Разбиране на активната утайка (III) – анализ и решения на „симптомите“ на култивирането на биохимична утайка!

Предговор: Предишните два документа представиха произхода, структурата на микробната общност и средата на растеж на активната утайка, но изглежда, че все още не сме приключили. Има още много за разглеждане по отношение на активната утайка, така че нека продължим! В края на краищата, моят курс "Инженеринг за контрол на замърсяването на водата" посвети глава на активната утайка. Много проблеми възникват по време на култивирането на биохимични утайки в пречиствателните станции за отпадъчни води. Тук бих искал да анализирам следните аспекти, за да се справя с тези проблеми.

По-голямата част от пречиствателните станции за отпадъчни води използват процеси на биологично пречистване, а най-често използваният процес в тях е "процесът на активна утайка". Пускането в експлоатация на активната утайка неизбежно среща някои проблеми. Някои проблеми произтичат от недостатъци в дизайна, докато други възникват от колебания в качеството на водата. По-голямата част от проблемите обаче възникват от неадекватно култивиране и аклиматизация на утайките. Те могат да бъдат широко категоризирани, както следва:

Проблеми с превишение на замърсителите:

По отношение на качеството на водата, превишаващо стандартите, най-честите замърсители, които надвишават ограниченията, са ХПК, амонячен азот и общ азот. Фосфорът и SS имат много малка вероятност да превишат стандартите. Ако биологичното третиране е недостатъчно, може да се използва физикохимично третиране. Докато процесът на коагулация и утаяване е включен в долния край на процеса на третиране, нивата на фосфор обикновено няма да надвишат лимита.

ХПК над нормата се дължи на несъвместимостта между замърсители и микроорганизми (трябва да се отбележи, че колкото по-сложна е структурата и колкото по-голямо е молекулното тегло на замърсителя, толкова по-трудно се разгражда, като по този начин изисква специфични микроорганизми за пречистване, докато битовите отпадни води нямат този проблем). Микроорганизмите имат специфична диета; някои видове микроорганизми имат своите предпочитани храни. Например целулолитичните бактерии обичат изключително целулозата и не харесват други храни и не могат да виреят в други среди. Разбира се, има и безразборни микроорганизми, които ще приемат храни като глюкоза, брашно, кафява захар, алкохол и битови отпадъчни води, защото са с високо съдържание на енергия и са лесно смилаеми. Това е подобно на начина, по който повечето хора обичат говеждо, пилешко, патешко, гъше и морски дарове, но не биха могли да изядат нито една бамбукова стрък-само националното съкровище „панда“ може да се справи с такава задача.

Проблемът с прекомерния амонячен азот и общия азот обикновено се решава чрез нитрификация и денитрификация. Ако амонячният азот е в допустимите граници, но общият азот е прекомерен, това показва проблем с денитрификацията. Това е доста често срещано и причината обикновено е дисбаланс в разтворения кислород, рН или хранителни вещества. Спомням си, когато за последен път се сблъсках с проблем с денитрификацията, използвах доста драстичен метод: спрях вентилатора и извърших пълна -денитрификация на резервоара, което намали общия азот от над 100 до едноцифрено число за 8 часа. Когато както амонячният азот, така и общият азот са прекомерни, характерно е, че „амонячният азот е почти равен на общия азот“. Не съм срещал амонячен азот, надвишаващ стандарта преди, тъй като нитрифициращите бактерии са относително лесни за култивиране, за разлика от денитрифициращите бактерии, които са малко деликатни.

Няма да анализирам фосфора и суспендираните твърди вещества (SS), тъй като тези два показателя наистина са относително лесни за справяне.

Проблеми като плаваща утайка, пяна и измет

По време на работа на система за биологично третиране могат да възникнат проблеми като плаваща утайка, разширяване на утайката, пяна и измет. Тези проблеми може да не са непременно причина качеството на отпадните води да надвишава стандартите, но те са визуално непривлекателни и потенциално могат да доведат до системни проблеми в дългосрочен план. Ето защо е изключително важно да се установи причината и да се реши проблемът възможно най-рано!

Тези проблеми обикновено произтичат от три основни източника:
1. Ненормално качество на входящата вода, причиняващо внезапни промени в околната среда на системата за биологично третиране, като например промени в рН. Прекомерната киселинност или алкалност може да причини пяна, измет или други проблеми. Токсичните вещества, повърхностноактивните вещества и прекалено високите влиятелни натоварвания също могат да причинят свързани проблеми.

2. По време на пускането в експлоатация на системата за биологично третиране оперативните грешки могат да доведат до внезапни промени в околната среда на системата (като pH или разтворен кислород), което води до утайка, пяна и измет.

3. Неподходящият дизайн на резервоара (или други структури на резервоара) може да доведе до късо-съединение или създаване на анаеробни зони. Например, твърде малък ъгъл в бункера за утайки в утаителния резервоар може да причини натрупване на утайки и т.н.

Причините за тези проблеми са основно едни и същи, така че тук ще предоставим единен анализ и решения. Пяната и изметта се срещат предимно в две среди: аеробна среда (или аерационни резервоари) и анаеробна среда (като първични утаителни резервоари, вторични утаителни резервоари, аноксични резервоари, хидролизни резервоари и др.). Разбира се, причините за образуването на пяна и измет в аеробна и анаеробна среда са напълно различни.

Анализ на причините и характеристиките на проблемите в аеробни среди:

1. Необичайни промени в pH. Както бе споменато по-рано, както прекалено ниските, така и високите нива на рН могат да причинят разпенване при аериране. Може да се извърши анализ на влиятелното качество на водата и добавените химикали, а рН на резервоара за биологично третиране трябва своевременно да се коригира до нормалния диапазон. В допълнение, процесът на нитрификация в аеробните резервоари понижава рН и могат лесно да настъпят силни промени в рН във вода с високи концентрации на амонячен азот, което изисква своевременно добавяне на алкали за поддържане на алкалния баланс.

2. Токсични вещества и високо органично натоварване. И двете могат да доведат до изплуване на активната утайка, образувайки пяна и измет. Това основно се дължи на влиятелното качество на водата (едва ли някой ще бъде толкова празен, че да отрови аерационния резервоар).

3. Influent съдържа маслени вещества и повърхностно активни вещества. Маслата и повърхностно активните вещества, комбинирани с аериране, могат да причинят оцветена пяна. Ако видите цветна пяна, можете да обвините тези вещества, тъй като тази пяна влияе отрицателно върху разтворения кислород и системата за аериране.

4. В резервоара за биологично третиране се появяват анаеробни зони. Това е грешка в дизайна. Локализираните анаеробни условия и натрупването на утайка могат да доведат до анаеробна ферментация на утайката, произвеждайки газ, който пренася натрупаната утайка на повърхността. В този случай резервоарът се нуждае от модификация. Добавете устройства за аериране или водачи за поток към анаеробните зони, за да позволите на отпадъчните води да текат.

5. Разтвореният кислород е твърде нисък. Високите входящи концентрации могат да причинят намаляване на разтворения кислород в аерационния резервоар или това може да бъде причинено от вентилатора и аериращите устройства. Средите с ниско съдържание на разтворен кислород благоприятстват оцеляването на нишковидните бактерии. Продължителните ниски нива на кислород могат да доведат до прекомерна пролиферация на нишковидни бактерии, причинявайки натрупване на утайки. Обикновено разтвореният кислород в аерационния резервоар не трябва да бъде по-нисък от 2 mg/L.

6. Недостатъчно или никакво отстраняване на утайки за продължителни периоди. Недостатъчното изхвърляне на утайки води до непрекъснато увеличаване на концентрацията на утайки в аерационния резервоар. Когато концентрацията на утайката достигне 5000 или по-висока, недостатъчните хранителни вещества карат много микроорганизми да „гладуват“, което води до недостиг на хранителни вещества. Тази "мъртва утайка" изплува на повърхността, образувайки дебел слой нагар. Следователно контролирането на концентрацията на утайки е от решаващо значение. За ръководител или техник на пречиствателна станция за отпадъчни води управлението на утайките е изключително важно!

Анализ на проблемите и характеристиките в анаеробни среди:

Основните проблеми в анаеробните среди са плаващи утайки от денитрификация и плаващи анаеробни утайки, които се появяват предимно в утаителни резервоари.

1. Плаваща утайка от денитрификация: Непълната денитрификация в аноксичния резервоар позволява на нитратния азот да навлезе естествено в резервоара за утаяване. Аноксичната среда в утаителния резервоар задейства денитрификация, което кара утайката да изплува на повърхността. Това е сравнително лесно за решаване (с изключение на проблема с аноксичния резервоар, който е твърде малък, което е неразрешимо). Навременното попълване на въглеродните източници в аноксичния резервоар е от решаващо значение за поддържане на COD на приблизително 4-5 пъти общото ниво на азот, което гарантира, че денитрифициращите бактерии са добре нахранени и могат да функционират ефективно. Разбира се, съотношението на рециркулация на смесената течност също трябва да се поддържа, в идеалния случай над 200%.

2. Плуваща анаеробна утайка. Свидетел съм на този проблем от първа ръка. Поради проектния ъгъл (обикновено по-голям от 55 градуса), утайката е трудно да се източи напълно от бункера за утайка на резервоара за утаяване, създавайки много мъртви зони. С течение на времето тази утайка се натрупва и лесно изплува на повърхността. Всеки, който се сблъска с този проблем, трябва директно да обвини дизайнерския екип.

Микроорганизмите играят жизненоважна индикативна роля по време на пускането в експлоатация на биологични системи. Чрез наблюдение на видовете микроорганизми може да се определи формата на утайката и може да се предвиди качеството на отпадъчните води.

Когато активната утайка е в добро състояние:

Когато активната утайка е в добро състояние, флокулите са сравнително големи и се утаяват добре. Микроскопското изследване разкрива организми като *Vorticella*, *Platycodon*, *Platycodon*, *Platycodon*, различни *Schizothora*, ротифери, *Cyclophora* и олигохети-както приседнали, така и пълзящи видове.

Когато активната утайка се влоши:

Когато активната утайка се влоши, флокулите са по-малки и се появяват бързо-плуващи организми като *Trichomonas*, *Trichomonas* и *Trichomonas*. Когато утайката се влоши сериозно, микроорганизмите умират в голям мащаб или почти изчезват, утаяването на утайката намалява и капацитетът за пречистване на водата е слаб.

От влошаване до нормално:

По време на преходния период от влошаване към нормално, активната утайка проявява бавно-плуващи или пълзящи организми като *Platycodon* и *Platycodon*.

Натрупване на активна утайка:

Натрупването на активна утайка често се случва през есента и зимата. По това време утаяването на утайката е лошо, с висок коефициент на утаяване за 30- минути, докато концентрацията на утайката е относително ниска, което води до относително висок индекс на утайката (SVI). Нишковидните бактерии са основните организми, причиняващи натрупване на утайки. Поради мащабното -размножаване на филаментозни бактерии, активната утайка изглежда като памук, с фини частици и сравнително светъл цвят.

Недостатъчно разтворен кислород:

Когато разтвореният кислород в аерационния резервоар е постоянно недостатъчен, активната утайка става по-тъмна от нормалното и излъчва миризма.

Прекомерно количество разтворен кислород:

При нормални обстоятелства могат да се наблюдават приблизително 300 ротифери на милилитър активна утайка под микроскоп, докато саркоптерите рядко се наблюдават при нормални условия. Когато скоростта на аериране в резервоара за аериране е непрекъснато твърде висока, ще се появят голям брой саркоптери и ротифери.

Ниска влиятелна концентрация и БПК натоварване:

Когато концентрацията на отпадъчните води и натоварването на БПК са твърде ниски, ще се появят люспести насекоми, което показва появата на нитрификация.

Други промени в околната среда:

Когато индикаторната биомаса в активната утайка рязко намалее, това може да се дължи на влиянието на токсични вещества или резки промени в определени условия на околната среда. В такива случаи трябва да се вземат подходящи мерки за минимизиране на въздействието върху микроорганизмите.

При процесите на пречистване на отпадъчни води с активна утайка, микроскопското изследване на микроорганизмите в аерационния резервоар е решаващ метод за оценка на експлоатационния статус на активната утайка и е един от важните инструменти за мониторинг на пречистването на отпадъчни води. Въз основа на промените в микробната популация в аерационния резервоар трябва да се направят съответните корекции на процеса, за да се гарантира, че активната утайка остава в добро състояние и че пречистването на отпадъчните води отговаря на стандартите.