En l'àmbit del tractament d'aigües residuals, el procés de fangs actius actua com un silenciós "guardian de la depuració". Format per l'agregació de microorganismes aeròbics, utilitza les seves potents capacitats d'adsorció i oxidació per "devorar" i transformar la matèria orgànica en aigües residuals, protegint la qualitat de l'aigua. Tanmateix, aquest "guardià" també pot trobar-se amb una "crisi sanitària"-acumulació de fangs. Un cop es produeix, no només pot conduir a estàndards d'efluents excessius, sinó que també pot paralitzar tot el sistema de tractament. Avui, aprofundirem en les causes i els processos de l'acumulació de fangs i t'ensenyarem a identificar-lo amb precisió i a abordar-lo científicament.
I. Comprensió del "Codi Sanitari" dels Llots Activats
Per determinar si els fangs són "abundants", primer heu d'entendre els seus "indicadors de salut". Els tres indicadors bàsics següents són clau per controlar l'estat dels fangs actius:
Volum de sedimentació de fangs (SV30): agafeu 1000 ml de licor barrejat del dipòsit d'aireació, deixeu-ho reposar durant 30 minuts i mesureu la proporció de volum del llot decantat al licor barrejat. El rang normal és del 20% al 30%. Un valor que supera significativament aquest pot indicar un avís de volum.
Índex de volum de fangs (SVI): el volum (ml/g) ocupat per 1 g de fang sec després de 30 minuts de decantació. La fórmula és (SV% × 100)/MLSS. Un SVI d'uns 100 indica un rendiment òptim de decantació de fangs; un SVI superior a 150 significa que el fang està a punt d'entrar o ja ha entrat en un estat de volum.
Abundància de filaments: sota un microscopi, els bacteris filamentosos formen l'"esquelet" del fang activat. Hi ha una petita quantitat de floculants beneficiosos, però una abundància que arriba al nivell (d) requereix precaució, el nivell (e) indica un estat de volum i el nivell (f) indica un gran volum.
II. Dos grans culpables de l'acumulació de fangs
La formació de fangs no és causada per un sol factor; es divideix principalment en dues categories: bulking filamentos i bulking no-filamentos. Les seves "condicions per cometre el delicte" i els "mètodes" són diferents:
(I) Bulking filamentos: el "problemador" més comú
En circumstàncies normals, els bacteris{0}}formadors de flocs creixen més ràpidament que els bacteris filamentosos, i els dos coexisteixen en una relació simbiòtica equilibrada. Tanmateix, quan l'entorn canvia bruscament, els bacteris filamentosos, amb els seus avantatges de "gran superfície i gran resistència", es multipliquen ràpidament, apoderant-se del domini i provocant un deteriorament de les propietats de decantació dels fangs.
Hi ha sis factors inductors:
El baix contingut de matèria orgànica a l'afluent significa que els microorganismes no "s'alimenten prou";
Els nutrients insuficients com el nitrogen i el fòsfor limiten el creixement del floc;
El baix pH inhibeix l'activitat bacteriana, permetent que els bacteris filamentosos proliferin;
L'oxigen dissolt (DO) al dipòsit d'aireació és inferior a 2 mg/L, creant un entorn anaeròbic propici al creixement de bacteris filamentosos;
Les grans fluctuacions en la qualitat/quantitat de l'influent afecten els microorganismes;
Temperatura adequada (25-30 graus), el que fa que sigui propens a brots a l'estiu; si l'afluent "posa a pols" i produeix H₂S (superant 1-2 mg/L), també pot provocar una proliferació excessiva de filòts.
(II) Aglomeració no-filamentosa: l'"auto-col·lapse" dels flocs
Aquest tipus de bulking no és causat per bacteris filamentosos, sinó per una activitat fisiològica anormal dels mateixos bacteris floc, i es pot dividir en dues situacions:
Bulking viscós: l'afluent conté una gran quantitat de matèria orgànica dissolta, donant lloc a una càrrega de fang excessivament alta (F/M), però insuficient de nitrogen i fòsfor o baix DO. Després que els bacteris s'alimentin en excés, no poden metabolitzar-se amb normalitat i secreten grans quantitats de polisacàrids hidròfils, fent que l'aigua lligada al fang augmenti del 100% al 400%, formant una substància semblant a un gel-que no es pot sedimentar.
Baixa-viscositat de volum (creixement dispers): quan l'afluent conté substàncies tòxiques (com ara metalls pesants, fenols, cianur), els bacteris no poden segregar substàncies viscoses, no poden formar flocs i la separació d'aigua-de fangs falla completament.
III. 10 Solucions per a l'acumulació de fangs
Un cop detectat l'acumulació de fangs, cal un enfocament específic basat en la causa específica. Es poden utilitzar els 10 mètodes següents en combinació:
Aeració millorada: augmenteu la concentració de DO a 2-4 mg/L (en casos especials, pot ser que s'hagi de reduir l'aireació, com ara l'aglomeració viscosa d'alta càrrega);
Ajust de càrrega: redueix la concentració de matèria orgànica influent o augmenta el flux de retorn del fang per equilibrar la relació F/M;
Etapa d'injecció: eviteu l'impacte de l'influent concentrat i estabilitzeu l'entorn de creixement microbià;
Temps d'aireació estès: feu "re-aireació" per promoure la descomposició completa de la matèria orgànica; Suplement de nutrients: afegiu compostos nitrogenats (com la urea) o fonts de fòsfor per satisfer les necessitats dels microorganismes;
Augment de la densitat dels fangs: afegiu calç o digerir fangs per accelerar la decantació dels fangs;
Dilució d'aigües residuals: diluir l'afluent amb aigua tractada o aigua neta per reduir la toxicitat o la concentració de matèria orgànica;
Control de la font: si hi ha un excés d'hidrats de carboni, investigueu la font de les aigües residuals (com les aigües residuals de processament d'aliments) i reduïu l'entrada de la font;
Agitació del tanc de decantació secundari: remeneu lentament els fangs per accelerar la separació d'aigua{0}de fangs;
Addició de coagulants: si el fang només té una decantació deficient i la seva capacitat de purificació encara està intacta, utilitzeu un coagulant electròlit-molecular-de gran pes per ajudar a la sedimentació.
IV. Extensió: flotació/desfloculació de fangs: no confondreu amb el volum
A més del volum, els fangs activats també poden experimentar problemes de "floculació" i "desfloculació", que cal distingir amb cura:
Llots grans flotants: si el fang és de color pàl·lid i fa olor d'oxidació, és a causa de la desnitrificació (deficiència d'oxigen al tanc de sedimentació, els nitrats es converteixen en nitrogen gasós). Augmentar la relació de retorn i reduir l'edat dels fangs. Si el fang és negre i fa pudor, és degut a la putrefacció anaeròbica dels fangs acumulats (producció de gasos com H₂S). Eliminar les zones mortes del dipòsit de sedimentació i airejar regularment.
Petites partícules de fang flotant (fang flotant): sovint és causada per canvis sobtats en el pH/substàncies tòxiques de l'afluent, l'envelliment del fang, el desequilibri C/N, la temperatura de l'aigua que supera els 40 graus, etc. Calen ajustaments específics (com ara aturar l'afluent tòxic i suplementar nutrients).
V. Gestió diària: la prevenció és més important que el tractament
Monitorització regular: Mesureu SV30 i SVI diàriament i examineu l'abundància de bacteris filamentosos setmanalment per detectar ràpidament senyals anormals;
Influent estable: controleu les fluctuacions en la qualitat i la quantitat de l'aigua afluent per evitar cops de substàncies tòxiques;
Optimització mediambiental: mantingueu DO 2-4 mg/L, temperatura de l'aigua 15-25 graus i DBO:N:P=100:5:1 per crear condicions adequades per als flocs bacterians;
Observeu la Fase Biològica: Un predomini de ciliats sèssils com Vorticella indica un bon funcionament del sistema; un augment dels ciliats mòbils i un augment dels bacteris filamentosos requereixen una intervenció oportuna.
La "salut" dels fangs activats determina directament l'efecte del tractament de les aigües residuals. Tot i que l'acumulació de fangs és un repte, entenent les seves causes, implementant mesures precises i combinant-ho amb una gestió diària meticulosa, aquest "guardian de purificació" pot mantenir una eficiència constantment alta.