Wysoka zawartość substancji stałych MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids) może uszkodzić systemy oczyszczania ścieków na wiele sposobów, w tym poprzez przenikanie masy, sedymentację, zużycie energii i stabilność procesu. Podstawowym problemem jest to, że przekracza on rozsądną nośność niezbędną do przeżycia drobnoustrojów i funkcjonowania procesu. Konkretne skutki i podstawowa logika są następujące:
1. Niewystarczająca ilość rozpuszczonego tlenu prowadząca do niedotlenienia osadów/środowisk beztlenowych
Wysoki MLSS zwiększa zapotrzebowanie mikroorganizmów na tlen, znacznie zmniejszając wydajność transferu tlenu w zbiorniku napowietrzającym i łatwo prowadząc do lokalnego środowiska hipoksycznego/beztlenowego. Aktywność bakterii tlenowych zostaje zahamowana, co zmniejsza efektywność degradacji materii organicznej; denitryfikacja zachodzi przedwcześnie w zbiorniku napowietrzającym, generując dużą liczbę pęcherzyków, powodując pęcznienie osadu, unoszenie się osadu oraz nadmierną ilość ChZT i azotu amonowego w ściekach.
2. Pogorszenie wydajności sedymentacji osadnika wtórnego, prowadzące do gwałtownego wzrostu ilości zawiesiny (SS) w ściekach.
Wysoki MLSS zwiększa lepkość zmieszanej cieczy, powodując, że kłaczki osadu są lżejsze. Prowadzi to łatwo do warstwowej sedymentacji w osadniku wtórnym, zmniejszając ściśliwość osadu i znacznie zmniejszając prędkość osadzania. Jednocześnie osady o wysokim-stęeniu są podatne na denitryfikację (beztlenowy rozkład azotanów wytwarza pęcherzyki N₂, które przenoszą osad na powierzchnię), co powoduje utratę osadu i nadmierny wyciek SS. Powoduje to również dalszą utratę osadu z systemu, tworząc błędne koło.
3. Dramatycznie zwiększone zużycie energii na napowietrzanie i rosnące koszty operacyjne.
Aby zaspokoić zapotrzebowanie na tlen w przypadku wysokiego MLSS, należy zwiększyć intensywność napowietrzania, co prowadzi do proporcjonalnego wzrostu zużycia energii przez dmuchawy. Jednocześnie wysoka lepkość wymieszanej cieczy zwiększa opory transportu i mieszania pomp i mieszalników, dodatkowo zwiększając zużycie energii. Zwiększa to znacznie koszty operacyjne bez żadnych korzyści procesowych.
4. Skrócony wiek osadów i brak równowagi mikrobiologicznej
Wysoki MLSS w połączeniu z przedwczesnym usuwaniem osadu prowadzi do stosunkowo krótszego czasu trwania osadu (SRT) w systemie. Utrudnia to przeżycie bakteriom nitryfikacyjnym o długim-generacyjnym- cyklu i innym bakteriom funkcjonalnym, co znacznie zmniejsza skuteczność nitryfikacji i sprawia, że poziomy azotu amonowego w ściekach mogą przekraczać normy. Jednocześnie dominujące bakterie przesuwają się w stronę rodzajów-bardziej odpornych na zanieczyszczenia, drastycznie zmniejszając odporność systemu na wahania jakości i ilości wody.
5. Problemy-specyficzne dla procesu membranowego (np. MBR): przyspieszone zanieczyszczanie membrany
W bioreaktorach membranowych wysoki MLSS znacząco zwiększa prawdopodobieństwo kontaktu koloidów i kłaczków w mieszanym płynie z powierzchnią membrany. Przyspiesza to blokowanie porów membrany, zagęszczanie placka filtracyjnego i szybki wzrost ciśnienia transmembranowego (TMP). To drastycznie zwiększa częstotliwość czyszczenia membrany, skraca żywotność membrany i dramatycznie zwiększa koszty konserwacji.
6. Utrata odporności na wstrząsy, skłonność do całkowitego zawalenia się
W warunkach wysokiego MLSS przestrzeń buforowa systemu jest niezwykle mała. Kiedy mikroorganizmy napotkają wahania jakości wpływającej wody (takie jak ChZT, substancje toksyczne) lub natężenia przepływu, są podatne na masową śmierć z powodu nagłych zmian środowiskowych, prowadzących do rozpadu osadu. Późniejsze odzyskiwanie jest trudne i-czasochłonne.
Podstawowe podsumowanie (mnemoniczne):
Duża objętość osadu=niewystarczająca ilość tlenu, słabe osadzanie, wysokie zużycie energii, brak równowagi mikrobiologicznej, skłonność do zapadania się; procesy membranowe również przyspieszą zatykanie.
Praktyczna strategia reagowania:
1. Natychmiast zwiększyć zrzut osadu, aby szybko zredukować MLSS do zakresu projektowego procesu (2000-4000 mg/L dla konwencjonalnych zbiorników tlenowych, dostosowane zgodnie z wymaganiami procesu);
2. Tymczasowo zwiększ intensywność napowietrzania, aby uniknąć miejscowego niedotlenienia, monitorując jednocześnie DO (kontrolowane przy 2-3 mg/L);
3. Sprawdź obciążenie hydrauliczne osadnika wtórnego i, jeśli to konieczne, zmniejsz natężenie przepływu na dopływie, aby zmniejszyć ciśnienie osadzania osadu;
4. Monitoruj współczynnik osadzania osadu (SV30) i wskaźnik objętości osadu (SVI), aby określić, czy występuje pęcznienie osadu, i dodaj flokulanty (takie jak PAC), aby poprawić wydajność osadzania.