Liiallinen kokonaisfosfori jätevesissä on yksi vaikeimmista ongelmista AAO-järjestelmissä. Vianetsinnässä ihmiset yleensä miettivät: Onko hiililähde riittävä? Onko liete hyvässä kunnossa? Pitäisikö fosforinpoistokemikaaleja lisätä?
Nämä ohjeet ovat kaikki oikein, mutta on olemassa helposti huomiotta jäävä syy-pitkäaikaisesti-ylimääräiseen ilmastukseen.
Teollisuudessa on yleinen käsitys: mitä suurempi ilmastus ja korkeampi liuennut happi (DO), sitä voimakkaampi on aerobinen fosforinotto ja vakaampi fosforinpoistojärjestelmä. Tämä ei todellisuudessa pidä paikkaansa-liiallinen ilmastus voi hiljaa heikentää biologisen fosforinpoiston tehokkuutta ja tehdä siitä "näkymättömän tappajan". Se ei aiheuta järjestelmän romahtamista välittömästi, mutta se heikentää asteittain polyfosfaattia keräävien bakteerien "elinvoimaa", mikä johtaa lopulta erityisen hämmentävään ilmiöön: anaerobinen osa on normaali, mutta jäteveden kokonaisfosforin määrä ylittää edelleen standardin.
I. Mitä biologinen fosforinpoisto tarkalleen ottaen on?
AAO-prosessi perustuu polyfosfaatti{0}}-nimiselle bakteerityypille, joka kerää fosforia. Ne suorittavat kaksi vuorottelevaa prosessia anaerobisessa ja aerobisessa ympäristössä:
Anaerobinen vaihe: Polyfosfaatti{0}}kertyvät bakteerit (PAB:t) hajottavat ensin polyfosfaatteja soluissaan ja vapauttavat fosfaatteja veteen ja saavat energiaa. Sitten he käyttävät tätä energiaa lyhytketjuisten-rasvahappojen (kuten etikkahapon) imemiseen jätevedestä ja muuttaen ne PHB:ksi varastointia varten.
Aerobinen vaihe: PPB:t hajottavat PHB:n soluissaan saadakseen energiaa. Sitten he käyttävät tätä energiaa absorboidakseen suuria määriä fosfaatteja vedestä, syntetisoivat polyfosfaatteja ja varastoivat ne uudelleen soluihinsa.
Lopuksi fosforin poisto saadaan aikaan lietteenpoistolla: Fosfori{0}}rikkaat PPB:t poistetaan järjestelmästä poistamalla ylimääräinen liete, mikä poistaa fosforia vedestä.
Koko prosessin avainkohta on selvä: anaerobisessa vaiheessa syntetisoituneen PHB:n määrä määrää suoraan aerobisessa vaiheessa imeytyvän fosforin määrän. Riittävät PHB-varat johtavat riittävään fosforin imeytymiseen; riittämättömät PHB-varat heikentävät fosforin absorptiokykyä.
II. Mitä liiallinen ilmastus tuhoaa?
Normaaleissa ilmastusolosuhteissa aerobisessa säiliössä oleva liuennut happi pysyy kohtuullisella alueella. PPB:t kuluttavat PHB:tä tarpeen mukaan ja asettavat sen käytön etusijalle fosforin imeytymiseen, mikä johtaa vakaaseen fosforin poistoon.
Ongelmia syntyy kuitenkin, kun ilmastus on liiallista ja liuennut happi aerobisella alueella pysyy korkeana: Kun liuennutta happea on liian paljon, polyfosfaatti{0}}kertyvät bakteerit (PAB) eivät ainoastaan käytä PHB:tä fosforin imemiseen, vaan myös kuluttavat suuren määrän PHB:tä "oman perusaineenvaihdunnan ylläpitämiseen". Tämä on hämmentävin tapahtumapaikalla havaittu ilmiö: fosforin vapautuminen anaerobisella vyöhykkeellä on täysin normaalia, mutta jäteveden kokonaisfosforin määrä ei vain vähene.
Syy ei itse asiassa ole monimutkainen: "ruoan varastointi"prosessi anaerobisella vyöhykkeellä ei vaikuta, mutta aerobisella vyöhykkeellä PPA:iden PHB-yhdisteitä kulutetaan liikaa, mikä ei jätä riittävästi energiaa laajamittaiseen fosforin imeytymiseen. Jotkin PPA:t eivät pysty absorboimaan fosforia vedestä, ja ne jopa vapauttavat fosforia käänteisessä prosessissa, mikä johtaa lopulta liiallisiin fosfaattipitoisuuksiin jätevedessä.
III. Todellinen tapaus: hallitsematon ilmastus, romahtava fosforinpoistotehokkuus
Paikalla tehdyt mittaustiedot havainnollistavat selkeästi ongelmaa: jätevedenpuhdistamolla aerobisen säiliön etupäässä oleva DO säädettiin noin 2 mg/l:ksi (kohtuullisella alueella), mutta lopussa ei ollut erityistä säätöä, ja liiallinen ilmastus sai DO:n lopussa yli 5 mg/l.
Tämän seurauksena järjestelmän fosforinpoistokyky heikkeni nopeasti: Poistovesifosfaattitasot nousivat normaalista 0,37 mg/L arvoon 5,7 mg/L; biologisen fosforin poistonopeus romahti, lähes täysin epäonnistunut.
Myöhemmin huoltohenkilöstö stabiloi liuenneen hapen (DO) koko aerobisessa säiliössä arvoon 2-3 mg/l, ja järjestelmä palautui hitaasti. Noin kahden viikon vakaan toiminnan jälkeen jätevesien fosforitasot putosivat 0,89 mg/L:aan ja fosforinpoistotehokkuus palasi suunnitteluarvoon.
Liiallisen ilmastuksen aiheuttamaa fosforinpoiston hajoamista ei voida korjata heti parametrien säätämisen jälkeen.
Kun PHB:tä kulutetaan liikaa, polyfosfaattia{0}}kerääntyvät bakteerit siirtyvät "endogeeniseen hengitystilaan"-ne alkavat hajottaa omaa solumateriaaliaan selviytyäkseen, mikä vahingoittaa bakteeriyhteisön yleistä toimintaa. Palauttaakseen vakaan fosforinpoistokapasiteetin järjestelmä tarvitsee riittävästi aikaa, jotta polyfosfaattia{4}}kerääntyvät bakteerit lisääntyvät ja PHB{5}}kerääntyvät uudelleen. Tämä prosessi kestää yleensä useista päivistä useisiin viikkoihin vaurion laajuudesta riippuen. Tämä on myös tärkein syy siihen, miksi monet kasvit eivät näe tuloksia ilmastuksen säätämisen jälkeen-ei kyse ole siitä, että säädöt olisivat virheellisiä, vaan siitä, että aika ei ole oikea.
IV. Nämä 3 tilannetta aiheuttavat todennäköisimmin huomaamattoman yli{2}}ilmastuksen
1. Sadepäivät tai alhainen{1}}kuormitus: Kun sataa tai teollisuusjäteveden määrä on tavallista pienempi, orgaanisen aineksen pitoisuus tulovedessä laskee merkittävästi. Liete kuluttaa vähemmän happea, joten myös tarvittava happitaso on pienempi. Jos ilmastusnopeus pysyy samana, happi jää käyttämättä, mikä aiheuttaa liuenneen hapen (DO) jatkuvan nousun ja vähentää polyfosfaattia{4}}kerääntyvien bakteerien PHB:tä. Jos ilmastusnopeutta ei säädetä heti sisääntulokuormituksen pienentymisen jälkeen ja korkea ilmastus säilyy pitkään, tämä yliilmastuksen "kiehuva sammakko" on kavalin. Fosforinpoistoteho voi hidastua useiden kuukausien aikana, kunnes se yhtäkkiä ylittää standardin.
2. Keskittyminen vain etuosaan, takaosan huomiotta jättäminen: Monet tehtaat asentavat DO-antureita vain aerobisen säiliön etupäähän. He tuntevat olonsa rauhoittuneeksi, kun etuosan DO näyttää normaalilta, mutta takaosan osastoissa tapahtuu usein yli-ilmastusta. Todellisuudessa, kun yleinen ilmastusnopeus on liian korkea, aerobisen säiliön takapäässä DO on todennäköisimmin korkea, ja siellä myös PHB on "vihdoin lopussa".
V. Käytännön ehdotuksia
1. Muuta tapaa "mitä korkeampi ilmastus, sitä parempi"
Suositeltu liuenneen hapen (DO) taso aerobisessa säiliössä on välillä 2-3 mg/l, ja vältä 4 mg/l:n ylittämistä pitkiä aikoja. Kiinnitä erityistä huomiota liuenneeseen happeen aerobisen säiliön päässä, ei vain ylävirran tasolla.
2. Vähennä ilmastusta ennakoivasti alhaisen-kuormituksen aikana
Sateen tai alhaisen sisäänvirtauksen sattuessa vähennä ilmastusnopeutta välittömästi, jotta polyfosfaattia{0}}kerääntyvien bakteerien PHB-varasto säilyy.
3. Käytä vaihtoehtoista lähestymistapaa, kun tutkit liiallista kokonaisfosforin määrää
Jos fosforin vapautuminen anaerobisessa vaiheessa on normaalia, mutta jäteveden fosforipitoisuus on edelleen korkea, tarkista liiallinen ilmastus. Tarkista myös toissijaisen sedimentointisäiliön viipymäaika, palautusvirtauksen aiheuttama DO, liiallinen nitraattityppi ja riittävä lietteen poisto. Älä lisää heti suuria määriä fosforinpoistokemikaaleja,-se lisää kustannuksia ja saattaa peittää todellisen ongelman.
4. Ole kärsivällinen DO-säädön jälkeen
Kun olet varmistanut, että liiallinen ilmastus aiheuttaa fosforinpoiston heikkenemistä, vähennä DO-tasoa ja anna järjestelmän jonkin aikaa. Toistuva parametrien säätö voi itse asiassa järkyttää bakteeriyhteisöä toistuvasti ja hidastaa sen palautumista.
5. Estä "hapen takaisinvirtaus" Jos korkea-DO-vesi aerobisesta säiliöstä pääsee anaerobiseen tai hapettomaan säiliöön lietteen kierrätyksen tai sekalipeän kierrätyksen kautta, se häiritsee anaerobista ympäristöä ja vaikuttaa suoraan PHB-synteesiin polyfosfaattia{2}}kerääntyvien bakteerien avulla. Kierrätysjärjestelmässä tulisi ihanteellisesti olla hapeton puskurivyöhyke tai ohjata kierrätyssuhdetta hapen sisääntulon vähentämiseksi.
Viime kädessä avain AAO:n biologiseen fosforinpoistoon ei ole ilmastuksen raju lisääminen tai yksinkertaisesti hiilenlähteiden lisääminen, vaan pikemminkin PHB:n "energiatilin" tasapainon ylläpitäminen polyfosfaattia{0}}kerääntyville bakteereille.
Riittämätön ilmastus johtaa riittämättömään fosforin imeytymiseen; liiallinen ilmastus kuluttaa ennenaikaisesti polyfosfaattia{0}}kerääntyvien bakteerien "kerrostumia", mikä vähentää merkittävästi tai jopa poistaa biologisen fosforinpoiston tehokkuuden. Käytön ja huollon kannalta aerobisessa säiliössä olevan liuenneen hapen hallinta on ensiarvoisen tärkeää. Kun kokonaisfosforipitoisuus ylittää standardin, useiden kerrosten harkitseminen ja lisämittaukset ovat usein tehokkaampia kuin parametrien sokea säätäminen tai kemikaalien lisääminen.
Huomautus: PHB on lyhenne sanoista poly- -hydroksivoihappo, joka on polyfosfaattibakteerien energiaa varastoiva aine.