Scenārijs “augsts ĶSP, zems TP un augsts TN” ir klasisks smagas oglekļa-slāpekļa-fosfora nelīdzsvarotības gadījums. Šajā rakstā ir īsi izklāstīts, kā diagnosticēt un risināt šo problēmu (saturs un skaitļi atspoguļo personīgos uzskatus, pamatojoties uz praktisko pieredzi, un ir paredzēti tikai atsaucei).
Procesa pielāgošanas pamatmērķus var apkopot šādi:
1. Nekavējoties atrisiniet "fosfora ierobežojumu"-, kas rada šķēršļus mikrobu izplatībai;
2. Efektīvi izmantot lieko oglekļa avotu-pārvērst augstas-koncentrācijas ĶSP par denitrifikācijas dzinējspēku;
3. Panākt dziļu slāpekļa noņemšanu-nodrošiniet, lai augstais-TN notekūdeņi konsekventi atbilstu izplūdes standartiem.
Konkrētie pielāgošanas pasākumi ir sīkāk aprakstīti turpmāk, sadalot tos atbilstoši inženiertehniskās īstenošanas loģikai.
I. Nekavējoties jāveic “dzīvības{1}glābšanas” pielāgojumi: precīza fosfora papildināšana
Tas ir priekšnoteikums visiem pārējiem pasākumiem. Fosfora -deficīta apstākļos, pat ja ir daudz oglekļa un skābekļa, aktīvās dūņas nevar veidot veselīgus flokus; tā vietā tam ir tendence sadalīties un izskaloties.
Pārbaudiet un aprēķiniet devu
Nosakiet piedevas daudzumu, pamatojoties uz attiecību aptuveni BOD₅:P=100:1. Ja ir pieejami tikai ĶSP dati, konvertēšanai izmantojiet BSP5/ĶSP attiecību (piemēram, ja BSP₅/ĶSP ≈ 0,5, aprēķins, pamatojoties uz ĶSP:P ≈ 200:1). Noteikti aprēķiniet devu dinamiski, pamatojoties uz faktiskajiem ieplūdes plūsmas ātrumiem un fosfora koncentrāciju.
Izvēlieties fosfora avotu un dozēšanas punktu
Fosfora avots: Dodiet priekšroku viegli absorbējamiem ortofosfātiem, piemēram, amonija dihidrogēnfosfātam vai nātrija dihidrogēnfosfātam. Lai gan diamonija hidrogēnfosfātu varētu izmantot, ja trūkst arī slāpekļa, pašreizējais scenārijs ietver augstu slāpekļa līmeni; tāpēc, lai izvairītos no papildu slāpekļa pievienošanas, ieteicams lietot fosforskābi vai nātrija dihidrogēnfosfātu.
Dozēšanas punkts: Novietojiet dozēšanas punktu anoksiskās zonas beigās vai aerobās zonas sākumā bioloģiskajā tvertnē, ļaujot mikroorganismiem uzņemt fosforu tieši, nonākot aerobajā zonā. Izvairieties no visas devas izmešanas anaerobajā zonā, jo tas var izraisīt fosforu{1}}akumulējošo organismu pārmērīgu uzņemšanu (jo fosfora noņemšana šeit nav mērķis) vai neefektīvu nogulšņu veidošanos.
Uzraudzība pārejas periodā
2–3 dienu laikā pēc fosfora papildināšanas dūņu nosēšanās koeficients (SV) sākotnēji samazināsies, uzlabojoties floku kvalitātei, kam sekos pakāpenisks pieaugums, palielinoties mikrobu populācijai. Sinhroni uzraugiet notekūdeņu kopējo fosforu, lai nodrošinātu, ka līmenis paliek robežās pēc papildināšanas (ideālā gadījumā tiek kontrolēts 0,3–0,5 mg/l, lai apmierinātu mikrobu vajadzības, vienlaikus saglabājot drošības rezervi).
II. "Augsta COD" pārveidošana par "denitrifikācijas līdzekli": oglekļa avotu iepriekšēja-pozicionēšana un pakāpeniska dozēšana
Tā kā oglekļa avots ir daudz, tas ir pilnībā jāizmanto denitrifikācijai, nevis pārpludināt aerobo zonu un tiek izšķērdēts skābekļa patēriņa dēļ.
Ieviesiet vairāku{0}}punktu ieplūdes vai oglekļa avota novirzīšanu
Novirziet daļu neapstrādāta ūdens (augsts ĶSP)-apejot primāro sedimentācijas tvertni-tieši bezoksiskajā zonā, lai kalpotu kā oglekļa avots denitrifikācijai. Pēc sijāšanas un smilšu noņemšanas neapstrādātais ūdens var "pārlēkt" tieši uz bezskābekļa tvertni, novēršot oglekļa avota oksidēšanos un izšķērdēšanu primārajā sedimentācijas tvertnē vai aerobajā zonā. Kontrolējiet viegli bioloģiski noārdāmā ĶSP daudzumu, kas nonāk anoksiskajā zonā, pamatojoties uz kopējo slāpekļa noņemšanas mērķi.
Uzlabojiet hidrolīzi{0}}skābināšanu, lai uzlabotu oglekļa avota kvalitāti
Ja ĶSP ir augsts, bet BSP₅/ĶSP attiecība ir zema, tas norāda, ka pārsvarā ir ugunsizturīgas (-to-noārdās) organiskās vielas. Hidrolīzes-paskābināšanas tvertni var uzstādīt priekšapstrādes stadijā, lai lielas, ugunsizturīgas organiskās molekulas sadalītu viegli bioloģiski noārdāmās VFA (gaistošās taukskābes), tādējādi uzlabojot oglekļa avota izmantošanas efektivitāti denitrifikācijai.
Izmantojiet aerobo zonu, lai patērētu atlikušo oglekli
Neizbēgami kāds oglekļa avots nonāks aerobajā zonā; šajā gadījumā pārliecinieties, ka izšķīdušais skābeklis (DO) aerobā posma beigās ir vismaz 2 mg/l, lai pilnībā oksidētu atlikušo BSP un novērstu izplūdes ĶSP pārsniegšanu. Turklāt, tā kā liekie oglekļa avoti var izraisīt pārmērīgu heterotrofo baktēriju-vairošanos, iespējams, izspiežot nitrificējošās baktērijas-, dūņu vecums un organiskā slodze ir rūpīgi jākontrolē.
III. Izaicinājuma "augsts kopējais slāpeklis" mērķa sasniegšana: nitrifikācijas -denitrifikācijas potenciāla maksimāla palielināšana
Augsta kopējā slāpekļa līmeņa dēļ ir nepieciešams optimizēt gan nitrifikācijas, gan denitrifikācijas posmus, lai pilnībā izmantotu to potenciālu.
Nitrifikācijas posms: telpas un laika radīšana nitrificējošām baktērijām
Dūņu vecuma kontrole: Nitrificējošām baktērijām ir ilgs rašanās laiks; dūņu vecums ir jāsaglabā vismaz 15 dienas (vairāk nekā 20 dienas ziemā), lai novērstu to "izspiestību" ar strauji vairojošām heterotrofiskām baktērijām. DO apkope: uzturēt DO aerobajā zonā nemainīgā līmenī 2–3 mg/L; nenolaidiet to pārmērīgi, lai taupītu enerģiju.
Sārmainības uzraudzība un papildināšana: Nitrifikācija patērē sārmainību (aptuveni 7,14 g CaCO₃ tiek patērēts uz gramu oksidētā NH₄⁺-N). Nitrifikācijas ātrums ievērojami samazinās, ja pH nokrītas zem 7,0; tādēļ jādod Na2CO3 vai šķidrs sārms, lai uzturētu jauktā šķidruma pH starp 7,5 un 8,0.
Denitrifikācijas zona: maksimāli izmantojiet gan iekšējos, gan ārējos oglekļa avotus.
Iekšējās recirkulācijas koeficienta optimizācija: nodrošiniet pietiekamu augsta-nitrātu jauktā šķidruma recirkulāciju no aerobās zonas gala uz anoksisko zonu; iekšējās recirkulācijas koeficients parasti tiek iestatīts no 200% līdz 400%. Pārmērīga recirkulācija rada pārāk daudz DO, izjaucot anoksisko vidi. Anoksisko apstākļu uzturēšana: DO anoksiskajā zonā ir stingri jākontrolē zem 0,5 mg/L; izmantojiet mehānisku sajaukšanu, lai nodrošinātu dūņu{6}}ūdens saskari, vienlaikus izvairoties no virsmas aerācijas.
Oglekļa avotu laika kontrole: ja ārējais oglekļa avots (ieplūstošais ĶSP) ir pietiekams, denitrifikācijas ātrums var sasniegt 0,03–0,06 kg NO₃⁻-N/(kg MLVSS·d). Ja parādās oglekļa deficīta pazīmes (piemēram, nitrātu -slāpekļa palielināšanās), apsveriet ārkārtas oglekļa avotus, piemēram, nātrija acetātu, lai gan tie nav pirmā izvēle; prioritāte ir neapstrādāta ūdens oglekļa satura pilnīgai izmantošanai.
Apsveriet iespēju izmantot daļēju nitrifikāciju-denitrifikāciju vai anammoksu (piemērota ļoti zemai C/N attiecībai; lai gan šajā scenārijā ir daudz oglekļa, -kas padara daļējus ceļus nevajadzīgus-, šīs tehnoloģijas var kalpot kā nākotnes tehniskās iespējas).
Ja kopējais slāpeklis ir ārkārtīgi augsts un oglekļa avoti -lai gan ir bagātīgi-joprojām neatbilst denitrifikācijas prasībām (ārkārtējs gadījums), var mēģināt daļēju nitrifikāciju (nitrītu uzkrāšanos) apvienojumā ar Anammox slāpekļa noņemšanai. Tomēr to ir grūti īstenot praksē, jo ir nepieciešama tiešsaistes uzraudzība un precīza kontrole, un tā ir jāuzskata par ilgtermiņa optimizācijas stratēģiju.
IV. Īpašā gadījuma risināšana "augsta ĶSP, bet slikta bionoārdīšanās spēja"
Ja monitorings uzrāda BOD₅/ĶSP attiecību < 0,2, augsto ĶSP ir grūti izmantot tieši bioloģiskos procesos, un iepriekš minētās oglekļa avotu izmantošanas stratēģijas būs ievērojami mazāk efektīvas. Šajā posmā ir nepieciešami šādi pasākumi:
1. Fizikāli ķīmiskā pirmapstrāde slodzes samazināšanai: uzstādiet koagulācijas-sedimentācijas, ķīmiskās oksidācijas (Fenton, O₃) vai aktīvās ogles adsorbcijas blokus pirms bioloģiskās sistēmas, lai sākotnēji samazinātu pretrunīgo ĶSP par 30–50%, tādējādi uzlabojot turpmāko BSP₅/COD attiecību.
2. Bio-pastiprināšana: ievadiet specializētus baktēriju celmus vai bioloģiskos enzīmus hidrolīzes-paskābināšanas tvertnē vai izmantojiet PACT procesu (pulverveida aktīvās ogles-aktīvās dūņas), lai adsorbētu pretrunīgas vielas un pagarinātu to uzturēšanās laiku.
3. Membrānas atdalīšana kā pēdējais drošības līdzeklis: bioķīmiskā posma beigās izmantojiet MBR vai NF/RO sistēmas, lai uztvertu ĶSP, nodrošinot, ka iegūtais koncentrāts tiek apstrādāts atsevišķi.
V. "Drošības tīkls" operatīvajai vadībai
Nepārtraukta fosfora līdzsvara uzraudzība: pārbaudiet kopējā fosfora (TP) līmeni ieplūdē, anaerobās zonas beigās un aerobās zonas beigās katras maiņas laikā; tas novērš dūņu sadalīšanos nepietiekamas papildināšanas dēļ un novērš notekūdeņu limita pārkāpumus, ko izraisa pārmērīga fosfora dozēšana.
Tiešsaistes amonjaka slāpekļa/nitrātu slāpekļa profilēšana: novērtējiet nitrifikācijas pabeigšanas punktu un iekšējās pārstrādes attiecības piemērotību, izsekojot amonjaka slāpekļa un nitrātu slāpekļa koncentrācijas izmaiņām aerobajā zonā.
Dūņu raksturlielumu mikroskopiskā pārbaude: nekavējoties izpētiet iespējamos fosfora avota pārtraukumus vai nepietiekamu dozēšanu, ja floku daļiņas kļūst smalkas, vairojas pavedienveida baktērijas vai brīvi{0}}peldošās baktērijas.
Rezerves avārijas ķimikāliju sagatavošana: Saglabājiet pietiekamas fosforskābes, oglekļa avotu (nātrija acetāta) un sārmainības aģentu (šķidro sārmu) rezerves, lai novērstu piegādes ķēdes traucējumus.
Hlorīda jonu ietekme uz šiem parametriem:
I. Pamatkorelācija: kā hlorīda joni izraisa amonjaka slāpekļa līmeņa paaugstināšanos (nitrifikācijas sistēmas sabrukums)
Šī ir vistiešākā un kritiskākā saite. Augsts kopējā slāpekļa līmenis bieži ietver ievērojamu daļu amonjaka slāpekļa. Augstas hlorīda jonu koncentrācijas var precīzi "nogalināt" mikroorganismus, kas ir atbildīgi par amonjaka slāpekļa apstrādi.
Osmotiskais šoks: nitrificējošās baktērijas ir pirmās, kas tiek likvidētas
Nitrificējošās baktērijas (īpaši amonjaka{0}oksidējošās baktērijas) ir ārkārtīgi jutīgas pret osmotiskā spiediena izmaiņām{1}}daudz vairāk nekā heterotrofās baktērijas, kas noārda ĶSP. Kad hlorīda jonu koncentrācija strauji paaugstinās (piemēram, pārsniedz 5000–10 000 mg/l), to šūnas zaudē ūdeni, izraisot vielmaiņas aktivitātes pārtraukšanu vai pat izraisot šūnu nāvi. Tūlītējās sekas: Nitrifikācija aerobās zonas stendos; amonjaka slāpekli nevar pārvērst par nitrītiem un nitrātiem, izraisot izplūdes amonjaka līmeņa paaugstināšanos. Jūs ievērosiet šo datu modeli: augsts ieplūdes amonjaka līmenis ar izplūdes amonjaka izvadīšanu gandrīz identiskā līmenī ar ieplūstošo amonjaku.
Nepareizs vērtējums "pseido-ĶSP" traucējumu dēļ: kā minēts iepriekš, hlorīda joni traucē ĶSP mērījumus. Ja jūsu novērotais "augstais ĶSP" ir ilūzija-nozīmē, ka faktiskais ĶSP ir zems-, un jūs palielināt recirkulāciju vai aerāciju, pamatojoties uz šo nepareizo rādījumu, jūs tikai saasināsit sistēmas nestabilitāti. Neatkarīgi no tā, augsts hlorīda līmenis kavē nitrificējošās baktērijas neatkarīgi no tā, vai ĶSP rādījums ir precīzs.
II. Kumulatīvā ietekme: "nāves spirāle", ko izraisa augsts amonjaka, augsta hlorīda un fosfora trūkums
Sinerģija starp amonjaka toksicitāti un sāļuma toksicitāti:
Augsta amonjaka slāpekļa koncentrācija (īpaši brīvais amonjaks jeb FA) pēc būtības inhibē mikroorganismus. Vienlaikus augsts sāļums (hlorīda joni) izjauc līdzsvaru starp šūnas iekšpusi un ārpusi. Šie dubultie stresa faktori nopietni apdraud mikrobu aktivitāti.
Galvenais punkts: Stress pakļautajiem mikroorganismiem ir jāpatērē milzīgs enerģijas daudzums (ATP), lai uzturētu jonu līdzsvaru, izsūknējot nātrija un hlorīda jonus no šūnas. Šis energoietilpīgais process{1}} lielā mērā ir atkarīgs no fosfora. Tomēr, tā kā jūsu sistēmai ir liels fosfora -deficīts, mikroorganismiem trūkst resursu, lai izturētu augsta sāļuma un augsta amonjaka kombinēto toksicitāti, kas izraisa paātrinātu šūnu nāvi un autolīzi.
Dūņu sadalīšanās rezultātā izdala vairāk amonjaka slāpekļa:
Kad mikrobu šūnas mirst un masveidā plīst, intracelulāri organiskie slāpekļa savienojumi-piemēram, olbaltumvielas un nukleīnskābes-izdalās ūdenī un pārvēršas par amonjaka slāpekli, izmantojot amonifikācijas baktērijas. Tas rada postošu apburto loku:
Fosfora deficīts → Mikroorganismi mirst un sadalās, nespēj izturēt augstu sāļumu/amonjaka toksicitāti → Izdalās vairāk amonjaka slāpekļa → Amonjaka toksicitāte pastiprinās → Aiziet bojā vairāk mikroorganismu.
Šajā posmā jūs varat atklāt, ka -pat bez ieplūstošā amonjaka trieciena-amonjaka koncentrācija aerobās tvertnes galā pārsniedz ieplūstošā amonjaka koncentrāciju; šo parādību sauc par endogēno amonjaka izdalīšanos.
III. Procesa problēmu novēršana: problēmu diagnostika, izmantojot amonjaka datu analīzi
Ņemot vērā augsto-hlorīda fonu, dažādu slāpekļa formu indikatori var sniegt skaidras diagnostikas norādes. Īpaši augsts amonjaka-slāpekļa saturs; nitrātu-slāpekļa līmenis tuvu nullei
Parādība: Amonjaka -slāpekļa līmenis aerobās tvertnes izejā saglabājas tikpat augsts kā ieplūdē, tomēr nitrātu-slāpeklis ir tikko nosakāms.
Diagnoze: Nitrifikācijas funkcija ir pilnībā zaudēta. Ņemot vērā augsto hlorīda jonu fonu, primārais ir aizdomas par sāļuma inhibīciju.
Ārkārtas pasākumi: ir jāidentificē un nekavējoties jānovērš hlorīda jonu avots. Pagaidu trieciena (piemēram, jūras ūdens iekļūšanas) gadījumā samaziniet ieplūdes plūsmu un pārslēdzieties uz "slēgtā-cilpas aerāciju" (aerāciju bez ieplūdes), lai ļautu atšķaidīt sāļumu, pirms lēnām atsākt normālu darbību. Standarta pielāgojumi,-piemēram, dūņu vecuma maiņa vai aerācijas intensitātes palielināšana{4}}būs pilnīgi neefektīvas.
Augsts amonjaka{0}}slāpekļa un augsts nitrātu-slāpekļa saturs
Parādība: Nitrifikācija ir daļēji aktīva, bet amonjaka konversija ir nepilnīga.
Diagnoze: hlorīda jonu koncentrācija var būt pie kritiskā sliekšņa (2000–5000 mg/L), stipri kavējot nitrifikācijas ātrumu; alternatīvi, fosfora deficīts var ierobežot nitrificējošo baktēriju populāciju. Ir nepieciešama gareniskā profila analīze, lai precīzi noteiktu, kur amonjaka līmenis pārstāj samazināties; tas jāapvieno ar OUR (skābekļa uzņemšanas ātruma) datiem, lai novērtētu inhibīcijas pakāpi.
"Atšķirība" starp amonjaka uzkrāšanos un pH
Tas ir viegli nepamanāms agrīnās brīdinājuma signāls. Nitrifikācija ir skābju{1}}radīšanas process (patērē sārmainību), kas parasti izraisa pH pazemināšanos. Ja amonjaka koncentrācija aerobajā tvertnē saglabājas augsta, kamēr pH paaugstinās vai nesamazinās, tas norāda, ka nitrifikācija ir ārkārtīgi vāja vai ir pilnībā beigusies. Šī parādība kalpo kā agrīns brīdinājums -nodrošinot iepriekšēju brīdinājumu no minūtēm līdz gandrīz stundai-par gaidāmo nitrifikācijas sistēmas sabrukumu, piedāvājot lielāku paredzamo vērtību nekā tikai amonjaka dati.
