Stsenaarium "kõrge COD, madal TP ja kõrge TN" kujutab endast tõsist süsiniku{0}}lämmastiku-fosfori tasakaalustamatuse klassikalist juhtumit. Selles artiklis kirjeldatakse lühidalt, kuidas seda probleemi diagnoosida ja lahendada (sisu ja arvud kajastavad praktilistel kogemustel põhinevaid isiklikke seisukohti ja on ainult viitamiseks).
Protsessi kohandamise põhieesmärgid võib kokku võtta järgmiselt:
1. Lahendage viivitamatult "fosforipiirangud"-, mis on mikroobide vohamise kitsaskoht;
2. Kasutage üleliigset süsinikuallikat tõhusalt -muudavad kõrge-kontsentratsiooniga COD denitrifikatsiooni liikumapanevaks jõuks;
3. Saavutage lämmastiku sügav eemaldamine-, et kõrge-TN-i heitvesi vastaks pidevalt väljalaskestandarditele.
Konkreetsed kohandamismeetmed on üksikasjalikult kirjeldatud allpool, jaotatuna vastavalt insenerirakenduse loogikale.
I. Kohandus-elusäästlik on vajalik kohe: täpne fosfori lisamine
See on kõigi muude meetmete eeltingimus. Fosfori-vaeguse tingimustes, isegi kui süsinikku ja hapnikku on palju, ei saa aktiivmuda moodustada terveid helvesid; selle asemel kipub see lagunema ja välja uhtuma.
Kontrollige ja arvutage annus
Määrake toidulisandi kogus suhtega ligikaudu BOD₅:P=100:1. Kui saadaval on ainult KHT-andmed, kasutage teisendamiseks BHT5/KHT suhet (nt kui BHT5/KHT ≈ 0,5, siis hinnang KHT:P ≈ 200:1 põhjal). Arvutage annus kindlasti dünaamiliselt, lähtudes tegelikest sissevoolukiirustest ja fosfori kontsentratsioonidest.
Valige fosfori allikas ja doseerimispunkt
Fosforiallikas: eelistada kergesti imenduvaid ortofosfaate, nagu ammooniumdivesinikfosfaat või naatriumdivesinikfosfaat. Kuigi diammooniumvesinikfosfaati võib kasutada ka lämmastikupuuduse korral, hõlmab praegune stsenaarium kõrget lämmastikusisaldust; seetõttu on lisalämmastiku lisamise vältimiseks soovitatav kasutada fosforhapet või naatriumdivesinikfosfaati.
Doseerimispunkt: asetage doseerimispunkt bioloogilise paagi anoksilise tsooni lõppu või aeroobse tsooni algusesse, võimaldades mikroorganismidel omastada fosforit otse aeroobsesse tsooni sisenedes. Vältige kogu annuse viskamist anaeroobsesse tsooni, kuna see võib põhjustada fosforit{1}}akumuleeruvate organismide liigset omastamist (kuna fosfori eemaldamine ei ole siinkohal eesmärk) või ebatõhusate sademete moodustumise.
Seire üleminekuperioodil
2–3 päeva jooksul pärast fosfori lisamist väheneb muda settimise suhe (SV) esialgu, kui floki kvaliteet paraneb, millele järgneb järkjärguline tõus, kui mikroobide populatsioon vohab. Jälgige sünkroonselt heitvee üldfosfori sisaldust tagamaks, et tase jääb pärast lisamist piiridesse (ideaaljuhul kontrollitakse 0,3–0,5 mg/l, et rahuldada mikroobide vajadusi, säilitades samas ohutusvaru).
II. "Kõrge COD" muutmine "denitrifikatsioonivaraks": süsinikuallikate eelpositsioneerimine ja järkjärguline doseerimine{1}
Kuna süsinikuallikat on palju, tuleks seda täielikult ära kasutada denitrifikatsiooniks, mitte aeroobse tsooni üleujutamiseks ja hapnikutarbimise tõttu raiskamiseks.
Rakendage mitme{0}}punktiga sissevoolu või süsinikuallika ümbersuunamist
Suunake osa toorveest (kõrge COD) -primaarsest settepaagist mööda minnes-otse anoksilisse tsooni, et olla denitrifikatsiooni süsinikuallikana. Pärast sõelumist ja terakese eemaldamist võib toorvesi "hüpata" otse anoksiidsesse paaki, vältides süsinikuallika oksüdeerumist ja raiskamist esmases settepaagis või aeroobses tsoonis. Kontrollige anoksilisse tsooni siseneva kergesti biolaguneva KHT kogust lähtudes üldlämmastiku eemaldamise sihtmärkidest.
Suurendage hüdrolüüsi-hapestumist, et parandada süsinikuallika kvaliteeti
Kui KHT on kõrge, kuid BHT₅/COD suhe on madal, näitab see tulekindlate (kõvasti{0}}to{1}}lagunevate) orgaaniliste ainete ülekaalu. Eeltöötlemisetapis saab paigaldada hüdrolüüsi-hapestamispaagi, et lagundada suured tulekindlad orgaanilised molekulid kergesti biolagunevateks VFA-deks (lenduvateks rasvhapeteks), parandades seeläbi süsinikuallika kasutamise tõhusust denitrifikatsiooniks.
Kasutage jääksüsiniku tarbimiseks aeroobset tsooni
Paratamatult satub mõni süsinikuallikas aeroobsesse tsooni; sel juhul veenduge, et lahustunud hapniku (DO) sisaldus aeroobse etapi lõpus oleks vähemalt 2 mg/L, et täielikult oksüdeerida jääk-BHT ja vältida heitvee COD piirmäärade ületamist. Lisaks, kuna liigsed süsinikuallikad võivad põhjustada heterotroofsete bakterite ülekasvu, -tõrjudes potentsiaalselt välja nitrifitseerivad bakterid-, tuleb muda vanust ja orgaanilist laadimist hoolikalt kontrollida.
III. "Kõrge üldlämmastikusisalduse" väljakutse sihtimine: nitrifikatsiooni-potentsiaali maksimeerimine
Kõrge üldlämmastikusisaldus nõuab nii nitrifikatsiooni kui ka denitrifikatsiooni etapi täielikku optimeerimist.
Nitrifikatsioonietapp: ruumi ja aja loomine nitrifitseerivate bakterite jaoks
Muda vanuse kontroll: Nitrifitseerivate bakterite tekkeaeg on pikk; muda vanus tuleb hoida minimaalselt 15 päeva (talvel üle 20 päeva), et vältida nende "väljatõrjumist" kiiresti vohavate heterotroofsete bakterite poolt. DO hooldus: hoidke DO aeroobses tsoonis konstantsel tasemel 2–3 mg/l; Ärge langetage seda energia säästmiseks liiga alla.
Aluselisuse jälgimine ja täiendamine: Nitrifikatsioon kulutab aluselisust (umbes 7,14 g CaCO₃ kulub oksüdeeritud NH₄⁺-N grammi kohta). Nitrifikatsioonikiirus langeb oluliselt, kui pH langeb alla 7,0; seetõttu tuleks doseerida Na2CO3 või vedelat leelist, et hoida segavedeliku pH vahemikus 7,5 kuni 8,0.
Denitrifikatsioonitsoon: maksimeerige nii sisemiste kui ka väliste süsinikuallikate kasutamine.
Sisemise retsirkulatsiooni suhte optimeerimine: tagage kõrge-nitraadisisaldusega seguvedeliku piisav retsirkulatsioon aeroobse tsooni lõpust tagasi anoksilisse tsooni; sisemise retsirkulatsiooni suhe on tavaliselt seatud 200% ja 400% vahele. Liigne retsirkulatsioon toob kaasa liiga palju DO-d, mis häirib anoksilist keskkonda. Anoksiliste tingimuste säilitamine: DO anoksilises tsoonis peab olema rangelt kontrollitud alla 0,5 mg/L; kasutage mehaanilist segamist, et tagada muda{6}}kontakt veega, vältides samal ajal pinna õhutamist.
Süsinikuallikate ajaline kontroll: kui väline süsinikuallikas (sissevoolu COD) on piisav, võib denitrifikatsiooni kiirus ulatuda 0,03–0,06 kg NO₃⁻-N/(kg MLVSS·d). Kui ilmnevad süsinikupuuduse nähud (nt nitraat{5}}lämmastiku tõus väljavoolus), kaaluge hädaolukorras süsinikuallikaid, nagu naatriumatsetaat, kuigi need pole esimene valik; seada esikohale toorvee süsinikusisalduse täielik ärakasutamine.
Kaaluge osalist nitrifikatsiooni-denitrifikatsiooni või anammoksi (sobib väga madala C/N suhte jaoks; kuigi selle stsenaariumi korral on palju süsinikku,-mis muudab osalised rajad tarbetuks-, võivad need tehnoloogiad olla tulevaste tehniliste võimalustena).
Kui üldlämmastikusisaldus on äärmiselt kõrge ja süsinikuallikad -vaatamata nende külluslikkusele- ei vasta siiski denitrifikatsiooninõuetele (äärmuslik juhtum), võiks proovida osalist nitrifikatsiooni (nitritite akumuleerumine) kombineerituna lämmastiku eemaldamiseks Anammoxiga. Seda on aga praktikas keeruline rakendada, see nõuab võrguseiret ja täpset juhtimist ning seda tuleks vaadelda kui pikaajalist-optimeerimisstrateegiat.
IV. "Kõrge COD, kuid halva biolagunevuse" erijuhtumi käsitlemine
Kui seire näitab BOD5/COD suhet < 0,2, on kõrget KHT-d raske otse bioloogiliste protsesside kaudu ära kasutada ja eelnimetatud süsinikuallika kasutamise strateegiad on oluliselt vähem tõhusad. Selles etapis on vaja järgmisi meetmeid:
1. Füüsikalis-keemiline eeltöötlus koormuse vähendamiseks. Paigaldage bioloogilisest süsteemist ülesvoolu koagulatsiooni-sedimentatsiooni, keemilise oksüdatsiooni (Fenton, O₃) või aktiivsöe adsorptsiooniüksused, et vähendada tõrksat KHT algselt 30–50% võrra, parandades sellega järgnevat BHT₅/KHT suhet.
2. Bio-augmentatsioon: manustage spetsiaalseid bakteritüvesid või bioloogilisi ensüüme hüdrolüüsi-hapestamismahutisse või kasutage tõrksate ainete adsorbeerimiseks ja nende viibimisaja pikendamiseks PACT-protsessi (Powered Activated Carbon-Activated Sludge).
3. Membraani eraldamine viimase kaitsemeetmena: kasutage biokeemilise etapi lõpus MBR- või NF/RO-süsteeme, et püüda kinni COD-jääk, tagades, et saadud kontsentraati töödeldakse eraldi.
V. Operatiivjuhtimise "turvavõrk".
Fosfori tasakaalu pidev jälgimine: testida üldfosfori (TP) taset sissevoolus, anaeroobse tsooni lõpus ja aeroobse tsooni lõpus iga vahetuse ajal; see hoiab ära muda lagunemise ebapiisava lisamise tõttu ja väldib liigsest fosfori doseerimisest tingitud heitvee piirnormide rikkumisi.
Veebipõhine ammoniaaklämmastiku/nitraadi lämmastiku profiilide koostamine: hinnake nitrifikatsiooni lõpupunkti ja sisemise ringlussevõtu suhte asjakohasust, jälgides aeroobses tsoonis ammoniaaklämmastiku ja nitraadilämmastiku kontsentratsioonide muutusi.
Muda omaduste mikroskoopiline uurimine: uurige kohe fosforiallika võimalikke katkestusi või ebapiisavat doseerimist, kui flok-osakesed muutuvad peeneks, filamentsed bakterid vohavad või ujuvad bakterid vabalt-voovad.
Hädaabikemikaalide ettevalmistamine: Tarneahela katkestuste vältimiseks hoidke piisavaid fosforhappe, süsinikuallikate (naatriumatsetaat) ja leeliseliste ainete (vedel leelis) varusid.
Kloriidioonide mõju nendele parameetritele:
I. Põhikorrelatsioon: kuidas kloriidioonid põhjustavad ammoniaagi lämmastiku taseme tõusu (nitrifikatsioonisüsteemi kokkuvarisemine)
See on kõige otsesem ja kriitilisem lüli. Kõrge üldlämmastiku tase sisaldab sageli märkimisväärset osa ammoniaaklämmastikku. Kloriidioonide kõrge kontsentratsioon võib täpselt "ära tappa" ammoniaaklämmastiku töötlemise eest vastutavad mikroorganismid.
Osmootne šokk: nitrifitseerivad bakterid on esimesed, mis elimineeritakse
Nitrifitseerivad bakterid (eriti ammoniaaki{0}}oksüdeerivad bakterid) on osmootse rõhu muutuste suhtes äärmiselt tundlikud{1}}palju tundlikumad kui KHT-d lagundavad heterotroofsed bakterid. Kui kloriidioonide kontsentratsioon tõuseb järsult (nt üle 5000–10 000 mg/l), kaotavad nende rakud vett, põhjustades metaboolse aktiivsuse lakkamise või isegi rakusurma. Vahetu tagajärg: Nitrifikatsioon aeroobses tsoonis peatub; ammoniaaklämmastikku ei saa muuta nitritiks ja nitraadiks, mis põhjustab heitvee ammoniaagi taseme tõusu. Te jälgite seda andmemustrit: suure sissevooluga ammoniaagi sisaldus, kusjuures ammoniaagi väljavool on sissevooluga peaaegu identne.
Vale hinnang "pseudo-COD" häirete tõttu: nagu eelnevalt mainitud, segavad kloriidioonid KHT mõõtmisi. Kui teie vaadeldav "kõrge COD" on illusioon,-mis tähendab, et tegelik COD on madal-ja suurendate selle vale näidu põhjal retsirkulatsiooni või aeratsiooni, suurendate ainult süsteemi ebastabiilsust. Sellest hoolimata pärsib kõrge kloriiditase nitrifitseerivaid baktereid sõltumata sellest, kas COD näit on täpne.
II. Kumulatiivne mõju: "surmaspiraal", mille põhjustab kõrge ammoniaagi, kõrge kloriidi- ja fosforipuudus
Ammoniaagi mürgisuse ja soolsuse toksilisuse sünergia:
Ammoniaaklämmastiku kõrge kontsentratsioon (eriti vaba ammoniaak ehk FA) pärsib oma olemuselt mikroorganisme. Samal ajal rikub kõrge soolsus (kloriidioonid) raku sise- ja välispinna tasakaalu. Need topeltstressorid kahjustavad tõsiselt mikroobide aktiivsust.
Põhipunkt: Stressis olevad mikroorganismid peavad ioonide tasakaalu säilitamiseks tarbima tohutul hulgal energiat (ATP), pumbates rakust välja naatrium- ja kloriidioone. See energiamahukas protsess{1}}toetub suurel määral fosforist. Kuna teie süsteemis on aga suur fosfori-puudus, puuduvad mikroorganismidel ressursid, et taluda kõrge soolsuse ja kõrge ammoniaagi kombineeritud toksilisust, mis põhjustab rakusurma ja autolüüsi kiirenemist.
Muda lagunemisel vabaneb rohkem ammoniaaklämmastikku:
Kui mikroobirakud surevad ja massiliselt purunevad, eralduvad rakusisesed orgaanilised lämmastikuühendid -nagu valgud ja nukleiinhapped- vette ning ammoniseerivad bakterid muudavad need ammoniaaklämmastikuks. See loob katastroofilise nõiaringi:
Fosforipuudus → Mikroorganismid surevad ja lagunevad, ei suuda taluda kõrget soolsust/ammoniaagi mürgisust → Ammoniaaklämmastikku eraldub rohkem → Ammoniaagi mürgisus tugevneb → sureb rohkem mikroorganisme.
Praeguses etapis võite avastada, et -isegi ilma sissetuleva ammoniaagilöögita-aeroobse paagi otsas ületab ammoniaagi kontsentratsioon sissevooluava kontsentratsiooni; seda nähtust tuntakse endogeense ammoniaagi vabanemisena.
III. Protsessi tõrkeotsing: probleemide diagnoosimine ammoniaagiandmete analüüsi abil
Arvestades kõrget-kloriidi tausta, võivad erinevate lämmastikuvormide indikaatorid anda selgeid diagnostilisi vihjeid. ülikõrge ammoniaagi-lämmastikusisaldus; nitraadi-lämmastiku tase nullilähedane
Nähtus: ammoniaagi-lämmastiku tase aeroobse paagi väljalaskeava juures jääb sama kõrgeks kui sissevoolus, kuid nitraat{1}}lämmastikku on vaevu tuvastatav.
Diagnoos: Nitrifikatsiooni funktsioon on täielikult kadunud. Arvestades kõrget kloriidioonide tausta, on soolsuse inhibeerimine esmane kahtlus.
Erakorralised meetmed: Kloriidioonide allikas tuleb tuvastada ja koheselt ära lõigata. Ajutise šoki korral (nt merevee sissetung) vähendage sissevoolu voolu ja lülituge suletud-aeratsioonile (ilma sissevooluta õhutamine), et võimaldada soolsuse lahjendamist enne normaalse töö taastamist. Standardsed reguleerimised-, nagu muda vanuse muutmine või õhutamise intensiivsuse suurendamine-, on täiesti ebaefektiivsed.
Kõrge ammoniaagi-lämmastiku ja kõrge nitraatide-lämmastiku sisaldus
Nähtus: Nitrifikatsioon on osaliselt aktiivne, kuid ammoniaagi muundamine on puudulik.
Diagnoos: kloriidioonide kontsentratsioon võib olla kriitilisel lävel (2000–5000 mg/l), mis pärsib oluliselt nitrifikatsioonikiirust; Teise võimalusena võib fosforipuudus piirata nitrifitseerivate bakterite populatsiooni. Pikisuunalise profiili analüüs on vajalik, et teha kindlaks, kus ammoniaagi taseme langus peatub; see tuleks kombineerida OUR (Oxygen Uptake Rate) andmetega, et hinnata inhibeerimise astet.
"Erinevus" ammoniaagi kogunemise ja pH vahel
See on kergesti tähelepanuta jäetud varane hoiatussignaal. Nitrifikatsioon on hapet -tootmisprotsess (kulub leeliselisust), mis põhjustab tavaliselt pH languse. Kui ammoniaagi kontsentratsioon püsib kogu aeroobses paagis kõrge, samal ajal kui pH tõuseb või ei lange, näitab see, et nitrifikatsioon on äärmiselt nõrk või on täielikult lakanud. See nähtus toimib varajase hoiatusena -annab etteteatamist minutitest kuni peaaegu tunnini{5}}eelseisvast nitrifikatsioonisüsteemi kokkuvarisemisest, pakkudes rohkem prognoositavat väärtust kui ainult ammoniaagiandmed.
