Прекомерният общ фосфор в отпадъчните води е един от най-неприятните проблеми в AAO системите. При отстраняване на неизправности хората обикновено обмислят: Достатъчен ли е въглеродният източник? Утайката в добро състояние ли е? Трябва ли да се добавят химикали за отстраняване на фосфор?
Всички тези указания са правилни, но има лесно пренебрегвана причина-дългосрочна-прекомерна аерация.
Има общо схващане в индустрията: колкото по-голяма е аерацията и колкото по-висок е разтвореният кислород (DO), толкова по-енергично е аеробното усвояване на фосфора и толкова по-стабилна е системата за отстраняване на фосфора. Това всъщност не е така-прекомерната аерация може тихо да отслаби ефективността на биологичното отстраняване на фосфора, превръщайки го в „невидим убиец“. Това няма да доведе до незабавен колапс на системата, но постепенно ще отслаби „жизнеността“ на полифосфат-акумулиращите бактерии, което в крайна сметка ще доведе до особено объркващо явление: анаеробната част е нормална, но общият фосфор в отпадъчните води продължава да надвишава стандарта.
I. Какво точно представлява биологичното отстраняване на фосфора?
Процесът на AAO разчита на вид бактерии, наречени полифосфат{0}}акумулиращи бактерии за отстраняване на фосфора. Те извършват два редуващи се процеса в анаеробна и аеробна среда:
Анаеробна фаза: Полифосфат{0}}акумулиращите бактерии (PABs) първо разграждат полифосфатите в клетките си, освобождавайки фосфатите във водата и натрупвайки енергия. След това те използват тази енергия, за да абсорбират късо{2}}верижни мастни киселини (като оцетна киселина) от отпадъчните води, превръщайки ги в PHB за съхранение.
Аеробен етап: PPB разлагат PHB в клетките си, за да получат енергия. След това те използват тази енергия, за да абсорбират големи количества фосфати от водата, като синтезират полифосфати и ги съхраняват отново в клетките си.
И накрая, отстраняването на фосфора се постига чрез отстраняване на утайки: богатите на-фосфор PPB се извеждат от системата чрез изхвърляне на излишната утайка, като по този начин се отстранява фосфорът от водата.
Ключовият момент на целия процес е ясен: количеството PHB, синтезирано в анаеробния етап, директно определя количеството фосфор, което може да се абсорбира в аеробния етап. Достатъчните резерви на PHB водят до достатъчна абсорбция на фосфор; недостатъчните резерви на PHB намаляват капацитета за усвояване на фосфор.
II. Какво се унищожава от прекомерната аерация?
При нормални условия на аериране, разтвореният кислород в аеробния резервоар се поддържа в разумни граници. PPBs ще консумират PHB според нуждите, давайки приоритет на използването му за абсорбция на фосфор, което води до стабилно отстраняване на фосфора.
Проблеми обаче възникват, когато аерацията е прекомерна и разтвореният кислород в аеробната зона остава висок: когато разтвореният кислород е твърде висок, полифосфат-акумулиращите бактерии (PAB) не само използват PHB, за да абсорбират фосфор, но също така консумират голямо количество PHB за „поддържане на собствения си основен метаболизъм“. Това е най-смущаващият феномен, наблюдаван на -сайта: отделянето на фосфор в анаеробната зона е напълно нормално, но общият фосфор в отпадъчните води просто няма да намалее.
Причината всъщност не е сложна: процесът на „съхранение на храна“ в анаеробната зона не е засегнат, но в аеробната зона PHBs на PPAs се изразходват прекомерно, оставяйки недостатъчна енергия за-мащабно усвояване на фосфор. Тъй като не могат да абсорбират фосфор от водата, някои PPA дори ще освободят фосфор в обратния процес, което в крайна сметка води до прекомерни нива на фосфат в отпадъчните води.
III. Реален случай: неконтролирана аерация, рязко намаляваща ефективност на отстраняване на фосфора
Набор от -данни от измервания на място ясно илюстрира проблема: В пречиствателна станция за отпадъчни води, РК в предния край на аеробния резервоар беше контролиран на около 2 mg/L (в рамките на разумен диапазон), но нямаше специфичен контрол в края и прекомерната аерация доведе до ръст на РК в края до над 5 mg/L.
В резултат на това капацитетът на системата за отстраняване на фосфор се влошава бързо: Нивата на фосфат в отпадъчните води се повишават от нормалните 0,37 mg/L до 5,7 mg/L; скоростта на биологично отстраняване на фосфора рязко спадна, почти напълно се провали.
По-късно персоналът по поддръжката стабилизира разтворения кислород (DO) в целия аеробен резервоар на 2-3 mg/L и системата бавно се възстанови. След около две седмици стабилна работа, нивата на фосфор в отпадъчните води спаднаха до 0,89 mg/L и ефективността на отстраняване на фосфора се върна към проектната стойност.
Влошаването на отстраняването на фосфор, причинено от прекомерна аерация, не може да бъде поправено веднага след коригиране на параметрите.
Когато PHB се консумира прекомерно, полифосфат{0}}акумулиращите бактерии влизат в състояние на „ендогенно дишане“-те започват да разграждат собствения си клетъчен материал, за да оцелеят, увреждайки цялостната дейност на бактериалната общност. За -възстановяване на стабилен капацитет за отстраняване на фосфор, системата се нуждае от достатъчно време, за да може полифосфат{4}}акумулиращите бактерии да възпроизведат и повторно-натрупат PHB. Този процес обикновено отнема от няколко дни до няколко седмици, в зависимост от степента на щетите. Това е и основната причина, поради която много растения не виждат резултати след регулиране на аерацията-не че корекциите са неправилни, а че моментът не е подходящ.
IV. Тези 3 ситуации са най-вероятно да причинят незабелязано пре-проветряване
1. Дъждовни дни или нисък-натоварващ поток: Когато вали или количеството промишлени отпадъчни води е по-малко от обичайното, концентрацията на органична материя в потока спада значително. Утайката консумира по-малко кислород, така че необходимото ниво на кислород също е по-ниско. Ако скоростта на аериране остане същата, кислородът няма да бъде използван, което ще доведе до непрекъснато повишаване на разтворения кислород (DO) и изчерпване на PHB от полифосфат-акумулиращи бактерии. Ако скоростта на аериране не се регулира незабавно след намаляване на влиятелния товар и се поддържа висока аерация за продължителен период от време, този ефект на „кипяща жаба“ на свръх-аерация е най-коварният. Ефективността на отстраняване на фосфор може бавно да намалее в продължение на няколко месеца, докато внезапно надхвърли стандарта.
2. Фокусиране само върху предния край, пренебрегване на задния край: Много заводи инсталират DO сонди само в предния край на аеробния резервоар. Те се чувстват спокойни, когато DO в предния край изглежда нормално, но в отделенията на задния край често се появява прекомерна{2}}аерация. В действителност, когато общата скорост на аериране е твърде висока, задният край на аеробния резервоар е мястото, където DO е най-вероятно да бъде високо, а също и мястото, където PHB е „окончателно изчерпан“.
V. Практически предложения
1. Променете навика "колкото по-висока е аерацията, толкова по-добре"
Препоръчителното ниво на разтворен кислород (DO) в аеробния резервоар е между 2-3 mg/L и избягвайте превишаването на 4 mg/L за продължителни периоди. Обърнете специално внимание на разтворения кислород в края на аеробния резервоар, а не само на нивото нагоре по течението.
2. Проактивно намалете аерацията по време на периоди на ниско-натоварване
В случай на дъжд или ниска вливаща концентрация, незабавно намалете скоростта на аериране, за да поддържате резерва на PHB от бактерии,-акумулиращи полифосфат.
3. Имайте алтернативен подход при изследване на прекомерен общ фосфор
Ако отделянето на фосфор в анаеробния стадий е нормално, но изходящият фосфор е все още висок, проверете за прекомерна аерация. Също така проверете времето на задържане във вторичния утаителен резервоар, DO, пренесен от обратния хладник, прекомерния нитратен азот и достатъчното изхвърляне на утайки. Не добавяйте незабавно големи количества химикали за отстраняване на фосфор-това увеличава разходите и може да прикрие истинския проблем.
4. Бъдете търпеливи, след като коригирате DO
След като потвърдите, че прекомерната аерация причинява влошаване на отстраняването на фосфор, намалете нивото на DO и оставете системата известно време. Честите корекции на параметрите могат действително да шокират бактериалната общност многократно, забавяйки нейното възстановяване.
5. Предотвратете „обратния поток на кислород“ Ако вода с високо-DO от аеробния резервоар навлезе в анаеробния или аноксичен резервоар чрез рециркулация на утайки или смесена рециркулация на течност, това ще наруши анаеробната среда и директно ще повлияе на синтеза на PHB от бактерии,-акумулиращи полифосфат. Системата за рециркулация в идеалния случай трябва да има безкислородна буферна зона или да контролира коефициента на рециркулация, за да намали въвеждането на кислород.
В крайна сметка, ключът към биологичното премахване на фосфор от AAO не е драстично увеличаване на аерацията или просто добавяне на въглеродни източници, а по-скоро поддържане на баланса на PHB „енергийната сметка“ за полифосфат-акумулиращи бактерии.
Недостатъчната аерация води до неадекватно усвояване на фосфора; прекомерната аерация изчерпва преждевременно полифосфата-, натрупвайки „отлаганията“ на бактериите, значително намалявайки или дори елиминирайки ефективността на биологичното отстраняване на фосфора. За работа и поддръжка контролът на разтворения кислород в аеробния резервоар е от първостепенно значение. Когато общите нива на фосфор надвишават стандарта, обмислянето на множество слоеве и извършването на допълнителни измервания често е по-ефективно от сляпото регулиране на параметрите или добавянето на химикали.
Забележка: PHB е съкращение за поли- -хидроксимаслена киселина, която е вещество за съхранение на енергия в полифосфатните бактерии.