نقش لجن فعال در تصفیه فاضلاب

نقش لجن فعال در تصفیه فاضلاب یک سیستم پویا از اکوسیستم های میکروبی پیچیده و فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی است.و مکانیسم اصلی آن را می توان به طور عمیق از متابولیسم میکرو به سطح فرآیند کلان تحلیل کرد.
 
1، مکانیسم متابولیک همکاری جوامع میکروبی
 
تقسیم سلسله مراتبی از جوامع میکروبی کاربردی
 
 
- جامعه باکتریای سودمند: عمدتا از باکتری های هتروتروفیک (مانند Pseudomonas و Zygomycetes) تشکیل شده است که مسئول تجزیه اولیه مواد آلی هستند.ترشح آنزیم های خارج سلولی برای هیدرولیز مولکول های بزرگ آلی به مولکول های کوچک قابل جذب (مانند پلی ساکارید → گلوکز)، پروتئین ها → اسیدهای آمینه)
 
میکروبیوت عملکردی:
 
باکتری های نایتریفیک (باکتری های نیترات، باکتری های نیترات): در شرایط هوازی، اکسید NH − N به NO 2− و NO −.
 
باکتری های دنیترفیک کننده (مانند Pseudomonas): در شرایط بی هوا، از ماده آلی به عنوان اهدا کننده الکترون برای کاهش NO- به N 2 استفاده می کنند.
 
- باکتری های جمع آوری کننده پلی فسفات (مانند Acinetobacter): Excessive uptake of phosphorus in anaerobic aerobic alternating environments (releasing energy to absorb phosphorus during aerobic conditions and releasing phosphorus to obtain carbon sources during anaerobic conditions).
 
اختصاص انرژی در متابولیسم میکروبی
 
 
- متابولیسم تجزیه: ماده آلی اکسید می شود و انرژی را آزاد می کند (حدود 40٪ به ATP تبدیل می شود، 60٪ به عنوان انرژی گرمایی از دست می رود).
 
آنابولیسم: انرژی برای تکثیر سلول های میکروبی (تولید آشغال) استفاده می شود و انرژی باقیمانده از طریق تنفسی داخلی مصرف می شود.
 
2اثر تقویت کننده فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی
 
اثر پیوند آبشوری فلوکولاسیون و بارندگی
 
 
مرحله جذب:میکروارگانیسم ها به سرعت مواد آلی را از طریق شبکه چسبناک EPS (مواد پلیمری خارج از سلول) جذب می کنند (سرعت جذب می تواند بیش از ۱۰ برابر سرعت تجزیه باشد).
 
- مکانیسم فلوکولاسیون:
 
فلوکولاسیون بیولوژیکی: پلی ساکاریدها و پروتئین های موجود در EPS که توسط میکروارگانیسم ها ترشح می شوند به عنوان فلوکولانس های بیولوژیکی عمل می کنند تا تشکیل فلوک را ترویج دهند.
 
خنثی کردن بار: با استفاده از یون های Ca2 + و Mg2 + برای کاهش بار منفی بر روی سطح کلائید و کاهش دفع.
 
- کارایی بارندگی: فلک های خوب (SVI=100 ~ 150 mL / g) جداسازی آب لجن را در مخزن رسوب ثانویه به دست می آورند و غلظت لجن بازگردانده شده می تواند به 3000 ~ 5000 mg / L برسد.
 
کنترل انتقال توده و انتشار
 
 
گرادیانت اکسیژن محلول: توزیع نامنظم اکسیژن محلول در مخزن تهویه یک محیط کوچک (مواصفات آنوکسیک هوازی) را تشکیل می دهد که باعث نیتریفیکیشن و دنیتریفیکیشن همزمان می شود.
 
- پخش بستر: سرعت انتقال ماده آلی از فاز آب به سطح سلول های میکروبی بر کارایی تجزیه تاثیر می گذارد.که می تواند با افزایش شدت حرکتی بهینه شود.

3منطق کنترل پارامترهای فرآیند
 
پارامترهای کلیدی کنترل
 
 
- سن لاغری (SRT): ساختار جمعیت میکروبی را تعیین می کند (به عنوان مثال SRT طولانی رشد باکتری های نایتریفیک را ترویج می کند، SRT کوتاه باکتری های رشته ای را مهار می کند).
 
- بار خلاء (F / M): بار بالا (0.3 ~ 0.6 kgBOD / kgMLSS · d) تخریب ماده آلی را تسریع می کند اما به راحتی می تواند باعث تورم خلاء شود. بار کم (< 0.15 kgBOD / kgMLSS · d) برای نیتریفیکیشن مفید است.
 
نسبت بازتاب (R): بر غلظت لجن و بهره وری درمان مخزن تهویه (معمولاً 20٪ تا 100٪) تأثیر می گذارد.
 
جهت بهینه سازی فرآیندهای معمولی
 
 
فرآیند A/O: حذف فسفر از طریق متناوب شدن هوازی بی هوازی به دست می آید و ORP در منطقه بی هوازی باید در -150 ~ 250 mV کنترل شود.
 
- فرآیند 2/O: افزایش مرحله آنوکسی برای افزایش دنیترفیکیشن، نیاز به تخصیص منبع کربن متعادل (دنیترفیکیشن اولویت، پس از آن حذف فسفر).
 
فرآیند SBR: ادغام چند عملکردی که از طریق کنترل سری زمانی حاصل می شود، نیاز به بهینه سازی شدت هوا و زمان رسوب دارد.
 
4چالش ها و استراتژی های مقابله در طول عملیات
 
تجزیه و تحلیل مشکلات مشترک
 
 
- تورم مدفوع: تکثیر بیش از حد باکتری های رشته ای منجر به SVI> 200 mL/g می شود که می تواند با اضافه کردن Fe 3 + یا تنظیم F/M مهار شود.
 
- پیری لجن: کار طولانی مدت با بار کم منجر به فلکولاسیون می شود که نیاز به تخلیه لجن یا افزایش بار برای فعال کردن متابولیسم دارد.
 
- کارایی دی نیتریفیکیشن محدود است: هنگامی که منبع کربن کافی نیست، میتانول / اسیتات سدیم می تواند تکمیل شود، یا فرآیند MBR می تواند برای گسترش SRT استفاده شود.
 
تکنولوژی کنترل هوشمند
 
 
نظارت آنلاین: بازخورد در زمان واقعی وضعیت فرآیند از طریق سنسورهای DO، pH، ORP.
 
- پیش بینی مدل: استفاده از ASM (مدل لجن فعال) برای شبیه سازی فرآیندهای متابولیک و بهینه سازی استراتژی های تهویه و بازگشت.

5نوآوری های تکنولوژیکی و مسیرهای پیشرفته

توسعه فرآیند جدید

-دنیترفیکیشن نایتریفیکیشن کوتاه مدت: اکسید NH − - N به NO 2− و مستقیماً دنیترفیکیشن، 25٪ تهویه و 40٪ منبع کربن را صرفه جویی می کند.

- تکنولوژی گل دانه ای: با جمع شدن خود به شکل ذرات میلی متری، توانایی مقاومت در برابر بار های ضربه را افزایش می دهد.

استفاده از منابع

- هضم آناروبی لجن: تبدیل مواد آلی به بیوگاز (که حاوی 60٪ ~ 70٪ CH4) برای به دست آوردن انرژی است.

- بازیابی فسفر: استخراج کود آزاد کننده آهسته از گل از طریق مدفوع پرندگان (MgNH 4 PO 4 · 6H 2 O)

خلاصه

سیستم لجن فعال کنترل کامل زنجیره را از مواد معدنی آلی تا چرخه مواد مغذی از طریق پیوند متابولیسم میکروبی و فرآیندهای فیزیک شیمیایی به دست می آورد.روند توسعه آینده بر فرایندهای کم کربن و صرفه جویی در انرژی متمرکز خواهد بود، تنظیم هوشمند و بازیابی منابع برای پاسخگویی به تقاضا برای ارتقاء تصفیه فاضلاب تحت هدف خنثی سازی کربن. it is necessary to flexibly adjust process parameters based on water quality characteristics (such as toxic substances in industrial wastewater and metabolic inhibition in low-temperature environments) to ensure stable and efficient operation of the system.