Αποτυχία αφαίρεσης βιολογικού φωσφόρου AAO: Μην αγνοείτε τον «αόρατο δολοφόνο» του υπερβολικού αερισμού

Ο υπερβολικός συνολικός φώσφορος στα απόβλητα είναι ένα από τα πιο ενοχλητικά προβλήματα στα συστήματα AAO. Κατά την αντιμετώπιση προβλημάτων, οι άνθρωποι συνήθως εξετάζουν: Είναι επαρκής η πηγή άνθρακα; Είναι η λάσπη σε καλή κατάσταση; Πρέπει να προστεθούν χημικά για την αφαίρεση του φωσφόρου;

Αυτές οι οδηγίες είναι όλες σωστές, αλλά υπάρχει μια αιτία που εύκολα παραβλέπεται-μακροπρόθεσμος-υπερβολικός αερισμός.

Υπάρχει μια κοινή αντίληψη στη βιομηχανία: όσο μεγαλύτερος είναι ο αερισμός και όσο υψηλότερο είναι το διαλυμένο οξυγόνο (DO), τόσο πιο έντονη είναι η αερόβια πρόσληψη φωσφόρου και τόσο πιο σταθερό το σύστημα απομάκρυνσης του φωσφόρου. Αυτό δεν συμβαίνει στην πραγματικότητα-ο υπερβολικός αερισμός μπορεί να αποδυναμώσει αθόρυβα την αποτελεσματικότητα της βιολογικής απομάκρυνσης του φωσφόρου, καθιστώντας την έναν "αόρατο δολοφόνο". Δεν θα προκαλέσει αμέσως την κατάρρευση του συστήματος, αλλά σταδιακά θα αποδυναμώσει τη «ζωτικότητα» των πολυφωσφορικών-συσσωρευόμενων βακτηρίων, οδηγώντας τελικά σε ένα ιδιαίτερα συγκεχυμένο φαινόμενο: το αναερόβιο τμήμα είναι φυσιολογικό, αλλά ο συνολικός φώσφορος στα απόβλητα συνεχίζει να υπερβαίνει το πρότυπο.

Η διαδικασία AAO βασίζεται σε έναν τύπο βακτηρίων που ονομάζεται πολυφωσφορικό-συσσωρεύοντας βακτήρια για την απομάκρυνση του φωσφόρου. Εκτελούν δύο εναλλασσόμενες διαδικασίες σε αναερόβιο και αερόβιο περιβάλλον:
Αναερόβιο Στάδιο: Τα βακτήρια που συσσωρεύουν πολυφωσφορικά-(PAB) πρώτα αποσυνθέτουν τα πολυφωσφορικά μέσα στα κύτταρά τους, απελευθερώνοντας τα φωσφορικά άλατα στο νερό και αποκτώντας ενέργεια. Στη συνέχεια χρησιμοποιούν αυτή την ενέργεια για να απορροφήσουν λιπαρά οξέα μικρής-αλυσίδας (όπως οξικό οξύ) από τα λύματα, μετατρέποντάς τα σε PHB για αποθήκευση.
Αερόβιο Στάδιο: Τα PPB αποσυνθέτουν το PHB μέσα στα κύτταρα τους για να λάβουν ενέργεια. Στη συνέχεια χρησιμοποιούν αυτή την ενέργεια για να απορροφήσουν μεγάλες ποσότητες φωσφορικών αλάτων από το νερό, συνθέτοντας πολυφωσφορικά και αποθηκεύοντάς τα ξανά στα κύτταρά τους.
Τέλος, η απομάκρυνση του φωσφόρου επιτυγχάνεται μέσω της αφαίρεσης λάσπης: Τα πλούσια σε φώσφορο-PPBs εκτελούνται από το σύστημα μέσω της εκκένωσης της περίσσειας λάσπης, απομακρύνοντας έτσι τον φώσφορο από το νερό.
Το βασικό σημείο της όλης διαδικασίας είναι ξεκάθαρο: Η ποσότητα του PHB που συντίθεται στο αναερόβιο στάδιο καθορίζει άμεσα την ποσότητα του φωσφόρου που μπορεί να απορροφηθεί στο αερόβιο στάδιο. Τα επαρκή αποθέματα PHB οδηγούν σε επαρκή απορρόφηση φωσφόρου. τα ανεπαρκή αποθέματα PHB μειώνουν την ικανότητα απορρόφησης του φωσφόρου.

Υπό κανονικές συνθήκες αερισμού, το διαλυμένο οξυγόνο στην αερόβια δεξαμενή διατηρείται σε εύλογο εύρος. Τα PPB θα καταναλώνουν PHB όπως απαιτείται, δίνοντας προτεραιότητα στη χρήση του για την απορρόφηση του φωσφόρου, με αποτέλεσμα τη σταθερή απομάκρυνση του φωσφόρου.

Ωστόσο, προκύπτουν προβλήματα όταν ο αερισμός είναι υπερβολικός και το διαλυμένο οξυγόνο στην αερόβια ζώνη παραμένει υψηλό: Όταν το διαλυμένο οξυγόνο είναι πολύ υψηλό, τα πολυφωσφορικά-συσσωρεύοντα βακτήρια (PAB) όχι μόνο χρησιμοποιούν PHB για να απορροφήσουν φώσφορο αλλά καταναλώνουν επίσης μεγάλη ποσότητα PHB για "διατήρηση του δικού τους βασικού μεταβολισμού". Αυτό είναι το πιο περίπλοκο φαινόμενο που παρατηρείται-στον ιστότοπο: η απελευθέρωση φωσφόρου στην αναερόβια ζώνη είναι απολύτως φυσιολογική, αλλά ο συνολικός φώσφορος στα απόβλητα απλώς δεν θα μειωθεί.

Ο λόγος στην πραγματικότητα δεν είναι περίπλοκος: η διαδικασία "αποθήκευσης τροφής" στην αναερόβια ζώνη δεν επηρεάζεται, αλλά στην αερόβια ζώνη, τα PHB των PPA καταναλώνονται υπερβολικά, αφήνοντας ανεπαρκή ενέργεια για απορρόφηση φωσφόρου μεγάλης-κλίμακας. Ανίκανοι να απορροφήσουν φώσφορο από το νερό, ορισμένες PPA θα απελευθερώσουν φώσφορο στην αντίστροφη διαδικασία, οδηγώντας τελικά σε υπερβολικά επίπεδα φωσφορικών αλάτων στα απόβλητα.

Ένα σύνολο-δεδομένων μετρήσεων στην τοποθεσία δείχνει ξεκάθαρα το πρόβλημα: Σε μια μονάδα επεξεργασίας λυμάτων, η DO στο μπροστινό άκρο της αερόβιας δεξαμενής ελεγχόταν περίπου στα 2 mg/L (εντός εύλογου εύρους), αλλά δεν υπήρχε συγκεκριμένος έλεγχος στο τέλος και ο υπερβολικός αερισμός προκάλεσε την αύξηση του DO στο τέλος σε πάνω από 5 mg/L.

Ως αποτέλεσμα, η ικανότητα απομάκρυνσης του φωσφόρου του συστήματος επιδεινώθηκε γρήγορα: Τα επίπεδα φωσφορικών εκροών αυξήθηκαν από ένα κανονικό 0,37 mg/L σε 5,7 mg/L. Ο ρυθμός απομάκρυνσης του βιολογικού φωσφόρου έπεσε κατακόρυφα, αποτυγχάνοντας σχεδόν εντελώς.

Αργότερα, το προσωπικό συντήρησης σταθεροποίησε το διαλυμένο οξυγόνο (DO) σε ολόκληρη την αερόβια δεξαμενή στα 2-3 mg/L και το σύστημα επανήλθε σιγά σιγά. Μετά από περίπου δύο εβδομάδες σταθερής λειτουργίας, τα επίπεδα φωσφόρου εκροής μειώθηκαν στα 0,89 mg/L και η αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης του φωσφόρου επέστρεψε στην τιμή σχεδιασμού.

Η υποβάθμιση της απομάκρυνσης του φωσφόρου που προκαλείται από τον υπερβολικό αερισμό δεν μπορεί να επισκευαστεί αμέσως μετά την προσαρμογή των παραμέτρων.

Όταν το PHB καταναλώνεται υπερβολικά, τα πολυφωσφορικά-βακτήρια που συσσωρεύονται εισέρχονται σε κατάσταση "ενδογενούς αναπνοής"-αρχίζουν να αποσυνθέτουν το δικό τους κυτταρικό υλικό για να επιβιώσουν, βλάπτοντας τη συνολική δραστηριότητα της βακτηριακής κοινότητας. Για να αποκατασταθεί-σταθερή ικανότητα απομάκρυνσης του φωσφόρου, το σύστημα χρειάζεται αρκετό χρόνο ώστε τα βακτήρια που συσσωρεύουν πολυφωσφορικά-να αναπαραχθούν και να{5}}συσσωρευτούν εκ νέου το PHB. Αυτή η διαδικασία διαρκεί συνήθως από αρκετές ημέρες έως αρκετές εβδομάδες, ανάλογα με την έκταση της βλάβης. Αυτός είναι επίσης ο κύριος λόγος για τον οποίο πολλά φυτά δεν βλέπουν αποτελέσματα μετά την προσαρμογή του αερισμού-δεν είναι ότι οι ρυθμίσεις είναι λανθασμένες, αλλά ότι η ώρα δεν είναι κατάλληλη.

1. Βροχερές ημέρες ή χαμηλό-Εισρροή φορτίου: Όταν βρέχει ή η ποσότητα των βιομηχανικών λυμάτων είναι μικρότερη από το συνηθισμένο, η συγκέντρωση της οργανικής ύλης στην εισροή μειώνεται σημαντικά. Η λάσπη καταναλώνει λιγότερο οξυγόνο, επομένως το απαιτούμενο επίπεδο οξυγόνου είναι επίσης χαμηλότερο. Εάν ο ρυθμός αερισμού παραμείνει ο ίδιος, το οξυγόνο θα μείνει αχρησιμοποίητο, προκαλώντας συνεχή αύξηση του διαλυμένου οξυγόνου (DO) και εξάντληση του PHB από βακτήρια που συσσωρεύουν πολυφωσφορικά-. Εάν ο ρυθμός αερισμού δεν ρυθμιστεί αμέσως μετά τη μείωση του εισερχόμενου φορτίου και ο υψηλός αερισμός διατηρείται για παρατεταμένο χρονικό διάστημα, αυτό το φαινόμενο "βρασμού βατράχου" του υπερ-αερισμού είναι το πιο ύπουλο. Η αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης του φωσφόρου μπορεί να μειωθεί αργά για αρκετούς μήνες έως ότου ξεπεράσει ξαφνικά το πρότυπο.

2. Εστιάζοντας μόνο στο μπροστινό άκρο, παραμελώντας το πίσω άκρο: Πολλά εργοστάσια εγκαθιστούν αισθητήρες DO μόνο στο μπροστινό άκρο της δεξαμενής αεροβικής. Αισθάνονται καθησυχασμένοι όταν το DO στο μπροστινό άκρο φαίνεται κανονικό, αλλά συχνά εμφανίζεται υπερβολικός αερισμός στα πίσω τμήματα. Στην πραγματικότητα, όταν ο συνολικός ρυθμός αερισμού είναι πολύ υψηλός, το πίσω άκρο της δεξαμενής αερόβιας είναι όπου το DO είναι πιο πιθανό να είναι υψηλό και είναι επίσης το σημείο όπου το PHB "τελικά εξαντλείται".

1. Αλλάξτε τη συνήθεια «όσο υψηλότερος αερισμός, τόσο το καλύτερο»
Το συνιστώμενο επίπεδο διαλυμένου οξυγόνου (DO) στην αερόβια δεξαμενή είναι μεταξύ 2-3 mg/L και αποφύγετε την υπέρβαση των 4 mg/L για παρατεταμένες περιόδους. Δώστε ιδιαίτερη προσοχή στο διαλυμένο οξυγόνο στο τέλος της αερόβιας δεξαμενής, όχι μόνο στο επίπεδο ανάντη.

2. Μειώστε προληπτικά τον αερισμό σε περιόδους χαμηλού-φορτίου
Σε περίπτωση βροχής ή χαμηλής συγκέντρωσης εισροής, μειώστε αμέσως τον ρυθμό αερισμού για να διατηρήσετε το απόθεμα PHB των βακτηρίων που συσσωρεύουν πολυφωσφορικά-.

3. Έχετε μια εναλλακτική προσέγγιση κατά τη διερεύνηση υπερβολικού ολικού φωσφόρου

Εάν η απελευθέρωση φωσφόρου στο αναερόβιο στάδιο είναι φυσιολογική, αλλά ο φώσφορος των εκροών εξακολουθεί να είναι υψηλός, ελέγξτε για υπερβολικό αερισμό. Ελέγξτε επίσης το χρόνο συγκράτησης της δεξαμενής δευτερογενούς καθίζησης, το DO που μεταφέρεται από την αναρροή, το υπερβολικό νιτρικό άζωτο και την επαρκή εκκένωση λάσπης. Μην προσθέτετε αμέσως μεγάλες ποσότητες χημικών ουσιών αφαίρεσης φωσφόρου-αυτό αυξάνει το κόστος και μπορεί να κρύψει το πραγματικό πρόβλημα.

4. Να είστε υπομονετικοί μετά την προσαρμογή του DO
Αφού επιβεβαιώσετε ότι ο υπερβολικός αερισμός προκαλεί αλλοίωση της αφαίρεσης του φωσφόρου, μειώστε το επίπεδο DO και αφήστε το σύστημα λίγο χρόνο. Οι συχνές προσαρμογές παραμέτρων μπορούν πραγματικά να σοκάρουν τη βακτηριακή κοινότητα επανειλημμένα, επιβραδύνοντας την ανάκτησή της.

5. Αποτρέψτε την "Αναρροή Οξυγόνου" Εάν το νερό με υψηλό{1}}DO από την αερόβια δεξαμενή εισέλθει στην αναερόβια ή ανοξική δεξαμενή μέσω ανακυκλοφορίας λάσπης ή ανακυκλοφορίας μικτού υγρού, θα διαταράξει το αναερόβιο περιβάλλον και θα επηρεάσει άμεσα τη σύνθεση PHB από τα πολυφωσφορικά{{2} που συσσωρεύονται βακτήρια. Το σύστημα ανακυκλοφορίας θα πρέπει ιδανικά να έχει μια ανοξική ζώνη προστασίας ή να ελέγχει την αναλογία ανακυκλοφορίας για να μειώσει την εισαγωγή οξυγόνου.

Τελικά, το κλειδί για την απομάκρυνση του βιολογικού φωσφόρου AAO δεν είναι η δραστική αύξηση του αερισμού ή απλώς η προσθήκη πηγών άνθρακα, αλλά η διατήρηση της ισορροπίας του «λογαριασμού ενέργειας» του PHB για τα βακτήρια που συσσωρεύουν πολυφωσφορικά-.

Ο ανεπαρκής αερισμός οδηγεί σε ανεπαρκή πρόσληψη φωσφόρου. Ο υπερβολικός αερισμός εξαντλεί το πολυφωσφορικό-συσσωρεύοντας πρόωρα τις "αποθέσεις" των βακτηρίων, μειώνοντας σημαντικά ή ακόμη και εξαλείφοντας την αποτελεσματικότητα της βιολογικής απομάκρυνσης του φωσφόρου. Για τη λειτουργία και τη συντήρηση, ο έλεγχος του διαλυμένου οξυγόνου στην αερόβια δεξαμενή είναι πρωταρχικής σημασίας. Όταν τα συνολικά επίπεδα φωσφόρου υπερβαίνουν το πρότυπο, η εξέταση πολλαπλών στρώσεων και η λήψη πρόσθετων μετρήσεων είναι συχνά πιο αποτελεσματική από την τυφλή προσαρμογή των παραμέτρων ή την προσθήκη χημικών ουσιών.

Σημείωση: Το PHB είναι μια συντομογραφία του πολυ- -υδροξυβουτυρικού οξέος, το οποίο είναι μια ουσία αποθήκευσης ενέργειας σε πολυφωσφορικά βακτήρια.