تجزیه و تحلیل جامع مسائل کف در سیستم های تصفیه بیولوژیکی تصفیه خانه فاضلاب: مراحل، علل، و پاسخ های دقیق

سیستم تصفیه بیولوژیکی واحد اصلی یک تصفیه خانه فاضلاب است و کف غیر طبیعی یکی از رایج ترین مشکلات در حین کار است. کف بیش از حد نه تنها بازده هوادهی را کاهش می دهد، منجر به از دست دادن لجن می شود و کیفیت پساب را بدتر می کند، بلکه به داخل مخزن سرریز می کند، تجهیزات را خورده و بوهایی را منتشر می کند که بر محیط اطراف تأثیر می گذارد. تولید فوم اساساً نتیجه جفت شدن سه عامل است: "مواد فعال سطحی در آب + منبع هوای کافی + ساختار حباب پایدار". علل ایجاد کف در مراحل مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است و نیاز به اقدامات هدفمند دارد.

(I) مرحله پیش تصفیه (ایستگاه پمپ بالابر ورودی، خروجی مخزن ته نشینی اولیه)

این مرحله ای است که برای اولین بار فوم در سیستم ظاهر می شود. این فوم عمدتاً غیر-بیوشیمیایی است که مشخصه آن سفید، شل، به راحتی شکسته و فاقد چسبندگی آشکار است.

علت اصلی وجود سورفکتانت های بیرونی در پساب است: اولاً، مقادیر زیادی از سورفکتانت های مصنوعی مانند مواد شوینده، ژل های دوش و مایعات لباسشویی در فاضلاب خانگی وجود دارد. این مواد دارای یک انتهای آبدوست و یک انتهای آبگریز هستند که کشش سطحی آب را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند. دوم، روغن های حیوانی و گیاهی حاصل از فاضلاب پذیرایی و امولسیفایرها و پخش کننده ها از پساب های صنعتی وجود دارد. سوم، سورفکتانت‌های طبیعی مانند لکه‌های روغن، رسوبات اگزوز وسایل نقلیه و مواد هیومیکی وجود دارند که در اثر رواناب اولیه آب باران روی سطح انباشته شده‌اند. هنگامی که این مواد همراه با پساب وارد سیستم می شوند، تحت هم زدن پروانه بوستر پمپ و جریان متلاطم در ورودی مخزن ته نشینی اولیه، هوا به داخل آب کشیده می شود و تعداد زیادی حباب پایدار را تشکیل می دهد که تجمع یافته و کف ایجاد می کند. اگر فاضلاب صنعتی به صورت موجی تخلیه شود، کف در مدت زمان کوتاهی به سرعت افزایش می یابد و حتی کل سطح مخزن ته نشینی اولیه را می پوشاند.

(II) مخزن هوادهی (بخش هوازی، متمرکزترین و سرسخت ترین ناحیه فوم)

مخزن هوادهی هسته واکنش بیوشیمیایی و همچنین پیچیده ترین ناحیه برای مشکلات کف است. هم حاوی فوم غیر بیوشیمیایی و هم فوم بیولوژیکی است که مدیریت فوم بیولوژیکی دشوارترین است.

1. فوم غیر{1}بیوشیمیایی

علل مشابه در مرحله پیش تصفیه است، اما هوادهی مداوم و فراوان ارائه شده توسط سیستم هوادهی منجر به حجم بیشتر کف و مدت طولانی تر می شود. علاوه بر سورفکتانت‌هایی که توسط پساب حمل می‌شوند، دو عامل کمک‌کننده خاص عبارتند از: اول، شدت هوادهی بیش از حد منجر به حباب‌های بسیار کوچک و متعددی می‌شود که به سختی بلند می‌شوند و شکسته می‌شوند. دوم، افزایش ناگهانی غلظت مواد آلی در پساب باعث می شود محصولات واسطه متابولیسم میکروبی (مانند اسیدهای چرب و پلی ساکاریدها) فعالیت سطحی آب را افزایش داده و تشکیل کف را تشدید کند. این نوع فوم معمولاً پس از تثبیت کیفیت آب ورودی، خود به خود از بین می رود.

2. فوم بیولوژیکی (بیش از 70 درصد مشکلات کف در مخازن تصفیه بیولوژیکی را به خود اختصاص می دهد)

این به دلیل تکثیر بیش از حد میکروارگانیسم های رشته ای خاص است. با قوام{1}}قرمز مایل به قهوه‌ای، چسبناک و کرمی مشخص می‌شود که به سختی شکسته می‌شود و می‌تواند تا ضخامت ده‌ها سانتی‌متر جمع شود، حتی از مخزن سرریز شود. علت اصلی تسلط باکتری های رشته ای (عمدتاً نوکاردیا، میکروفیلامنتا و سولفوترمی) در رقابت است. میسلیوم های آنها از سطح لخته گسترش یافته، در هم تنیده می شوند تا یک اسکلت حباب پایدار را تشکیل دهند و حباب ها را محکم در جای خود ثابت کنند.

شرایط عملیاتی کلیدی که باعث تکثیر بیش از حد باکتری‌های رشته‌ای می‌شود عبارتند از: 1) سن لجن بیش از حد طولانی: باکتری‌های رشته‌ای مانند نوکاردیا زمان تولید 5{2}}7 روز، بسیار بیشتر از باکتری‌های تشکیل‌دهنده لخته‌های معمولی دارند. هنگامی که سن لجن از 10 روز بیشتر می شود، باکتری های رشته ای در مقادیر زیادی تجمع می کنند. 2) بار آلی ناکافی: باکتری های رشته ای دارای سطح ویژه بزرگی هستند و می توانند در شرایط کم{10}}مغذی. 3 غذا را راحت تر تهیه کنند. بنابراین، بهار و پاییز دوره‌های اوج کف‌سازی بیولوژیکی هستند. 4) مواد مغذی نیتروژن و فسفر ناکافی: زمانی که نسبت کربن به{13}}کربن به{13}}یا کربن{14}}به{16}}فسفر بسیار زیاد است، در حالی که باکتری‌ها در حال رشد هستند{17} باکتری های رشته ای تقاضای کمتری برای نیتروژن و فسفر دارند و از این مزیت برای تکثیر استفاده می کنند{15}}) اکسیژن محلول کم: باکتری های رشته ای مانند باکتری های میکرو رشته ای می توانند در محیط های کم اکسیژن زنده بمانند، در حالی که باکتری های تشکیل دهنده لخته به اکسیژن محلول بالاتر نیاز دارند. 6) رشد لخته و ترویج تکثیر باکتری های رشته ای.

(III) مخزن ته نشینی ثانویه

فوم موجود در مخزن ته نشینی ثانویه عمدتاً "فم ثانویه" است که از سه منبع اصلی منشا می گیرد: اول، فوم تولید شده در مخزن هوادهی همراه با مشروب مخلوط به مخزن ته نشینی ثانویه جریان می یابد و روی سطح تجمع می یابد. دوم، فوم نیترات زدایی، یک نوع منحصر به فرد از فوم در مخزن ته نشینی ثانویه، با رنگ خاکستری و ذرات لجن ریز مشخص می شود که اغلب در تابستان یا در طی فرآیندهای نیترات زدایی رخ می دهد. هنگامی که لجن در کف مخزن ته نشینی ثانویه برای مدت طولانی باقی می ماند و اکسیژن محلول کافی نیست، باکتری های نیترات زدایی، نیترات ها را به گاز نیتروژن تبدیل می کنند. حباب های کوچک گاز نیتروژن به لخته های لجن می چسبند و باعث شناور شدن آنها و تشکیل کف می شوند. ثالثاً، فوم پوسیدگی لجن زمانی رخ می دهد که لجن به موقع از مخزن ته نشینی ثانویه تخلیه نشود و منجر به پوسیدگی بی هوازی لجن پایینی شود و گازهایی مانند سولفید هیدروژن و متان تولید کند که لجن را به سطح می برد و کف سیاهی را همراه با یک کف تشکیل می دهد.

(IV) سیستم برگشت لجن و لجن اضافی

فوم در این مرحله عمدتاً "فم در گردش" است که ناشی از موارد زیر است: 1) فوم حامل لجن برگشتی تولید شده در مخزن هوادهی به مخزن تصفیه بیولوژیکی و ایجاد یک چرخه معیوب. 2) تخلیه ناکافی لجن اضافی، منجر به عمر بیش از حد طولانی لجن در سیستم، و تشدید بیشتر تکثیر باکتری های رشته ای می شود. 3) فوم تولید شده در مخزن غلیظ کننده لجن و مخزن هضم که با مایع رویی به مخزن تصفیه بیولوژیکی باز می گردد و مقادیر زیادی سورفکتانت و هاگ رشته ای را وارد می کند.

(I) اقدامات متقابل برای فوم غیر بیوشیمیایی{{0}

هسته اصلی "کنترل منبع + حذف فیزیکی" است که استفاده از کف زداهای شیمیایی را به حداقل می رساند.

1. کنترل منبع: تقویت نظارت بر دسترسی به فاضلاب صنعتی، الزام شرکت های تخلیه کننده به پیش{1} تصفیه فاضلاب حاوی سورفکتانت ها و گریس. ساخت مخازن رهگیری اولیه آب باران برای جلوگیری از ورود مستقیم آب باران اولیه به سیستم تصفیه بیولوژیکی. جداکننده های روغن و مخازن فلوتاسیون را در مرحله پیش تصفیه اضافه کنید تا بیشتر گریس و سورفکتانت های معلق را حذف کنید.

2. کف زدایی فیزیکی: جت های آب با فشار بالا-در ناحیه تولید فوم-برای شکستن کف با استفاده از نیروی ضربه ای جریان آب نصب کنید. برای جلوگیری از سرریز کف، در لبه های مخزن حفاظ نصب کنید. شدت هوادهی را به طور مناسب کاهش دهید تا مقدار حباب های تولید شده را کاهش دهید، در حالی که شدت هم زدن را برای ترویج ادغام و ترکیدن حباب افزایش دهید.

3. کمک شیمیایی: اگر مقدار فوم فوق العاده زیاد باشد، می توان مقدار کمی ماده ضد کف ارگانوسیلیسیون اضافه کرد. باید مراقب کنترل دوز بود تا از افزودن بیش از حد بر فعالیت میکروبی جلوگیری شود و نباید برای مدت طولانی به کف‌زداها اعتماد کرد.

(II) اقدامات متقابل برای فوم بیولوژیکی (هسته برای مهار رشد غالب باکتری های رشته ای است)

کف بیولوژیکی را نمی توان تنها با روش های فیزیکی یا شیمیایی از بین برد. لازم است با تنظیم پارامترهای عملیاتی برای تخریب اساسی محیط زندگی باکتری های رشته ای شروع شود.

1. بهینه سازی پارامترهای عملیاتی (بنیادی ترین اقدامات) - کوتاه شدن سن لجن: با افزایش تخلیه لجن اضافی برای از بین بردن-باکتری های رشته ای طولانی مدت مانند نوکاردیا، سن لجن را تا 5-8 روز کنترل کنید.

- افزایش بارگذاری آلی: سرعت جریان برگشتی را به طور مناسب کاهش دهید و غلظت مواد آلی را در ورودی به مخزن تصفیه بیولوژیکی افزایش دهید، که به باکتری‌های تشکیل‌دهنده لخته‌ها اجازه می‌دهد در رقابت با مواد مغذی برتری پیدا کنند.

- تنظیم اکسیژن محلول: اکسیژن محلول در خروجی مخزن هوادهی را به 2-3 میلی گرم در لیتر افزایش دهید تا از تکثیر باکتری های رشته ای هیپوکسیک (مانند میکروفیلامنت) جلوگیری کنید.

- مکمل نیتروژن و فسفر مواد مغذی: اگر نیتروژن و فسفر ورودی کافی نیست، اوره و دی هیدروژن فسفات پتاسیم را با نسبت کربن{1}}نیتروژن-فسفر 100:5:100:5}برای رشد{6} مورد نیاز برای رشد باکتری‌ها اضافه کنید.

2. اقدامات تقویتی فیزیکی - سرریز کردن سرریز کف: یک محفظه سرریز کف را در انتهای مخزن هوادهی نصب کنید تا فوم بیولوژیکی سطح را برای تصفیه جداگانه از سیستم خارج کنید و از جریان برگشتی جلوگیری کنید.

- افزودن حامل: حامل هایی مانند کربن فعال، زئولیت و فوم پلی یورتان را به مخزن تصفیه بیولوژیکی اضافه کنید تا تراکم لخته را افزایش دهید و محل اتصال باکتری ها را در لخته ها ایجاد کنید و از رشد معلق باکتری های رشته ای جلوگیری کنید.

3. اقدامات اضطراری شیمیایی

اگر فوم بیولوژیکی بسیار شدید باشد، غلظت کم اکسیدان را می توان برای مدت کوتاهی اضافه کرد، مانند هیپوکلریت سدیم (5-10 میلی گرم در لیتر) یا پراکسید هیدروژن (10-20 میلی گرم در لیتر). اکسیدان ها به طور انتخابی هیف های رشته ای را که از لخته ها امتداد یافته اند از بین می برند، در حالی که تأثیر کمتری بر باکتری های داخل لخته ها دارند. دوز و دفعات افزودن را به شدت کنترل کنید تا از تأثیرگذاری بر سیستم تصفیه بیولوژیکی جلوگیری کنید.

4. مقررات بیولوژیکی

برای افزایش توانایی رقابتی لخته سازها، عوامل لخته ساز بسیار کارآمد را اضافه کنید. یا تلقیح مقدار کمی از لجن هضم شده برای معرفی تک یاخته ها و متازوئرهایی که می توانند باکتری های رشته ای را شکار کنند و از تکثیر بیش از حد باکتری های رشته ای از طریق زنجیره غذایی جلوگیری کنند.

(III) جابجایی فوم در مخزن ته نشینی ثانویه

اقدامات متمایز را بر اساس دلایل مختلف انجام دهید: برای فوم وارد شده از مخزن هوادهی، روی حل مشکل فوم در مخزن هوادهی تمرکز کنید و دستگاه های اسپری آب را روی سطح مخزن ته نشینی ثانویه نصب کنید تا کف را از بین ببرید. برای فوم نیترات زدایی، تخلیه لجن اضافی را افزایش دهید، زمان نگهداری لجن را در مخزن ته نشینی ثانویه کوتاه کنید، و نسبت بازگشت مایع مخلوط را افزایش دهید تا نیترات ها به منطقه بدون اکسیژن برای نیترات زدایی برگردد. برای فوم پوسیدگی لجن، لجن را به سرعت تخلیه کنید تا از تجمع لجن در کف مخزن ته نشینی ثانویه جلوگیری شود و در صورت لزوم مخزن ته نشینی ثانویه را خالی و لایروبی کنید.

(IV) پاسخ به فوم در گردش

مسیر گردش فوم را به شدت محدود کنید. کف و مایع رویی تولید شده توسط سیستم برگشت لجن و غلیظ کننده را به طور جداگانه جمع آوری کنید، قبل از بازگرداندن آنها به سیستم تصفیه بیولوژیکی، آنها را با مواد کف زدا و رسوب گیری تصفیه کنید. به طور همزمان، سیستم تخلیه لجن اضافی را برای اطمینان از عمر لجن پایدار و جلوگیری از تجمع طولانی مدت لجن در سیستم بهینه کنید.

یک مکانیسم هشدار اولیه فوم ایجاد کنید، به طور منظم شاخص هایی مانند سن لجن، اکسیژن محلول، غلظت نیتروژن و فسفر، و فراوانی باکتری های رشته ای را در مخزن تصفیه بیولوژیکی کنترل کنید تا از قبل خطرات کف را پیش بینی کنید. برای فصول اوج کف بیولوژیکی در بهار و پاییز، پارامترهای عملیاتی را از قبل تنظیم کنید، به طور مناسب سن لجن را کوتاه کنید و اکسیژن محلول را افزایش دهید. تقویت نظارت بر کیفیت آب ورودی برای تشخیص سریع اثرات فاضلاب صنعتی و اتخاذ اقدامات اضطراری. به طور منظم مخازن و خطوط لوله را لایروبی کنید تا تجمع سورفکتانت ها و هاگ های رشته ای در لجن پایین کاهش یابد.