Selhání biologického odstranění fosforu AAO: Neignorujte „neviditelného zabijáka“ nadměrného provzdušňování

Nadměrný celkový fosfor v odpadních vodách je jedním z nejobtížnějších problémů v systémech AAO. Při odstraňování problémů lidé obvykle zvažují: Je zdroj uhlíku dostatečný? Je kal v dobrém stavu? Měly by se přidávat chemikálie na odstraňování fosforu?

Všechny tyto pokyny jsou správné, ale existuje snadno přehlédnutelná příčina-dlouhodobého{1}}nadměrného provzdušňování.

V průmyslu existuje obecný názor: čím větší je provzdušňování a čím vyšší je obsah rozpuštěného kyslíku (DO), tím intenzivnější je příjem aerobního fosforu a tím stabilnější je systém odstraňování fosforu. Ve skutečnosti tomu tak není-nadměrné provzdušňování může tiše oslabit účinnost biologického odstraňování fosforu, což z něj činí „neviditelného zabijáka“. Nezpůsobí to okamžité zhroucení systému, ale postupně to oslabí „vitalitu“ bakterií akumulujících polyfosfát-, což nakonec povede k obzvláště matoucímu jevu: anaerobní sekce je normální, ale celkový fosfor ve výtocích nadále překračuje normu.

Proces AAO se při odstraňování fosforu opírá o typ bakterií nazývaných polyfosfátové-bakterie akumulující fosfor. Provádějí dva střídající se procesy v anaerobním a aerobním prostředí:
Anaerobní fáze: Bakterie akumulující polyfosfáty (PAB) nejprve rozkládají polyfosfáty ve svých buňkách, uvolňují fosfáty do vody a získávají energii. Tuto energii pak využívají k absorbování mastných kyselin s krátkým-řetězcem (jako je kyselina octová) z odpadní vody a jejich přeměně na PHB pro skladování.
Aerobní fáze: PPB rozkládají PHB ve svých buňkách, aby získali energii. Tuto energii pak využívají k absorpci velkého množství fosfátů z vody, syntetizují polyfosfáty a znovu je ukládají ve svých buňkách.
Nakonec je odstranění fosforu dosaženo odstraněním kalu: PPB-bohaté na fosfor jsou ze systému odváděny vypouštěním přebytečného kalu, čímž se z vody odstraňuje fosfor.
Klíčový bod celého procesu je jasný: Množství PHB syntetizované v anaerobní fázi přímo určuje množství fosforu, které může být absorbováno v aerobní fázi. Dostatečné zásoby PHB mají za následek dostatečnou absorpci fosforu; nedostatečné zásoby PHB snižují absorpční kapacitu fosforu.

Za normálních podmínek provzdušňování je rozpuštěný kyslík v aerobní nádrži udržován v rozumném rozmezí. PPB budou spotřebovávat PHB podle potřeby, přičemž upřednostňují jeho použití pro absorpci fosforu, což vede ke stabilnímu odstraňování fosforu.

Problémy však nastávají, když je provzdušňování nadměrné a rozpuštěný kyslík v aerobní zóně zůstává vysoký: Když je rozpuštěný kyslík příliš vysoký, bakterie akumulující polyfosfáty (PAB) nejenže využívají PHB k absorpci fosforu, ale také spotřebovávají velké množství PHB pro „udržování vlastního základního metabolismu“. Toto je nejvíce matoucí jev pozorovaný-na místě: uvolňování fosforu v anaerobní zóně je zcela normální, ale celkový fosfor v odpadní vodě se jen tak nesníží.

Důvod ve skutečnosti není složitý: proces „uchovávání potravin“ v anaerobní zóně není ovlivněn, ale v aerobní zóně jsou PHB z PPA nadměrně spotřebovávány, takže nezbývá dostatek energie pro velkoplošnou-absorpci fosforu. Některé PPA, které nejsou schopny absorbovat fosfor z vody, dokonce uvolňují fosfor v opačném procesu, což nakonec vede k nadměrným hladinám fosforečnanů v odpadních vodách.

Soubor dat z měření na místě jasně ilustruje problém: V čistírně odpadních vod byla DO na předním konci aerobní nádrže regulována na přibližně 2 mg/l (v rozumném rozsahu), ale na konci nebyla žádná specifická kontrola a nadměrné provzdušňování způsobilo, že DO na konci vyskočila na více než 5 mg/l.

V důsledku toho se kapacita systému odstraňování fosforu rychle zhoršila: Hladiny fosfátů v odpadních vodách vzrostly z normálních 0,37 mg/l na 5,7 mg/l; rychlost biologického odstraňování fosforu prudce klesla, téměř úplně selhala.

Později personál údržby stabilizoval rozpuštěný kyslík (DO) v celé aerobní nádrži na 2-3 mg/l a systém se pomalu zotavoval. Po přibližně dvou týdnech stabilního provozu klesly hladiny fosforu ve výtocích na 0,89 mg/l a účinnost odstraňování fosforu se vrátila na návrhovou hodnotu.

Degradaci odstraňování fosforu způsobenou nadměrným provzdušňováním nelze opravit ihned po nastavení parametrů.

Při nadměrné konzumaci PHB se bakterie akumulující polyfosfáty dostanou do stavu „endogenního dýchání“-, začnou rozkládat svůj vlastní buněčný materiál, aby přežily, což poškozuje celkovou aktivitu bakteriální komunity. K obnovení-stabilní kapacity odstraňování fosforu potřebuje systém dostatek času na to, aby se bakterie akumulující polyfosfáty-rozmnožily a znovu{5}}akumulovaly PHB. Tento proces obvykle trvá několik dní až několik týdnů, v závislosti na rozsahu poškození. To je také hlavní důvod, proč mnoho rostlin po úpravě provzdušňování nevidí výsledky-není to tím, že by úpravy byly nesprávné, ale tím, že není správný čas.

1. Deštivé dny nebo nízké-zatížení Příliv: Když prší nebo je množství průmyslové odpadní vody menší než obvykle, koncentrace organické hmoty v přítoku výrazně klesá. Kal spotřebovává méně kyslíku, takže požadovaná hladina kyslíku je také nižší. Pokud rychlost provzdušňování zůstane stejná, kyslík se nevyužije, což způsobí neustálý nárůst rozpuštěného kyslíku (DO) a vyčerpání PHB bakterií akumulujících polyfosfát{4}}. Pokud není rychlost provzdušňování upravena okamžitě po snížení přítoku a vysoké provzdušňování je udržováno po delší dobu, je tento efekt nadměrného provzdušňování „vařící žáby“ nejzáludnější. Účinnost odstraňování fosforu může během několika měsíců pomalu klesat, až náhle překročí standard.

2. Zaměření pouze na přední konec, zanedbávání zadního konce: Mnoho rostlin instaluje DO sondy pouze na přední konec aerobní nádrže. Cítí se uklidněni, když se DO na předním konci jeví jako normální, ale v zadních oddílech často dochází k nadměrnému{2}}provzdušňování. Ve skutečnosti, když je celková míra provzdušňování příliš vysoká, je zadní konec aerobní nádrže místem, kde je s největší pravděpodobností vysoký DO, a je to také místo, kde je PHB „konečně vyčerpáno“.

1. Změňte zvyk „čím vyšší provzdušnění, tím lépe“
Doporučená hladina rozpuštěného kyslíku (DO) v aerobní nádrži je mezi 2-3 mg/l a vyhněte se překročení 4 mg/l po delší dobu. Zvláštní pozornost věnujte rozpuštěnému kyslíku na konci aerobní nádrže, nejen proti proudu.

2. Proaktivně snižte provzdušňování během období nízkého{1}}zátěže
V případě deště nebo nízké koncentrace přítoku okamžitě snižte rychlost provzdušňování, aby byla zachována PHB zásoba bakterií akumulujících polyfosfáty-.

3. Při vyšetřování nadměrného celkového fosforu použijte alternativní přístup

Pokud je uvolňování fosforu v anaerobní fázi normální, ale vytékající fosfor je stále vysoký, zkontrolujte, zda nedochází k nadměrnému provzdušňování. Zkontrolujte také dobu zdržení sekundární sedimentační nádrže, DO přenášené zpětným tokem, nadměrné množství dusičnanového dusíku a dostatečné vypouštění kalu. Nepřidávejte okamžitě velké množství chemikálií na odstraňování fosforu,-to zvyšuje náklady a může zakrýt skutečný problém.

4. Buďte trpěliví po úpravě DO
Poté, co se přesvědčíte, že nadměrné provzdušňování způsobuje zhoršení odstraňování fosforu, snižte hladinu DO a počkejte, než systém nějaký čas. Časté úpravy parametrů mohou ve skutečnosti opakovaně šokovat bakteriální komunitu a zpomalit její obnovu.

5. Zabraňte „zpětnému toku kyslíku“ Pokud voda s vysokým -DO z aerobní nádrže vstoupí do anaerobní nebo anoxické nádrže prostřednictvím recirkulace kalu nebo recirkulace směsného louhu, naruší anaerobní prostředí a přímo ovlivní syntézu PHB bakteriemi akumulujícími polyfosfáty-. Recirkulační systém by měl mít v ideálním případě anoxickou nárazníkovou zónu nebo řídit recirkulační poměr, aby se snížil přívod kyslíku.

Klíčem k biologickému odstranění fosforu AAO nakonec není drastické zvýšení provzdušňování nebo pouhé přidávání zdrojů uhlíku, ale spíše udržování rovnováhy „energetického účtu“ PHB pro bakterie akumulující polyfosfáty-.

Nedostatečné provzdušňování vede k nedostatečnému příjmu fosforu; nadměrné provzdušňování předčasně vyčerpává polyfosforečnany-hromadící se „usazeniny“ bakterií, což výrazně snižuje nebo dokonce eliminuje účinnost biologického odstraňování fosforu. Pro provoz a údržbu je prvořadá kontrola rozpuštěného kyslíku v aerobní nádrži. Když hladiny celkového fosforu překračují normu, zvažování více vrstev a provádění dalších měření je často účinnější než slepé nastavování parametrů nebo přidávání chemikálií.

Poznámka: PHB je zkratka pro poly- -hydroxybutyric acid, což je látka, která uchovává energii v polyfosfátových bakteriích.