Scenarijus „didelis COD, žemas TP ir didelis TN“ yra klasikinis stipraus anglies{0}}azoto-fosforo disbalanso atvejis. Šiame straipsnyje trumpai aprašoma, kaip diagnozuoti ir spręsti šią problemą (turinys ir skaičiai atspindi asmenines nuomones, pagrįstas praktine patirtimi ir yra tik nuoroda).
Pagrindinius proceso koregavimo tikslus galima apibendrinti taip:
1. Nedelsdami pašalinkite „fosforo apribojimą“-, trukdantį mikrobų dauginimuisi;
2. Efektyviai panaudoti perteklinį anglies šaltinį-paversti didelės-koncentracijos ChDS į denitrifikacijos varomąją jėgą;
3. Pasiekite gilų azoto pašalinimą-užtikrinkite, kad didelis-TN nuotekis nuolat atitiktų išleidimo standartus.
Toliau pateikiamos konkrečios koregavimo priemonės, suskirstytos pagal inžinerinio įgyvendinimo logiką.
I. „Gyvybę-gelbstinčių“ koregavimų reikia nedelsiant: tikslus fosforo papildymas
Tai yra visų kitų priemonių būtina sąlyga. Esant fosforo-trūkumo sąlygoms, net esant daug anglies ir deguonies, aktyvusis dumblas negali sudaryti sveikų flokų; vietoj to jis linkęs suirti ir išsiplauti.
Patikrinkite ir apskaičiuokite dozę
Nustatykite papildymo kiekį pagal maždaug BDS₅:P=100:1 santykį. Jei turimi tik COD duomenys, konvertuodami naudokite BDS5/CDS santykį (pvz., jei BDS5/COD ≈ 0,5, įvertinkite pagal COD:P ≈ 200:1). Būtinai apskaičiuokite dozę dinamiškai pagal faktinius įtekančio srauto greičius ir fosforo koncentracijas.
Pasirinkite fosforo šaltinį ir dozavimo tašką
Fosforo šaltinis: pirmenybę teikite lengvai įsisavinamiems ortofosfatams, tokiems kaip amonio-divandenilio fosfatas arba natrio-divandenilio fosfatas. Nors diamonio vandenilio fosfatas gali būti naudojamas, jei taip pat trūksta azoto, dabartinis scenarijus susijęs su dideliu azoto kiekiu; todėl, norint išvengti papildomo azoto, rekomenduojama naudoti fosforo rūgštį arba natrio-divandenilio fosfatą.
Dozavimo taškas: Dozavimo tašką pastatykite anoksinės zonos pabaigoje arba aerobinės zonos pradžioje biologiniame rezervuare, kad mikroorganizmai galėtų paimti fosforą tiesiai patekę į aerobinę zoną. Neišmeskite visos dozės į anaerobinę zoną, nes tai gali sukelti per daug fosforą{1}}kaupiančių organizmų pasisavinimą (kadangi fosforo pašalinimas čia nėra tikslas) arba neveiksmingų nuosėdų susidarymo.
Stebėsena pereinamuoju laikotarpiu
Per 2–3 dienas po fosforo papildymo dumblo nusėdimo santykis (SV) iš pradžių sumažės, nes gerėja floko kokybė, o po to palaipsniui didėja, nes daugėja mikrobų. Sinchroniškai stebėkite nuotekų bendrą fosforo kiekį, kad užtikrintumėte, jog lygis po papildymo neviršija nustatytų ribų (idealiu atveju kontroliuojamas 0,3–0,5 mg/l, kad būtų patenkinti mikrobų poreikiai, išlaikant saugumo ribą).
II. „Didelio COD“ pavertimas „denitrifikacijos turtu“: išankstinis-padėties nustatymas ir laipsniškas anglies šaltinių dozavimas
Kadangi anglies šaltinis yra gausus, jis turėtų būti visiškai panaudotas denitrifikacijai, o ne užtvindyti aerobinę zoną ir eikvoti vartojant deguonį.
Įdiekite kelių{0}}taškų įtekėjimo arba anglies šaltinio nukreipimą
Nukreipkite dalį neapdoroto vandens (didelis COD) -aplenkdami pirminį nuosėdų rezervuarą-tiesiogiai į anoksinę zoną, kad būtų naudojamas kaip anglies šaltinis denitrifikacijai. Po sijojimo ir smėlio pašalinimo žaliavinis vanduo gali „šokti“ tiesiai į anoksinį rezervuarą, neleisdamas anglies šaltiniui oksiduotis ir iššvaistyti pirminėje sedimentacijos rezervuare arba aerobinėje zonoje. Kontroliuokite lengvai biologiškai skaidomo COD kiekį, patenkantį į anoksinę zoną, atsižvelgdami į bendro azoto pašalinimo tikslus.
Padidinkite hidrolizę{0}}rūgštėjimą, kad pagerintumėte anglies šaltinio kokybę
Jei COD yra didelis, bet BDS₅/CDS santykis mažas, tai rodo, kad vyrauja ugniai atsparios (sunkiai -suyrančios-) organinės medžiagos. Išankstinio apdorojimo stadijoje galima įrengti hidrolizės-rūgštinimo baką, kad didelės ugniai atsparios organinės molekulės būtų suskaidytos į lengvai biologiškai skaidomas VFA (lakiąsias riebalų rūgštis), taip pagerinant anglies šaltinio panaudojimo denitrifikacijai efektyvumą.
Naudokite aerobinę zoną, kad sunaudotumėte anglies likučius
Neišvengiamai koks nors anglies šaltinis pateks į aerobinę zoną; šiuo atveju įsitikinkite, kad aerobinio etapo pabaigoje ištirpusio deguonies (DO) kiekis yra ne mažesnis kaip 2 mg/l, kad visiškai oksiduotų liekamąjį BDS ir neleistų nuotekų COD viršyti ribines vertes. Be to, kadangi dėl anglies šaltinių pertekliaus gali daugintis heterotrofinės bakterijos, -gali išstumti nitrifikuojančias bakterijas-, dumblo amžius ir organinė apkrova turi būti atidžiai kontroliuojami.
III. Nukreipimas į „didelio bendro azoto“ iššūkį: maksimaliai padidinkite nitrifikacijos{1}}denitrifikacijos potencialą
Dėl didelio bendro azoto kiekio reikia optimizuoti ir nitrifikacijos, ir denitrifikacijos etapus iki galo.
Nitrifikacijos etapas: erdvės ir laiko sukūrimas nitrifikuojančioms bakterijoms
Dumblo amžiaus kontrolė: Nitrifikuojančios bakterijos turi ilgą generavimo laiką; dumblo amžius turi būti palaikomas mažiausiai 15 dienų (žiemą ilgiau nei 20 dienų), kad jų „neišstumtų“ greitai besidauginančios heterotrofinės bakterijos. DO priežiūra: palaikykite DO aerobinėje zonoje pastovią 2–3 mg/l; nenuleiskite jo per daug, kad taupytumėte energiją.
Šarmingumo stebėjimas ir papildymas: Nitrifikuojant sunaudojamas šarmingumas (apie 7,14 g CaCO₃ sunaudojama vienam gramui oksiduoto NH₄⁺-N). Nitrifikacijos greitis gerokai sumažėja, kai pH nukrenta žemiau 7,0; todėl norint palaikyti mišraus skysčio pH tarp 7,5 ir 8,0, reikia dozuoti Na2CO3 arba skystą šarmą.
Denitrifikacijos zona: maksimaliai išnaudokite tiek vidinius, tiek išorinius anglies šaltinius.
Vidinės recirkuliacijos santykio optimizavimas: Užtikrinti pakankamą didelio-nitratų mišinio skysčio recirkuliaciją iš aerobinės zonos galo atgal į anoksinę zoną; Vidinės recirkuliacijos koeficientas paprastai nustatomas tarp 200% ir 400%. Pernelyg didelė recirkuliacija įveda per daug DO, sutrikdydama anoksinę aplinką. Anoksinių sąlygų palaikymas: DO anoksinėje zonoje turi būti griežtai kontroliuojamas žemiau 0,5 mg/l; naudokite mechaninį maišymą, kad užtikrintumėte dumblo-kontaktą su vandeniu ir išvengtumėte paviršiaus aeracijos.
Laikina anglies šaltinių kontrolė: jei pakanka išorinio anglies šaltinio (įtekančio COD), denitrifikacijos greitis gali siekti 0,03–0,06 kg NO₃⁻-N/(kg MLVSS·d). Jei atsiranda anglies trūkumo požymių (pvz., didėja nitratų -azoto kiekis), pagalvokite apie skubius anglies šaltinius, pvz., natrio acetatą, nors tai nėra pirmasis pasirinkimas; pirmenybę teikti visiškam žaliavinio vandens anglies kiekio panaudojimui.
Apsvarstykite galimybę naudoti dalinį nitrifikavimą{0}}denitrifikaciją arba anamoksą (tinka labai mažam C/N santykiui; nors pagal šį scenarijų yra daug anglies,{1}}todėl daliniai keliai nereikalingi-šios technologijos gali būti naudojamos kaip ateities techninės galimybės).
Jei bendras azoto kiekis yra labai didelis, o anglies šaltiniai -nepaisant jų gausūs{1}}vis tiek neatitinka denitrifikacijos poreikių (kraštutiniu atveju), galima pabandyti atlikti dalinę nitrifikaciją (nitritų kaupimąsi) kartu su Anammox azotui pašalinti. Tačiau tai sunku įgyvendinti praktiškai, todėl reikia stebėti ir tiksliai valdyti, todėl tai turėtų būti vertinama kaip ilgalaikė- optimizavimo strategija.
IV. Ypatingo „didelio COD, bet prasto biologinio skaidumo“ atvejo sprendimas
Jei stebėjimas rodo BDS5/CDS santykį < 0,2, didelį COD sunku panaudoti tiesiogiai per biologinius procesus, o anksčiau minėtos anglies šaltinio panaudojimo strategijos bus žymiai mažiau veiksmingos. Šiame etape reikalingos šios priemonės:
1. Fizikinis ir cheminis išankstinis apdorojimas, siekiant sumažinti apkrovą: prieš biologinę sistemą įdiekite koaguliacijos-sedimentacijos, cheminės oksidacijos (Fenton, O₃) arba aktyvintos anglies adsorbcijos įrenginius, kad iš pradžių 30–50 % sumažintumėte nepalankų ChDS ir pagerintumėte tolesnį BDS₅/COD santykį.
2. Biologinis -padidinimas: į hidrolizės -rūgštinimo baką įpilkite specialių bakterijų padermių arba biologinių fermentų arba naudokite PACT procesą (aktyviosios anglies milteliai{3}}aktyvus dumblas), kad adsorbuotų nepalankias medžiagas ir pailgintumėte jų buvimo laiką.
3. Membranų atskyrimas kaip paskutinė apsaugos priemonė: biocheminio etapo pabaigoje naudokite MBR arba NF/RO sistemas, kad užfiksuotumėte likutinį ChDS, užtikrinant, kad gautas koncentratas būtų apdorojamas atskirai.
V. „Saugumo tinklas“ operatyviniam valdymui
Nuolatinis fosforo balanso stebėjimas: kiekvienos pamainos metu tikrinti bendrojo fosforo (TP) lygį įtekamojoje zonoje, anaerobinės zonos pabaigoje ir aerobinės zonos pabaigoje; taip išvengiama dumblo suirimo dėl nepakankamo papildymo ir išvengiama nuotekų ribos pažeidimų, kuriuos sukelia per didelis fosforo dozavimas.
Internetinis amoniako azoto / nitratų azoto profiliavimas: įvertinkite nitrifikacijos pabaigos tašką ir vidinio perdirbimo santykio tinkamumą, stebėdami amoniakinio azoto ir nitratų azoto koncentracijos pokyčius aerobinėje zonoje.
Mikroskopinis dumblo charakteristikų tyrimas: nedelsdami ištirkite galimus fosforo šaltinio sutrikimus arba nepakankamą dozavimą, jei floko dalelės tampa smulkios, dauginasi siūlinės bakterijos arba laisvai{0}}plaukioja bakterijos.
Atsarginių avarinių cheminių medžiagų paruošimas: palaikykite tinkamas fosforo rūgšties, anglies šaltinių (natrio acetato) ir šarminių medžiagų (skysto šarmo) atsargas, kad išvengtumėte tiekimo grandinės sutrikimų.
Chlorido jonų poveikis šiems parametrams:
I. Pagrindinė koreliacija: kaip chlorido jonai padidina amoniako azoto lygį (nitrifikacijos sistemos žlugimas)
Tai pati tiesiausia ir kritiškiausia nuoroda. Didelis bendrojo azoto kiekis dažnai apima didelę amoniakinio azoto dalį. Didelės chlorido jonų koncentracijos gali tiksliai „nunaikinti“ mikroorganizmus, atsakingus už amoniakinio azoto apdorojimą.
Osmosinis šokas: pirmiausia pašalinamos nitrifikuojančios bakterijos
Nitrifikuojančios bakterijos (ypač amoniaką{0}}oksiduojančios bakterijos) yra ypač jautrios osmosinio slėgio pokyčiams-daug labiau nei heterotrofinės bakterijos, skaidančios ChDS. Kai chlorido jonų koncentracija smarkiai padidėja (pvz., viršija 5 000–10 000 mg/l), jų ląstelės netenka vandens, dėl to nutrūksta medžiagų apykaita arba netgi miršta. Neatidėliotinos pasekmės: Nitrifikacija aerobinėje zonoje; amoniakinis azotas negali būti paverstas nitritais ir nitratais, todėl amoniako kiekis nuotekose padidėja. Stebėsite šį duomenų modelį: didelis įtekančio amoniako kiekis, o ištekančio amoniako lygis yra beveik identiškas įtekamajam.
Klaidingas sprendimas dėl „pseudo-COD“ trukdžių: kaip minėta anksčiau, chlorido jonai trukdo matuoti COD. Jei stebimas „didelis COD“ yra iliuzija-reiškianti, kad tikrasis COD yra mažas-ir padidinsite recirkuliaciją arba aeraciją, remdamiesi šiuo klaidingu rodmeniu, tik padidinsite sistemos nestabilumą. Nepaisant to, didelis chlorido kiekis slopina nitrifikuojančias bakterijas, nepriklausomai nuo to, ar COD rodmuo yra tikslus.
II. Kaupiamasis poveikis: „Mirties spiralė“, kurią sukelia didelis amoniako, didelio chlorido ir fosforo trūkumas
Amoniako toksiškumo ir druskingumo toksiškumo sinergija:
Didelės amoniakinio azoto koncentracijos (ypač laisvojo amoniako arba FA) savaime slopina mikroorganizmus. Tuo pačiu metu didelis druskingumas (chlorido jonai) sutrikdo pusiausvyrą tarp ląstelės vidaus ir išorės. Šie dvigubi stresoriai labai kenkia mikrobų veiklai.
Pagrindinis dalykas: Stresą patiriantys mikroorganizmai turi sunaudoti daug energijos (ATP), kad išlaikytų jonų pusiausvyrą, pumpuodami natrio ir chlorido jonus iš ląstelės. Šis daug energijos reikalaujantis procesas{1}}labai priklauso nuo fosforo. Tačiau, kadangi jūsų sistemoje labai trūksta fosforo{3}}, mikroorganizmams trūksta išteklių, kad galėtų atlaikyti bendrą didelio druskingumo ir didelio amoniako toksiškumą, dėl kurio paspartėja ląstelių mirtis ir autolizė.
Dumblo suirimo metu išsiskiria daugiau amoniakinio azoto:
Kai mikrobų ląstelės miršta ir masiškai plyšta, tarpląsteliniai organiniai azoto junginiai -pvz., baltymai ir nukleorūgštys- išskiriami į vandenį ir amonifikuojančios bakterijos paverčiami amoniakiniu azotu. Tai sukuria pražūtingą užburtą ratą:
Fosforo trūkumas → Mikroorganizmai žūva ir suyra, neatlaiko didelio druskingumo/amoniako toksiškumo → Išsiskiria daugiau amoniakinio azoto → Amoniako toksiškumas sustiprėja → žūsta daugiau mikroorganizmų.
Šiame etape galite pastebėti, kad-net be įtekančio amoniako smūgio-amoniako koncentracija aerobinio bako gale viršija įtekančiojo; šis reiškinys žinomas kaip endogeninis amoniako išsiskyrimas.
III. Proceso trikčių šalinimas: problemų diagnozavimas naudojant amoniako duomenų analizę
Atsižvelgiant į didelį-chlorido foną, skirtingų azoto formų indikatoriai gali suteikti aiškių diagnostinių užuominų. Itin daug amoniako-azoto; nitratų-azoto lygis artimas nuliui
Reiškinys: amoniako-azoto lygis aerobinio rezervuaro išleidimo angoje išlieka toks pat aukštas, kaip ir įtekamajame, tačiau nitratinis-azotas yra vos aptinkamas.
Diagnozė: Nitrifikacijos funkcija visiškai prarasta. Atsižvelgiant į didelį chlorido jonų foną, pirmiausia įtariamas druskingumo slopinimas.
Neatidėliotinos priemonės: reikia nustatyti chlorido jonų šaltinį ir nedelsiant jį pašalinti. Laikino smūgio (pvz., jūros vandens įsiskverbimo) atvejais sumažinkite įtekamąjį srautą ir pereikite prie „uždaros{1} kilpos aeracijos“ (vėdinimas be įtekėjimo), kad prieš lėtai atnaujinant įprastą veikimą būtų galima praskiesti druskingumą. Standartiniai koregavimai-, pvz., dumblo amžiaus keitimas arba aeracijos intensyvumo didinimas-, bus visiškai neveiksmingi.
Daug amoniako-azoto ir daug nitratų-azoto
Reiškinys: Nitrifikacija iš dalies aktyvi, tačiau amoniako konversija nebaigta.
Diagnozė: Chlorido jonų koncentracija gali būti ties kritine riba (2000–5000 mg/L), stipriai slopinanti nitrifikacijos greitį; Kitu atveju, fosforo trūkumas gali apriboti nitrifikuojančių bakterijų populiaciją. Norint tiksliai nustatyti, kur nustoja mažėti amoniako kiekis, reikalinga išilginio profilio analizė; tai turėtų būti derinama su OUR (deguonies įsisavinimo greičio) duomenimis, siekiant įvertinti slopinimo laipsnį.
„Skirtumas“ tarp amoniako kaupimosi ir pH
Tai lengvai nepastebimas išankstinio įspėjimo signalas. Nitrifikacija yra rūgščių{1}}gamybos procesas (sunaudojamas šarmingumas), dėl kurio paprastai sumažėja pH. Jei amoniako koncentracija aerobiniame rezervuare išlieka didelė, o pH pakyla arba nesumažėja, tai rodo, kad nitrifikacija yra labai silpna arba visiškai nutrūko. Šis reiškinys yra išankstinis įspėjimas-suteikiantis išankstinį įspėjimą nuo kelių minučių iki beveik valandos{5}}apie artėjantį nitrifikacijos sistemos žlugimą, o tai suteikia daugiau nuspėjamumo nei vien amoniako duomenys.
