contre-mesures précises pour différents types de mousse
(I) Contre-mesures pour les mousses non-biochimiques
L'essentiel est le « contrôle à la source + l'élimination physique », minimisant l'utilisation d'antimousses chimiques.
1. Contrôle à la source : renforcer la supervision de l'accès aux eaux usées industrielles, en obligeant les entreprises de rejet à prétraiter les eaux usées contenant des tensioactifs et des graisses ; construire des réservoirs initiaux de récupération des eaux de pluie pour empêcher les premières eaux de pluie de pénétrer directement dans le système de traitement biologique ; ajoutez des séparateurs d'huile et des réservoirs de flottation dans l'étape de prétraitement pour éliminer la plupart de la graisse et des tensioactifs en suspension.
2. Antimousse physique : installez des jets d'eau à haute-pression dans la zone de génération de mousse-pour briser la mousse en utilisant la force d'impact du débit d'eau ; installer des chicanes sur les bords du réservoir pour éviter le débordement de mousse ; réduisez de manière appropriée l'intensité de l'aération pour diminuer la quantité de bulles générées, tout en augmentant l'intensité de l'agitation pour favoriser la fusion et l'éclatement des bulles.
3. Assistance chimique : Si la quantité de mousse est extrêmement importante, une petite quantité d’antimousse organosilicié peut être ajoutée. Des précautions doivent être prises pour contrôler le dosage afin d'éviter un ajout excessif affectant l'activité microbienne, et il ne faut pas compter sur les antimousses pendant une longue période.
(II) Contre-mesures pour la mousse biologique (le noyau est d'inhiber la croissance dominante des bactéries filamenteuses)
La mousse biologique ne peut pas être éliminée uniquement par des méthodes physiques ou chimiques ; il faut commencer par ajuster les paramètres opératoires pour détruire fondamentalement le milieu de vie des bactéries filamenteuses.
1. Optimisation des paramètres opérationnels (les mesures les plus fondamentales) - Raccourcir l'âge des boues : contrôler l'âge des boues à 5-8 jours en augmentant le rejet des boues en excès pour éliminer les bactéries filamenteuses à longue durée de génération- telles que Nocardia ;
- Augmenter la charge organique : réduire de manière appropriée le débit de retour et augmenter la concentration de matière organique dans l'influent du réservoir de traitement biologique, permettant aux bactéries formant des floc-d'obtenir un avantage dans la compétition des nutriments ;
- Ajuster l'oxygène dissous : augmentez l'oxygène dissous à la sortie du réservoir d'aération à 2-3 mg/L pour inhiber la prolifération des bactéries filamenteuses hypoxiques (telles que les microfilaments) ;
- Compléter les nutriments en azote et en phosphore : si l'azote et le phosphore influents sont insuffisants, ajoutez de l'urée et du dihydrogénophosphate de potassium à un rapport carbone-azote-phosphore de 100 : 5 : 1 pour répondre aux besoins de croissance des bactéries formant des flocs -.
2. Mesures d'amélioration physique - Écrémage du trop-plein : installez un bac de trop-plein de mousse à l'extrémité du réservoir d'aération pour écrémer la mousse biologique de surface hors du système pour un traitement séparé, empêchant ainsi le reflux.
- Ajout de supports : ajoutez des supports tels que du charbon actif, de la zéolite et de la mousse de polyuréthane au réservoir de traitement biologique pour augmenter la densité des flocs et fournir des sites de fixation pour les bactéries dans les flocs, inhibant ainsi la croissance suspendue des bactéries filamenteuses.
3. Mesures d'urgence chimique
Si la mousse biologique est extrêmement importante, une faible concentration d'oxydant peut être ajoutée pendant une courte période, comme de l'hypochlorite de sodium (5 à 10 mg/L) ou du peroxyde d'hydrogène (10 à 20 mg/L). Les oxydants détruisent sélectivement les hyphes filamenteux s'étendant des flocs, tout en ayant moins d'impact sur les bactéries à l'intérieur des flocs. Contrôler strictement le dosage et la fréquence d'ajout pour éviter d'avoir un impact sur le système de traitement biologique.
4. Régulation biologique
Ajoutez des agents floculants très efficaces pour améliorer la capacité compétitive des floculants ; ou inoculer une petite quantité de boues digérées pour introduire des protozoaires et des métazoaires qui peuvent s'attaquer aux bactéries filamenteuses, inhibant ainsi la prolifération excessive des bactéries filamenteuses à travers la chaîne alimentaire.
(III) Manipulation de la mousse dans le décanteur secondaire
Prendre des mesures différenciées en fonction de différentes causes : Pour la mousse introduite depuis le bassin d'aération, se concentrer sur la résolution du problème de mousse dans le bassin d'aération et installer des dispositifs de pulvérisation d'eau sur la surface du bassin de décantation secondaire pour éliminer la mousse ; pour la mousse de dénitrification, augmenter le rejet des boues en excès, raccourcir le temps de rétention des boues dans le décanteur secondaire et augmenter le taux de retour de la liqueur mélangée pour renvoyer les nitrates vers la zone anoxique pour la dénitrification ; pour la mousse de putréfaction des boues, évacuer les boues rapidement pour éviter l'accumulation de boues au fond du décanteur secondaire, et vider et draguer le décanteur secondaire si nécessaire.
(IV) Réponse à la mousse circulante
Limitez considérablement le chemin de circulation de la mousse. Récupérer séparément la mousse et le surnageant générés par le système de retour des boues et l'épaississeur, les traiter avec des agents antimousses et par sédimentation avant de les renvoyer vers le système de traitement biologique. Simultanément, optimisez le système d'évacuation des boues excédentaires pour garantir un âge stable des boues et éviter l'accumulation de boues à long terme dans le système.
III. Recommandations de prévention et de contrôle à long-
Établissez un mécanisme d'alerte précoce en matière de mousse, surveillez régulièrement les indicateurs tels que l'âge des boues, les concentrations d'oxygène dissous, d'azote et de phosphore et l'abondance de bactéries filamenteuses dans le bassin de traitement biologique pour prédire à l'avance les risques de mousse. Pour les périodes de pointe de mousse biologique au printemps et en automne, ajustez les paramètres de fonctionnement à l'avance, en raccourcissant de manière appropriée l'âge des boues et en augmentant l'oxygène dissous. Renforcer la surveillance de la qualité des eaux affluentes pour détecter rapidement les impacts sur les eaux usées industrielles et prendre des mesures d’urgence. Draguer régulièrement les réservoirs et les canalisations pour réduire l'accumulation de tensioactifs et de spores filamenteuses dans les boues de fond.