Paljudel reoveepuhastusega tegelevatel inimestel on intuitsioon: "Mikroorganismid on peamine jõud, nii et rohkem muda tähendab tugevamat puhastusvõimet." See tundub mõistlik, kuid tegelikus töös põhjustab see sageli probleeme.
Need, kes on osalenud kohapealse{0}}kasutuselevõtmisega, on tõenäoliselt olnud selle stsenaariumi tunnistajaks: heitvee kõikumine, aeg-ajalt norme ületav ammoniaaklämmastik ja operaatori esimene reaktsioon on "muda ebapiisav kontsentratsioon", mis põhjustab muda heidete vähenemist või isegi puudumist. MLSS suureneb järk-järgult 3000-lt 4000-le, 5000-le ja 6000-le mg/l.
Kummalisel kombel, kuigi muda kõrgem kontsentratsioon lahendab probleemi, tekitab see uusi probleeme-muda ülevoolu sekundaarsest settepaagist, heitvee SS ületab norme, puhuri sagedus on juba maksimaalne ja DO aeroobses paagis ei saa suurendada.
Kus on siis probleem?
Seos muda kontsentratsiooni ja süsteemi võimsuse vahel ei ole lineaarne, vaid parabool.
Hapnikuvarustuse kitsaskoht: lahustunud hapniku ülekande "viimane miil"
Esiteks kaaluge õhutamist: iga 1000 mg/l muda kontsentratsiooni suurenemise korral suureneb hapnikutarbimise määr paagis. 1 kg aktiivmuda päevase ainevahetuse säilitamiseks on vaja ligikaudu 0,8-1,2 kg hapnikku. Kui MLSS tõuseb 3000-lt 5000-le, suureneb kogu biomass paagis peaaegu 70%, mis põhjustab üldise hapnikuvajaduse tõusu.
Sügavam kriis seisneb hapnikuülekande piirangutes mikroskaalal. Kui MLSS ületab teatud väärtuse, suureneb aktiivmuda helveste osakeste suurus ja tihedus oluliselt. See põhjustab hapnikuülekande takistuse plahvatusliku suurenemise, tekitades lahustunud hapniku ülekande "viimase miili" probleemi.
Kuigi praegusel hetkel võib DO aeroobses paagis jääda tasemele 2,0–3,0 mg/l, võib ligikaudu 60% flokide mahust olla juba anoksilistes tingimustes. Nitrifitseerivad bakterid on nagu elanikud, kes on surutud "akendeta siseruumi", kus välimised heterotroofsed bakterid tarbivad hapnikku enne nende piirkonda jõudmist. DO (Dissolved Organic Carbon) kasutusmäär langeb märkimisväärselt, nitrifitseerivate bakterite aktiivsus pärsitakse ja ammoniaaklämmastiku sisaldus hakkab tõusma. Samal ajal hõlbustab lokaalne anoksiline keskkond filamentsete bakterite paljunemist, lõdvendades muda struktuuri ja halvendades settimist.
Arvelduspiir: sekundaarse settimispaagi "ülekoormuse" kriis
Vaadates sekundaarset settitust: mida suurem on muda kontsentratsioon, seda rohkem tahket ainet sekundaarsesse settimisse siseneb. Tüüpilise keskmise sisselaskeava ja ümbritseva väljalaskeavaga sekundaarse settimispaagi pinnakoormuse arvutusväärtus on 0,8–1,2 m³/m²·h ning tahkete ainete laadimist reguleeritakse tavaliselt 4–6 kg/m²·h.
MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids) pidev suurenemine toob otseselt kaasa sekundaarse settimispaagi tahkete ainete koormuse olulise suurenemise, ületades selle kavandatud mahupiirangu. Ülekoormamisel muda-vee eraldamise efekt nõrgeneb, supernatant muutub häguseks ja heitvee SS ületab normi. Mõnikord ujub peenmuda kiht sekundaarse settimispaagi kogu pinnal ja tagasivoolu reguleerimine on ebaefektiivne. Paljud normi ületavad heitvee heljumid ei juurdu mitte bioloogilise puhastuse sektsioonis, vaid pigem muda kontsentratsioonis, mis ületab sekundaarsetite mahutavuse.
Tasakaalustamata mudaajastu: "Vananemise" lõks kontsentratsiooni taga
Teine kergesti tähelepanuta jäetav tegur on muda vanus. Konstantse muda väljalaske mahu korral pikendab MLSS-i suurendamine muda vanust.
Muda liigne vanus toob kaasa muda vananemise: mikroorganismid sisenevad endogeensesse hingamisfaasi, suurendades enda hapnikutarbimist, kuid nende efektiivne aktiivsus saasteainete lagundamisel väheneb oluliselt. Vananevad muda helbed muutuvad peeneks ja killustuvad, settides aeglasemalt ja lähevad koos heitveega kergemini kaduma.
Tasakaalupunkti leidmine: dünaamiline juhtimine on võtmetähtsusega
Praktikas on "sobiv kontsentratsioon" alati olulisem kui "kõrge kontsentratsioon". Puudub ühtne universaalselt rakendatav optimaalne muda kontsentratsioon; tööparameetreid tuleb dünaamiliselt kohandada vastavalt konkreetsetele töötingimustele:
Mõjutav koormus: suure orgaanilise koormuse tingimustes võib muda kontsentratsiooni mõõdukas suurendamine puhverdada veekvaliteedi šokke; Pikaajalise-madala sissevoolukoormuse korral suurendab muda liigne kontsentratsioon ainult ventilaatori energiatarbimist ja suurendab survet muda väljalaske hooldusele.
Veetemperatuuri tingimused: talvel vähendavad madalad temperatuurid mikroobide metaboolset aktiivsust, võimaldades nitrifikatsiooni tagamiseks mõõdukalt suurendada MLSS (multi{0}}layer Sludge Solids) biomassi. Suvel vähendavad kõrgem veetemperatuur ja kõrgem mikroobide aktiivsus muda kontsentratsiooni, säästes aeratsioonienergiat ja vähendades muda kogunemise ohtu.
Peamine võrdlusalus: keskendumine F/M-le (sööda{0}}--mikroorganismide suhe)
Kõige usaldusväärsem etalon muda kontsentratsiooni mõistlikkuse üle otsustamisel on F/M suhe (sööda -ja-mikroorganismide suhe), selle asemel, et keskenduda jäigalt ühele MLSS-i väärtusele.
Tavaliste olmereoveesüsteemide jaoks on sobiv F/M vahemik tavaliselt 0,1–0,2 kg BOD5/kg MLSS·d (mõned protsessid võivad seda vähendada 0,2–0,4-ni).
F/M suhe alla 0,05 viitab pikaajalisele-mikroobse substraadi puudumisele; pidev nälgimine viib muda kiiresti vananemiseni.
F/M suhe üle 0,4 näitab ebapiisavaid efektiivseid biomassi varusid, mistõttu on heitvesi veekvaliteedi šokkide ajal normide ületamise suhtes väga vastuvõtlik.
Muda väljalaskekiiruse igapäevane reguleerimine, et stabiliseerida toite-ja-mikroorganismide suhet, on palju teaduslikum kui muda fikseeritud kontsentratsiooni jäik järgimine. Paljud väljakujunenud-reoveepuhastid kohandavad oma muda kontsentratsiooni dünaamiliselt tegelike tingimuste alusel: talvel suurendavad kontsentratsiooni mõõdukalt, et säilitada puhastamise efektiivsust, ja suvel vähendades seda, et säästa energiat ja kontrollida muda mahutamist. Need on praktilised kogemused, mille esiliini töötajad on kokku võtnud pärast lugematuid katseid ja vigu.
Lõppkokkuvõttes on muda kontsentratsioon pelgalt protsessi reguleerimise vahend, mitte kunagi tegevuse lõppeesmärk. Meie eesmärk on tõesti saavutada pikaajaline-süsteemi stabiilsus, järjekindlalt nõuetele vastav heitvesi ja kontrollitavad tegevuskulud.
Nii liiga kõrge kui ka madal MLSS-i tase kahjustab süsteemi stabiilset tööd. Optimaalne muda kontsentratsioon on selline, mis hoiab voolukiirust (F/M) mõistlikus vahemikus, tagab stabiilse ja kontrollitava lahustunud hapniku (DO), hoiab ära muda äravoolu sekundaarsest settimisest ning vastab järjekindlalt vee kvaliteedistandarditele. See väärtus võib olla suurem või väiksem kui projekteeritud kontrollväärtus, kuid kõrgem ei ole kindlasti alati parem.