Успех биохимической системы зависит от MLSS (концентрации смешанного известкового осадка)

Работа процесса с активным илом требует надлежащего контроля множества параметров, включая контроль MLSS, одного из наиболее часто используемых показателей в повседневной эксплуатации систем сточных вод.

Под концентрацией активного ила понимают содержание взвешенных веществ в смешанной жидкости на выходе из аэротенка, обозначаемое символом MLSS, в единицах измерения мг/л. Он используется для измерения количества активного ила в аэротенке. Общий объем MLSS включает в себя следующие четыре аспекта:

Активные микроорганизмы;
Не-биоразлагаемые органические вещества, адсорбированные на активном иле;
Остаток микробного самоокисления-;
Неорганическая материя.

Во время работы особенно важно отметить, что MLSS относится только к концентрации смешанной жидкости в аэротенке, исключая концентрацию смешанной жидкости во вторичном отстойнике. Кроме того, при контроле концентрации смешанного раствора в аэротенке крайне важно использовать концентрацию смешанного раствора на выходе из аэротенка в качестве стандарта для измерения концентрации активного ила по всему аэротенку.

1. Связь между концентрацией активного ила и возрастом ила.

Возраст ила является оперативным средством достижения целевого возраста ила путем удаления активного ила. Разумный диапазон контроля концентрации активного ила можно определить с помощью разумного возраста ила и соотношения пищевых продуктов-к-микробам. Фактически, если концентрация активного ила чрезмерно увеличивается, возраст ила будет особенно продолжительным, превышая обычно контролируемое значение возраста ила, даже если концентрация поступающего органического вещества не высока. Это ясно указывает на то, что концентрация активного ила контролируется слишком высоко, что гораздо точнее, чем оценка необходимости контроля концентрации активного ила на основе ее абсолютного значения.

2. Связь между концентрацией активного ила и температурой воды.

Рост, размножение и метаболизм активного ила в резервуаре биологической очистки тесно связаны с температурой воды. На каждые 10 градусов снижения температуры воды активность активного ила снизится вдвое; когда температура воды ниже 10 градусов, эффект лечения явно плохой. Чтобы решить эту проблему, концентрацию активного ила можно регулировать с учетом изменений температуры воды:

Когда температура воды низкая, концентрацию активного ила можно увеличить, чтобы компенсировать негативное воздействие снижения активности активного ила, тем самым достигая повышенной эффективности удаления при низких температурах воды.

При высокой температуре воды активность активного ила активна. Чрезмерно высокая концентрация активного ила вредна для осаждения активного ила. В этом случае снижение концентрации активного ила позволяет предотвратить образование неоседевшихся хлопьев и мутного супернатанта.

3. Взаимосвязь между концентрацией активного ила и коэффициентом осаждения активного ила.

Концентрация активного ила влияет на конечный коэффициент осаждения. Более высокая концентрация активного ила приводит к более высокому конечному коэффициенту осаждения, и наоборот. Это связано с тем, что более высокая концентрация активного ила приводит к увеличению биологического количества, что приводит к более высокому коэффициенту осаждения после сжатия и седиментации. Ключевым отличием от других факторов, которые могут увеличить коэффициент осаждения, является наблюдение за тем, является ли сжатый активный ил плотным и имеет ли его цвет темно-коричневый. В тех случаях, когда повышенная концентрация не-активного ила приводит к более высокому коэффициенту осаждения, это обычно происходит из-за плохого уплотнения и более тусклого цвета.

Разумеется, слишком низкая концентрация активного ила также существенно влияет на коэффициент осаждения. Однако зачастую это происходит не из-за того, что операторы намеренно занижают концентрацию активного ила, а из-за слишком низкой концентрации поступающего органического вещества. В таких случаях операторы, чувствуя, что концентрация активного ила слишком низкая, пытаются ее увеличить, что приводит к старению активного ила. Окончательное наблюдение за коэффициентом осаждения выявит типичные признаки старения активного ила: высокую сжимаемость, темный цвет и прозрачный надосадочный слой, содержащий мелкие хлопья.

Если низкий коэффициент осаждения возникает из-за ненормального сброса ила, наблюдение также покажет, что осевший активный ил имеет бледный цвет, плохую сжимаемость и редкий размер.

1. Влияние концентрации осадка на нитрификацию.

На нитрификацию влияют многие факторы окружающей среды, включая pH, температуру, SRT, DO, BOD/TKN, концентрацию осадка и токсичные вещества. На реальных станциях очистки сточных вод во время технологического процесса можно контролировать только такие параметры, как SRT, DO, BOD/TKN и концентрацию осадка.

а. При аэробной нитрификации более высокие концентрации ила приводят к относительно более высокой концентрации нитрифицирующих бактерий, что приводит к более высокой скорости аэробной нитрификации в условиях высокой концентрации ила.

б. Определенный возраст ила необходим для обеспечения присутствия нитрифицирующих бактерий в биологическом иле. Создание благоприятных условий существования нитрифицирующих бактерий еще больше увеличивает их долю в микробном сообществе, тем самым увеличивая их концентрацию. При высоких концентрациях ила на анаэробной стадии расходуется больше БПК, что приводит к относительно более низкому соотношению БПК/ТКН на аэробной стадии.

Некоторые исследования показали обратную зависимость между долей нитрифицирующих бактерий в активном иле и БПК/ТКН. Поскольку нитрифицирующие бактерии автотрофны, концентрация органического субстрата не является лимитирующим фактором для их роста. Однако если концентрация органического субстрата слишком высока, это приведет к быстрому -росту-гетеротрофным бактериям, которые будут быстро размножаться, конкурируя за растворенный кислород. Это замедляет рост автотрофных бактерий и не позволяет аэробным нитрифицирующим бактериям получить преимущество, что приводит к снижению скорости нитрификации.

в. Растворенный кислород (РК), как правило, является важным показателем на стадии нитрификации на очистных сооружениях, обычно он превышает 2 мг/л. В большинстве процессов в окислительных канавах среднее значение растворенного кислорода внутри канавы трудно достичь 2 мг/л, обычно оно остается на уровне 1 мг/л или ниже. Однако эффект нитрификации по-прежнему хорош. Причина этого заключается в том, что относительно высокая концентрация ила, характерная для окислительных канав, хотя и приводит к более низкому значению растворенного кислорода, усиливает другие факторы, способствующие нитрификации.

Повышенная концентрация ила увеличивает эффективный объем резервуара биологической очистки при одновременном снижении нагрузки. С другой стороны, увеличение концентрации ила также увеличивает аэробную способность микроорганизмов. При тех же условиях аэрации показания счетчика растворенного кислорода также должны быть ниже. Вышеупомянутые моменты объясняют, что увеличение концентрации ила может соответствующим образом снизить значение растворенного кислорода (РК) в резервуаре биологической очистки, сохраняя при этом хороший уровень нитрификации.

д. Для обеспечения нормального роста и размножения нитрифицирующих бактерий в активном иле возраст ила обычно следует контролировать на уровне более 8 дней. Однако для обеспечения относительно сбалансированного конкурентного преимущества нитрифицирующих бактерий перед другими гетеротрофными бактериями возраст ила должен быть увеличен, не вызывая при этом сильного старения ила, что, соответственно, увеличивает концентрацию ила в биологической системе.

2. Влияние концентрации осадка на денитрификацию.

Биологическая денитрификация — это процесс, при котором денитрифицирующие бактерии используют ионный кислород нитратов для разложения органических веществ в бескислородных условиях. Нитраты восстанавливаются до N2, завершая процесс денитрификации. Денитрифицирующие бактерии — гетеротрофные факультативные бактерии, широко распространенные в системах очистки сточных вод. В аэробных условиях они используют кислород для дыхания и окислительного разложения органического вещества.

В условиях отсутствия молекулярного кислорода, когда ионы нитрата и нитрита присутствуют одновременно, они могут использовать кислород, содержащийся в этих ионах, для дыхания, окисления и разложения органических веществ. Денитрифицирующие бактерии могут использовать широкий спектр органических субстратов в качестве доноров электронов в процессе денитрификации, включая углеводы, органические кислоты, спирты и даже такие соединения, как алканы, бензоаты и другие производные бензола, которые часто являются основными компонентами сточных вод. На скорость денитрификации влияют многие факторы, в том числе pH, температура, растворенный кислород (DO), соотношение углерода-к-азоту (отношение C/N) и концентрация ила. На реальных станциях очистки сточных вод во время технологического процесса можно контролировать только такие параметры, как содержание растворенного кислорода и концентрация осадка. Хотя соотношение C/N является наиболее важным фактором, влияющим на реакцию денитрификации, оно сильно зависит от качества поступающей воды и, как правило, его трудно контролировать на практике.

а. Денитрификация требует отсутствия молекулярного кислорода, чтобы позволить денитрифицирующим бактериям использовать ионный кислород в нитратах и ​​нитритах для разложения органических веществ. Как упоминалось ранее, биологические системы с высокой концентрацией ила могут соответствующим образом снижать растворенный кислород (РК) во время нитрификации, сохраняя при этом эффективность нитрификации. Таким образом, снижение DO в конце нитрификации эффективно снижает содержание DO, переносимого в возвращаемой нитратной жидкости, уменьшая влияние молекулярного кислорода на процесс денитрификации в бескислородной зоне и улучшая способность денитрифицирующих бактерий использовать источники углерода.

В то же время высокие концентрации ила также приводят к относительно сильной эндогенной метаболической аэробной способности, дополнительно потребляя растворенный кислород в возвратной и бескислородной зонах. Кроме того, очень высокие концентрации осадка изменяют вязкость смешанной жидкости, увеличивая диффузионное сопротивление и, таким образом, уменьшая содержание растворенного кислорода в возвращаемой жидкости. В некоторых процессах очистки с использованием открытых каналов в качестве возвратных каналов это может снизить оксигенацию, необходимую для обратного потока. Таким образом, высокие концентрации осадка играют значительную роль в снижении содержания растворенного кислорода на этапе денитрификации в реальном процессе.

б. Поскольку денитрифицирующие бактерии являются гетеротрофными факультативными бактериями и широко распространены в системах очистки сточных вод, увеличение концентрации ила в системе может эффективно увеличить концентрацию денитрифицирующих бактерий. Скорость денитрификации в значительной степени не зависит от концентрации нитратов и нитритов, но демонстрирует реакцию -первого порядка с концентрацией денитрифицирующих бактерий.

Следовательно, в реальном процессе высокие концентрации ила могут сократить время денитрификации и уменьшить эффективный объем бескислородной зоны. При фиксированном эффективном объеме в бескислородной зоне высокие концентрации ила позволяют лучше использовать относительно трудно-разлагаемые-органические вещества в органической матрице в качестве источника углерода. Это особенно важно для процессов удаления азота и фосфора, особенно когда источников углерода недостаточно.

в. Высокие концентрации ила приводят к относительно большему диаметру микробных хлопьев. Во время нитрификации низкий уровень растворенного кислорода приводит к меньшему градиенту давления кислорода, что облегчает образование бескислородной среды внутри хлопьев, тем самым способствуя денитрификации. Следовательно, высокие концентрации ила могут способствовать одновременной денитрификации.

Ключом к биологическому удалению фосфора является увеличение доли бактерий, -накапливающих полифосфат, в системе активного ила, одновременное содействие их быстрому росту и размножению во время работы системы, а также поддержание высокого содержания фосфора в бактериях, -накапливающих полифосфат, после сброса.

Для увеличения доли полифосфатаккумулирующих (ПАК) бактерий в активном иле системы необходимо создать более благоприятную среду и гидравлические условия для их роста и размножения. Это означает наличие хорошей анаэробной и аэробной среды в технологическом процессе. Контроль факторов окружающей среды в анаэробной зоне особенно важен для роста и размножения бактерий PAC и достижения удаления фосфора. Высокая концентрация ила в анаэробной зоне более полезна для бактерий PAC.

Эффективность биологического удаления фосфора тесно связана с возрастом осадка. Только при определенном возрасте ила (около 3 дней) можно эффективно удалить избыток фосфора, достигнув функции удаления фосфора. Учитывая фиксированное количество поступающих взвешенных веществ (SS), поскольку концентрация ила прямо пропорциональна возрасту ила, чем выше концентрация ила за пределами определенного диапазона, тем хуже эффект удаления фосфора.

а. При сохранении возраста ила, достаточного для эффективного удаления фосфора, увеличение концентрации ила в анаэробной зоне приводит к соответственно более высокой концентрации бактерий PAC. Это увеличивает количество микроорганизмов,-выделяющих фосфор, что, в свою очередь, увеличивает количество последующих аэробных микроорганизмов,-поглощающих фосфор, тем самым усиливая общий эффект удаления фосфора системой.

б. В анаэробной зоне бактерии, накапливающие полифосфаты-, поглощают ЛЖК и выделяют фосфор. Одновременно в условиях высокой концентрации ила анаэробная зона может служить участком анаэробного закисления системы, анаэробно гидролизуя высокомолекулярные-тяжелые, неподатливые органические вещества в воде. Энергия, выделяющаяся при высвобождении фосфора полифосфатаккумулирующими бактериями, может быть использована для активного поглощения уксусной кислоты, Н+ и т. д., образования ПОБ и хранения его внутри бактерий. Это способствует процессу подкисления органических веществ, улучшает биоразлагаемость сточных вод и увеличивает количество источника углерода, используемого для реакций денитрификации в последующих процессах очистки.