[بینش] راهبردها و راه حل های سیستمی برای بهبود عملکرد ضعیف ته نشینی لجن

در فرآیندهای تصفیه فاضلاب، روش لجن فعال به دلیل کارایی بالا و مقرون به صرفه آن به طور گسترده ای استفاده می شود.عملکرد رسوب لجن فعال به طور مستقیم کارایی جدایی جامد و مایع مخازن رسوب ثانویه را تعیین می کند، که در نتیجه بر ثبات کیفیت فاضلاب تاثیر می گذارد. هنگامی که عملکرد رسوب لجن فعال ضعیف است، اغلب به صورت افزایش غیرطبیعی در شاخص حجم لجن (SVI) نشان می دهد،جمع آوری لجن در مخازن رسوب ثانویه، لجن شناور و مواد جامد معلق بیش از حد در فاضلاب. اگر به سرعت درمان نشود، می تواند منجر به فلج کل سیستم تصفیه فاضلاب شود.این مقاله با تجزیه و تحلیل علل عملکرد ضعیف رسوب لجن فعال آغاز می شود، به طور سیستماتیک اقدامات بازیافت هدفمند را توسعه می دهد و استراتژی های پیشگیرانه بلند مدت را برای ارائه مرجع فنی برای عملکرد پایدار دستگاه های تصفیه فاضلاب پیشنهاد می کند.

``` تجزیه و تحلیل علل اصلی عملکرد ضعیف تسویه در مدفوع فعال

علت اصلی عملکرد ضعیف رسوب در لجن فعال ساختار غیرطبیعی فلوکولاسیون لجن یا کاهش تفاوت تراکم بین لجن و آب است.که مانع از رسوب موثر در مخزن رسوب ثانویه می شودبر اساس شیوه مهندسی، علل اصلی را می توان به سه نوع اصلی تقسیم کرد: عوامل بیولوژیکی، عوامل عملیاتی و عوامل محیطی، همانطور که در زیر توضیح داده شده است.

(1) عوامل بیولوژیکی: عدم تعادل جامعه میکروبی

عوامل بیولوژیکی شایع ترین علت کاهش توان رسوب لجن هستند که عمدتاً به گونه های میکروبی، مقدار و وضعیت متابولیکی مربوط می شوند.که نمونه های متداول تر از آن ها فلامنتی و غیر فلامنتی است..

جمع آوری فلوک: تکثیر بیش از حد باکتری های رشته ای در لجن فعال، که هیفا های آنها به صورت ساختاری لوله ای تشکیل می دهند و جدایی لجن از آب را مانع می شود.علل رایج عبارتند از::

عدم تعادل در نسبت کربن به نیتروژن (C/N) ، مانند منابع کربن بیش از حد (به عنوان مثال، فاضلاب کربوهیدرات با غلظت بالا) یا مواد مغذی نیتروژن / فسفر ناکافی،منجر به افزایش مزیت رقابتی برای باکتری های رشته ای می شود;

غلظت اکسیژن محلول (DO) بیش از حد پایین است (معمولا <2mg/L) ، به ویژه در مناطق کم اکسیژن محلی مخزن تهویه.باکتری های رشته دار (مانند نوکاردیا و تیوتریکس) در محیط های کم اکسیژن رشد می کنند و به طور گسترده ای تکثیر می شوند;

این مواد حاوی مواد مهار کننده (مانند فلزات سنگین و ترکیبات آلی سمی) هستند که رشد باکتری های فلوکولنت عادی را سرکوب می کنند.مقاوم تر در برابر سمی بودن، به تدريج تسلط داشته باشيد

2. فشرده سازی رشته ای: همچنین به عنوان فشرده سازی چسبناک شناخته می شود، فلک های گلوله به دلیل جذب مقدار زیادی آب ، شل و چسبناک می شوند ، که منجر به کاهش قابل توجهی در سرعت رسوب می شود.علل اصلی شامل::

- غلظت مواد آلی در جریان بیش از حد بالا است (مانند COD> 3000mg / L) ، که منجر به تکثیر بیش از حد میکروبی و تشکیل ناکافی از ساختارهای فشرده در دسته ها می شود.

-اگر عمر لجن (SRT) بیش از حد طولانی باشد، میکروارگانیسم ها به دوره کاهش وارد می شوند و ترشح بیش از حد مواد پلیمر خارج از سلول (EPS) منجر به افزایش هیدروفیلیسیت دسته ها می شود.

- فرآیند دنیترفیکیشن غیرطبیعی است و نیترات در مخزن رسوب ثانویه در شرایط بی هوا به گاز نیتروژن کاهش می یابد.باعث می شود که آنها شناور شوند.

(2) عوامل عملیاتی: انحراف پارامترهای کنترل فرآیند

کنترل نامناسب پارامترهای عملیاتی در سیستم های تصفیه فاضلاب می تواند به طور مستقیم محیط متابولیک طبیعی لجن فعال را مختل کند و مشکلات رسوب را ایجاد کند.

-سیستم تهویه غیرطبیعی: تهویه نامتناسق منجر به نوسانات بیش از حد غلظت DO در مخزن تهویه می شود (پروکسید محلی یا هیپوکسی) ، یا شدت تهویه بالا (مانند نسبت هوا به آب> 15):1) که فلک های گل را تجزیه می کند و ذرات کوچک را تشکیل می دهد.

- کنترل نامناسب نسبت بازگشت: نسبت بازگشت لجن بسیار پایین است (معمولا < 50٪) ، که منجر به غلظت لجن ناکافی (MLSS) در مخزن تهویه می شود و شکل گیری فلک را دشوار می کند.اگر نسبت رفلکس بیش از حد بالا باشد (> 150٪)، ممکن است لجن گسسته ای که در مخزن رسوب ثانویه قرار نگرفته است را به مخزن تهویه برگرداند و بدتر شدن رسوب را تشدید کند.

- تخلیه دیر شده لجن: تخلیه ناکافی لجن باقی مانده منجر به سن بیش از حد لجن، پیری لجن، تجزیه یا MLSS بالا (> 5000mg / L) می شود.که منجر به افزایش لزوم مخلوط آب لجن در مخزن تهویه و افزایش مقاومت رسوب می شود..

(3) عوامل محیطی: تغییرات ناگهانی در کیفیت آب ورودی و شرایط خارجی

تغییرات ناگهانی در محیط خارجی یا کیفیت آب ورودی که از قابلیت سازگاری لجن فعال فراتر می رود، می تواند به راحتی منجر به مشکلات رسوب شود.

- نوسانات در کیفیت آب: مانند افزایش ناگهانی (> 9) یا کاهش (< 6) در pHکه می تواند به ساختار دیواره سلول میکروبی آسیب برساند و منجر به تجزیه لجن فعال شود.تغییرات ناگهانی در دمای آب ورودی (مانند تفاوت دمایی> 5 °C/روز) می تواند بر میزان متابولیسم میکروبی تاثیر بگذارد، به ویژه در محیط های با دمای پایین (<15 °C).که می تواند به طور قابل توجهی میزان رسوب لجن را کاهش دهد;

- بار تاثیر: در یک دوره زمانی کوتاه، مقدار زیادی آب فاضلاب با غلظت بالا (مانند تخلیه متناوب آب فاضلاب صنعتی) وارد سیستم می شود.یا مقدار جامد معلق (SS) در جریان بیش از حد بالا است (مانند> 500mg/L)، و لجن فعال نمی تواند به موقع جذب و تجزیه شود، که منجر به "ضخیم شدن" یا گنجاندن ناخالصی ها در فلک ها و کاهش عملکرد رسوب می شود؛

- محیط عملیاتی غیرطبیعی از مخزن رسوب ثانویه: مانند توزیع نامنظم آب در ورودی مخزن رسوب ثانویه، سرعت جریان محلی بالا (> 0.5m/h)و فرسایش لایه گِلجمع آوری بیش از حد لجن در مخزن رسوب ثانویه (با ضخامت لایه رسوب بیش از 0.5m) می تواند منجر به تجزیه بی هوا از لجن شود.تولید گازهای مانند متان و سولفید هیدروژن، که گِل را به سطح بالا می برد.

2、 اقدامات هدفمند بازیافت در صورت عدم رسوب خوب لجن فعال

در پاسخ به مشکلات حل و فصل ناشی از علل مختلف، لازم است رویکرد "تعدیل پویا سیاست طبقه بندی تشخیص دقیق" را اتخاذ کنیم.اقدامات احیا را به صورت مرحله ای اجرا کند، و از کار کورکورانه که باعث بدتر شدن سیستم می شود اجتناب کنید.

(1) مداخله اضطراری: به سرعت کاهش روند بدتر شدن شهرک سازی

هنگامی که رسوب لجن فعال ضعیف است و SS فاضلاب از استاندارد فراتر می رود (مانند> 30mg / L) یا لجن در مخزن رسوب ثانویه به شدت در حال حرکت است،اقدامات اضطراری باید در ابتدا برای کنترل آلودگی و ایجاد شرایط برای بازیابی بعدی انجام شود.

1. جدايي لاي و آب رو تقويت کن:

- اضافه کردن فلوکولانس های غیر ارگانیک (مانند کلرید پلی آلومینیوم (PAC) و سولفات آهن) به مخزن تهویه یا مخزن رسوب ثانویه،با دوز تنظیم شده با توجه به غلظت لجن (معمولا 50-200mg/L)برای ترویج انعکاس طومار گِل و افزایش سرعت رسوب از طریق خنثی کردن بار

- اگر لزگی لجن بیش از حد بالا باشد، کوگولانت های بی اثر (مانند خاکستر پرواز و خاک دیاتومی) می توانند با دوز 5٪ -10٪ از MLSS اضافه شوند تا تراکم فلک را افزایش دهند و جذب آب را کاهش دهند.

- به طور موقت بار ورودی را کاهش دهید، بار حجم COD را زیر 0.3-0.5kg COD/ ((kgMLSS · d) کنترل کنید، فشار متابولیک میکروبی را کاهش دهید و از شل شدن بیشتر دسته ها جلوگیری کنید.

2بهینه سازی عملکرد مخزن رسوب ثانویه:

- تعلیق یا کاهش بازگشت لجن، صبر کنید تا لجن در مخزن رسوب ثانویه به طور کامل قرار گیرد (معمولا 1-2 ساعت)و سپس مایع شفاف بالایی را تخلیه کنید تا از گردش لجن آزاد جلوگیری شود.;

-اگر وجود دارد denitrification شناور در مخزن رسوب ثانویه،مقدار کمی هوا در مخزن اضافه می شود (مانند باز کردن دستگاه هواسازی پایین) برای حفظ غلظت DO در ۱-۲mg/L و جلوگیری از واکنش دی نیتریفیکیشن;

-Clean up the accumulated sludge in the secondary sedimentation tank and thoroughly discharge the aged sludge at the bottom of the tank through a sludge discharge pump to avoid anaerobic decay affecting the overall sludge performance.

(2) تنظیم سیستم: هدف قرار دادن بهبود عملکرد لجن بر اساس علل آن

پس از اقدامات اضطراری برای کنترل آلودگی، لازم است پارامترهای فرآیند را با توجه به علل تنظیم کنید و عملکرد رسوب لجن فعال را به طور اساسی بازگردانید.

1اقدامات بهبود برای گسترش باکتری های رشته ای

- تامین مواد مغذی متعادل: نسبت C/N/P را بررسی کنید. اگر نیتروژن/فوسفور کافی نباشد،ادرار (منبع نیتروژن) یا دی هیدروژن فسفات پتاسیم (منبع فسفر) را به مخزن تهویه اضافه کنید تا نسبت C/N را در 10-15 کنترل کنید.و C/P در 50-100:1، افزایش رقابت باکتری های فلوکولنت

- افزایش غلظت اکسیژن محلول: تنظیم سیستم تهویه تا اطمینان حاصل شود که غلظت DO در مخزن تهویه پایدار در 2-4mg / L باقی می ماند،به خصوص در گوشه های مخزن و مناطقی که هوا رسان های معیوب هستند.. نگهداری یا اضافه کردن نقاط تهویه در زمان لازم برای از بین بردن مناطق کمبود اکسیژن محلی است.

- کوتاه کردن عمر لجن: افزایش مقدار تخلیه لجن اضافی، کنترل عمر لجن در 5-8 روز (بر اساس دمای آب تنظیم شده،و می تواند به طور مناسب به 10 روز در دمای پایین افزایش یابد)، و تعداد باکتری های رشته ای را از طریق اثر "شستن" کاهش می دهد - باکتری های رشته ای چرخه رشد طولانی تری دارند و عمر کوتاه لجن می تواند تولید مثل بیش از حد آنها را مهار کند؛

- داروهای ضد باکتری اضافه کنید (با احتیاط استفاده کنید): اگر باکتری های رشته ای (مانند باکتری های تولید کننده گوگرد) در تعداد زیادی تکثیر شوند،مقدار کمی از اکسیدان مبتنی بر کلر (مانند هیپوکلوریت سدیم) می تواند به ورودی مخزن تهویه با دوز 0 اضافه شود..5-1mg/L (برآورد شده به عنوان کلور موثر) برای مهار فعالیت باکتری های رشته ای، اما فعالیت میکروبی باید به دقت کنترل شود تا از مهار بیش از حد جلوگیری شود.

2اقدامات بهبود برای گسترش باکتری های غیر رشته ای

- کنترل غلظت مواد آلی در جریان: با تنظیم شیر ورودی یا تنظیم مخزن همگونی سازی،COD جریان در مخزن تهویه می تواند در 1000-2000mg/L کنترل شوداگر غلظت نفوذ بیش از حد بالا باشد، روش هایی مانند تغییر مسیر و رقیق کردن می تواند برای کاهش بار استفاده شود.

- بهینه سازی سن لجن و تخلیه: اگر عمر لجن بیش از حد طولانی باشد، تخلیه لجن اضافی را افزایش دهید، MLSS را در 3000-4000mg / L کنترل کنید، عمر لجن را به 8-12 روز تنظیم کنید.متابولیسم میکروبی طبیعی را تقویت می کندو ترشح EPS را کاهش می دهد.

- تقویت تهویه و مخلوط کردن: به طور مناسب افزایش شدت تهویه (نسبت آب و هوا 12-15: 1) ، افزایش اثر مخلوط گِل و آب،و از جذب آب بیش از حد به دلیل ایستادن جلوگیری کنید.، اما لازم است که از تهویه بیش از حد که شکستن فلک اجتناب شود.

3- اقدامات بازیافتی برای عوامل عملیاتی / زیست محیطی

-سیستم تهویه پایدار: به طور منظم تهویه کننده ها (مانند تهویه کننده های غشا و لوله های سوراخ شده) را بررسی کنید، قطعات آسیب دیده را تعویض کنید و تهویه یکنواخت را تضمین کنید.تنظیم سرعت تهویه در زمان واقعی از طریق دستگاه نظارت آنلاین DO برای جلوگیری از نوسانات DO;

- بهینه سازی نسبت بازگشت: بر اساس MLSS و شرایط رسوب مخزن رسوب ثانویه،کنترل نسبت رفلکس در 70٪ -100٪ برای اطمینان از اینکه MLSS مخزن تهویه در 3000-4000mg/L پایدار است، در حالی که از پاکسازی لایه گِل در مخزن رسوب ثانویه اجتناب می شود؛

- پارامترهای محیط آب ورودی را تنظیم کنید: اگر pH آب ورودی غیر طبیعی باشد،اسید (مانند اسید سولفوریک) یا قلیایی (مانند هیدروکسید سدیم) را به مخزن تنظیم اضافه کنید تا pH را بین 6 کنترل کنید..5 تا 85اگر دمای آب بسیار پایین باشد، می توان از یک دستگاه گرمایش (مانند بخار گرم) برای حفظ دمای آب در 15-25 °C (مجموعه دمای مطلوب برای میکروارگانیسم ها) استفاده کرد.

- برای مقابله با بارهای ضربه: یک مخزن تنظیم اضطراری در ورودی نصب شده است. هنگامی که غلظت بالا یا فاضلاب سمی وارد می شود، ابتدا در مخزن تنظیم رقیق و خنثی می شود.و سپس به آرامی به مخزن تهویه پمپ می شوددر عین حال، شدت تهویه و افزودن مواد مغذی افزایش می یابد تا به میکروارگانیسم ها در سازگاری با تغییرات بار کمک کند.

(3) تأیید و تحکیم: اطمینان از تاثیر پایدار بازیابی

پس از اتخاذ اقدامات بازیابی، لازم است به طور مداوم شاخص های کلیدی را نظارت کنید، اثربخشی آنها را تأیید کنید و پارامترها را تنظیم کنید تا از مشکلات تکراری جلوگیری شود.

شاخص های نظارت: تشخیص روزانه SVI ( محدوده طبیعی 50-150mL / g) ، MLSS ، DO ، C / N / P نفوذ ، SS فاضلاب و سایر شاخص ها.اگر SVI برای 3 روز متوالی در محدوده نرمال پایدار باشد و SS <10mg/L، نشان می دهد که قرار گرفتن لجن دوباره آغاز شده است.

- پارامتر تثبیت: تثبیت حداکثر شدت تهویه، نسبت بازپرداخت، سرعت تخلیه لجن،دوز نمک مواد مغذی و سایر پارامترها در طول فرآیند بازیابی برای تشکیل یک برنامه عملیاتی استاندارد;

- دامن سازی آب آشامیدنی: اگر کیفیت آب وارد شده برای مدت طولانی ناپایدار باشد،لجن فعال می تواند با افزایش تدریجی بار ورودی (در هر بار 10٪ -20٪) برای افزایش مقاومت در برابر ضربه، اهلی شود..