L'excés de fòsfor total a l'efluent és un dels problemes més problemàtics dels sistemes AAO. A l'hora de resoldre problemes, la gent sol tenir en compte: La font de carboni és suficient? El fang està en bon estat? S'han d'afegir productes químics per eliminar el fòsfor?
Totes aquestes indicacions són correctes, però hi ha una causa fàcil de passar per alt{0}}a llarg termini-aeració excessiva.
Hi ha una percepció comuna a la indústria: com més gran sigui l'aireació i més gran sigui l'oxigen dissolt (DO), més vigorosa serà l'absorció de fòsfor aeròbic i més estable és el sistema d'eliminació de fòsfor. Aquest no és realment el cas-l'aeració excessiva pot debilitar silenciosament l'eficàcia de l'eliminació biològica del fòsfor, convertint-la en un "assassí invisible". No farà que el sistema s'enfonsi immediatament, però debilitarà gradualment la "vitalitat" dels bacteris-acumulants de polifosfats, provocant finalment un fenomen especialment confús: la secció anaeròbica és normal, però el fòsfor total de l'efluent continua superant l'estàndard.
I. Què és exactament l'eliminació biològica de fòsfor?
El procés AAO es basa en un tipus de bacteris anomenats bacteris que acumulen-polifosfats per eliminar el fòsfor. Realitzen dos processos alterns en ambients anaeròbics i aeròbics:
Etapa anaeròbica: els bacteris{0}}acumuladores de polifosfats (PAB) descomponen primer els polifosfats dins de les seves cèl·lules, alliberant-los a l'aigua i obtenint energia. A continuació, utilitzen aquesta energia per absorbir els àcids grassos de cadena curta-(com l'àcid acètic) de les aigües residuals, convertint-los en PHB per a l'emmagatzematge.
Etapa aeròbica: els PPB descomponen el PHB dins de les seves cèl·lules per obtenir energia. A continuació, utilitzen aquesta energia per absorbir grans quantitats de fosfats de l'aigua, sintetitzant polifosfats i emmagatzemant-los de nou a les seves cèl·lules.
Finalment, l'eliminació de fòsfor s'aconsegueix mitjançant l'eliminació de fangs: els PPB-rics en fòsfor es treuen del sistema mitjançant la descàrrega de l'excés de fang, eliminant així el fòsfor de l'aigua.
El punt clau de tot el procés és clar: la quantitat de PHB sintetitzat en l'etapa anaeròbica determina directament la quantitat de fòsfor que es pot absorbir en l'etapa aeròbica. Reserves suficients de PHB donen lloc a una absorció suficient de fòsfor; Les reserves insuficients de PHB redueixen la capacitat d'absorció de fòsfor.
II. Què es destrueix per una ventilació excessiva?
En condicions d'aireació normals, l'oxigen dissolt al tanc aeròbic es manté dins d'un rang raonable. Els PPB consumiran PHB segons sigui necessari, prioritzant el seu ús per a l'absorció de fòsfor, donant lloc a una eliminació estable de fòsfor.
Tanmateix, els problemes sorgeixen quan l'aireació és excessiva i l'oxigen dissolt a la zona aeròbica continua sent alt: quan l'oxigen dissolt és massa alt, els bacteris-acumuladores de polifosfats (PAB) no només utilitzen PHB per absorbir fòsfor, sinó que també consumeixen una gran quantitat de PHB per "mantenir el seu propi metabolisme bàsic". Aquest és el fenomen més desconcertant observat al lloc-: l'alliberament de fòsfor a la zona anaeròbica és completament normal, però el fòsfor total de l'efluent no disminuirà.
En realitat, el motiu no és complicat: el procés d'"emmagatzematge d'aliments" a la zona anaeròbica no es veu afectat, però a la zona aeròbica, els PHB dels PPA es consumeixen excessivament, deixant energia insuficient per a l'absorció de fòsfor a gran-escala. Incapaços d'absorbir el fòsfor de l'aigua, alguns PPA fins i tot alliberaran fòsfor en el procés invers, donant lloc a nivells excessius de fosfat a l'efluent.
III. Cas real: aireació incontrolada, eficiència en l'eliminació del fòsfor en picat
Un conjunt de dades de mesura-in situ il·lustra clarament el problema: en una planta de tractament d'aigües residuals, el DO a l'extrem frontal del tanc aeròbic es controlava al voltant de 2 mg/L (dins d'un rang raonable), però no hi havia cap control específic al final i l'aireació excessiva va provocar que el DO al final superés els 5 mg/L.
Com a resultat, la capacitat d'eliminació de fòsfor del sistema es va deteriorar ràpidament: els nivells de fosfat de l'efluent van augmentar d'un normal 0,37 mg/L a 5,7 mg/L; La taxa d'eliminació biològica de fòsfor va caure en picat, gairebé completament fracassant.
Més tard, el personal de manteniment va estabilitzar l'oxigen dissolt (DO) a tot el tanc aeròbic a 2-3 mg/L, i el sistema es va recuperar lentament. Després d'unes dues setmanes de funcionament estable, els nivells de fòsfor de l'efluent van baixar a 0,89 mg/L i l'eficiència d'eliminació de fòsfor va tornar al valor de disseny.
La degradació de l'eliminació de fòsfor causada per una aireació excessiva no es pot reparar immediatament després d'ajustar els paràmetres.
Quan el PHB es consumeix en excés, els bacteris que s'acumulen-polifosfat entren en un estat de "respiració endògena"-comencen a descompondre el seu propi material cel·lular per sobreviure, perjudicant l'activitat global de la comunitat bacteriana. Per restablir-una capacitat estable d'eliminació de fòsfor, el sistema necessita temps suficient perquè els bacteris-acumulants de polifosfat es reprodueixin i tornin a-acumular PHB. Aquest procés sol durar de diversos dies a diverses setmanes, depenent de l'abast del dany. Aquesta també és la raó principal per la qual moltes plantes no veuen resultats després d'ajustar l'aireació-no és que els ajustos siguin incorrectes, sinó que no és el moment adequat.
IV. És més probable que aquestes 3 situacions provoquin una-aireació excessiva desapercebuda
1. Dies de pluja o influència de-càrrega baixa: quan plou o la quantitat d'aigües residuals industrials és inferior a l'habitual, la concentració de matèria orgànica a l'afluent disminueix significativament. El fang consumeix menys oxigen, de manera que el nivell d'oxigen requerit també és més baix. Si la velocitat d'aireació continua sent la mateixa, l'oxigen no s'utilitzarà, fent que l'oxigen dissolt (DO) augmenti contínuament i esgotant el PHB dels bacteris-acumulants de polifosfat. Si la velocitat d'aireació no s'ajusta ràpidament després que la càrrega de l'afluent disminueixi i es manté una elevada aireació durant un període prolongat, aquest efecte "granota bullint" de la sobre-aireació és el més insidios. L'eficiència d'eliminació de fòsfor pot disminuir lentament durant diversos mesos fins que de sobte superi l'estàndard.
2. Centrant-se només en l'extrem frontal, ignorant l'extrem posterior: moltes plantes només instal·len sondes de DO a la part davantera del tanc aeròbic. Se senten tranquils quan el DO a la part davantera sembla normal, però sovint es produeix una-aireació excessiva als compartiments posteriors. En realitat, quan la taxa d'aireació general és massa alta, l'extrem posterior del tanc aeròbic és on és més probable que el DO sigui alt, i també és on el PHB "finalment s'esgota".
V. Suggeriments pràctics
1. Canvia l'hàbit de "com més gran sigui l'aireació, millor"
El nivell d'oxigen dissolt (DO) recomanat al tanc aeròbic és d'entre 2 i 3 mg/L, i eviteu superar els 4 mg/L durant períodes prolongats. Presteu especial atenció a l'oxigen dissolt al final del tanc aeròbic, no només al nivell aigües amunt.
2. Reduïu l'aireació de manera proactiva durant els períodes de baixa-càrrega
En cas de pluja o baixa concentració d'afluents, reduïu immediatament la velocitat d'aireació per mantenir la reserva de PHB de bacteris-acumulants de polifosfat.
3. Tenir un enfocament alternatiu a l'hora d'investigar l'excés de fòsfor total
Si l'alliberament de fòsfor en l'etapa anaeròbica és normal, però el fòsfor efluent encara és elevat, comproveu si hi ha una aireació excessiva. Comproveu també el temps de retenció del tanc de sedimentació secundari, el DO transmès pel reflux, l'excés de nitrogen de nitrats i la suficient descàrrega de fangs. No afegiu immediatament grans quantitats de productes químics per eliminar el fòsfor-això augmentarà els costos i pot emmascarar el problema real.
4. Tingueu paciència després d'ajustar DO
Després de confirmar que l'aireació excessiva està causant el deteriorament de l'eliminació de fòsfor, reduïu el nivell de DO i deixeu el sistema una mica de temps. Els ajustos freqüents dels paràmetres poden xocar la comunitat bacteriana repetidament, alentint-ne la recuperació.
5. Eviteu el "refluig d'oxigen" Si l'aigua alta -DO del dipòsit aeròbic entra al tanc anaeròbic o anòxic mitjançant la recirculació de fangs o la recirculació de licors mixts, alterarà l'entorn anaeròbic i afectarà directament la síntesi de PHB mitjançant bacteris acumuladors de polifosfat-. Idealment, el sistema de recirculació hauria de tenir una zona tampó anòxica o controlar la relació de recirculació per reduir la introducció d'oxigen.
En última instància, la clau per a l'eliminació biològica del fòsfor de l'AAO no és augmentar dràsticament l'aireació o simplement afegir fonts de carboni, sinó mantenir l'equilibri del "compte energètic" de PHB per als bacteris-acumulants de polifosfat.
Una ventilació insuficient condueix a una absorció inadequada de fòsfor; l'aireació excessiva esgota prematurament els "dipòsits" de bacteris que s'acumulen-polifosfats, reduint o fins i tot eliminant significativament l'eficàcia de l'eliminació biològica del fòsfor. Per al funcionament i el manteniment, el control de l'oxigen dissolt al tanc aeròbic és primordial. Quan els nivells totals de fòsfor superen l'estàndard, considerar múltiples capes i prendre mesures addicionals sovint és més efectiu que ajustar a cegues paràmetres o afegir productes químics.
Nota: PHB és una abreviatura d'àcid poli- -hidroxibutíric, que és una substància d'emmagatzematge d'energia en els bacteris polifosfat.