Overmatig totaal fosfor in het effluent is een van de meest lastige problemen in AAO-systemen. Bij het oplossen van problemen denken mensen meestal aan de volgende vragen: is de koolstofbron voldoende? Is het slib in goede staat? Moeten er chemicaliën voor het verwijderen van fosfor worden toegevoegd?
Deze aanwijzingen zijn allemaal correct, maar er is een gemakkelijk over het hoofd geziene oorzaak van overmatige beluchting op de lange termijn-.
Er bestaat een algemene perceptie in de industrie: hoe groter de beluchting en hoe hoger de opgeloste zuurstof (DO), hoe krachtiger de aërobe fosforopname en hoe stabieler het fosforverwijderingssysteem. Dit is in werkelijkheid niet het geval.-Overmatige beluchting kan stilletjes de effectiviteit van de biologische fosforverwijdering verzwakken, waardoor het een 'onzichtbare moordenaar' wordt. Het systeem zal er niet onmiddellijk door instorten, maar het zal geleidelijk de 'vitaliteit' van polyfosfaat-accumulerende bacteriën verzwakken, wat uiteindelijk tot een bijzonder verwarrend fenomeen zal leiden: het anaerobe gedeelte is normaal, maar de totale hoeveelheid fosfor in het effluent blijft de norm overschrijden.
I. Wat is biologische fosforverwijdering precies?
Het AAO-proces is afhankelijk van een soort bacterie die polyfosfaat-accumulerende bacteriën wordt genoemd voor de verwijdering van fosfor. Ze voeren twee afwisselende processen uit onder anaerobe en aerobe omgevingen:
Anaërobe fase: Polyfosfaat-accumulerende bacteriën (PAB's) breken eerst polyfosfaten af in hun cellen, waardoor de fosfaten vrijkomen in het water en energie winnen. Vervolgens gebruiken ze deze energie om vetzuren met een korte -keten (zoals azijnzuur) uit het afvalwater te absorberen en deze om te zetten in PHB voor opslag.
Aërobe fase: PPB's ontbinden de PHB in hun cellen om energie te verkrijgen. Vervolgens gebruiken ze deze energie om grote hoeveelheden fosfaten uit het water te absorberen, polyfosfaten te synthetiseren en deze weer in hun cellen op te slaan.
Tenslotte wordt de fosforverwijdering bereikt door middel van slibverwijdering: Fosfor-rijke PPB's worden uit het systeem afgevoerd door het afvoeren van overtollig slib, waardoor fosfor uit het water wordt verwijderd.
Het belangrijkste punt van het hele proces is duidelijk: de hoeveelheid PHB die in de anaerobe fase wordt gesynthetiseerd, bepaalt rechtstreeks de hoeveelheid fosfor die in de aerobe fase kan worden geabsorbeerd. Voldoende PHB-reserves zorgen voor voldoende fosforopname; onvoldoende PHB-reserves verminderen het fosforabsorptievermogen.
II. Wat wordt vernietigd door overmatige beluchting?
Onder normale beluchtingsomstandigheden wordt de opgeloste zuurstof in de aërobe tank binnen redelijke grenzen gehouden. PPB's zullen PHB verbruiken als dat nodig is, waarbij prioriteit wordt gegeven aan het gebruik ervan voor fosforabsorptie, wat resulteert in een stabiele fosforverwijdering.
Er ontstaan echter problemen wanneer de beluchting overmatig is en de opgeloste zuurstof in de aerobe zone hoog blijft: wanneer de opgeloste zuurstof te hoog is, gebruiken polyfosfaat-accumulerende bacteriën (PAB's) niet alleen PHB om fosfor te absorberen, maar verbruiken ze ook een grote hoeveelheid PHB om "hun eigen basismetabolisme te behouden". Dit is het meest verbijsterende fenomeen dat ter plaatse- wordt waargenomen: het vrijkomen van fosfor in de anaërobe zone is volkomen normaal, maar de totale hoeveelheid fosfor in het afvalwater neemt gewoon niet af.
De reden is eigenlijk niet ingewikkeld: het proces van "voedselopslag" in de anaerobe zone wordt niet beïnvloed, maar in de aerobe zone worden PHB's of PPA's overmatig verbruikt, waardoor er onvoldoende energie overblijft voor grootschalige fosforabsorptie. Omdat ze geen fosfor uit het water kunnen opnemen, zullen sommige PPA's zelfs fosfor vrijgeven in het omgekeerde proces, wat uiteindelijk leidt tot te hoge fosfaatniveaus in het effluent.
III. Real case: ongecontroleerde beluchting, dalende efficiëntie van fosforverwijdering
Een reeks meetgegevens ter plaatse- illustreert het probleem duidelijk: bij een afvalwaterzuiveringsinstallatie werd de DO aan de voorkant van de aërobe tank gecontroleerd op ongeveer 2 mg/l (binnen een redelijk bereik), maar er was geen specifieke controle aan het einde, en overmatige beluchting zorgde ervoor dat de DO aan het einde piekte tot meer dan 5 mg/l.
Als gevolg hiervan ging de fosforverwijderingscapaciteit van het systeem snel achteruit: het fosfaatgehalte in het afvalwater steeg van een normale 0,37 mg/l naar 5,7 mg/l; Het biologische fosforverwijderingspercentage kelderde en mislukte bijna volledig.
Later stabiliseerde onderhoudspersoneel de opgeloste zuurstof (DO) in de gehele aerobe tank op 2-3 mg/l, en het systeem herstelde zich langzaam. Na ongeveer twee weken stabiel bedrijf daalde het fosforgehalte in het afvalwater tot 0,89 mg/l en keerde de fosforverwijderingsefficiëntie terug naar de ontwerpwaarde.
De degradatie van de fosforverwijdering veroorzaakt door overmatige beluchting kan niet onmiddellijk worden hersteld na het aanpassen van de parameters.
Wanneer PHB overmatig wordt geconsumeerd, komen polyfosfaat-accumulerende bacteriën in een toestand van 'endogene ademhaling'-ze beginnen hun eigen celmateriaal af te breken om te overleven, waardoor de algehele activiteit van de bacteriële gemeenschap wordt beschadigd. Om de-stabiele fosforverwijderingscapaciteit te herstellen, heeft het systeem voldoende tijd nodig voor polyfosfaat-accumulerende bacteriën om zich te vermenigvuldigen en-PHB opnieuw te accumuleren. Dit proces duurt doorgaans enkele dagen tot enkele weken, afhankelijk van de omvang van de schade. Dit is ook de belangrijkste reden waarom veel planten geen resultaat zien na het aanpassen van de beluchting.-Het is niet zo dat de aanpassingen niet kloppen, maar dat de tijd er niet rijp voor is.
IV. Deze drie situaties veroorzaken hoogstwaarschijnlijk onopgemerkte over-beluchting
1. Regenachtige dagen of lage-belasting van het influent: als het regent of als de hoeveelheid industrieel afvalwater minder is dan normaal, daalt de concentratie organisch materiaal in het influent aanzienlijk. Het slib verbruikt minder zuurstof, waardoor het benodigde zuurstofniveau ook lager is. Als de beluchtingssnelheid hetzelfde blijft, zal de zuurstof ongebruikt blijven, waardoor opgeloste zuurstof (DO) voortdurend stijgt en de PHB van polyfosfaat-accumulerende bacteriën wordt uitgeput. Als de beluchtingssnelheid niet onmiddellijk wordt aangepast nadat de influentbelasting is afgenomen, en een hoge beluchting gedurende langere tijd wordt gehandhaafd, is dit 'kokende kikker'-effect van over-beluchting het meest verraderlijk. De efficiëntie van de fosforverwijdering kan in de loop van enkele maanden langzaam afnemen, totdat deze plotseling de norm overschrijdt.
2. Alleen focussen op de voorkant en de achterkant verwaarlozen: veel fabrieken installeren alleen DO-sondes aan de voorkant van de aërobe tank. Ze voelen zich gerustgesteld als de DO aan de voorkant normaal lijkt, maar er vaak sprake is van overbeluchting in de achterste compartimenten. Wanneer de algehele beluchtingssnelheid te hoog is, is de achterkant van de aërobe tank in werkelijkheid de plek waar de DO het meest waarschijnlijk hoog is, en het is ook waar de PHB "eindelijk uitgeput" is.
V. Praktische suggesties
1. Verander de gewoonte van "hoe hoger de beluchting, hoe beter"
Het aanbevolen niveau van opgeloste zuurstof (DO) in de aerobe tank ligt tussen 2-3 mg/l en vermijd dat u gedurende langere perioden de 4 mg/l overschrijdt. Besteed bijzondere aandacht aan de opgeloste zuurstof aan het einde van de aerobe tank, niet alleen aan het stroomopwaartse niveau.
2. Verminder proactief de beluchting tijdens perioden met lage- belasting
In geval van regen of een lage concentratie van het influent moet u onmiddellijk de beluchtingssnelheid verlagen om de PHB-reserve van polyfosfaat-accumulerende bacteriën op peil te houden.
3. Zorg voor een alternatieve aanpak bij het onderzoeken van overmatig totaal fosfor
Als de fosforafgifte in de anaërobe fase normaal is, maar het fosforgehalte in het effluent nog steeds hoog is, controleer dan op overmatige beluchting. Controleer ook de verblijftijd van de secundaire bezinktank, de door de reflux overgedragen DO, een teveel aan nitraatstikstof en voldoende slibafvoer. Voeg niet onmiddellijk grote hoeveelheden fosforverwijderende chemicaliën toe-dit verhoogt de kosten en kan het echte probleem maskeren.
4. Wees geduldig na het aanpassen van de DO
Nadat u heeft bevestigd dat overmatige beluchting de verslechtering van de fosforverwijdering veroorzaakt, verlaagt u het DO-niveau en geeft u het systeem enige tijd de tijd. Frequente parameteraanpassingen kunnen de bacteriële gemeenschap herhaaldelijk shockeren, waardoor het herstel ervan wordt vertraagd.
5. Voorkom "zuurstofterugstroom" Als water met een hoge-DO uit de aerobe tank de anaerobe of anoxische tank binnenkomt via slibrecirculatie of gemengde vloeistofrecirculatie, zal dit de anaerobe omgeving verstoren en de PHB-synthese rechtstreeks beïnvloeden door polyfosfaat-accumulerende bacteriën. Het recirculatiesysteem zou idealiter een anoxische bufferzone moeten hebben of de recirculatieverhouding moeten controleren om de zuurstofinvoer te verminderen.
Uiteindelijk is de sleutel tot de biologische fosforverwijdering van AAO niet het drastisch verhogen van de beluchting of simpelweg het toevoegen van koolstofbronnen, maar eerder het handhaven van het evenwicht van de PHB-"energierekening" voor polyfosfaat-accumulerende bacteriën.
Onvoldoende beluchting leidt tot onvoldoende fosforopname; overmatige beluchting put de polyfosfaat-de "afzettingen" van bacteriën voortijdig uit, waardoor de effectiviteit van de biologische fosforverwijdering aanzienlijk wordt verminderd of zelfs geëlimineerd. Voor bediening en onderhoud is het beheersen van opgeloste zuurstof in de aerobe tank van het grootste belang. Wanneer het totale fosforgehalte de norm overschrijdt, is het overwegen van meerdere lagen en het uitvoeren van aanvullende metingen vaak effectiever dan het blindelings aanpassen van parameters of het toevoegen van chemicaliën.
Opmerking: PHB is een afkorting voor poly- -hydroxyboterzuur, een stof die energie opslaat in polyfosfaatbacteriën.