Biologická diagnostika a metódy liečby problémov s penou v biologických systémoch

V každodennej prevádzke čistiarní odpadových vôd je proces aktivovaného kalu najpoužívanejšou technológiou. Mnohí operátori sa však stretávajú s nepríjemným problémom-peny v biologických systémoch. Táto pena ovplyvňuje nielen vzhľad vodnej hladiny, ale môže viesť aj k zhoršeniu kvality odpadovej vody, strate kalu, skratu-v sekundárnej sedimentačnej nádrži a dodatočným nákladom, ako je chemické odpeňovanie. Náročnejšie je, že problémy s penou často súvisia so štruktúrou mikrobiálnej komunity; spoliehať sa výlučne na fyzikálne alebo chemické metódy odpeňovania bez toho, aby sme začali „biologickou diagnózou“, je len dočasným riešením. Dnes začneme s mikrobiologickými príčinami vzniku peny v kombinácii s prevádzkovou diagnostikou a metódami liečby, aby sme vám pomohli systematicky pochopiť a vyriešiť tento problém.

Tvorba peny nie je spôsobená jedinou príčinou a zvyčajne zahŕňa nasledujúce aspekty:

1. Abnormálne množenie vláknitých baktérií

Vrátane Nocardia, Rhodococcus a Candida, ktorých bunkové steny sú vysoko hydrofóbne, ľahko absorbujú vzduchové bubliny a stabilizujú ich.

2. Príliš dlhý čas zadržania kalu (SRT/MCRT)

Vláknité baktérie v odležanom kale majú väčšiu konkurenčnú výhodu, čo vedie k tvorbe peny.

3. Nerovnováha živín

Keď sú dusík a fosfor nedostatočné alebo je koncentrácia organickej hmoty príliš vysoká, vláknité baktérie sa množia ľahšie ako vločkovité baktérie.

4. Vplyv olejových látok

Niektoré vláknité baktérie majú schopnosť rozkladať oleje. Ak prítok obsahuje veľké množstvo živočíšnych a rastlinných olejov, poskytuje im „vynikajúci zdroj uhlíka“.

5. Nesprávne prevádzkové podmienky

Nadmerné prevzdušňovanie a nesprávna konštrukcia recirkulácie sekundárnej usadzovacej nádrže môže tiež viesť k plávaniu peny a exacerbácii.

Preto je penenie biologickým javom aj problémom riadenia procesu.

Vláknité baktérie hrajú kľúčovú úlohu pri tvorbe peny. Mikroskopické pozorovanie umožňuje rýchlu „diagnostiku biologickej fázy“. Nižšie uvádzame niekoľko bežných „vinníkov peny“:

1. Nocardia (Gordona amarae)

Morfologické charakteristiky: Bunky sú zoskupené a rozvetvené, pričom uhly vetvenia sa približujú k pravým uhlom; štruktúra je pomerne robustná. 1. Riziká: Povrch má hydrofóbnu voskovú vrstvu, ktorá ľahko zachytáva a stabilizuje vzduchové bubliny.

Typické scenáre: Bežne sa vyskytujú v systémoch s vysokým-olejom v odpadových vodách a s dlhým vekom kalu.

2. Rhodococcus sp.

Morfologické vlastnosti: Bunky sú rozvetvené s ostrými uhlami vetvenia.

Nebezpečenstvá: Podobne ako Nocardia tiež adsorbuje vzduchové bubliny a vytvára perzistentnú penu.

Typické scenáre: Často sa vyskytuje súčasne s Nocardia, najmä v nutrične-nevyvážených systémoch.

3. Candida sp.

Morfologické vlastnosti: Retiazkovité-pripomínajúce šnúru perál.

Nebezpečenstvá: Vytvára hrubú, stabilnú penovú vrstvu na povrchu, ktorú je ťažké odstrániť sedimentáciou.

Typické scenáre: Častejšie, keď prítok obsahuje vysoké koncentrácie ľahko odbúrateľných organických látok.

Mikroskopické pozorovanie môže určiť, či je pena „vláknitá“ alebo „nevláknitá“, čo je kľúčové pre následné stratégie liečby.

Na základe prevádzkových skúseností a príslušných pokynov možno diagnostikovanie problémov s penou rozdeliť do nasledujúcich krokov:

1. Pozorovanie

Je pena perzistentná? Je biela, sivá alebo hnedá? Aká je hrúbka a plocha pokrytia peny? Existuje sprievodný zápach?

2. Mikroskopické vyšetrenie

Určite typy a početnosť vláknitých baktérií. Súčasne venujte pozornosť štruktúre vločiek a aktivite prvokov, aby ste mohli posúdiť celkové biologické spoločenstvo systému.

3. Monitorovanie parametrov procesu

MLSS, SVI, MCRT, pomer F/M, rozpustený kyslík (DO) atď. Skontrolujte prítomnosť olejov, povrchovo aktívnych látok alebo toxických látok v prítoku.

4. Systematická analýza

Na základe prevádzkových záznamov analyzujte vzťah medzi penou a záťažou, refluxný pomer, rýchlosť prevzdušňovania, cyklus vypúšťania kalu atď.

Riešenie problémov s penou sa nemôže spoliehať len na odpeňovače; vyžaduje si to-trojstupňový prístup: „kontrola zdroja + úprava procesu + chemický zásah v prípade potreby.“ Bežné protiopatrenia sú zhrnuté nižšie.

1. Optimalizácia parametrov procesu
Kontrolujte vek kalu a vhodne skráťte MCRT, aby ste zabránili nadmernému množeniu vláknitých baktérií. Upravte MLSS tak, aby ste udržali primeranú koncentráciu, vyhýbajte sa príliš vysokým alebo nízkym hladinám. Udržujte dostatok rozpusteného kyslíka: DO sa vo všeobecnosti udržiava na 1,0 až 3,0 mg/l, aby sa zabránilo rastu anaeróbnych vláknitých baktérií.

2. Manažment kvality prílivovej vody
Pre odpadové vody obsahujúce vysoké hladiny oleja by sa mal inštalovať odlučovač oleja alebo flotačný systém, aby sa znížilo „kŕmenie“ vláknitými baktériami. Uistite sa, že pomer CHSK:N:P je udržiavaný na približne 100:5:1, aby ste zabránili nerovnováhe živín.

3. Fyzikálne a chemické opatrenia

Striekanie povrchu/mechanické miešanie môže znížiť hromadenie peny, ale je to dočasné riešenie. Pridanie chlóru alebo selektívnych baktericídov, ako je chlórnan sodný, je možné, ale dávkovanie musí byť starostlivo kontrolované, aby sa zabránilo ovplyvneniu aktivovaného kalu ako celku. Pridávanie odpeňovačov je vhodné na krátkodobú-úľavu, ale dlhodobé-spoliehanie sa neodporúča.

4. Biologická regulácia

Úpravou pomeru F/M a SRT sa môžu flokulentné baktérie a prvoky stať dominantnými, čím sa potláčajú vláknité baktérie. Ak sa v systéme nadmerne množia vláknité baktérie, možno zvážiť inokuláciu aktivovaným kalom, ktorý je primárne tvorený zdravými vločkami.

Záver
Problémy so zahmlievaním v biologických systémoch sú v podstate prejavom mikrobiálnej ekologickej nerovnováhy. Prostredníctvom biofázovej diagnostiky vieme rýchlo identifikovať vinníka a len spojením optimalizácie procesov a operatívneho riadenia možno problém zásadne vyriešiť. Pre operátorov v prvej línii zvládnutie mikroskopických pozorovacích schopností a procesného diagnostického myslenia výrazne zvýši ich schopnosť riešiť zložité problémy. Čistenie odpadových vôd nie je len spojením chémie a fyziky, ale aj svetom mikroorganizmov. Pochopenie ich „ekologických pravidiel“ je nevyhnutné pre skutočné zvládnutie tohto systému.