在污水处理过程中，相信大家都常常会遇到生化池产生大量的泡沫的情况，而且如果静止时，就会从池中溢出,引起外部设备外部池壁的严重污染，使操作条件恶化，严重影响了周围的环境。
一、泡沫的类型
1、启动泡沫
1.曝气池启动初期，曝气池中的污泥对污水的水质并不适应，对生长环境的不适应，容易形成泡沫。随着污泥对水质的适应，泡沫会减少。
2.曝气池启动初期，污泥相对较少，污泥负荷较高，容易产生泡沫。污泥量增加后，泡沫会逐渐消失。
3.活性污泥工艺运行启动初期，由于污水中含有一些表面活性物质，易引起表面泡沫。但随着活性污泥的成熟，这些表面活性物质经生物降解，泡沫现象会逐渐消失。
2、反硝化泡沫
活性污泥处理系统以低负荷运转时，在沉淀池或曝气不足的地方会发生反硝化作用而产生氮气，氮气的释放在一定程度上会降低污泥密度并带动部分污泥上浮，从而出现泡沫现象，产生的悬浮泡沫通常不很稳定。
3、表面活性剂泡沫
污水中的表面活性剂和淀粉、蛋白质、油脂等表面活性物质在分子结构上都表现为含有极性-非极性基团即所谓双亲分子。在曝气的条件下，非极性基团一端伸入气泡内，而极性基团选择性地被亲水物质所吸附，使亲水性物质的表面转化成疏水性物质而黏附在气泡水膜上，随气泡一起上浮至水面。
4、生物泡沫
1.与泡沫有关的微生物大都含有脂类物质，这类微生物比水轻，易漂浮到水面。
2.与泡沫有关的微生物大都呈丝状或枝状，易形成网，能捕扫微粒和气泡等，并浮到水面。被丝网包围的气泡，增加了其表面的张力，使气泡不易破碎，泡沫就更稳定。
3.曝气气泡产生的气浮作用常常是泡沫形成的主要动力。颗粒利用气泡气浮，必须是形小、质轻和具有疏水性的物质。所以，当水中存在油、脂类物质和含脂微生物时，则易产生表面泡沫现象。
二、泡沫产生的因素
1、污泥停留时间
产生泡沫的微生物的生长速率普遍较低，生长周期长，所以长的污泥停留时间有利于这些微生物的生长。因此，采用延时曝气方式的活性污泥法更易产生泡沫现象。另外，一旦泡沫形成，泡沫层的生物停留时间就会独立于曝气池内的污泥停留时间，易形成稳定持久的泡沫。
2、PH值
不同的丝状微生物对pH的要求不一样，amarae的生长对pH值极敏感，最适宜的pH值为7.8，当pH值从7.0下降到5.0～5.6时，能有效地减少泡沫的形成。这主要是因为低的pH值超过了产生泡沫的微生物群落对pH的极限。因此当pH值为5.0时，就能有效控制其生长。但是pH值的变化也会引起活性污泥的不适应，从而产生泡沫现象。具体联系污水宝或参见更多相关技术文档。
3、溶解氧
生物泡沫中的诺卡氏菌群是严格好氧的微生物，在缺氧或厌氧的条件下，都不能利用基质生长，但并不会死亡，而丝状菌有所不同，其可以利用硝酸根作为最终的电子受体。因此即使在现有的脱氮除磷系统中的缺氧段或是厌氧段，仍可以顺利生产。当溶解氧不足，且系统是低负荷运行时，容易产生反硝化泡沫。
4、曝气方式
不同曝气方式所产生的气泡不同，而微气泡或小气泡比大气泡更有利于产生生物泡沫，并且泡沫层易集中于曝气强度低的区域。
5、温度
与生物泡沫形成有关的菌类都有各自适宜的生长温度和最佳温度，当环境或水温有利于菌类生长时，就可能产生泡沫现象。不仅如此，温度还会对活性污泥系统中的微生物群落产生影响，导致生物泡沫的产生，这可以从许多生物泡沫的产生具有季节性看出。
三、泡沫的危害
1、影响仪表的正常显示
特别是采用DCS自动控制的污水处理厂，会造成系统的误操作。对超声波液位计来说，会造成虚假液位，严重时引起泵的空转;污水处理站总排口采用明渠流量计的，可能会造成总排口污水流量的误差。
2、影响环境
大量的生物泡沫产生后，蔓延到走道板上，影响正常的维护。生物泡沫冬可能会结冰，清理较困难;夏天会遇风飘荡，形成不良气味，严重污染环境。
3、溶解氧降低
采用表面曝气的设备的工艺，生物泡沫具有粘滞性，会阻止正常的曝气充氧，使混合液的溶解氧降低。
4、出水水质变差
有的生物泡沫还可能进入二沉池，造成外排水的SS、CODcr等污染物增加。
四、泡沫的控制方法
1、喷洒水
高速喷洒的水流或水珠能打碎浮在水面的气泡，被打散的部分污泥颗粒重新恢复沉降性能，可以减少泡沫。通过喷洒水，可以减少泡沫，如果对好氧池做喷淋，则可以达到长期消泡的效果。尽管喷洒水不能从根本上消泡，却是一种最简单、最常用的物理方法。
2、投加化学药剂
投加化学药剂可以在短时间内解决泡沫问题，而且操作简单。但投加化学药剂在解决泡沫问题的同时也会对污泥产生很大的影响，而且使用化学药剂后，对出水水质会产生较大影响和剩余物质的处理也都是问题。
常见的投加药剂：
1.投加氯和氧化剂;
2.投加混凝剂;
3.投加消泡剂和植物油。
3、缩短污泥停留时间
降低曝气池的污泥停留时间，也就是降低细胞平均停留时间，能有效控制活性污泥过程中的生物泡沫。降低污泥停留时间，实质上是种生物筛选策略，即利用发泡微生物平均世代时间较长的特点，抑制发泡微生物在曝气池中的过度增殖或将其排除出去，达到控制生物泡沫的目的。
4、向曝气反应器内投加载体
在一些活性污泥系统中投加移动或固定填料，使一些易产生污泥膨胀和泡沫的微生物固着生长，这既能增加曝气池内的生物量、提高处理效果，又能减少或控制泡沫的产生。(来源：环保工程师)
鼓风曝气系统电耗一般占全厂电耗的60%左右，是全厂节能的关键。最根本的节能措施是提高曝气控制效率，降低氧的浪费，从而减小风量。
进行气量控制是曝气系统效果最显著的节能方法，据美国环境保护署对美国12个处理设施的调查结果显示，以溶解氧(DO)为指标控制风量时可节电33%。根据风机风量与能耗的关系可知，电耗随气量变化很大，因此进行气量控制节能效果显著，而且功率越大效果越明显，当然气量并不是可以任意减小，它将受到许多因素的影响。
从处理工艺的角度看，曝气系统必须进行控制，因为曝气系统如果操作不当，曝气量过小，二次沉淀池可能由于缺氧而发生污泥腐化，即池底污泥厌氧分解，产生大量气体，促使污泥上浮。当曝气时间长或曝气量过大时，在曝气池中将发生高度硝化作用，使混合液中硝酸盐浓度较高。这时，在沉淀池中可能由于反硝化而产生大量N2，而使污泥上浮。
另外，曝气量的分布是否均衡和稳定也是影响处理效果和能耗的一个重要原因。在曝气系统运行时，由于种种干扰，曝气量的分布会发生变化，比如，一个地方曝气头堵塞，气体流量会减少，同时，也会造成其它地方流量增大，相反，曝气头破损，气体流量会大增，同时会造成其它地方流量锐减。
这些都会使生物反应不平衡，处理质量下降。为达到处理效果，不得不调整曝气量，而此时某一点的溶解氧的变化亦不能准确反映生物池的处理状态，使得以溶解氧为指标的控制变得不稳定，能耗增加。
一、行业现状的不足
总结国内现有污水处理厂的运行后发现，自动化设备投入较低，能耗高，而且系统大多在投产时没能达到设计运行要求，或在运行一段时间后改为部分自动、部分手动的运行状态，特别是曝气系统。分析原因主要有以下几个方面：
1、自动化技术与工艺技术未能有机结合。我国污水处理厂起步时，自动化系统成套引进国外产品和技术，以后虽然硬件系统在国内采购，控制技术并没有被系统的吸收。国内污水处理行业的自动化专业力量较低，很多兴建的污水处理工程的自动化系统是由冶金、化工、轻工等领域工程师设计、编程和调试的，对污水处理工艺了解较少，不能结合具体工艺进行控制策略设计，一般采用套用本行业现有技术的作法，如本行业PID调节及其整定参数等，因此，运行效果并不理想。
2、自控系统培训不到位。很多污水处理厂运行人员没有得到控制系统供应商系统的培训，除了基本操作以外，没有从理论上对诸如曝气系统调节技术的讲述，使得管理人员只能在工作中重新摸索。
3、运行经验未得到利用。污水处理厂很重要的一点，是在长期运行之后，可以总结日常规律，而且相对稳定，对于管理者，这些规律往往比昂贵的自控设备有用，但是在污水厂建设中，很多设计并没有给管理者留有充分的调整空间，而且这些有用的经验也缺乏应用到其他污水设施建设的途径。
二、控制策略的不足
1、溶解氧控制的难点
污水水质的多变和生物处理系统中生化反应的复杂性，决定了污水处理的溶解氧(DO)检测控制是一个大滞后系统，检测出结果再进行参数处理和调整，往往已滞后几个小时甚至几天，造成大量不合格水的排出。这种系统的特点是污水生物处理系统的运行管理具有相当的技术难度，要求管理者具有较好的环境工程知识基础和相当丰富的运行管理经验。具体联系污水宝或参见更多相关技术文档。
另外，溶解氧指标并不能直接反映生物反应的氧气需求量，它只是反映了反应池中氧气的剩余程度，无法根据它的数值和变化直接计算气量。
传统的PID控制虽然在工程上广泛采用，但只能解决线性系统的调节问题。曝气系统中PID能够实现对流量的控制，但对水质处理效果的控制能力有限。溶解氧(DO)控制时，PID参数的整定需要根据季节、水质的变化等实际情况不断调整。从控制理论的角度来看，污水的生物处理过程具有大滞后、非线性、随机性和多变量的特点，建立的模型也是经验的、有条件的，因此，单纯依靠理论模型建立的经典控制方法并不能很好地满足溶解氧(DO)调节的需要，造成鼓风机和阀门调节频繁、超调量大，使得设备寿命降低、能耗过高。
2、流量控制的重要性
空气质量流量是直接影响曝气处理效果的指标，从工程的角度看，诺大的反应池往往需要许多组曝气设备，包括空气管路、曝气头或曝气器等，实际运行中，这些设备能否稳定的工作、能否及时地发现和抑制故障，会影响到曝气过程的稳定和均衡，影响到生物反应效果和电耗。不稳定的流量分布会扰乱溶解氧检测参数的真实意义，使得本来就容易产生振荡的溶解氧控制变得更加难以驾御。
曝气池通常是几百或几千平米的流动水池，空气管路通过总管和支管将压缩空气输送到池底的曝气设备，比如空气由A分别输送到B、C、D、E、F。在曝气系统设计中，曝气量应按照需要均匀的分布，实际上，由于管道压力损失，B位置和F位置的空气压力和流量存在差异，当总气量由于水质或水量变化而调整时，B位置和F位置的压差和流量差也会发生改变，这会造成曝气分布的偏差，而且这种偏差也是变化的;另外，在系统进行时，如果某位置(如D)的曝气设施堵塞或破漏，会造成该位置压力和流量的改变，同时会引起整个空气管路的压力和流量重新分布，其他各点(B、C、E、F)的空气流量也会相应改变，引起曝气分布的偏差。上述运行中的曝气分布不均往往是隐藏性的，水面上很难发现。
曝气分布不均使得溶解氧更加困难。因为在工程中，溶解氧只能检测某点(通常是曝气池出口)，不能反映出氧量的分布，溶解氧控制的一个条件是溶解氧值真实地反映曝气池生物反应的环境状态，当曝气分布不均时，这一条件不真实，控制效果也不会理想。
因此，空气流量的控制是曝气控制中十分重要的一环，如果在B、C、D、E、F位置安装流量检测设备和调节阀门，并建立控制环节，流量偏差就会在运行中被纠正，溶解氧的控制也会更加有效。
三、分析结论
曝气系统的特点如下：
1)污水输入量为随机变量，其外部环境具有许多不确定因素，因此难以建立曝气生物系统的精确数学模型;
2)曝气系统的参数维数高、强耦合，高度非线性;
3)溶解氧存在大时滞，系统平衡难以在较短时间内达到;
4)污水处理工艺中需要大量熟练操作人员的实践经验和知识;
5)曝气流量分布的稳定和均匀是控制处理效果和节能的基础。
因此，解决好曝气系统控制应从两方面加以改善，一是解决曝气池空气流量的平衡和稳定问题，二是寻求适合溶解氧控制空气流量的控制策略。(来源：环保工程师)
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