وجود فسفر کل بیش از حد در پساب یکی از مشکلسازترین مشکلات در سیستمهای AAO است. هنگام عیب یابی، مردم معمولاً در نظر می گیرند: آیا منبع کربن کافی است؟ آیا لجن در شرایط خوبی است؟ آیا باید مواد شیمیایی حذف فسفر اضافه شود؟
همه این دستورالعملها درست هستند، اما یک علت-هوادهی بیش از حد طولانی مدت-به راحتی نادیده گرفته میشود.
یک تصور رایج در صنعت وجود دارد: هرچه هوادهی بیشتر و اکسیژن محلول (DO) بیشتر باشد، جذب هوازی فسفر قوی تر و سیستم حذف فسفر پایدارتر است. در واقع اینطور نیست-هوادهی بیش از حد میتواند اثربخشی حذف بیولوژیکی فسفر را تضعیف کند و آن را به یک "قاتل نامرئی" تبدیل کند. باعث فروپاشی سریع سیستم نمیشود، اما به تدریج «سرزندگی» باکتریهای انباشتهشده پلیفسفات-را تضعیف میکند و در نهایت منجر به پدیدهای گیجکننده میشود: بخش بیهوازی طبیعی است، اما کل فسفر در پساب همچنان از حد استاندارد فراتر میرود.
I. حذف بیولوژیکی فسفر دقیقاً چیست؟
فرآیند AAO متکی بر نوعی باکتری به نام پلی فسفات{0}}باکتری های تجمع کننده برای حذف فسفر است. آنها دو فرآیند متناوب را در محیط های بی هوازی و هوازی انجام می دهند:
مرحله بی هوازی: باکتریهای تجمعدهنده پلیفسفات (PABs) ابتدا پلیفسفاتها را در سلولهای خود تجزیه میکنند و فسفاتها را در آب آزاد میکنند و انرژی به دست میآورند. سپس از این انرژی برای جذب اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه- (مانند اسید استیک) از فاضلاب استفاده میکنند و آنها را برای ذخیره به PHB تبدیل میکنند.
مرحله هوازی: PPB ها PHB را در سلول های خود تجزیه می کنند تا انرژی بدست آورند. آنها سپس از این انرژی برای جذب مقادیر زیادی فسفات از آب استفاده می کنند، پلی فسفات ها را سنتز می کنند و دوباره آنها را در سلول های خود ذخیره می کنند.
در نهایت، حذف فسفر از طریق حذف لجن حاصل میشود: PPBهای غنی از فسفر{0}}از طریق تخلیه لجن اضافی از سیستم خارج میشوند، بنابراین فسفر از آب حذف میشود.
نکته کلیدی کل فرآیند روشن است: مقدار PHB سنتز شده در مرحله بی هوازی به طور مستقیم میزان فسفر قابل جذب در مرحله هوازی را تعیین می کند. ذخایر کافی PHB منجر به جذب کافی فسفر می شود. ذخایر ناکافی PHB ظرفیت جذب فسفر را کاهش می دهد.
II. چه چیزی با هوادهی بیش از حد از بین می رود؟
در شرایط عادی هوادهی، اکسیژن محلول در مخزن هوازی در محدوده معقولی حفظ می شود. PPB ها PHB را در صورت نیاز مصرف می کنند و استفاده از آن را برای جذب فسفر در اولویت قرار می دهند و در نتیجه باعث حذف پایدار فسفر می شود.
با این حال، زمانی که هوادهی بیش از حد باشد و اکسیژن محلول در ناحیه هوازی بالا باقی بماند، مشکلات به وجود میآیند: وقتی اکسیژن محلول خیلی زیاد است، باکتریهای تجمعکننده پلیفسفات (PAB) نه تنها از PHB برای جذب فسفر استفاده میکنند، بلکه مقدار زیادی PHB را برای "حفظ متابولیسم" خود مصرف میکنند. این گیج کننده ترین پدیده مشاهده شده در سایت-است: انتشار فسفر در ناحیه بی هوازی کاملاً طبیعی است، اما کل فسفر در پساب کاهش نمی یابد.
دلیل در واقع پیچیده نیست: فرآیند "ذخیره غذا" در منطقه بی هوازی بیتأثیر است، اما در منطقه هوازی، PHBهای PPA بیش از حد مصرف میشوند و انرژی کافی برای جذب-فسفر در مقیاس بزرگ باقی نمیماند. برخی از PPA ها که قادر به جذب فسفر از آب نیستند، حتی در فرآیند معکوس فسفر آزاد می کنند که در نهایت منجر به افزایش بیش از حد فسفات در پساب می شود.
III. مورد واقعی: هوادهی کنترل نشده، کاهش راندمان حذف فسفر
مجموعهای از دادههای اندازهگیری در سایت به وضوح مشکل را نشان میدهد: در یک تصفیهخانه فاضلاب، DO در انتهای جلوی مخزن هوازی در حدود 2 میلیگرم در لیتر (در محدوده معقول) کنترل میشد، اما کنترل خاصی در انتها وجود نداشت، و هوادهی بیش از حد باعث شد DO در انتها به بیش از 5 میلیگرم در لیتر برسد.
در نتیجه، ظرفیت حذف فسفر سیستم به سرعت کاهش یافت: سطح فسفات پساب از 0.37 میلی گرم در لیتر طبیعی به 5.7 میلی گرم در لیتر افزایش یافت. سرعت حذف بیولوژیکی فسفر به شدت کاهش یافت و تقریباً به طور کامل با شکست مواجه شد.
بعداً، پرسنل تعمیر و نگهداری اکسیژن محلول (DO) در کل مخزن هوازی را در 2-3 میلی گرم در لیتر تثبیت کردند و سیستم به آرامی بهبود یافت. پس از حدود دو هفته کارکرد پایدار، سطح فسفر پساب به 0.89 میلی گرم در لیتر کاهش یافت و راندمان حذف فسفر به مقدار طراحی بازگشت.
تخریب حذف فسفر ناشی از هوادهی بیش از حد را نمی توان بلافاصله پس از تنظیم پارامترها ترمیم کرد.
هنگامی که PHB بیش از حد مصرف می شود، باکتری های انباشته شده پلی فسفات وارد حالت "تنفس درون زا" می شوند-برای بقای خود شروع به تجزیه مواد سلولی خود می کنند و به فعالیت کلی جامعه باکتریایی آسیب می رسانند. برای ایجاد دوباره{3}}ظرفیت حذف پایدار فسفر، سیستم به زمان کافی نیاز دارد تا باکتریهای جمعآوریشده پلیفسفات، تکثیر و دوباره- PHB را جمع کنند. این فرآیند معمولاً بسته به میزان آسیب از چند روز تا چند هفته طول می کشد. این همچنین دلیل اصلی عدم مشاهده نتایج بسیاری از گیاهان پس از تنظیم هوادهی است{8}}این تنظیمات نادرست نیست، بلکه زمان مناسب نیست.
IV. این 3 موقعیت به احتمال زیاد باعث هوادهی بیش از حد{2}}می شوند
1. روزهای بارانی یا بار کم{1}: هنگامی که باران میبارد یا میزان فاضلاب صنعتی کمتر از حد معمول است، غلظت مواد آلی در ورودی به میزان قابل توجهی کاهش مییابد. لجن اکسیژن کمتری مصرف می کند، بنابراین سطح اکسیژن مورد نیاز نیز کمتر است. اگر سرعت هوادهی ثابت بماند، اکسیژن بلااستفاده میماند و باعث میشود که اکسیژن محلول (DO) به طور مداوم بالا برود و PHB باکتریهای تجمعدهنده پلیفسفات- را تخلیه کند. اگر سرعت هوادهی بلافاصله پس از کاهش بار ورودی تنظیم نشود، و هوادهی بالا برای مدت طولانی حفظ شود، این اثر "قورباغه جوشان" هوادهی بیش از حد موذی ترین است. راندمان حذف فسفر ممکن است به آرامی طی چند ماه کاهش یابد تا زمانی که به طور ناگهانی از حد استاندارد فراتر رود.
2. تمرکز فقط روی قسمت جلویی، نادیده گرفتن قسمت پشتی: بسیاری از کارخانه ها فقط پروب های DO را در انتهای جلوی تانک هوازی نصب می کنند. وقتی DO در قسمت جلویی طبیعی به نظر می رسد، احساس اطمینان می کنند، اما هوادهی بیش از حد اغلب در قسمت های انتهایی پشتی رخ می دهد. در واقعیت، زمانی که میزان هوادهی کلی خیلی زیاد است، قسمت پشتی مخزن هوازی جایی است که به احتمال زیاد DO در آن بالا است، و همچنین جایی است که PHB "در نهایت تخلیه می شود."
V. پیشنهادات عملی
1. عادت "هرچه هوادهی بالاتر، بهتر" را تغییر دهید.
سطح توصیه شده اکسیژن محلول (DO) در مخزن هوازی بین 2-3 میلی گرم در لیتر است و از بیش از 4 میلی گرم در لیتر برای دوره های طولانی خودداری کنید. به اکسیژن محلول در انتهای مخزن هوازی توجه ویژه ای داشته باشید، نه فقط به سطح بالادست.
2. هوادهی را در دورههای بار کم- کاهش دهید
در صورت باران یا غلظت کم پساب، سرعت هوادهی را فورا کاهش دهید تا ذخیره PHB باکتریهای تجمعدهنده پلیفسفات- حفظ شود.
3. هنگام بررسی فسفر کل بیش از حد، یک رویکرد جایگزین داشته باشید
اگر آزاد شدن فسفر در مرحله بی هوازی طبیعی است، اما فسفر پساب همچنان بالا است، هوادهی بیش از حد را بررسی کنید. همچنین زمان نگهداری مخزن ته نشینی ثانویه، DO توسط رفلاکس، نیتروژن بیش از حد نیترات و تخلیه لجن کافی را بررسی کنید. فوراً مقادیر زیادی مواد شیمیایی حذف فسفر اضافه نکنید{2}}این کار هزینه ها را افزایش می دهد و ممکن است مشکل واقعی را پنهان کند.
4. پس از تنظیم DO صبور باشید
پس از تأیید اینکه هوادهی بیش از حد باعث خرابی حذف فسفر می شود، سطح DO را کاهش دهید و مدتی به سیستم اجازه دهید. تنظیمات مکرر پارامتر در واقع می تواند به طور مکرر به جامعه باکتریایی شوک وارد کند و روند بهبود آن را کند کند.
5. جلوگیری از "جریان برگشتی اکسیژن" اگر آب با مقدار DO بالا از مخزن هوازی از طریق چرخش لجن یا چرخش مخلوط مشروب وارد مخزن بیهوازی یا بدون اکسیژن شود، محیط بیهوازی را مختل میکند و مستقیماً بر سنتز PHB توسط پلیفسفات{2} باکتریهای تجمعدهنده تأثیر میگذارد. سیستم گردش مجدد باید در حالت ایده آل دارای یک منطقه بافر بدون اکسیژن باشد یا نسبت گردش مجدد را برای کاهش ورود اکسیژن کنترل کند.
در نهایت، کلید حذف بیولوژیکی فسفر AAO افزایش شدید هوادهی یا افزودن منابع کربنی نیست، بلکه حفظ تعادل "حساب انرژی" PHB برای باکتریهای تجمعدهنده پلیفسفات-است.
هوادهی ناکافی منجر به جذب ناکافی فسفر می شود. هوادهی بیش از حد، پلی فسفات را کاهش میدهد-که «رسوبهای» باکتریها را بهطور پیش از موعد انباشته میکند و به طور قابلتوجهی اثربخشی حذف بیولوژیکی فسفر را کاهش میدهد یا حتی از بین میبرد. برای بهره برداری و نگهداری، کنترل اکسیژن محلول در مخزن هوازی بسیار مهم است. زمانی که سطح کل فسفر از حد استاندارد فراتر رود، در نظر گرفتن چندین لایه و انجام اندازهگیریهای اضافی اغلب مؤثرتر از تنظیم کورکورانه پارامترها یا افزودن مواد شیمیایی است.
توجه: PHB مخفف پلی{0}هیدروکسی بوتیریک اسید است که یک ماده ذخیره انرژی در باکتری های پلی فسفات است.