Višak ukupnog fosfora u efluentu jedan je od najproblematičnijih problema u AAO sistemima. Prilikom rješavanja problema ljudi obično razmatraju: Da li je izvor ugljika dovoljan? Da li je mulj u dobrom stanju? Treba li dodati hemikalije za uklanjanje fosfora?
Sva ova uputstva su tačna, ali postoji lako previdjeti uzrok-dugotrajno-premjernog prozračivanja.
U industriji postoji uobičajena percepcija: što je veća aeracija i što je veći rastvoreni kiseonik (DO), to je snažnije aerobno upijanje fosfora i stabilniji je sistem za uklanjanje fosfora. Ovo zapravo nije slučaj-pretjerano prozračivanje može tiho oslabiti efikasnost biološkog uklanjanja fosfora, čineći ga "nevidljivim ubicom". To neće uzrokovati kolaps sistema odmah, ali će postepeno oslabiti "vitalnost" bakterija koje akumuliraju polifosfat-, što na kraju dovodi do posebno zbunjujućeg fenomena: anaerobni dio je normalan, ali ukupni fosfor u efluentu i dalje premašuje standard.
I. Šta je zapravo biološko uklanjanje fosfora?
AAO proces se oslanja na vrstu bakterija koja se zove polifosfat{0}}bakterije koje akumuliraju za uklanjanje fosfora. Oni izvode dva naizmjenična procesa u anaerobnom i aerobnom okruženju:
Anaerobna faza: Bakterije koje akumuliraju polifosfate (PAB) prvo razgrađuju polifosfate unutar svojih ćelija, otpuštajući fosfate u vodu i dobijajući energiju. Oni zatim koriste ovu energiju da apsorbuju kratkolančane-masne kiseline (kao što je sirćetna kiselina) iz otpadne vode, pretvarajući ih u PHB za skladištenje.
Aerobna faza: PPB razlažu PHB unutar svojih ćelija kako bi dobili energiju. Oni zatim koriste ovu energiju da apsorbuju velike količine fosfata iz vode, sintetiziraju polifosfate i ponovo ih pohranjuju u svojim stanicama.
Konačno, uklanjanje fosfora se postiže uklanjanjem mulja: PPB{0}}bogati fosforom se izvode iz sistema ispuštanjem viška mulja, uklanjajući tako fosfor iz vode.
Ključna stvar cijelog procesa je jasna: količina PHB sintetiziranog u anaerobnoj fazi direktno određuje količinu fosfora koja se može apsorbirati u aerobnoj fazi. Dovoljne rezerve PHB rezultiraju dovoljnom apsorpcijom fosfora; nedovoljne rezerve PHB smanjuju kapacitet apsorpcije fosfora.
II. Šta se uništava prekomjernom aeracijom?
U normalnim uslovima aeracije, rastvoreni kiseonik u aerobnom rezervoaru se održava u razumnom opsegu. PPB će trošiti PHB po potrebi, dajući prednost njegovoj upotrebi za apsorpciju fosfora, što rezultira stabilnim uklanjanjem fosfora.
Međutim, problemi nastaju kada je aeracija prekomjerna, a otopljeni kisik u aerobnoj zoni ostaje visok: Kada je otopljeni kisik previsok, bakterije koje akumuliraju polifosfat- (PAB) ne samo da koriste PHB za apsorpciju fosfora već i troše veliku količinu PHB za "održavanje vlastitog osnovnog metabolizma". Ovo je najzbunjujuća pojava uočena na-lokaciji: oslobađanje fosfora u anaerobnoj zoni je potpuno normalno, ali se ukupni fosfor u efluentu jednostavno neće smanjiti.
Razlog zapravo nije komplikovan: proces "skladištenja hrane" u anaerobnoj zoni je nepromijenjen, ali u aerobnoj zoni se prekomjerno troše PHB PPA, ostavljajući nedovoljnu energiju za -apsorpciju fosfora velikih razmjera. Nesposobni da apsorbuju fosfor iz vode, neki PPA će čak i osloboditi fosfor u obrnutom procesu, što u konačnici dovodi do prekomjernog nivoa fosfata u efluentu.
III. Pravi slučaj: nekontrolisana aeracija, opadajuća efikasnost uklanjanja fosfora
Skup podataka mjerenja na licu mjesta jasno ilustrira problem: U postrojenju za prečišćavanje otpadnih voda, DO na prednjem kraju aerobnog rezervoara je kontroliran na oko 2 mg/L (unutar razumnog raspona), ali nije bilo posebne kontrole na kraju, a prekomjerna aeracija je uzrokovala da DO na kraju poraste na preko 5 mg/L.
Kao rezultat toga, kapacitet uklanjanja fosfora iz sistema se brzo pogoršao: nivoi fosfata u otpadnim vodama su porasli sa normalnih 0,37 mg/L na 5,7 mg/L; brzina uklanjanja biološkog fosfora je naglo opala, gotovo potpuno neuspješna.
Kasnije je osoblje za održavanje stabilizovalo rastvoreni kiseonik (DO) u čitavom aerobnom rezervoaru na 2-3 mg/L, i sistem se polako oporavljao. Nakon otprilike dvije sedmice stabilnog rada, nivoi efluentnog fosfora su pali na 0,89 mg/L, a efikasnost uklanjanja fosfora se vratila na projektovanu vrijednost.
Degradacija uklanjanja fosfora uzrokovana prekomjernom aeracijom ne može se popraviti odmah nakon podešavanja parametara.
Kada se PHB prekomjerno konzumira, bakterije koje akumuliraju polifosfate-upadaju u stanje "endogenog disanja"-počinju da razgrađuju vlastiti ćelijski materijal kako bi preživjele, oštećujući cjelokupnu aktivnost bakterijske zajednice. Da bi se ponovo-uspostavio stabilan kapacitet uklanjanja fosfora, sistemu je potrebno dovoljno vremena da se bakterije koje akumuliraju polifosfat-reproduciraju i ponovo{5}}akumuliraju PHB. Ovaj proces obično traje od nekoliko dana do nekoliko sedmica, u zavisnosti od stepena oštećenja. Ovo je ujedno i glavni razlog zašto mnoge biljke ne vide rezultate nakon podešavanja aeracije-nije da su podešavanja netačna, već da nije pravo vrijeme.
IV. Ove 3 situacije će najvjerovatnije uzrokovati neprimijećeno preko-aeraciju
1. Kišni dani ili nisko-Utjecaj opterećenja: Kada pada kiša ili je količina industrijske otpadne vode manja od uobičajene, koncentracija organske tvari u dotoku značajno opada. Mulj troši manje kiseonika, pa je i potreban nivo kiseonika niži. Ako brzina aeracije ostane ista, kiseonik će biti neiskorišten, uzrokujući kontinuirano povećanje otopljenog kiseonika (DO) i iscrpljivanje PHB bakterija koje akumuliraju polifosfat{4}}. Ako se brzina prozračivanja ne podesi odmah nakon što se influentno opterećenje smanji, a visoka aeracija se održava tokom dužeg perioda, ovaj efekat prekomjerne-prozračivanja je najpodmukliji. Efikasnost uklanjanja fosfora može polako opadati tokom nekoliko mjeseci dok iznenada ne premaši standard.
2. Fokusiranje samo na prednji kraj, zanemarujući stražnji kraj: mnoge biljke instaliraju sonde DO samo na prednji kraj aerobnog spremnika. Osjećaju se sigurni kada DO na prednjem kraju izgleda normalno, ali se preko-često javlja prekomjerna aeracija u stražnjim odjeljcima. U stvarnosti, kada je ukupna brzina aeracije previsoka, zadnji kraj aerobnog rezervoara je mjesto gdje je najvjerovatnije da će DO biti visok, a takođe je i mjesto gdje je PHB "konačno iscrpljen".
V. Praktični prijedlozi
1. Promijenite naviku "što je veća aeracija, to bolje"
Preporučeni nivo rastvorenog kiseonika (DO) u aerobnom rezervoaru je između 2-3 mg/L i izbegavajte da prelazi 4 mg/L tokom dužeg perioda. Obratite posebnu pažnju na rastvoreni kiseonik na kraju aerobnog rezervoara, a ne samo na uzvodnom nivou.
2. Proaktivno smanjite aeraciju tokom perioda niskog-opterećenja
U slučaju kiše ili niske koncentracije utjecaja, odmah smanjite brzinu aeracije kako biste održali PHB rezervu bakterija koje akumuliraju polifosfat{0}}.
3. Imajte alternativni pristup kada istražujete višak ukupnog fosfora
Ako je oslobađanje fosfora u anaerobnoj fazi normalno, ali je fosfor u efluentu još uvijek visok, provjerite ima li pretjerane aeracije. Također provjerite vrijeme zadržavanja sekundarnog taložnika, DO koji se prenosi refluksom, prekomjerno nitratnog dušika i dovoljno ispuštanja mulja. Nemojte odmah dodavati velike količine hemikalija za uklanjanje fosfora-to povećava troškove i može prikriti pravi problem.
4. Budite strpljivi nakon podešavanja DO
Nakon što potvrdite da prekomjerna aeracija uzrokuje pogoršanje uklanjanja fosfora, smanjite nivo DO i ostavite sistemu neko vrijeme. Česta prilagođavanja parametara mogu zapravo više puta šokirati bakterijsku zajednicu, usporavajući njen oporavak.
5. Spriječite "povratni protok kisika" Ako voda s visokim-DO iz aerobnog rezervoara uđe u anaerobni ili anoksični rezervoar putem recirkulacije mulja ili recirkulacije miješane tekućine, to će poremetiti anaerobno okruženje i direktno uticati na sintezu PHB bakterijama koje akumuliraju polifosfate-. Recirkulacijski sistem bi idealno trebao imati anoksičnu tampon zonu ili kontrolirati omjer recirkulacije kako bi se smanjio uvođenje kisika.
Na kraju, ključ za biološko uklanjanje fosfora AAO nije drastično povećanje aeracije ili jednostavno dodavanje izvora ugljika, već održavanje ravnoteže PHB "energetskog računa" za bakterije koje akumuliraju polifosfate{0}}.
Nedovoljna aeracija dovodi do neadekvatnog unosa fosfora; prekomjerna aeracija prerano iscrpljuje polifosfat-akumulirajući "naslage" bakterija, značajno smanjujući ili čak eliminirajući efikasnost biološkog uklanjanja fosfora. Za rad i održavanje, kontrola rastvorenog kiseonika u aerobnom rezervoaru je najvažnija. Kada ukupni nivoi fosfora premašuju standard, razmatranje više slojeva i uzimanje dodatnih mjerenja često je efikasnije od slijepog prilagođavanja parametara ili dodavanja hemikalija.
Napomena: PHB je skraćenica za poli- -hidroksimaslačnu kiselinu, koja je supstanca za skladištenje energije u polifosfatnim bakterijama.