Nadmiar fosforu ogólnego w ściekach jest jednym z najbardziej uciążliwych problemów w systemach AAO. Podczas rozwiązywania problemów ludzie zwykle zastanawiają się: Czy źródło węgla jest wystarczające? Czy osad jest w dobrym stanie? Czy należy dodać środki chemiczne usuwające fosfor?
Wszystkie te wskazówki są prawidłowe, ale istnieje łatwa do przeoczenia przyczyna-długotrwałego-nadmiernego napowietrzania.
W branży panuje powszechne przekonanie: im większe napowietrzenie i im wyższa zawartość rozpuszczonego tlenu (DO), tym intensywniejsze tlenowe pobieranie fosforu i tym stabilniejszy system usuwania fosforu. W rzeczywistości tak nie jest-nadmierne napowietrzanie może po cichu osłabić skuteczność biologicznego usuwania fosforu, czyniąc go „niewidzialnym zabójcą”. Nie spowoduje to natychmiastowego załamania się systemu, ale stopniowo osłabi „żywotność” bakterii-akumulujących polifosforany, co ostatecznie doprowadzi do szczególnie mylącego zjawiska: sekcja beztlenowa jest normalna, ale całkowity fosfor w ściekach w dalszym ciągu przekracza normę.
I. Na czym dokładnie polega biologiczne usuwanie fosforu?
Proces AAO wykorzystuje rodzaj bakterii zwanych polifosforanami-akumulującymi bakterie w celu usuwania fosforu. Wykonują dwa naprzemienne procesy w środowisku beztlenowym i tlenowym:
Etap beztlenowy: bakterie-akumulujące polifosforany (PAB) najpierw rozkładają polifosforany w swoich komórkach, uwalniając fosforany do wody i uzyskując energię. Następnie wykorzystują tę energię do absorpcji-krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (takich jak kwas octowy) ze ścieków, przekształcając je w PHB do przechowywania.
Etap aerobowy: PPB rozkładają PHB w swoich komórkach w celu uzyskania energii. Następnie wykorzystują tę energię do absorpcji dużych ilości fosforanów z wody, syntetyzując polifosforany i ponownie przechowując je w swoich komórkach.
Wreszcie usuwanie fosforu osiąga się poprzez usuwanie osadu: bogate w fosfor-PPB są usuwane z systemu poprzez odprowadzanie osadu nadmiernego, usuwając w ten sposób fosfor z wody.
Kluczowy punkt całego procesu jest jasny: ilość PHB syntetyzowanego w fazie beztlenowej bezpośrednio określa ilość fosforu, która może zostać wchłonięta w fazie tlenowej. Wystarczające rezerwy PHB powodują wystarczającą absorpcję fosforu; niewystarczające rezerwy PHB zmniejszają zdolność absorpcji fosforu.
II. Co niszczy nadmierne napowietrzanie?
W normalnych warunkach napowietrzania zawartość rozpuszczonego tlenu w zbiorniku tlenowym utrzymuje się w rozsądnym zakresie. PPB będą zużywać PHB w razie potrzeby, priorytetowo traktując jego wykorzystanie do absorpcji fosforu, co spowoduje stabilne usunięcie fosforu.
Jednak problemy pojawiają się, gdy napowietrzenie jest nadmierne, a poziom rozpuszczonego tlenu w strefie tlenowej pozostaje wysoki: gdy rozpuszczony tlen jest zbyt wysoki, bakterie-polifosforanowe (PAB) nie tylko wykorzystują PHB do wchłaniania fosforu, ale także zużywają duże ilości PHB w celu „utrzymania własnego podstawowego metabolizmu”. Jest to najbardziej kłopotliwe zjawisko zaobserwowane-na miejscu: uwalnianie fosforu w strefie beztlenowej jest całkowicie normalne, ale całkowita zawartość fosforu w ściekach po prostu nie zmniejszy się.
Powód nie jest tak naprawdę skomplikowany: proces „przechowywania żywności” w strefie beztlenowej pozostaje niezmieniony, ale w strefie tlenowej PHB i PPA są nadmiernie zużywane, pozostawiając energię niewystarczającą do absorpcji fosforu na-na dużą skalę. Niektóre PPA, niezdolne do absorpcji fosforu z wody, uwalniają go nawet w procesie odwrotnym, co ostatecznie prowadzi do nadmiernego poziomu fosforanów w ściekach.
III. Prawdziwy przypadek: niekontrolowane napowietrzanie, spadająca skuteczność usuwania fosforu
Zestaw-danych z pomiarów na miejscu wyraźnie ilustruje problem: w oczyszczalni ścieków tlen rozpuszczony w przedniej części zbiornika aerobowego był kontrolowany na poziomie około 2 mg/l (w rozsądnym zakresie), ale na końcu nie było żadnej szczególnej kontroli, a nadmierne napowietrzanie spowodowało gwałtowny wzrost DO na końcu do ponad 5 mg/l.
W rezultacie zdolność systemu do usuwania fosforu gwałtownie się pogorszyła: Poziom fosforanów w ściekach wzrósł z normalnego 0,37 mg/l do 5,7 mg/l; stopień usuwania fosforu biologicznego gwałtownie spadł, prawie całkowicie zawodząc.
Później personel konserwacyjny ustabilizował rozpuszczony tlen (DO) w całym zbiorniku aerobowym na poziomie 2-3 mg/l, a system powoli powrócił do normy. Po około dwóch tygodniach stabilnej pracy poziom fosforu w ściekach spadł do 0,89 mg/l, a skuteczność usuwania fosforu wróciła do wartości projektowej.
Pogorszenia usuwania fosforu spowodowanego nadmiernym napowietrzeniem nie można naprawić natychmiast po dostosowaniu parametrów.
Kiedy PHB zostanie spożyte w nadmiernych ilościach,-bakterie gromadzące polifosforany wchodzą w stan „oddychania endogennego”-zaczynają rozkładać własny materiał komórkowy, aby przetrwać, niszcząc ogólną aktywność społeczności bakteryjnej. Aby przywrócić-stabilną zdolność usuwania fosforu, system potrzebuje wystarczającej ilości czasu, aby bakterie gromadzące-polifosforany mogły się rozmnożyć i-na nowo zgromadzić PHB. Proces ten trwa zwykle od kilku dni do kilku tygodni, w zależności od rozmiaru uszkodzeń. Jest to również główny powód, dla którego wiele roślin nie widzi rezultatów po dostosowaniu napowietrzania.-Nie chodzi o to, że ustawienia są nieprawidłowe, ale o to, że nie nadszedł właściwy czas.
IV. Te 3 sytuacje najprawdopodobniej powodują niezauważone nadmierne-napowietrzanie
1. Deszczowe dni lub-niskie obciążenie dopływu: Kiedy pada deszcz lub ilość ścieków przemysłowych jest mniejsza niż zwykle, stężenie materii organicznej we dopływie znacznie spada. Osad zużywa mniej tlenu, więc wymagany poziom tlenu jest również niższy. Jeśli szybkość napowietrzania pozostanie taka sama, tlen nie będzie wykorzystany, co spowoduje ciągły wzrost rozpuszczonego tlenu (DO) i zubożenie PHB z bakterii-akumulujących polifosforany. Jeśli szybkość napowietrzania nie zostanie skorygowana natychmiast po zmniejszeniu obciążenia napływającego, a wysokie napowietrzenie utrzyma się przez dłuższy czas, efekt nadmiernego napowietrzenia „wrzącej żaby” jest najbardziej podstępny. Skuteczność usuwania fosforu może powoli spadać przez kilka miesięcy, aż nagle przekroczy normę.
2. Skupianie się wyłącznie na przedniej części zbiornika, zaniedbywanie tylnej części: Wiele zakładów instaluje sondy DO jedynie na przedniej części zbiornika aerobowego. Czują się pewniej, gdy DO z przodu wydaje się normalne, ale w przedziałach z tyłu często występuje nadmierne-napowietrzanie. W rzeczywistości, gdy ogólny stopień napowietrzania jest zbyt wysoki, tylna część zbiornika tlenowego jest miejscem, w którym najprawdopodobniej jest wysoki poziom DO, i tam też PHB jest „ostatecznie wyczerpany”.
V. Praktyczne sugestie
1. Zmień nawyk „im większe napowietrzenie, tym lepiej”
Zalecany poziom rozpuszczonego tlenu (DO) w zbiorniku do aerobiku wynosi 2-3 mg/l i należy unikać przekraczania 4 mg/l przez dłuższy czas. Zwróć szczególną uwagę na rozpuszczony tlen na końcu zbiornika aerobowego, a nie tylko na poziomie powyżej.
2. Aktywnie ograniczaj napowietrzanie w okresach niskiego-obciążenia
W przypadku deszczu lub niskiego stężenia dopływającego należy natychmiast zmniejszyć szybkość napowietrzania, aby utrzymać rezerwę PHB bakterii-akumulujących polifosforany.
3. Przy badaniu nadmiernego stężenia fosforu całkowitego zastosuj alternatywne podejście
Jeśli uwalnianie fosforu w fazie beztlenowej jest normalne, ale fosfor w ściekach jest nadal wysoki, sprawdź, czy nie występuje nadmierne napowietrzenie. Sprawdź także czas retencji w osadniku wtórnym, DO przenoszony przez refluks, nadmiar azotu azotanowego i wystarczający zrzut osadu. Nie dodawaj od razu dużych ilości środków chemicznych usuwających fosfor-, zwiększa to koszty i może maskować prawdziwy problem.
4. Bądź cierpliwy po dostosowaniu DO
Po potwierdzeniu, że nadmierne napowietrzanie powoduje pogorszenie usuwania fosforu, zmniejsz poziom DO i odczekaj trochę czasu. Częste dostosowywanie parametrów może w rzeczywistości wielokrotnie szokować społeczność bakteryjną, spowalniając jej powrót do zdrowia.
5. Zapobiegaj „cofaniu się tlenu”. Jeśli woda o wysokim-DO ze zbiornika tlenowego dostanie się do zbiornika beztlenowego lub beztlenowego poprzez recyrkulację osadu lub recyrkulację mieszanego ługu, zakłóci to środowisko beztlenowe i bezpośrednio wpłynie na syntezę PHB przez bakterie gromadzące-polifosforany. W idealnym przypadku system recyrkulacji powinien posiadać beztlenową strefę buforową lub kontrolować współczynnik recyrkulacji w celu ograniczenia wprowadzania tlenu.
Ostatecznie kluczem do biologicznego usuwania fosforu przez AAO nie jest drastyczne zwiększenie napowietrzania lub proste dodanie źródeł węgla, ale raczej utrzymanie równowagi „rachunku energetycznego” PHB dla bakterii-akumulujących polifosforany.
Niewystarczające napowietrzenie prowadzi do niewystarczającego pobrania fosforu; nadmierne napowietrzanie powoduje wyczerpanie polifosforanu,-który przedwcześnie gromadzi „osady” bakteryjne, znacznie zmniejszając lub nawet eliminując skuteczność biologicznego usuwania fosforu. W przypadku obsługi i konserwacji najważniejsza jest kontrola rozpuszczonego tlenu w zbiorniku aerobowym. Kiedy całkowity poziom fosforu przekracza normę, rozważenie wielu warstw i wykonanie dodatkowych pomiarów jest często skuteczniejsze niż ślepe dostosowywanie parametrów lub dodawanie środków chemicznych.
Uwaga: PHB to skrót od kwasu poli- -hydroksymasłowego, który jest substancją magazynującą energię w bakteriach polifosforanowych.