Dūņu masas palielināšana un pavedienveida baktērijas: cik zems DO izraisa sliktu nosēšanos — un ko ar to darīt

Jūsu COD noņemšana saglabājas 88%. Jūsu BOD ir kārtībā. Bet dzidrinātājs pārvēršas brūnā mākonī, un notekūdeņu suspendētās cietās vielas kāpj pāri visiem jūsu ierobežojumiem. Vainīga nav bioloģija, kas nespēj degradēties -, bet gan bioloģija, kas atsakās nokārtoties. Dūņu masas palielināšana, ko veicina pavedienveida baktērijas, kas plaukst, kad izšķīdušais skābeklis nokrīt, labi-funkcionējošu aktīvo dūņu ražotni bez brīdinājuma pārvērš atbilstības krīzē. Šajā rakstā ir apskatīti mehānismi, kas ir pamatā masveida palielināšanai, tas, ko izmēģinājuma{8}}mēroga pētījums saka par DO sliekšņiem un kāpēc uz biofilmu{9}} balstītās sistēmas, piemēram, MBBR, pilnībā apiet problēmu.

Ievads

Visizplatītākā darbības problēma, ko neviens nevēlas atzīt

Dūņu masas palielināšana neapšaubāmi ir visizplatītākā darbības problēma aktīvo dūņu procesos visā pasaulē -, un, iespējams, par to ir visvairāk ziņots. Kad notiek tilpuma palielināšanās, dūņu tilpuma indekss (SVI) ievērojami palielinās, liekot biomasai palikt suspendētai notekūdeņos, nevis sablīvēt sekundārajā dzidrinātājā. Rezultāts ir kļūdu kaskāde: notekūdeņu SS pārkāpumi, nitrificējošās biomasas zudums un dzidrinātāja sega, kas ar katru darbības ciklu paceļas augstāk.

Galvenais iemesls vairumā gadījumu ir aizaugšanapavedienveida baktērijas- mikroorganismi, kas veido garas, pavedienam līdzīgas struktūras,{1}}kas sniedzas pāri floka robežai. Šie pavedieni veido izkliedētu, zema-blīvuma floku struktūru, kas ir izturīga pret sablīvēšanos. Zem mikroskopa lielapjoma dūņas izskatās kā sapinies matu tīkls, kas stiepjas no brīvi agregētām daļiņām. Saskaņā ar masas bilanci tas izskatās kā atļaujas pārkāpums, kas gaida savu notikumu.

Šajā pētījumā, kas tika veikts izmēģinājuma mērogā, izmantojot sadzīves notekūdeņus kontrolētos apstākļos, sistemātiski tika pētīti pavedienu masas palielināšanas izraisītāji, mehānismi un sekas, kā arī novērtēts, kuras kontroles stratēģijas faktiski darbojas.

Materiāli un metodes

Izmēģinājuma{0}}reaktoru mērogošana kontrolēta stresa apstākļos

Pētījumā tika izmantoti izmēģinājuma-mēroga aktīvo dūņu reaktori, kas tika baroti ar īstiem sadzīves notekūdeņiem, ļaujot reprezentatīvām mikrobu kopienām attīstīties apstākļos, kas cieši atspoguļoja pilna mēroga -iekārtu darbību. Dūņu masas palielināšana tika apzināti izraisīta, sistemātiski manipulējot ar trim galvenajiem darbības parametriem:

Izšķīdināts skābeklis.DO koncentrācijas tika mainītas diapazonā no 0,5 līdz 4,0 mg/l, un zemākā robeža atspoguļo skābekļa -ierobežotos apstākļus, kas izplatīti pārslogotos augos vai tajos, kuros ir novecojošas aerācijas iekārtas.

Hidrauliskās aiztures laiks (HAT).HRT tika pielāgots, lai modelētu gan dizaina-stāvokļa, gan maksimālās-plūsmas scenārijus, pārbaudot, vai hidrauliskais spriegums vien var izraisīt vai saasināt masas palielināšanos.

Pārtikas-un-mikroorganismu attiecība (F/M).F/M attiecība tika mainīta, lai izpētītu mijiedarbību starp organisko slodzi un pavedienu izplatīšanos - par saistību, kas jau sen ir apspriesta literatūrā.

Visā eksperimenta periodā tika uzraudzīti šādi parametri: ĶSP, BSP₅, amonjaka slāpeklis, notekūdeņu duļķainība, SVI, MLSS un detalizēta jauktā šķidruma mikroskopiskā pārbaude, lai identificētu un kvantitatīvi noteiktu pavedienveida organismus.

Rezultāti

Dati rādīja par masas palielināšanu un ārstēšanas veiktspēju

Eksperimentālie rezultāti apstiprināja to, ko daudzi operatori ir novērojuši anekdotiski: dūņu masas palielināšana ievērojami pasliktina apstrādes veiktspēju, bet pasliktināšanās modelis nav vienāds visos parametros.

Visspilgtākais atklājums bijaasimetrija starp sākumu un atveseļošanos. Lielapjoma palielināšana var tikt aktivizēta dažu dienu laikā pēc DO novirzes zem 1,0 mg/l, bet DO atjaunošana līdz 2,0 mg/l vai lielākam stāvoklim nemainīja stāvokli tajā pašā laika posmā. Filamentveida baktērijas, kad tās tika izveidotas, izrādījās spītīgi noturīgas - to augstās virsmas-platības-pret{7}}tilpuma attiecība, kas dod tām konkurences priekšrocības ierobežotos skābekļa-apstākļos, un tas nepazūd brīdī, kad atgriežas skābeklis.

Diskusija

Kāpēc pavedienveida baktērijas uzvar zemā DO - un kāpēc tas ir svarīgi nitrifikācijai

Konkurences dinamiku starp pavedienveida un floc{0}}baktērijām pamatā nosakaskābekļa pārneses kinētika. Filamentveida organismiem ir lielāka virsmas laukuma -pret-tilpuma attiecība nekā to floku-veidojošajiem līdziniekiem, nodrošinot tiem labāku piekļuvi izšķīdušajam skābeklim šķidruma-bioplēves saskarnē. Ja lielapjoma DO koncentrācija ir zema, šī morfoloģiskā priekšrocība kļūst izšķiroša: pavedieni var absorbēt skābekli tādā ātrumā, ka izsalkuši flok{6}}veidotāji, novirzot mikrobu kopienu uz kvēldiega -dominējošo - un slikti nostādināto - stāvokli.

Trīs savstarpēji mijiedarbojoši faktori praksē palielina risku:

DO nelīdzsvarotību.Galvenais un vislabāk{0}}dokumentētais aktivizētājs. Ja aerācijas jauda ir nepietiekama - mazizmēra pūtēju, piesārņotu difuzoru vai īslaicīgas pārslodzes - dēļ, skābekļa-ierobežotā mikrovide floka virsmā izvēlas pavedienus. Tas nav binārs slieksnis, bet gan gradienta efekts: jo zemāks DO, jo spēcīgāks ir selektīvais spiediens.

Organiskā iekraušana.Augsta F/M attiecība, īpaši kombinācijā ar zemu DO, rada apstākļus, kuros strauji augošie pavedieni izkonkurē floc{0}}veidotājus gan par substrātu, gan skābekli. Mijiedarbības efekts ir vairāk nekā tikai aditīva - augsta organiskā slodze un zems DO kopā rada apjoma palielināšanos, ko neviens faktors nerada atsevišķi.

Dūņu vecums (SRT).Darbojoties ar ļoti zemu SRT, tiek atbalstīti ātri{0}}augoši organismi, kas aktīvo dūņu sistēmās bieži ir pavedienaini. Pie ļoti augstām SRT endogēnā sabrukšana var radīt ierobežotu skābekļa -mikrovidi sabiezējušos flokos, atkal dodot priekšroku pavedieniem. SRT saldais punkts lielapjoma novēršanai ir -specifisks iekārtai, taču parasti tas ietilpst 8–15 dienu diapazonā pašvaldību sistēmām.

Thenitrifikācijas sodslielapjoma palielināšana ir īpaši smaga un bieži vien nenovērtēta. Kad biomasa izskalojas no dzidrinātāja sliktas nosēšanās dēļ, tiek nesamērīgi zaudētas lēni -augošās nitrificējošās baktērijas -, kuru dubultošanās laiks ir mērāms dienās, nevis stundās -. Nitrificējošās populācijas atjaunošana pēc masas palielināšanās var ilgt nedēļas, kuru laikā amonjaka noņemšana var neizdoties. Iekārtās ar stingriem amonjaka ierobežojumiem lielapjoma epizode faktiski ir nitrifikācijas pārtraukums.

Kontroles stratēģijas

Parastie labojumi - un strukturāla alternatīva

Pētījums norāda uz trim darbības svirām, lai kontrolētu šķiedru veidošanu tradicionālajās aktīvajās dūņās:

Saglabājiet atbilstošu DO.Vienīgais visefektīvākais profilakses pasākums. Turot aerobās zonas DO virs 2,0 mg/l - un nodrošinot, ka aerācijas sistēma to spēj nodrošināt ar maksimālo slodzi -, tiek novērsts selektīvs spiediens, kas piešķir pavedieniem to konkurences priekšrocības. Tas nozīmē regulāru difuzora pārbaudi un tīrīšanu, ventilatora jaudas pārbaudi un DO uzraudzību vairākos punktos gar aerācijas baseinu, nevis tikai vienā.

Optimizējiet SRT.Darbošanās dūņu vecuma diapazonā, kas dod priekšroku flok{0}}veidotāji (parasti 8-15 dienas sadzīves notekūdeņiem), samazina kvēldiega dominējošo stāvokli. SRT kontrolei ir nepieciešama uzticama dūņu izšķērdēšana — iekārtas, kas atliek izšķērdēšanu darbības traucējumu laikā, aicina palielināt apjomu.

Izvairieties no organiskās trieciena slodzes.Izlīdzināšanas baseini vai plūsmas balansēšana var slāpēt F/M tapas, kas izraisa pavedienu ziedēšanu. Augiem bez izlīdzināšanas jaudas pakāpeniskas-barošanas vai selektora zonas var samazināt momentāno organisko slodzi galvenajā aerācijas baseinā.

Tomēr pētījumā tika uzsvērts arī strukturāls ieskats ar tiešu inženiertehnisko ietekmi:Sistēmas, kuru pamatā ir biofilma{0}}, ir mazāk jutīgas pret lielapjoma palielināšanu. MBBR vai hibrīda aktīvo dūņu + bioplēves konfigurācijā pievienotā biomasa -, kas veido ievērojamu daļu no kopējā aktīvā krājuma -, nav atkarīga no dzidrinātāja saglabāšanās. Pat ja suspendētā frakcija uzkrājas, bioplēves frakcija paliek reaktorā, saglabājot apstrādes jaudu un nodrošinot sēklu populāciju reģenerācijai.

Tā nav tikai teorētiska priekšrocība. Iekārtas, kas ir modernizētas ar MBBR nesējiem, konsekventi ziņo par lielāku noturību pret nosēšanās traucējumiem, ātrāku atveseļošanos pēc tilpuma notikumiem un stabilāku nitrifikāciju, izmantojot hidrauliskos vai organiskos triecienus. Bioplēve darbojas kā bioloģisks buferis - tā nenovērš masas palielināšanos suspendētajā fāzē, bet padara augu pret to vienaldzīgu.

Secinājums

Dūņu masai, ko izraisa pavedienveida baktērijas, ir abūtiska negatīva ietekme uz sekundārās ārstēšanas veiktspēju, jo īpaši attiecībā uz cieto vielu atdalīšanu un - ar biomasas izskalošanos - nitrifikācijā. Izmēģinājuma-mēroga konstatējumi ir nepārprotami: primārais izraisītājs ir zems izšķīdušais skābeklis, sākums ir ātrs un atveseļošanās notiek lēni. Darbības disciplīna - stabila DO uzturēšana virs 2,0 mg/l, organiskās slodzes kontrole un SRT optimizēšana - joprojām ir galvenā aizsardzības līnija.

Iekārtām, kurām ir izsmelti ekspluatācijas labojumi un joprojām ir problēmas ar nosēšanos, pierādījumi liecina par strukturālu risinājumu:integrējot bioplēves nesējus aktīvo dūņu procesā. Neatkarīgi no tā, vai tā ir pilnīga MBBR pārveidošana vai hibrīda sistēma, pievienotā -augšanas frakcija atdala apstrādes veiktspēju no dūņu nosēšanās spējas -, un šī atsaistīšana var būt visdrošākā pieejamā lielapjoma apdrošināšana.