Bioķīmiskās sistēmas panākumi ir saistīti ar MLSS (jauktu kaļķu dūņu koncentrāciju)

Aktīvo dūņu procesa darbībai ir nepieciešama daudzu parametru pareiza kontrole, tostarp MLSS kontrole, kas ir viens no biežāk izmantotajiem rādītājiem notekūdeņu sistēmu ikdienas darbībā.

Aktīvo dūņu koncentrācija attiecas uz suspendēto cietvielu saturu jauktajā šķidrumā pie aerācijas tvertnes izejas, kas apzīmēts ar simbolu MLSS, ar vienībām mg/L. To izmanto, lai izmērītu aktīvo dūņu daudzumu aerācijas tvertnē. Kopējā MLSS summa ietver šādus četrus aspektus:

Aktīvie mikroorganismi;
bioloģiski nenoārdāmas organiskās vielas, kas adsorbētas uz aktīvajām dūņām;
Mikrobu pašoksidācijas{0}} atlikumi;
Neorganiskās vielas.

Darbības laikā ir īpaši svarīgi atzīmēt, ka MLSS attiecas tikai uz jauktā šķidruma koncentrāciju aerācijas tvertnē, izņemot jauktā šķidruma koncentrāciju sekundārajā sedimentācijas tvertnē. Turklāt, pārraugot jauktā šķidruma koncentrāciju aerācijas tvertnē, ir ļoti svarīgi izmantot jauktā šķidruma koncentrāciju aerācijas tvertnes izejā kā standartu, lai izmērītu aktīvo dūņu koncentrāciju visā aerācijas tvertnē.

1. Saistība starp aktīvo dūņu koncentrāciju un dūņu vecumu

Dūņu vecums ir operatīvs līdzeklis dūņu vecuma mērķa sasniegšanai, noņemot aktīvās dūņas. Saprātīgu diapazonu aktīvo dūņu koncentrācijas kontrolei var nodrošināt, izmantojot saprātīgu dūņu vecumu un pārtikas-un{2}}mikrobu attiecību. Faktiski, ja aktīvo dūņu koncentrācija tiek pārmērīgi palielināta, dūņu vecums būs īpaši garš, pārsniedzot normāli kontrolēto dūņu vecuma vērtību, pat ja ieplūstošā organisko vielu koncentrācija nav augsta. Tas skaidri norāda, ka aktīvo dūņu koncentrācija tiek kontrolēta pārāk augsta, kas ir daudz precīzāk nekā spriest par to, vai aktīvo dūņu koncentrācija ir jākontrolē, pamatojoties uz tās absolūto vērtību.

2. Saistība starp aktīvo dūņu koncentrāciju un ūdens temperatūru

Aktīvo dūņu augšana, vairošanās un vielmaiņa bioloģiskās attīrīšanas tvertnē ir cieši saistīta ar ūdens temperatūru. Uz katriem 10 grādiem ūdens temperatūras pazemināšanās aktīvo dūņu aktivitāte samazināsies uz pusi; ja ūdens temperatūra ir zemāka par 10 grādiem, apstrādes efekts ir acīmredzami vājš. Lai to atrisinātu, aktīvo dūņu koncentrāciju var pielāgot, lai tiktu galā ar ūdens temperatūras izmaiņām:

Kad ūdens temperatūra ir zema, aktīvo dūņu koncentrāciju var palielināt, lai kompensētu samazinātas aktīvo dūņu aktivitātes negatīvo ietekmi, tādējādi panākot paaugstinātu izņemšanas efektivitāti zemā ūdens temperatūrā.

Ja ūdens temperatūra ir augsta, aktīvo dūņu aktivitāte ir spēcīga. Pārāk augsta aktīvo dūņu koncentrācija ir kaitīga aktīvo dūņu nosēdināšanai. Šajā gadījumā, samazinot aktīvo dūņu koncentrāciju, var novērst nenosēdinātu floku un duļķaina virskārtas veidošanos.

3. Saistība starp aktīvo dūņu koncentrāciju un aktīvo dūņu nosēšanās attiecību

Aktīvo dūņu koncentrācija ietekmē galīgo nostādināšanas attiecību. Augstāka aktīvo dūņu koncentrācija nodrošina augstāku galīgo nostādināšanas koeficientu un otrādi. Tas ir tāpēc, ka augstāka aktīvo dūņu koncentrācija rada lielāku bioloģisko daudzumu, kā rezultātā pēc saspiešanas un sedimentācijas ir lielāka nosēšanās attiecība. Galvenā atšķirība no citiem faktoriem, kas var palielināt nostādināšanas koeficientu, ir novērojums, vai saspiestās aktīvās dūņas ir blīvas un vai to krāsa ir tumši brūna. Gadījumos, kad palielināta ne-aktīvo dūņu koncentrācija rada lielāku nostādināšanas koeficientu, tas parasti ir sliktas blīvēšanas un blāvākas krāsas dēļ.

Protams, arī pārāk zema aktīvo dūņu koncentrācija būtiski ietekmē nostādināšanas koeficientu. Tomēr to bieži izraisa nevis operatori, kuri apzināti samazina aktīvo dūņu koncentrāciju, bet gan pārāk zema ieplūstošo organisko vielu koncentrācija. Šādos gadījumos operatori, jūtot, ka aktīvo dūņu koncentrācija ir pārāk zema, cenšas to palielināt, kā rezultātā notiek aktīvo dūņu novecošanās. Galīgās nogulsnēšanās attiecības novērojums atklās tipiskas aktīvo dūņu novecošanās pazīmes: augsta saspiežamība, tumša krāsa un dzidrs supernatants, kas satur smalkas flokas.

Ja neparastas dūņu izplūdes dēļ rodas zema nostādināšanas attiecība, novērojumi arī atklās, ka nosēdinātajām aktīvām dūņām ir bāla krāsa, slikta saspiežamība un tās ir reti.

1. Dūņu koncentrācijas ietekme uz nitrifikāciju

Nitrifikāciju ietekmē daudzi vides faktori, tostarp pH, temperatūra, SRT, DO, BOD/TKN, dūņu koncentrācija un toksiskās vielas. Faktiskās notekūdeņu attīrīšanas iekārtās procesa darbības laikā var kontrolēt tikai tādus parametrus kā SRT, DO, BOD/TKN un dūņu koncentrāciju.

a. Aerobajā nitrifikācijā augstākas dūņu koncentrācijas rada relatīvi augstāku nitrificējošo baktēriju koncentrāciju, tādējādi radot augstāku aerobās nitrifikācijas ātrumu augstas dūņu koncentrācijas apstākļos.

b. Lai nodrošinātu nitrificējošo baktēriju klātbūtni bioloģiskajās dūņās, ir nepieciešams noteikts dūņu vecums. Labvēlīgu dzīves apstākļu radīšana nitrificējošām baktērijām vēl vairāk palielina to īpatsvaru mikrobu sabiedrībā, tādējādi palielinot to koncentrāciju. Pie augstām dūņu koncentrācijām anaerobajā posmā tiek patērēts vairāk BSP, kā rezultātā aerobajā posmā BSP/TKN attiecība ir salīdzinoši zemāka.

Daži pētījumi ir parādījuši apgrieztu saistību starp nitrificējošo baktēriju īpatsvaru aktīvajās dūņās un BSP/TKN. Tā kā nitrificējošās baktērijas ir autotrofiskas, organiskā substrāta koncentrācija nav ierobežojošs faktors to augšanai. Tomēr, ja organiskā substrāta koncentrācija ir pārāk augsta, tas izraisīs heterotrofu baktēriju strauju savairošanos ar augstu -augšanas ātrumu-, sacenšoties par izšķīdušo skābekli. Tas palēnina autotrofisko baktēriju augšanu un neļauj aerobām nitrificējošām baktērijām iegūt priekšrocības, kā rezultātā samazinās nitrifikācijas ātrums.

c. Izšķīdušais skābeklis (DO) parasti ir svarīgs rādītājs notekūdeņu attīrīšanas iekārtu nitrifikācijas stadijā, parasti virs 2 mg/l. Lielākajā daļā oksidācijas grāvju procesu vidējo DO vērtību grāvī ir grūti sasniegt 2 mg/L, parasti tā paliek 1 mg/l vai zemāka. Tomēr nitrifikācijas efekts joprojām ir labs. Iemesls tam ir tas, ka relatīvi augstā dūņu koncentrācija, kas raksturīga tikai oksidācijas grāvjiem, lai gan rada zemāku DO vērtību, uzlabo citus faktorus, kas veicina nitrifikāciju.

Palielināta dūņu koncentrācija palielina bioloģiskās attīrīšanas tvertnes efektīvo tilpumu, vienlaikus samazinot slodzi. No cita viedokļa, palielinot dūņu koncentrāciju, palielinās arī mikroorganismu aerobā kapacitāte. Tādos pašos aerācijas apstākļos arī izšķīdušā skābekļa skaitītāja rādījumam jābūt zemākam. Iepriekš minētie punkti izskaidro, ka, palielinot dūņu koncentrāciju, var atbilstoši samazināt izšķīdušā skābekļa (DO) vērtību bioloģiskās attīrīšanas tvertnē, vienlaikus saglabājot labu nitrifikācijas līmeni.

d. Lai nodrošinātu normālu nitrificējošo baktēriju augšanu un vairošanos aktīvajās dūņās, dūņu vecums parasti ir jākontrolē ilgāk par 8 dienām. Taču, lai nodrošinātu salīdzinoši sabalansētu konkurences priekšrocību nitrificējošām baktērijām pret citām heterotrofajām baktērijām, dūņu vecums jāpalielina, neizraisot smagu dūņu novecošanos, kas attiecīgi palielina dūņu koncentrāciju bioloģiskajā sistēmā.

2. Dūņu koncentrācijas ietekme uz denitrifikāciju

Bioloģiskā denitrifikācija ir process, kurā denitrificējošās baktērijas izmanto nitrātos esošo jonu skābekli, lai bezoksiskos apstākļos sadalītu organiskās vielas. Nitrāts tiek reducēts līdz N2, pabeidzot denitrifikācijas procesu. Denitrificējošās baktērijas ir heterotrofiskas fakultatīvas baktērijas, kas ir bagātīgas notekūdeņu attīrīšanas sistēmās. Aerobos apstākļos tie izmanto skābekli elpošanai un organisko vielu oksidatīvai sadalīšanai.

Apstākļos bez molekulārā skābekļa, kad nitrātu un nitrītu joni atrodas vienlaikus, tie var izmantot šajos jonos esošo skābekli elpošanai, organisko vielu oksidēšanai un sadalīšanai. Denitrifikācijas baktērijas kā elektronu donorus denitrifikācijas procesā var izmantot dažādus organiskos substrātus, tostarp ogļhidrātus, organiskās skābes, spirtus un pat tādus savienojumus kā alkāni, benzoāti un citi benzola atvasinājumi, kas bieži vien ir galvenās notekūdeņu sastāvdaļas. Denitrifikācijas ātrumu ietekmē daudzi faktori, tostarp pH, temperatūra, izšķīdušais skābeklis (DO), oglekļa -un -slāpekļa attiecība (C/N attiecība) un dūņu koncentrācija. Faktiskās notekūdeņu attīrīšanas iekārtās procesa darbības laikā var kontrolēt tikai tādus parametrus kā DO un dūņu koncentrāciju. Lai gan C/N attiecība ir vissvarīgākais denitrifikācijas reakcijas ietekmējošais faktors, tā ir ļoti atkarīga no ieplūstošā ūdens kvalitātes un parasti ir grūti kontrolējama praksē.

a. Denitrifikācijai ir nepieciešams molekulārā skābekļa trūkums, lai denitrificējošās baktērijas varētu izmantot nitrātos un nitrītos esošo jonu skābekli organisko vielu sadalīšanai. Kā minēts iepriekš, bioloģiskās sistēmas ar augstu dūņu koncentrāciju var atbilstoši samazināt izšķīdušo skābekli (DO) nitrifikācijas laikā, vienlaikus saglabājot nitrifikācijas efektivitāti. Tāpēc DO pazemināšana nitrifikācijas beigās efektīvi samazina DO saturu nitrātu atgriešanas šķidrumā, samazinot molekulārā skābekļa ietekmi uz denitrifikācijas procesu anoksiskajā zonā un uzlabojot denitrifikācijas baktēriju spēju izmantot oglekļa avotus.

Vienlaikus augstas dūņu koncentrācijas rada arī relatīvi spēcīgu endogēno metabolisko aerobo kapacitāti, tālāk patērējot izšķīdušo skābekli atgriešanās un anoksiskajā zonā. Turklāt ļoti augsta dūņu koncentrācija maina jauktā šķīduma viskozitāti, palielinot difūzijas pretestību un tādējādi samazinot atgriezes šķidrumā pārvadāto DO. Dažos apstrādes procesos, kuros kā atgaitas kanālus izmanto atvērtus kanālus, tas var samazināt atgriešanās plūsmai nepieciešamo skābekļa daudzumu. Rezumējot, augstajām dūņu koncentrācijām ir nozīmīga loma DO samazināšanā denitrifikācijas posmā faktiskajā procesa darbībā.

b. Tā kā denitrificējošās baktērijas ir heterotrofiskas fakultatīvās baktērijas un tās ir daudz notekūdeņu attīrīšanas sistēmās, dūņu koncentrācijas palielināšana sistēmā var efektīvi palielināt denitrificējošo baktēriju koncentrāciju. Denitrifikācijas ātrums lielā mērā nav atkarīgs no nitrātu un nitrītu koncentrācijas, bet uzrāda pirmās kārtas reakciju ar denitrificējošo baktēriju koncentrāciju.

Tāpēc faktiskā procesa darbībā liela dūņu koncentrācija var saīsināt denitrifikācijas laiku un samazināt bezspēcīgās zonas efektīvo tilpumu. Ņemot vērā fiksētu efektīvo tilpumu bezskābekļa zonā, augstas dūņu koncentrācijas ļauj labāk izmantot relatīvi grūti --noārdāmās organiskās vielas organiskajā matricā kā oglekļa avotu. Tas ir īpaši svarīgi slāpekļa un fosfora atdalīšanas procesos, īpaši, ja oglekļa avoti nav pietiekami.

c. Augstas dūņu koncentrācijas rada salīdzinoši lielākus mikrobu floku diametrus. Nitrifikācijas laikā zemais izšķīdušā skābekļa līmenis izraisa mazāku skābekļa spiediena gradientu, atvieglojot anoksiskas vides veidošanos flokās, tādējādi veicinot denitrifikāciju. Tāpēc liela dūņu koncentrācija var veicināt vienlaicīgu denitrifikāciju.

Bioloģiskās fosfora atdalīšanas atslēga ir palielināt polifosfātu{0}}akumulējošo baktēriju īpatsvaru aktīvo dūņu sistēmā, vienlaikus veicinot to strauju augšanu un vairošanos sistēmas darbības laikā, saglabājot augstu fosfora saturu polifosfātu-akumulējošajās baktērijās pēc izvadīšanas.

Lai palielinātu polifosfātu-akumulējošo (PAC) baktēriju īpatsvaru sistēmas aktīvajās dūņās, ir jārada labvēlīgāka vide un hidrauliskie apstākļi to augšanai un pavairošanai. Tas nozīmē, ka procesa plūsmā ir laba anaerobā un aerobā vide. Vides faktoru kontrole anaerobajā zonā ir īpaši svarīga PAC baktēriju augšanai un vairošanai un fosfora atdalīšanas sasniegšanai. Augsta dūņu koncentrācija anaerobajā zonā ir labvēlīgāka PAC baktērijām.

Bioloģiskās fosfora atdalīšanas efektivitāte ir cieši saistīta ar dūņu vecumu. Tikai ar noteiktu dūņu vecumu (apmēram 3 dienas) var efektīvi noņemt lieko fosforu, panākot fosfora atdalīšanas funkciju. Ņemot vērā fiksēto ieplūstošo suspendēto vielu (SS), jo dūņu koncentrācija ir tieši proporcionāla dūņu vecumam, jo ​​augstāka ir dūņu koncentrācija, kas pārsniedz noteiktu diapazonu, jo sliktāks ir fosfora atdalīšanas efekts.

a. Saglabājot dūņu vecumu, kas ir pietiekams fosfora atdalīšanas efektivitātei, palielinot dūņu koncentrāciju anaerobajā zonā, tiek iegūta attiecīgi lielāka PAC baktēriju koncentrācija. Tas palielina fosforu -atbrīvojošo mikroorganismu daudzumu, kas savukārt palielina turpmāko aerobo fosforu-absorbējošo mikroorganismu daudzumu, tādējādi uzlabojot sistēmas kopējo fosfora noņemšanas efektu.

b. Anaerobajā zonā polifosfātu{1}}akumulējošās baktērijas absorbē VFA un atbrīvo fosforu. Vienlaikus augstas dūņu koncentrācijas apstākļos anaerobā zona var kalpot par sistēmas anaerobās paskābināšanas sekciju, anaerobā veidā hidrolizējot lielas -molekulāras-, nepastāvīgas organiskās vielas ūdenī. Enerģiju, ko izdala polifosfātu{6}}akumulējošo baktēriju fosfora atbrīvošanās, var izmantot, lai aktīvi absorbētu etiķskābi, H+ utt., veidojot PHB un uzglabājot to baktērijās. Tas veicina organisko vielu paskābināšanās procesu, uzlabo notekūdeņu bioloģisko noārdīšanos un palielina oglekļa avotu, ko izmanto denitrifikācijas reakcijās turpmākajos attīrīšanas procesos.