Κοινοί παράγοντες για τον προσδιορισμό της προσθήκης πηγής άνθρακα
Ανισορροπία μεταξύ της αναλογίας της ζήτησης βιολογικού οξυγόνου (BOD) και της ζήτησης χημικού οξυγόνου (COD): Όταν η αναλογία BOD/COD στα λύματα είναι χαμηλότερη από 0.3, υποδηλώνει ότι η περιεκτικότητα σε βιοαποδομήσιμη οργανική ύλη στα λύματα είναι χαμηλή και η μικροβιακή δραστηριότητα είναι περιορισμένη. Αυτή τη στιγμή, η πηγή άνθρακα θα πρέπει να προστεθεί κατάλληλα για τη βελτίωση της ικανότητας αποικοδόμησης των μικροοργανισμών.
Απαιτήσεις για διεργασίες νιτροποίησης και απονιτροποίησης: Στη διαδικασία αναερόβιας οξείδωσης ή απονιτροποίησης της αμμωνίας, απαιτείται επαρκής οργανικός άνθρακας ως δότης ηλεκτρονίων για την επίτευξη αποτελεσματικής μετατροπής αζώτου. Εάν η πηγή άνθρακα στο σύστημα είναι ανεπαρκής, η αντίδραση απονιτροποίησης μπορεί να αποκλειστεί και απαιτείται πρόσθετη συμπλήρωση πηγής άνθρακα.
Μειωμένη απόδοση καθίζησης λάσπης: Η πηγή άνθρακα έχει σημαντική επίδραση στα χαρακτηριστικά κροκίδωσης και καθίζησης της λάσπης. Όταν διαπιστωθεί ότι η απόδοση καθίζησης της λάσπης έχει επιδεινωθεί και η τιμή SVI έχει αυξηθεί, μπορεί να οφείλεται στη μείωση των πολυσακχαριτών που παράγονται από τον μικροβιακό μεταβολισμό. Η κατάλληλη προσθήκη πηγής άνθρακα μπορεί να αποκαταστήσει την κανονική δομή και λειτουργία της λάσπης.
Λειτουργία τη χειμερινή περίοδο χαμηλής θερμοκρασίας: Σε περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας, η δραστηριότητα των μικροοργανισμών μειώνεται σημαντικά και η ικανότητα αυτοσύνθεσης της πηγής άνθρακα εξασθενεί. Προκειμένου να διασφαλιστεί η σταθερή λειτουργία του βιοχημικού συστήματος, μπορεί να χρειαστεί να αυξηθεί η ποσότητα της προστιθέμενης πηγής άνθρακα.
Η ποιότητα των λυμάτων δεν ανταποκρίνεται στο πρότυπο: Σύμφωνα με τη συμβατική διαδικασία επεξεργασίας, εάν η ποιότητα του νερού εκροής εξακολουθεί να μην πληροί το πρότυπο απόρριψης, ειδικά όταν ο δείκτης COD εξακολουθεί να είναι υψηλός, υποδηλώνει επίσης ότι μπορεί να είναι απαραίτητο να ενισχυθεί η επίδραση της βιοαποδόμησης ρύπων με την προσθήκη πηγής άνθρακα.
Ανισορροπία μεταξύ της αποδοτικότητας της βιοχημικής επεξεργασίας και της αναλογίας CNP: Όταν η αναλογία άνθρακα, αζώτου και φωσφόρου (CNP) στα λύματα δεν είναι ισορροπημένη, ειδικά όταν ο άνθρακας είναι ανεπαρκής, δηλαδή, η αναλογία CN είναι χαμηλότερη από το κατάλληλο εύρος που απαιτείται για κανονική ανάπτυξη και μεταβολισμό μικροοργανισμών (γενικά θεωρείται ότι είναι μεταξύ 4-6), πρέπει να προστεθεί επιπλέον πηγή άνθρακα για την κάλυψη της ενεργειακής ζήτησης των μικροοργανισμών στη διαδικασία βιοαποδόμησης.
Ολική συμμόρφωση με το άζωτο ή απαιτήσεις για τον πελάτη: Για να επιτευχθεί ο στόχος απομάκρυνσης ολικού αζώτου (TN), σε διαδικασίες όπως η νιτροποίηση και η απονιτροποίηση, εάν η οργανική ύλη στο ακατέργαστο νερό δεν είναι αρκετή για να παρέχει επαρκή πηγή άνθρακα για την υποστήριξη της απονιτροποίησης βακτήρια για τη μείωση των NOx-N σε άζωτο, τότε πρέπει να προστεθεί μια πηγή άνθρακα.
Καλλιέργεια ενεργού ιλύος και στάδιο εγκλιματισμού: Σε νεόκτιστες ή επανεκκινημένες μονάδες επεξεργασίας λυμάτων, τα αρχικά στάδια καλλιέργειας και εγκλιματισμού των μικροβιακών κοινοτήτων ενεργοποιημένης ιλύος συχνά απαιτούν επαρκείς πηγές άνθρακα για την προώθηση της ταχείας μικροβιακής αναπαραγωγής και τη διαμόρφωση ενός σταθερού οικοσυστήματος.
Βελτιστοποίηση κόστους επεξεργασίας βιομηχανικών λυμάτων: Για ορισμένα βιομηχανικά λύματα, εάν η προσθήκη οικονομικών και αποτελεσματικών πηγών άνθρακα μπορεί να βελτιώσει τα οικονομικά οφέλη ολόκληρης της διαδικασίας επεξεργασίας λυμάτων και να διασφαλίσει ότι η ποιότητα του νερού εκροής πληροί τα πρότυπα, τότε θα ληφθούν υπόψη οι πηγές άνθρακα.
Απόκριση φορτίου κραδασμών σε ειδικά περιβάλλοντα: Όταν η μονάδα επεξεργασίας λυμάτων επηρεάζεται από ρύπους υψηλής συγκέντρωσης ή εποχιακές αλλαγές προκαλούν μεγάλες διακυμάνσεις στην ποιότητα του εισερχόμενου νερού, μπορεί επίσης να χρειαστεί να αυξηθεί προσωρινά η ποσότητα της πηγής άνθρακα που προστίθεται για να ενισχυθεί το σοκ του συστήματος αντίσταση και σταθερή απόδοση λειτουργίας.
Στις διεργασίες επεξεργασίας λυμάτων, ειδικά στη διαδικασία απομάκρυνσης αζώτου και φωσφόρου, η προσθήκη πηγών άνθρακα παίζει ζωτικό ρόλο. Αφενός, είναι ένα σημαντικό «καύσιμο» για τους μικροοργανισμούς να πραγματοποιούν βιοχημικές αντιδράσεις. Από την άλλη πλευρά, έχει καθοριστική επίδραση στη βελτιστοποίηση της διαδικασίας επεξεργασίας και στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της απομάκρυνσης αζώτου και φωσφόρου.
Λοιπόν, πότε κρίνουμε ότι πρέπει να προστεθεί μια πηγή άνθρακα στα λύματα;
Διαδικασία νιτροποίησης-απονιτροποίησης: Η βιολογική απονιτροποίηση περιλαμβάνει κυρίως δύο στάδια: οξείδωση αμμωνίας (νιτροποίηση) και αναγωγή νιτρικών (απονιτροποίηση). Στη διαδικασία νιτροποίησης, αν και οι μικροοργανισμοί μπορούν να χρησιμοποιήσουν οργανική ύλη στα λύματα ως πηγή ενέργειας, εάν η εισερχόμενη τιμή BOD/N είναι πολύ χαμηλή, δηλαδή όταν ο βιοαποικοδομήσιμος οργανικός άνθρακας είναι σχετικά έλλειψη, οι μικροοργανισμοί μπορεί να μην είναι σε θέση να λάβουν επαρκή ενέργεια για να ολοκληρώστε τη διαδικασία νιτροποίησης, η οποία θα επηρεάσει άμεσα την επακόλουθη διαδικασία απονιτροποίησης. Επομένως, σε αυτή την περίπτωση, η συμπλήρωση κατάλληλης ποσότητας εξωτερικής πηγής άνθρακα, όπως οξικό νάτριο και άλλη εύκολα αποικοδομήσιμη οργανική ύλη, βοηθά στη διασφάλιση της σταθερής προόδου της νιτροποίησης και της απονιτροποίησης και στην επίτευξη αποτελεσματικής απονιτροποίησης.
Αναερόβια απελευθέρωση φωσφόρου και αερόβιο στάδιο απορρόφησης φωσφόρου: Στη διαδικασία απομάκρυνσης του φωσφόρου, τα πολυφωσφορικά βακτήρια απελευθερώνουν πρώτα φωσφορικά άλατα υπό αναερόβιες συνθήκες για να λάβουν ενέργεια και στη συνέχεια συσσωρεύουν εκ νέου ενδοκυτταρικό φωσφόρο απορροφώντας οργανικές πηγές άνθρακα υπό αερόβιες συνθήκες. Όταν η περιεκτικότητα σε οργανικό άνθρακα στην εισροή δεν είναι αρκετή για να υποστηρίξει τους μικροοργανισμούς να χρησιμοποιήσουν πλήρως το στοιχείο φωσφόρου σε αυτήν την εναλλασσόμενη μεταβολική διαδικασία, πρέπει να προστεθούν επιπλέον πηγές άνθρακα για την προώθηση της καλύτερης απορρόφησης και αποθήκευσης του φωσφόρου από τους μικροοργανισμούς, βελτιώνοντας έτσι την αποτελεσματικότητα του απομάκρυνση του φωσφόρου.
Ανάκτηση συστήματος και σταθερή λειτουργία: Όταν η μονάδα επεξεργασίας λυμάτων αντιμετωπίζει κρουστικά φορτία, μειωμένη δραστηριότητα λάσπης ή περίοδο ανάκτησης προσαρμογής του συστήματος, η λογική προσθήκη πηγών άνθρακα μπορεί να ενεργοποιήσει και να αναζωογονήσει τη μικροβιακή δραστηριότητα, να βελτιώσει την απόδοση καθίζησης λάσπης και να αποκαταστήσει και να σταθεροποιήσει την αποτελεσματικότητα επεξεργασίας ολόκληρου του συστήματος.
Συνοπτικά, η επιστημονική και λογική κρίση και η έγκαιρη προσθήκη πηγών άνθρακα είναι ένα από τα βασικά μέτρα για τη βελτιστοποίηση των επιπτώσεων της αφαίρεσης αζώτου και του φωσφόρου. Πρέπει να λαμβάνονται ακριβείς αποφάσεις με βάση τις πραγματικές παραμέτρους λειτουργίας της μονάδας επεξεργασίας λυμάτων (όπως συγκεντρώσεις BOD, N, P, μικροβιακή δραστηριότητα κ.λπ.) και τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας.
