Nadmerný celkový fosfor v odpadovej vode je jedným z najproblematickejších problémov v systémoch AAO. Pri riešení problémov ľudia zvyčajne zvažujú: Je zdroj uhlíka dostatočný? Je kal v dobrom stave? Mali by sa pridávať chemikálie na odstraňovanie fosforu?
Všetky tieto pokyny sú správne, ale existuje ľahko prehliadnuteľná príčina-dlhodobého{1}}nadmerného prevzdušňovania.
V priemysle existuje všeobecný názor: čím väčšie je prevzdušňovanie a čím vyšší je obsah rozpusteného kyslíka (DO), tým je intenzívnejšia absorpcia aeróbneho fosforu a tým stabilnejší je systém odstraňovania fosforu. V skutočnosti to tak nie je-nadmerné prevzdušňovanie môže potichu oslabiť účinnosť biologického odstraňovania fosforu, čo z neho robí „neviditeľného zabijaka“. Nespôsobí to okamžitý kolaps systému, ale postupne to oslabí „vitalitu“ baktérií akumulujúcich polyfosfát-, čo nakoniec povedie k obzvlášť mätúcemu javu: anaeróbna časť je normálna, ale celkový fosfor v odpadovej vode naďalej prekračuje normu.
I. Čo presne je biologické odstraňovanie fosforu?
Proces AAO sa pri odstraňovaní fosforu opiera o typ baktérií nazývaných polyfosfát{0}}akumulujúce baktérie. Vykonávajú dva striedavé procesy v anaeróbnom a aeróbnom prostredí:
Anaeróbne štádium: Baktérie akumulujúce polyfosfáty (PAB) najskôr rozkladajú polyfosfáty vo svojich bunkách, uvoľňujú fosfáty do vody a získavajú energiu. Túto energiu potom využijú na absorbovanie mastných kyselín s krátkym{2}}reťazcom (ako je kyselina octová) z odpadovej vody a ich premenou na PHB na uskladnenie.
Aeróbne štádium: PPB rozkladajú PHB vo svojich bunkách, aby získali energiu. Túto energiu potom využívajú na absorbovanie veľkého množstva fosfátov z vody, syntetizujú polyfosfáty a opäť ich ukladajú vo svojich bunkách.
Nakoniec sa odstraňovanie fosforu dosiahne odstraňovaním kalu: PPB- bohaté na fosfor sa odvádzajú zo systému vypúšťaním prebytočného kalu, čím sa odstraňuje fosfor z vody.
Kľúčový bod celého procesu je jasný: Množstvo PHB syntetizované v anaeróbnom štádiu priamo určuje množstvo fosforu, ktoré môže byť absorbované v aeróbnom štádiu. Dostatočné zásoby PHB vedú k dostatočnej absorpcii fosforu; nedostatočné zásoby PHB znižujú absorpčnú kapacitu fosforu.
II. Čo sa ničí nadmerným prevzdušňovaním?
Za normálnych podmienok prevzdušňovania je rozpustený kyslík v aeróbnej nádrži udržiavaný v rozumnom rozsahu. PPB spotrebúvajú PHB podľa potreby, pričom uprednostňujú jeho použitie na absorpciu fosforu, čo vedie k stabilnému odstraňovaniu fosforu.
Problémy však vznikajú, keď je prevzdušňovanie nadmerné a rozpustený kyslík v aeróbnej zóne zostáva vysoký: Keď je rozpustený kyslík príliš vysoký, baktérie akumulujúce polyfosfáty (PAB) nielenže využívajú PHB na absorpciu fosforu, ale tiež spotrebúvajú veľké množstvo PHB na „udržiavanie vlastného základného metabolizmu“. Toto je najmätúci jav pozorovaný na-mieste: uvoľňovanie fosforu v anaeróbnej zóne je úplne normálne, ale celkový obsah fosforu v odpadovej vode sa jednoducho nezníži.
Dôvod v skutočnosti nie je komplikovaný: proces „uskladňovania potravín“ v anaeróbnej zóne nie je ovplyvnený, ale v aeróbnej zóne sa PHB z PPA nadmerne spotrebúvajú, čo ponecháva nedostatočnú energiu na absorpciu fosforu vo veľkom -rozsahu. Niektoré PPA, ktoré nedokážu absorbovať fosfor z vody, dokonca uvoľňujú fosfor v opačnom procese, čo v konečnom dôsledku vedie k nadmerným hladinám fosforečnanov v odpadovej vode.
III. Skutočný prípad: Nekontrolované prevzdušňovanie, klesajúca účinnosť odstraňovania fosforu
Súbor-údajov z meraní na mieste jasne ilustruje problém: V čistiarni odpadových vôd bola DO na prednej strane aeróbnej nádrže regulovaná na približne 2 mg/l (v rozumnom rozsahu), ale na konci neexistovala žiadna špecifická kontrola a nadmerné prevzdušňovanie spôsobilo, že DO na konci stúpla na viac ako 5 mg/l.
V dôsledku toho sa kapacita systému odstraňovania fosforu rýchlo zhoršila: Hladiny fosfátov vo výtokovej vode vzrástli z normálnych 0,37 mg/l na 5,7 mg/l; rýchlosť biologického odstraňovania fosforu prudko klesla, takmer úplne zlyhala.
Neskôr personál údržby stabilizoval rozpustený kyslík (DO) v celej aeróbnej nádrži na 2-3 mg/l a systém sa pomaly zotavoval. Po približne dvoch týždňoch stabilnej prevádzky klesli hladiny fosforu v odpade na 0,89 mg/l a účinnosť odstraňovania fosforu sa vrátila na konštrukčnú hodnotu.
Degradáciu odstraňovania fosforu spôsobenú nadmerným prevzdušňovaním nie je možné opraviť ihneď po nastavení parametrov.
Keď sa PHB nadmerne konzumuje, baktérie akumulujúce polyfosfáty vstúpia do stavu „endogénneho dýchania“-, začnú rozkladať svoj vlastný bunkový materiál, aby prežili, čím poškodia celkovú aktivitu bakteriálnej komunity. Na obnovenie-stabilnej kapacity odstraňovania fosforu potrebuje systém dostatok času na to, aby sa baktérie akumulujúce polyfosfáty-rozmnožili a znovu{5}}akumulovali PHB. Tento proces zvyčajne trvá niekoľko dní až niekoľko týždňov, v závislosti od rozsahu poškodenia. To je tiež hlavný dôvod, prečo mnoho rastlín nevidí výsledky po úprave prevzdušňovania-nie je to tým, že úpravy sú nesprávne, ale tým, že nie je správny čas.
IV. Tieto 3 situácie s najväčšou pravdepodobnosťou spôsobia nepozorované prevzdušnenie-
1. Daždivé dni alebo nízke{1}}zaťaženie: Keď prší alebo je množstvo priemyselnej odpadovej vody menšie ako zvyčajne, koncentrácia organickej hmoty v prítoku výrazne klesá. Kal spotrebuje menej kyslíka, takže aj potrebná hladina kyslíka je nižšia. Ak rýchlosť prevzdušňovania zostane rovnaká, kyslík sa nevyužije, čo spôsobí, že rozpustený kyslík (DO) bude neustále stúpať a vyčerpáva sa PHB baktérií akumulujúcich polyfosfát{4}}. Ak sa rýchlosť prevzdušňovania neupraví okamžite po znížení prítoku a vysoké prevzdušňovanie sa udržiava dlhší čas, tento efekt prevzdušňovania „vriacej sa žaby“-je najzákernejší. Účinnosť odstraňovania fosforu môže počas niekoľkých mesiacov pomaly klesať, až náhle prekročí štandard.
2. Zameranie len na predný koniec, zanedbávanie zadného konca: Mnohé rastliny inštaluje DO sondy iba na predný koniec aeróbnej nádrže. Cítia sa upokojení, keď sa DO na prednom konci javí ako normálne, ale v zadných priehradkách často dochádza{2} k nadmernému prevzdušňovaniu. V skutočnosti, keď je celková miera prevzdušňovania príliš vysoká, zadná časť aeróbnej nádrže je miesto, kde je najpravdepodobnejšie vysoká koncentrácia kyslíka, a je to tiež miesto, kde je PHB „konečne vyčerpané“.
V. Praktické návrhy
1. Zmeňte zvyk „čím vyššie prevzdušnenie, tým lepšie“
Odporúčaná hladina rozpusteného kyslíka (DO) v aeróbnej nádrži je medzi 2 – 3 mg/l a vyhýbajte sa prekročeniu 4 mg/l na dlhší čas. Venujte zvláštnu pozornosť rozpustenému kyslíku na konci aeróbnej nádrže, nielen na jej hornej úrovni.
2. Proaktívne znížte prevzdušňovanie počas období nízkej{1}}záťaže
V prípade dažďa alebo nízkej koncentrácie prítoku okamžite znížte rýchlosť prevzdušňovania, aby sa zachovala PHB zásoba baktérií akumulujúcich polyfosfáty-.
3. Použite alternatívny prístup pri vyšetrovaní nadmerného celkového fosforu
Ak je uvoľňovanie fosforu v anaeróbnom štádiu normálne, ale vytekajúci fosfor je stále vysoký, skontrolujte nadmerné prevzdušňovanie. Tiež skontrolujte retenčný čas sekundárnej sedimentačnej nádrže, DO prenesené refluxom, nadmerný dusičnanový dusík a dostatočné vypúšťanie kalu. Nepridávajte hneď veľké množstvo chemikálií na odstraňovanie fosforu,-zvýši to náklady a môže to zakryť skutočný problém.
4. Buďte trpezliví po úprave DO
Po potvrdení, že nadmerné prevzdušňovanie spôsobuje zhoršenie odstraňovania fosforu, znížte úroveň DO a nechajte systém nejaký čas. Časté úpravy parametrov môžu v skutočnosti opakovane šokovať bakteriálnu komunitu a spomaliť jej obnovu.
5. Zabráňte „spätnému toku kyslíka“ Ak voda s vysokým-DO z aeróbnej nádrže vstúpi do anaeróbnej alebo anoxickej nádrže cez recirkuláciu kalu alebo recirkuláciu zmiešaného lúhu, naruší to anaeróbne prostredie a priamo ovplyvní syntézu PHB baktériami akumulujúcimi polyfosforečnany-. Recirkulačný systém by mal mať v ideálnom prípade anoxickú nárazníkovú zónu alebo regulovať recirkulačný pomer, aby sa znížil prívod kyslíka.
V konečnom dôsledku kľúčom k biologickému odstraňovaniu AAO fosforu nie je drastické zvýšenie prevzdušňovania alebo jednoduché pridávanie zdrojov uhlíka, ale skôr udržiavanie rovnováhy „energetického účtu“ PHB pre baktérie akumulujúce polyfosfáty-.
Nedostatočné prevzdušňovanie vedie k nedostatočnému príjmu fosforu; nadmerné prevzdušňovanie predčasne vyčerpáva polyfosfátové-nánosy baktérií, čím sa výrazne znižuje alebo dokonca eliminuje účinnosť biologického odstraňovania fosforu. Pre prevádzku a údržbu je prvoradá kontrola rozpusteného kyslíka v aeróbnej nádrži. Keď hladiny celkového fosforu prekročia normu, zváženie viacerých vrstiev a vykonanie dodatočných meraní je často účinnejšie ako slepé nastavovanie parametrov alebo pridávanie chemikálií.
Poznámka: PHB je skratka pre kyselinu poly- -hydroxymaslovú, čo je látka, ktorá uchováva energiu v polyfosfátových baktériách.