Daugelis žmonių, dirbančių nuotekų valymo srityje, turi intuiciją: „Mikroorganizmai yra pagrindinė jėga, todėl daugiau dumblo reiškia stipresnius valymo pajėgumus“. Tai atrodo pagrįsta, tačiau iš tikrųjų tai dažnai sukelia problemų.
Tie, kurie dalyvavo{0}}paleidimo vietoje, tikriausiai matė šį scenarijų: svyruoja nuotėkis, retkarčiais amoniakinio azoto kiekis viršija standartus, o pirmoji operatoriaus reakcija yra „nepakankama dumblo koncentracija“, dėl kurios dumblo išleidimas sumažėja arba net iš viso nėra. MLSS palaipsniui didėja nuo 3000 iki 4000, 5000 ir 6000 mg/l.
Keista, bet didesnė dumblo koncentracija išsprendžia problemą, tačiau sukelia naujų problemų, -perpildo dumblas iš antrinio nusodinimo rezervuaro, nuotekų SS viršija standartus, orapūtės dažnis jau yra maksimalus, o DO aerobiniame rezervuare padidinti negalima.
Taigi kur problema?
Ryšys tarp dumblo koncentracijos ir sistemos talpos yra ne tiesinis, o parabolė.
Deguonies tiekimo kliūtis: ištirpusio deguonies perdavimo „paskutinė mylia“
Pirma, apsvarstykite vėdinimą: kiekvieną kartą padidėjus dumblo koncentracijai 1000 mg/l, deguonies suvartojimo norma bake padidėja. 1 kg aktyviojo dumblo paros apykaitai palaikyti reikia maždaug 0,8-1,2 kg deguonies. Kai MLSS pakyla nuo 3000 iki 5000, bendra biomasė rezervuare padidėja beveik 70%, todėl padidėja bendras deguonies poreikis.
Gilesnė krizė slypi deguonies perdavimo mikroskalėje apribojimuose. Kai MLSS viršija tam tikrą vertę, aktyviojo dumblo flokų dalelių dydis ir tankis žymiai padidėja. Dėl to atsparumas deguonies pernešimui didėja eksponentiškai, todėl susidaro „paskutinės mylios“ ištirpusio deguonies perdavimo problema.
Šiuo metu, nors DO aerobiniame bake gali išlikti 2,0–3,0 mg/l, maždaug 60 % tūrio flokų viduje jau gali būti anoksinės būsenos. Nitrifikuojančios bakterijos yra tarsi gyventojai, įspausti į „vidinį kambarį be langų“, kur deguonį suvartoja išorinės heterotrofinės bakterijos, prieš pasiekdamos jų teritoriją. DO (ištirpusios organinės anglies) panaudojimo lygis labai sumažėja, nitrifikuojančių bakterijų aktyvumas slopinamas, ima didėti amoniakinio azoto kiekis. Tuo pačiu metu dėl lokalizuotos beanoksinės aplinkos gijinės bakterijos lengviau dauginasi, atpalaiduoja dumblo struktūrą ir pablogina nusėdimo savybes.
Atsiskaitymo riba: antrinio nusodinimo rezervuaro „perkrovos“ krizė
Žvelgiant į antrinį nusodintuvą: kuo didesnė dumblo koncentracija, tuo daugiau kietųjų medžiagų patenka į antrinį nusodintuvą. Paviršiaus apkrovos projektinė vertė tipiškam antriniam nusodinamajam rezervuarui su centrine įleidimo anga ir aplinkine išleidimo anga yra 0,8–1,2 m³/m²·h, o kietųjų dalelių apkrova paprastai kontroliuojama 4–6 kg/m²·h.
Nuolatinis MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids) padidėjimas tiesiogiai lems reikšmingą antrinio nusodinimo rezervuaro kietųjų dalelių apkrovos padidėjimą, viršijantį projektinės talpos ribą. Perkrovus dumblo-vandens atskyrimo efektas susilpnėja, supernatantas tampa drumstas, o nuotekų SS viršija standartą. Kartais smulkaus dumblo sluoksnis plūduriuoja visame antrinio nusodinimo rezervuaro paviršiuje, o grįžtamojo srauto santykio reguliavimas yra neefektyvus. Daugelis nuotekų skendinčių medžiagų, viršijančių normą, yra įsišaknijusios ne biologinio valymo skyriuje, o dumblo koncentracijoje, viršijančioje projektinį antrinio nusodinimo rezervuaro pajėgumą.
Nesubalansuotas dumblo amžius: „senėjimo“ spąstai už koncentracijos
Kitas lengvai nepastebimas veiksnys yra dumblo amžius. Esant pastoviam dumblo išleidimo kiekiui, padidinus MLSS, pailgės dumblo amžius.
Per didelis dumblo senėjimas lemia dumblo senėjimą: mikroorganizmai patenka į endogeninio kvėpavimo fazę, padidindami savo deguonies suvartojimą, tačiau jų efektyvus aktyvumas skaidant teršalus gerokai sumažėja. Senstančios dumblo pūslelinės tampa smulkios ir suskaidytos, lėčiau nusėda ir lengviau prarandamos kartu su nuotekomis.
„Balanso taško“ radimas: svarbiausia yra dinaminis valdymas
Praktiškai „tinkama koncentracija“ visada yra svarbesnė nei „didelė koncentracija“. Nėra vienos, visuotinai taikomos optimalios dumblo koncentracijos; veikimo parametrai turi būti dinamiškai koreguojami atsižvelgiant į konkrečias eksploatavimo sąlygas:
Įtakos apkrova: Esant didelės organinės apkrovos sąlygoms, saikingai padidinus dumblo koncentraciją, galima apsaugoti nuo vandens kokybės sukrėtimų; Esant ilgalaikėms-mažoms įtekėjimo apkrovoms, per didelė dumblo koncentracija tik padidins ventiliatoriaus energijos sąnaudas ir padidins spaudimą dumblo išleidimo priežiūrai.
Vandens temperatūros sąlygos: žiemą žema temperatūra sumažina mikrobų metabolinį aktyvumą, todėl galima saikingai padidinti MLSS (daugiasluoksnių dumblo kietųjų medžiagų) biomasę, kad būtų užtikrinta nitrifikacija. Vasarą aukštesnė vandens temperatūra ir didesnis mikrobų aktyvumas sumažina dumblo koncentraciją, taupo aeracijos energiją ir sumažina dumblo susikaupimo riziką.
Pagrindinis etalonas: sutelkti dėmesį į F/M (tiekimo{0}}ir{1}}mikroorganizmų santykis)
Patikimiausias etalonas sprendžiant, ar dumblo koncentracija yra pagrįsta, yra F/M santykis (pašarų -ir -mikroorganizmų santykis), o ne griežtas dėmesys vienai MLSS vertei.
Įprastoms komunalinių nuotekų sistemoms tinkamas F/M diapazonas paprastai yra 0,1–0,2 kg BDS5/kg MLSS·d (kai kurie procesai gali sumažinti šį rodiklį iki 0,2–0,4).
F/M santykis mažesnis nei 0,05 rodo ilgalaikį mikrobinio substrato trūkumą; nuolatinis badavimas greitai sukels dumblo senėjimą.
F/M santykis, didesnis nei 0,4, rodo, kad nėra pakankamai veiksmingų biomasės atsargų, todėl vandens kokybės sukrėtimų metu nuotekos gali viršyti standartus.
Kasdienis dumblo išleidimo greičio koregavimas, siekiant stabilizuoti tiekimo -ir-mikroorganizmų santykį, yra daug moksliškiau nei griežtas fiksuotos dumblo koncentracijos laikymasis. Daugelis nusistovėjusių nuotekų valymo įrenginių dinamiškai koreguoja savo dumblo koncentraciją pagal faktines sąlygas: žiemą vidutiniškai padidina koncentraciją, kad išlaikytų valymo efektyvumą, o vasarą ją sumažina, kad taupytų energiją ir kontroliuotų dumblo kaupimąsi. Tai praktinė patirtis, kurią po daugybės bandymų ir klaidų apibendrino priekinės linijos darbuotojai.
Galiausiai dumblo koncentracija yra tik proceso reguliavimo priemonė, o ne galutinis veiklos tikslas. Mes tikrai siekiame ilgalaikio-sistemos stabilumo, nuosekliai atitinkančio nuotekų srauto ir kontroliuojamų eksploatavimo išlaidų.
Tiek per aukštas, tiek žemas MLSS lygis kenkia stabiliam sistemos veikimui. Optimali dumblo koncentracija yra tokia, kuri palaiko debitą (F/M) protingame diapazone, užtikrina stabilų ir kontroliuojamą ištirpusio deguonies kiekį (DO), neleidžia dumblo nutekėjimui dėl antrinės sedimentacijos ir nuolat atitinka vandens kokybės standartus. Ši vertė gali būti didesnė arba mažesnė už projektinę pamatinę vertę, tačiau didesnė tikrai ne visada yra geriau.