Jumlah fosforus yang berlebihan dalam efluen adalah salah satu masalah yang paling menyusahkan dalam sistem AAO. Apabila menyelesaikan masalah, orang biasanya mempertimbangkan: Adakah sumber karbon mencukupi? Adakah enap cemar dalam keadaan baik? Perlukah bahan kimia penyingkiran fosforus ditambah?
Arahan ini semuanya betul, tetapi terdapat sebab yang mudah diabaikan-jangka panjang-pengudaraan berlebihan.
Terdapat persepsi yang sama dalam industri: lebih besar pengudaraan dan lebih tinggi oksigen terlarut (DO), lebih cergas pengambilan fosforus aerobik, dan lebih stabil sistem penyingkiran fosforus. Ini sebenarnya tidak berlaku-pengudaraan yang berlebihan secara senyap-senyap boleh melemahkan keberkesanan penyingkiran fosforus biologi, menjadikannya "pembunuh halimunan." Ia tidak akan menyebabkan sistem runtuh serta-merta, tetapi ia secara beransur-ansur akan melemahkan "daya hidup" polifosfat-bakteria terkumpul, akhirnya membawa kepada fenomena yang sangat mengelirukan: bahagian anaerobik adalah normal, tetapi jumlah fosforus dalam efluen terus melebihi piawai.
I. Apakah sebenarnya penyingkiran fosforus biologi?
Proses AAO bergantung pada sejenis bakteria yang dipanggil polifosfat-bakteria terkumpul untuk penyingkiran fosforus. Mereka melakukan dua proses berselang-seli di bawah persekitaran anaerobik dan aerobik:
Peringkat Anaerobik: Polifosfat-bakteria terkumpul (PAB) mula-mula mengurai polifosfat dalam selnya, melepaskan fosfat ke dalam air dan memperoleh tenaga. Mereka kemudian menggunakan tenaga ini untuk menyerap-asid lemak rantai pendek (seperti asid asetik) daripada air sisa, menukarkannya kepada PHB untuk simpanan.
Peringkat Aerobik: PPB menguraikan PHB dalam sel mereka untuk mendapatkan tenaga. Mereka kemudian menggunakan tenaga ini untuk menyerap sejumlah besar fosfat daripada air, mensintesis polifosfat dan menyimpannya semula dalam sel mereka.
Akhir sekali, penyingkiran fosforus dicapai melalui penyingkiran enapcemar: PPB yang kaya fosforus-dibawa keluar daripada sistem melalui pelepasan enapcemar berlebihan, sekali gus mengeluarkan fosforus daripada air.
Perkara utama keseluruhan proses adalah jelas: Jumlah PHB yang disintesis dalam peringkat anaerobik secara langsung menentukan jumlah fosforus yang boleh diserap dalam peringkat aerobik. Rizab PHB yang mencukupi menghasilkan penyerapan fosforus yang mencukupi; rizab PHB yang tidak mencukupi mengurangkan kapasiti penyerapan fosforus.
II. Apakah yang dimusnahkan oleh pengudaraan yang berlebihan?
Di bawah keadaan pengudaraan biasa, oksigen terlarut dalam tangki aerobik dikekalkan dalam julat yang munasabah. PPB akan menggunakan PHB mengikut keperluan, mengutamakan penggunaannya untuk penyerapan fosforus, menghasilkan penyingkiran fosforus yang stabil.
Walau bagaimanapun, masalah timbul apabila pengudaraan berlebihan dan oksigen terlarut dalam zon aerobik kekal tinggi: Apabila oksigen terlarut terlalu tinggi, polifosfat-bakteria terkumpul (PAB) bukan sahaja menggunakan PHB untuk menyerap fosforus tetapi juga menggunakan sejumlah besar PHB untuk "mengekalkan metabolisme asas mereka sendiri." Ini ialah fenomena paling membingungkan yang diperhatikan di-tapak: pembebasan fosforus dalam zon anaerobik adalah normal sepenuhnya, tetapi jumlah fosforus dalam efluen tidak akan berkurangan.
Sebabnya sebenarnya tidak rumit: proses "penyimpanan makanan" dalam zon anaerobik tidak terjejas, tetapi dalam zon aerobik, PHB PPA digunakan secara berlebihan, menyebabkan tenaga tidak mencukupi untuk-penyerapan fosforus berskala besar. Tidak dapat menyerap fosforus daripada air, sesetengah PPA akan mengeluarkan fosforus dalam proses sebaliknya, akhirnya membawa kepada tahap fosfat yang berlebihan dalam efluen.
III. Kes Sebenar: Pengudaraan Tidak Terkawal, Kecekapan Penyingkiran Fosfor yang Merudum
Satu set data pengukuran di tapak-dengan jelas menggambarkan masalah: Di loji rawatan air sisa, DO di hujung hadapan tangki aerobik dikawal pada kira-kira 2 mg/L (dalam julat yang munasabah), tetapi tiada kawalan khusus pada penghujungnya dan pengudaraan yang berlebihan menyebabkan DO pada hujung meningkat kepada lebih 5 mg/L.
Akibatnya, kapasiti penyingkiran fosforus sistem merosot dengan cepat: Paras fosfat efluen meningkat daripada 0.37 mg/L biasa kepada 5.7 mg/L; kadar penyingkiran fosforus biologi menjunam, hampir gagal sepenuhnya.
Kemudian, kakitangan penyelenggaraan menstabilkan oksigen terlarut (DO) dalam keseluruhan tangki aerobik pada 2-3 mg/L, dan sistem pulih perlahan-lahan. Selepas kira-kira dua minggu operasi yang stabil, paras fosforus efluen menurun kepada 0.89 mg/L, dan kecekapan penyingkiran fosforus kembali kepada nilai reka bentuk.
Degradasi penyingkiran fosforus yang disebabkan oleh pengudaraan yang berlebihan tidak boleh dibaiki serta-merta selepas melaraskan parameter.
Apabila PHB digunakan secara berlebihan, polifosfat-bakteria terkumpul memasuki keadaan "respirasi endogen"-mereka mula mengurai bahan selular mereka sendiri untuk terus hidup, merosakkan keseluruhan aktiviti komuniti bakteria. Untuk-mewujudkan semula kapasiti penyingkiran fosforus yang stabil, sistem memerlukan masa yang mencukupi untuk-bakteria terkumpul polifosfat untuk membiak dan-mengumpul semula PHB. Proses ini biasanya mengambil masa beberapa hari hingga beberapa minggu, bergantung pada tahap kerosakan. Ini juga merupakan sebab utama mengapa banyak tumbuhan tidak melihat hasil selepas melaraskan pengudaraan-bukan kerana pelarasan itu tidak betul, tetapi masanya tidak tepat.
IV. 3 Situasi Ini Berkemungkinan Besar Menyebabkan Tanpa Disedari Terhadap-Pengudaraan
1. Hari Hujan atau Rendah-Beban Pengaruh: Apabila hujan turun atau jumlah air sisa industri kurang daripada biasa, kepekatan bahan organik dalam influen menurun dengan ketara. Enapcemar menggunakan kurang oksigen, jadi tahap oksigen yang diperlukan juga lebih rendah. Jika kadar pengudaraan kekal sama, oksigen tidak akan digunakan, menyebabkan oksigen terlarut (DO) meningkat secara berterusan dan menghabiskan PHB polifosfat-bakteria terkumpul. Jika kadar pengudaraan tidak diselaraskan dengan segera selepas beban pengaruh berkurangan, dan pengudaraan tinggi dikekalkan untuk tempoh yang berpanjangan, kesan "katak mendidih" daripada lebih-pengudaraan ini adalah yang paling berbahaya. Kecekapan penyingkiran fosforus mungkin merosot perlahan-lahan selama beberapa bulan sehingga tiba-tiba melebihi standard.
2. Fokus Hanya pada Hujung Depan, Mengabaikan Hujung Belakang: Banyak tumbuhan hanya memasang probe DO di hujung hadapan tangki aerobik. Mereka berasa tenang apabila DO di bahagian hadapan kelihatan normal, tetapi lebih-pengudaraan kerap berlaku di bahagian hujung belakang. Pada hakikatnya, apabila kadar pengudaraan keseluruhan terlalu tinggi, bahagian belakang tangki aerobik adalah tempat DO berkemungkinan tinggi, dan di situ juga PHB "akhirnya habis".
V. Cadangan Praktikal
1. Ubah tabiat "lebih tinggi pengudaraan, lebih baik"
Paras oksigen terlarut (DO) yang disyorkan dalam tangki aerobik adalah antara 2-3 mg/L, dan elakkan melebihi 4 mg/L untuk tempoh yang lama. Beri perhatian khusus kepada oksigen terlarut di hujung tangki aerobik, bukan hanya paras hulu.
2. Kurangkan pengudaraan secara proaktif semasa-tempoh beban rendah
Sekiranya hujan atau kepekatan influen rendah, segera kurangkan kadar pengudaraan untuk mengekalkan rizab PHB bagi bakteria terkumpul-pHB.
3. Mempunyai pendekatan alternatif apabila menyiasat jumlah fosforus yang berlebihan
Jika pembebasan fosforus dalam peringkat anaerobik adalah normal, tetapi fosforus efluen masih tinggi, periksa pengudaraan yang berlebihan. Periksa juga masa pengekalan tangki pemendapan sekunder, DO yang dibawa oleh refluks, nitrogen nitrat yang berlebihan, dan pelepasan enap cemar yang mencukupi. Jangan serta-merta menambah sejumlah besar bahan kimia penyingkiran fosforus-ini meningkatkan kos dan mungkin menutupi masalah sebenar.
4. Bersabar selepas menyesuaikan DO
Selepas mengesahkan bahawa pengudaraan yang berlebihan menyebabkan kemerosotan penyingkiran fosforus, kurangkan tahap DO dan biarkan sistem seketika. Pelarasan parameter yang kerap sebenarnya boleh mengejutkan komuniti bakteria berulang kali, memperlahankan pemulihannya.
5. Cegah "Aliran Balik Oksigen" Jika air yang tinggi-DO dari tangki aerobik memasuki tangki anaerobik atau anoksik melalui peredaran semula enap cemar atau peredaran semula minuman bercampur, ia akan mengganggu persekitaran anaerobik dan secara langsung menjejaskan sintesis PHB oleh bakteria terkumpul polifosfat-. Sistem edaran semula sebaiknya mempunyai zon penampan anoksik atau mengawal nisbah peredaran semula untuk mengurangkan pengenalan oksigen.
Akhirnya, kunci kepada penyingkiran fosforus biologi AAO bukanlah meningkatkan pengudaraan secara drastik atau hanya menambah sumber karbon, tetapi mengekalkan keseimbangan "akaun tenaga" PHB untuk bakteria terkumpul-polifosfat.
Pengudaraan yang tidak mencukupi membawa kepada pengambilan fosforus yang tidak mencukupi; pengudaraan yang berlebihan menghabiskan polifosfat-mengumpul "deposit" bakteria secara pramatang, mengurangkan atau bahkan menghapuskan keberkesanan penyingkiran fosforus biologi dengan ketara. Untuk operasi dan penyelenggaraan, mengawal oksigen terlarut dalam tangki aerobik adalah penting. Apabila jumlah tahap fosforus melebihi standard, mempertimbangkan pelbagai lapisan dan mengambil ukuran tambahan selalunya lebih berkesan daripada melaraskan parameter secara membuta tuli atau menambah bahan kimia.
Nota: PHB ialah singkatan untuk poli- -asid hidroksibutirik, iaitu bahan simpanan tenaga dalam bakteria polifosfat.