Prekomjerna količina ukupnog fosfora u otpadnoj vodi jedan je od najproblematičnijih problema u AAO sustavima. Prilikom rješavanja problema ljudi obično razmatraju: Je li izvor ugljika dovoljan? Je li mulj u dobrom stanju? Treba li dodati kemikalije za uklanjanje fosfora?
Sve ove upute su točne, ali postoji uzrok-dugotrajnog-pretjeranog prozračivanja koji se lako previdi.
Postoji uobičajena percepcija u industriji: što je veća aeracija i što je veći otopljeni kisik (DO), to je snažniji aerobni unos fosfora i stabilniji sustav za uklanjanje fosfora. To zapravo nije slučaj-pretjerano prozračivanje može tiho oslabiti učinkovitost biološkog uklanjanja fosfora, čineći ga "nevidljivim ubojicom". To neće odmah prouzročiti kolaps sustava, ali će postupno oslabiti "vitalnost" bakterija-akumulacije polifosfata, što će na kraju dovesti do posebno zbunjujućeg fenomena: anaerobni dio je normalan, ali ukupni fosfor u efluentu i dalje prelazi standard.
I. Što je točno biološko uklanjanje fosfora?
Proces AAO oslanja se na vrstu bakterija zvanih polifosfat-akumulirajuće bakterije za uklanjanje fosfora. Oni obavljaju dva izmjenična procesa u anaerobnom i aerobnom okruženju:
Anaerobni stadij: bakterije-akumulirajuće polifosfate (PAB) prvo razgrađuju polifosfate unutar svojih stanica, otpuštajući fosfate u vodu i dobivajući energiju. Zatim koriste tu energiju za apsorpciju kratko{2}}lančanih masnih kiselina (kao što je octena kiselina) iz otpadne vode, pretvarajući ih u PHB za skladištenje.
Aerobni stadij: PPB razgrađuju PHB unutar svojih stanica kako bi dobili energiju. Zatim koriste tu energiju za apsorpciju velikih količina fosfata iz vode, sintetizirajući polifosfate i pohranjujući ih ponovno u svojim stanicama.
Konačno, uklanjanje fosfora postiže se uklanjanjem mulja: PPB-bogati fosforom odvode se iz sustava ispuštanjem viška mulja, čime se uklanja fosfor iz vode.
Ključna točka cijelog procesa je jasna: količina PHB sintetiziranog u anaerobnom stadiju izravno određuje količinu fosfora koji se može apsorbirati u aerobnom stadiju. Dovoljne rezerve PHB rezultiraju dovoljnom apsorpcijom fosfora; nedovoljne rezerve PHB smanjuju sposobnost apsorpcije fosfora.
II. Što se uništava pretjeranim prozračivanjem?
U normalnim uvjetima prozračivanja, otopljeni kisik u aerobnom spremniku održava se unutar razumnog raspona. PPB će trošiti PHB prema potrebi, dajući prednost njegovoj upotrebi za apsorpciju fosfora, što će rezultirati stabilnim uklanjanjem fosfora.
Međutim, problemi nastaju kada je prozračivanje pretjerano, a otopljeni kisik u aerobnoj zoni ostaje visok: kada je otopljeni kisik previsok, polifosfat-akumulirajuće bakterije (PAB) ne samo da koriste PHB za apsorpciju fosfora, već također troše veliku količinu PHB za "održavanje vlastitog osnovnog metabolizma". Ovo je najzbunjujući fenomen primijećen na-licu mjesta: otpuštanje fosfora u anaerobnoj zoni potpuno je normalno, ali ukupni fosfor u efluentu jednostavno se neće smanjiti.
Razlog zapravo nije kompliciran: proces "skladištenja hrane" u anaerobnoj zoni nije pogođen, ali u aerobnoj zoni, PHB-ovi PPA-a se prekomjerno troše, ostavljajući nedovoljno energije za-apsorpciju fosfora u velikim razmjerima. Budući da nisu u mogućnosti apsorbirati fosfor iz vode, neki PPA će čak otpustiti fosfor u obrnutom procesu, što u konačnici dovodi do prekomjernih razina fosfata u otpadnoj vodi.
III. Pravi slučaj: nekontrolirana aeracija, naglo pada učinkovitost uklanjanja fosfora
Skup-podataka mjerenja na licu mjesta jasno ilustrira problem: u postrojenju za pročišćavanje otpadnih voda, DO na prednjem kraju aerobnog spremnika kontroliran je na oko 2 mg/L (unutar razumnog raspona), ali nije bilo posebne kontrole na kraju, a prekomjerno prozračivanje uzrokovalo je porast DO na kraju na preko 5 mg/L.
Kao rezultat toga, kapacitet uklanjanja fosfora iz sustava brzo se pogoršao: razine fosfata u otpadu porasle su s normalnih 0,37 mg/L na 5,7 mg/L; stopa biološkog uklanjanja fosfora naglo je pala, gotovo potpuno otkazala.
Kasnije je osoblje za održavanje stabiliziralo otopljeni kisik (DO) u cijelom aerobnom spremniku na 2-3 mg/L, a sustav se polako oporavio. Nakon otprilike dva tjedna stabilnog rada, razine fosfora u otpadnoj vodi pale su na 0,89 mg/L, a učinkovitost uklanjanja fosfora vratila se na projektiranu vrijednost.
Degradacija uklanjanja fosfora uzrokovana prekomjernom aeracijom ne može se popraviti odmah nakon podešavanja parametara.
Kada se PHB prekomjerno konzumira, bakterije-akumulacije polifosfata ulaze u stanje "endogenog disanja"-počinju razgrađivati vlastiti stanični materijal kako bi preživjele, oštećujući cjelokupnu aktivnost bakterijske zajednice. Za ponovno -uspostavljanje stabilnog kapaciteta uklanjanja fosfora, sustavu je potrebno dovoljno vremena da se bakterije-akumuliraju polifosfate razmnožavaju i ponovno-akumuliraju PHB. Ovaj proces obično traje od nekoliko dana do nekoliko tjedana, ovisno o opsegu oštećenja. To je također glavni razlog zašto mnoge biljke ne vide rezultate nakon podešavanja prozračivanja-nije da su podešavanja pogrešna, već da vrijeme nije pravo.
IV. Ove 3 situacije najvjerojatnije će uzrokovati nezamijećeno pre-prozračivanje
1. Kišni dani ili nisko{1}}utjecaj: Kada pada kiša ili je količina industrijske otpadne vode manja od uobičajene, koncentracija organske tvari u dotoku značajno pada. Mulj troši manje kisika, pa je i potrebna razina kisika niža. Ako stopa prozračivanja ostane ista, kisik će biti neiskorišten, uzrokujući stalni porast otopljenog kisika (DO) i iscrpljujući PHB bakterija koje nakupljaju polifosfat-. Ako se brzina prozračivanja ne podesi odmah nakon što se opterećenje dotokom smanji, a visoka se prozračnost održava dulje vrijeme, ovaj učinak "kipuće žabe" prekomjerne{6}}prozračenosti je najpodmukliji. Učinkovitost uklanjanja fosfora može polako opadati tijekom nekoliko mjeseci sve dok iznenada ne prijeđe standard.
2. Fokusiranje samo na prednji kraj, zanemarujući stražnji kraj: Mnoge tvornice postavljaju DO sonde samo na prednji kraj aerobnog spremnika. Osjećaju se sigurnima kada se DO na prednjem kraju čini normalnim, ali u stražnjim odjeljcima često dolazi do pretjeranog{2}}prozračivanja. U stvarnosti, kada je ukupna stopa prozračivanja previsoka, stražnji kraj aerobnog spremnika je mjesto gdje će DO najvjerojatnije biti visok, a to je također mjesto gdje je PHB "konačno iscrpljen".
V. Praktični prijedlozi
1. Promijenite naviku "što je veća prozračnost, to bolje"
Preporučena razina otopljenog kisika (DO) u aerobnom spremniku je između 2-3 mg/L i izbjegavajte prekoračenje od 4 mg/L tijekom duljeg razdoblja. Obratite posebnu pozornost na otopljeni kisik na kraju aerobnog spremnika, a ne samo na gornjoj razini.
2. Proaktivno smanjite prozračivanje tijekom razdoblja-niskog opterećenja
U slučaju kiše ili niske koncentracije utjecaja, odmah smanjite brzinu prozračivanja kako biste održali rezervu PHB polifosfat-akumulirajućih bakterija.
3. Imajte alternativni pristup pri ispitivanju prekomjernog ukupnog fosfora
Ako je otpuštanje fosfora u anaerobnom stadiju normalno, ali je fosfor u efluentu još uvijek visok, provjerite postoji li prekomjerna aeracija. Također provjerite vrijeme zadržavanja sekundarnog taložnika, DO prenesen refluksom, prekomjerni nitratni dušik i dovoljno ispuštanje mulja. Nemojte odmah dodavati velike količine kemikalija za uklanjanje fosfora-to povećava troškove i može prikriti pravi problem.
4. Budite strpljivi nakon podešavanja DO
Nakon što potvrdite da pretjerano prozračivanje uzrokuje pogoršanje uklanjanja fosfora, smanjite razinu DO i ostavite sustav neko vrijeme. Česte prilagodbe parametara zapravo mogu opetovano šokirati bakterijsku zajednicu, usporavajući njezin oporavak.
5. Spriječite "povratni tok kisika" Ako voda s visokim-DO iz aerobnog spremnika uđe u anaerobni ili anoksični spremnik putem recirkulacije mulja ili recirkulacije miješane tekućine, to će poremetiti anaerobno okruženje i izravno utjecati na sintezu PHB pomoću bakterija-akumulacije polifosfata. Recirkulacijski sustav bi idealno trebao imati anoksičnu međuspremnu zonu ili kontrolirati omjer recirkulacije kako bi se smanjio unos kisika.
U konačnici, ključ za biološko uklanjanje fosfora AAO nije drastično povećanje prozračivanja ili jednostavno dodavanje izvora ugljika, već održavanje ravnoteže PHB "energetskog računa" za bakterije-akumulacije polifosfata.
Nedovoljna aeracija dovodi do neadekvatnog unosa fosfora; pretjerano prozračivanje iscrpljuje polifosfat-prerano nakupljajući "naslage" bakterija, značajno smanjujući ili čak eliminirajući učinkovitost biološkog uklanjanja fosfora. Za rad i održavanje najvažnija je kontrola otopljenog kisika u aerobnom spremniku. Kada ukupne razine fosfora premaše standard, razmatranje višestrukih slojeva i provođenje dodatnih mjerenja često je učinkovitije od slijepog prilagođavanja parametara ili dodavanja kemikalija.
Napomena: PHB je kratica za poli- -hidroksimaslačnu kiselinu, koja je tvar za skladištenje energije u polifosfatnim bakterijama.