Razumijevanje aktivnog mulja (III) – analiza i rješenja za 'simptome' biokemijskog uzgoja mulja!

Predgovor: Prethodna dva dokumenta predstavila su podrijetlo, strukturu mikrobne zajednice i okruženje rasta aktivnog mulja, ali čini se da još nismo završili. Ima još mnogo toga za pokriti u vezi s aktivnim muljem, pa nastavimo! Uostalom, moj tečaj "Inženjerstvo kontrole onečišćenja vode" posvetio je jedno poglavlje aktivnom mulju. Mnogi problemi nastaju tijekom uzgoja biokemijskog mulja u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda. Ovdje bih želio analizirati sljedeće aspekte kako bih riješio te probleme.

Velika većina postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda koristi biološke procese pročišćavanja, a najčešće korišteni proces unutar njih je "proces s aktivnim muljem". Puštanje u pogon aktivnog mulja neizbježno nailazi na neke probleme. Neki problemi proizlaze iz nedostataka u dizajnu, dok drugi proizlaze iz fluktuacija u kvaliteti vode. Međutim, većina problema proizlazi iz neadekvatne kultivacije i aklimatizacije mulja. Oni se mogu općenito kategorizirati na sljedeći način:

Problemi s prekoračenjem zagađivača:

Što se tiče kvalitete vode koja prelazi standarde, najčešći onečišćivači koji prelaze granice su KPK, amonijačni dušik i ukupni dušik. Fosfor i SS imaju vrlo malu vjerojatnost prekoračenja standarda. Ako biološka obrada nije dovoljna, može se primijeniti fizikalno-kemijska obrada. Sve dok su procesi koagulacije i sedimentacije uključeni na nizvodnom kraju procesa obrade, razine fosfora općenito neće prijeći granicu.

KPK koji premašuje standard je zbog nekompatibilnosti onečišćujućih tvari i mikroorganizama (treba napomenuti da što je onečišćivač složenije strukture i što je veća molekularna težina, to se teže razgrađuje, pa su potrebni specifični mikroorganizmi za pročišćavanje, dok kućna kanalizacija nema taj problem). Mikroorganizmi imaju specifičnu prehranu; neke vrste mikroorganizama imaju svoju preferiranu hranu. Na primjer, celulolitičke bakterije vole isključivo celulozu i ne vole drugu hranu, te ne mogu napredovati u drugim okruženjima. Naravno, postoje i neselektivni mikroorganizmi koji će prihvatiti hranu poput glukoze, brašna, smeđeg šećera, alkohola i kućne kanalizacije jer su bogate energijom i lako su probavljive. Ovo je slično kao što većina ljudi voli govedinu, piletinu, patku, gusku i morske plodove, ali ne bi mogli pojesti niti jedan izdanak bambusa-samo bi nacionalno blago "panda" moglo podnijeti takav zadatak.

Problem prekomjerne količine dušika u amonijaku i ukupnog dušika obično se rješava nitrifikacijom i denitrifikacijom. Ako je dušik u amonijaku unutar prihvatljivog raspona, ali je ukupni dušik prekomjeran, to ukazuje na problem s denitrifikacijom. To je prilično uobičajeno, a uzrok je obično neravnoteža u otopljenom kisiku, pH ili hranjivim tvarima. Sjećam se kad sam zadnji put naišao na problem s denitrifikacijom, upotrijebio sam prilično drastičnu metodu: zaustavio sam puhalo i proveo punu-denitrifikaciju spremnika, što je smanjilo ukupni dušik s preko 100 na jednoznamenkastu vrijednost u 8 sati. Kada su i dušik u amonijaku i ukupni dušik prekomjerni, karakteristika je da je "dušik u amonijaku gotovo jednak ukupnom dušiku". Nisam se prije susreo s amonijačnim dušikom koji je premašio standard, budući da je nitrifikacijske bakterije relativno lako uzgajati, za razliku od denitrifikacijskih bakterija koje su donekle osjetljive.

Neću analizirati fosfor i suspendirane čvrste tvari (SS), jer je ova dva pokazatelja doista relativno lako riješiti.

Problemi poput plutanja mulja, pjene i šljama

Tijekom rada sustava biološke obrade mogu se pojaviti problemi poput plutanja mulja, širenja mulja, pjene i šljama. Ovi problemi ne moraju nužno uzrokovati da kvaliteta otpadnih voda premaši standarde, ali su vizualno neprivlačni i potencijalno dugoročno mogu dovesti do sistemskih problema. Stoga je ključno identificirati uzrok i riješiti problem što je prije moguće!

Ovi problemi općenito proizlaze iz tri glavna izvora:
1. Abnormalna kvaliteta ulazne vode koja uzrokuje nagle promjene u okolišu sustava biološke obrade, kao što su promjene pH vrijednosti. Pretjerana kiselost ili lužnatost može uzrokovati pjenu, šljam ili druge probleme. Otrovne tvari, površinski aktivne tvari i pretjerano visoka opterećenja također mogu uzrokovati povezane probleme.

2. Tijekom puštanja u rad sustava biološke obrade, greške u radu mogu dovesti do iznenadnih promjena u okolišu sustava (kao što je pH ili otopljeni kisik), što rezultira muljem, pjenom i šljamom.

3. Neodgovarajući dizajn spremnika (ili druge strukture spremnika) može dovesti do kratkog-spoja ili stvaranja anaerobnih zona. Na primjer, pretjerano mali kut u lijevku mulja u spremniku za taloženje može uzrokovati nakupljanje mulja itd.

Uzroci ovih problema u osnovi su isti, pa ćemo ovdje dati jedinstvenu analizu i rješenja. Pjena i šljam prvenstveno se pojavljuju u dva okruženja: aerobnim okruženjima (ili spremnicima za prozračivanje) i anaerobnim okruženjima (kao što su primarni taložnici, sekundarni taložnici, anoksični spremnici, spremnici za hidrolizu itd.). Naravno, razlozi stvaranja pjene i šljama u aerobnim i anaerobnim okruženjima potpuno su različiti.

Analiza uzroka i karakteristika problema u aerobnim okruženjima:

1. Abnormalne promjene pH vrijednosti. Kao što je ranije spomenuto, i pretjerano niske i visoke razine pH mogu uzrokovati stvaranje pjene tijekom prozračivanja. Može se provesti analiza utjecaja na kvalitetu vode i dodanih kemikalija, a pH u spremniku za biološki tretman treba pravovremeno prilagoditi normalnom rasponu. Osim toga, proces nitrifikacije u aerobnim spremnicima snižava pH, a jake promjene pH mogu se lako dogoditi u vodi s visokim koncentracijama dušika u amonijaku, što zahtijeva pravodobno dodavanje lužine kako bi se održala ravnoteža lužnatosti.

2. Otrovne tvari i visoko organsko opterećenje. Oboje može uzrokovati plutanje aktivnog mulja, stvarajući pjenu i šljam. To je uglavnom uzrokovano utjecajnom kvalitetom vode (malo je vjerojatno da bi itko bio toliko besposlen da bi otrovao aeracijski spremnik).

3. Influent sadrži uljaste tvari i surfaktante. Ulja i površinski aktivne tvari, u kombinaciji s prozračivanjem, mogu uzrokovati obojenu pjenu. Ako vidite pjenu u boji, možete okriviti ove tvari, jer ova pjena negativno utječe na otopljeni kisik i sustav prozračivanja.

4. U spremniku za biološki tretman pojavljuju se anaerobne zone. Ovo je greška u dizajnu. Lokalni anaerobni uvjeti i nakupljanje mulja mogu dovesti do anaerobne fermentacije mulja, proizvodeći plin koji nosi akumulirani mulj na površinu. U ovom slučaju, spremnik treba modificirati. Dodajte uređaje za prozračivanje ili vodiče protoka u anaerobne zone kako biste omogućili protok otpadne vode.

5. Otopljeni kisik je prenizak. Visoke ulazne koncentracije mogu uzrokovati smanjenje otopljenog kisika u spremniku za prozračivanje ili to mogu uzrokovati puhalo i uređaji za prozračivanje. Okoline s niskim sadržajem otopljenog kisika pogoduju preživljavanju filamentoznih bakterija. Dugotrajne niske razine kisika mogu dovesti do prekomjerne proliferacije filamentoznih bakterija, uzrokujući nakupljanje mulja. Općenito, otopljeni kisik u spremniku za prozračivanje ne smije biti niži od 2 mg/L.

6. Nedovoljno ili nikakvo uklanjanje mulja tijekom duljeg razdoblja. Nedovoljno ispuštanje mulja dovodi do stalnog povećanja koncentracije mulja u aeracijskom spremniku. Kada koncentracija mulja dosegne 5000 ili više, nedostatak hranjivih tvari uzrokuje "gladovanje" mnogih mikroorganizama, što rezultira nedostatkom hranjivih tvari. Ovaj "mrtvi mulj" ispliva na površinu, tvoreći debeli sloj taloga. Stoga je kontrola koncentracije mulja ključna. Za voditelja ili tehničara postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda upravljanje muljem je izuzetno važno!

Analiza problema i karakteristika u anaerobnim okruženjima:

Glavni problemi u anaerobnim okruženjima su plutanje denitrifikacijskog mulja i plutanje anaerobnog mulja, koje se prvenstveno pojavljuje u taložnicima.

1. Plutanje denitrifikacijskog mulja: Nepotpuna denitrifikacija u anoksičnom spremniku omogućuje nitratnom dušiku da prirodno uđe u taložni spremnik. Anoksična okolina u taložniku pokreće denitrifikaciju, uzrokujući da mulj ispliva na površinu. To je relativno lako riješiti (isključujući problem anoksičnog spremnika koji je premalen, što je nerješivo). Pravodobno obnavljanje izvora ugljika u anoksičnom spremniku ključno je za održavanje COD-a na približno 4-5 puta ukupnoj razini dušika, osiguravajući da su denitrifikacijske bakterije dobro nahranjene i mogu učinkovito funkcionirati. Naravno, mora se održavati i omjer recirkulacije miješane tekućine, idealno iznad 200%.

2. Anaerobno plutanje mulja. Svjedočio sam ovom problemu iz prve ruke. Zbog projektiranog kuta (općenito veći od 55 stupnjeva), mulj je teško potpuno ispustiti iz spremnika za mulj taložnika, stvarajući mnoge mrtve zone. S vremenom se taj mulj nakuplja i lako ispliva na površinu. Svatko tko se susreće s ovim problemom trebao bi izravno okriviti dizajnerski tim.

Mikroorganizmi igraju vitalnu indikacijsku ulogu tijekom puštanja u rad bioloških sustava. Promatranjem vrsta mikroorganizama može se odrediti oblik mulja i predvidjeti kakvoća efluenta.

Kada je aktivni mulj u dobrom stanju:

Kada je aktivni mulj u dobrom stanju, flokule su relativno velike i dobro se talože. Mikroskopski pregled otkriva organizme kao što su *Vorticella*, *Platycodon*, *Platycodon*, *Platycodon*, razne *Schizothora*, rotatori, *Cyclophora* i oligochaete-kako sesilne tako i puzave vrste.

Kada se aktivni mulj pokvari:

Kada se aktivni mulj pokvari, flokule su manje i pojavljuju se brzo{0}}plivaći organizmi kao što su *Trichomonas*, *Trichomonas* i *Trichomonas*. Kada se mulj ozbiljno pokvari, mikroorganizmi ugibaju u velikoj mjeri ili gotovo nestaju, taloženje mulja se smanjuje, a kapacitet obrade vode je slab.

Od pogoršanja do normale:

Tijekom prijelaznog razdoblja od pogoršanja do normalnog stanja, aktivni mulj pokazuje sporo{0}}plivajuće ili puzajuće organizme kao što su *Platycodon* i *Platycodon*.

Punjenje aktivnog mulja:

Nagomilavanje aktivnog mulja često se događa u jesen i zimi. U ovom trenutku taloženje mulja je slabo, s visokim omjerom taloženja od 30- minuta, dok je koncentracija mulja relativno niska, što dovodi do relativno visokog indeksa mulja (SVI). Nitaste bakterije glavni su organizmi koji uzrokuju nakupljanje mulja. Zbog velike -množenja filamentoznih bakterija, aktivni mulj izgleda kao pamuk, s finim česticama i relativno svijetle boje.

Nedovoljno otopljenog kisika:

Kada je otopljeni kisik u spremniku za prozračivanje konstantno nedovoljan, aktivni mulj postaje tamniji od normalnog i ispušta neugodan miris.

Prekomjerni otopljeni kisik:

U normalnim okolnostima, oko 300 rotifera može se uočiti pod mikroskopom po mililitru aktivnog mulja, dok se sarcoptera rijetko opaža u normalnim uvjetima. Kada je stopa prozračivanja u spremniku za prozračivanje stalno previsoka, pojavit će se veliki broj sarcoptera i rotifera.

Niska utjecajna koncentracija i BPK opterećenje:

Kada su koncentracija otpadne vode i BPK opterećenje preniski, pojavit će se insekti ljuskari, što ukazuje na pojavu nitrifikacije.

Ostale promjene okruženja:

Kada se indikatorska biomasa u aktivnom mulju naglo smanji, to može biti posljedica utjecaja otrovnih tvari ili naglih promjena u određenim uvjetima okoliša. U takvim slučajevima moraju se poduzeti odgovarajuće mjere kako bi se smanjio utjecaj na mikroorganizme.

U procesima pročišćavanja otpadnih voda s aktivnim muljem, mikroskopsko ispitivanje mikroorganizama u spremniku za prozračivanje ključna je metoda za procjenu radnog statusa aktivnog mulja i jedan je od važnih alata za praćenje pročišćavanja otpadnih voda. Na temelju promjena u mikrobnoj populaciji unutar spremnika za prozračivanje, potrebno je izvršiti odgovarajuće prilagodbe procesa kako bi se osiguralo da aktivni mulj ostane u dobrom stanju i da pročišćavanje otpadnih voda zadovoljava standarde.