Aktif çamurun atık su arıtmasında rolü karmaşık mikrobiyal ekosistemlerin ve fiziksel ve kimyasal süreçlerin dinamik bir sistemidir.ve temel mekanizması mikro metabolizmadan makro süreç seviyesine kadar derinlemesine analiz edilebilir
1Mikrobiyal toplulukların ortak metabolik mekanizması
Fonksiyonel mikrobiyal toplulukların hiyerarşik bölünmesi
- Faydalı bakteri topluluğu: Genellikle organik maddenin birincil parçalanmasından sorumlu olan heterotrofik bakterilerden (Pseudomonas ve Zygomycetes gibi) oluşur.Büyük organik molekülleri emilebilir küçük moleküllere hidrolize etmek için hücre dışı enzimler salgılamak (polisakaritler → glikoz gibi), proteinler → amino asitler).
- Fonksiyonel mikrobiyota:
- Nitrifikasyon bakterileri (nitrit bakterileri, nitrat bakterileri): aerobik koşullarda, NH - N'yi NO 2 - ve NO −'a oksitle.
- Denitrifye edici bakteriler (Pseudomonas gibi): Anaerobik koşullar altında, NO'yu N 2'ye düşürmek için organik maddeyi bir elektron donörü olarak kullanırlar.
- Polifosfat birikimi yapan bakteriler (Acinetobacter gibi): 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).
Mikrobiyal metabolizmada enerji tahsis edilmesi
- Çürüme metabolizması: Organik madde oksitlenir ve enerji serbest bırakır (yaklaşık% 40 ATP'ye dönüştürülür,% 60 ısı enerjisi olarak kaybolur).
- Anabolizma: Mikrobiyel hücre çoğalması için enerji kullanılır ve kalan enerji endogen solunum yoluyla tüketilir.
2Fiziksel ve kimyasal süreçlerin güçlendirici etkisi
Adsorpsiyon flokülasyon çöküntüsünün bağlantı etkisi
- Adsorpsiyon aşaması:Mikroorganizmalar, organik maddeleri EPS'nin (hücre dışı polimerik maddeler) viskoz ağı ile hızla kaparlar (adsorpsiyon hızı parçalanma hızının 10 katından fazla olabilir).
- Flokülasyon mekanizması:
-Biyolojik flokülasyon: Mikroorganizmalar tarafından salgılanan EPS içindeki polisakaritler ve proteinler, floc oluşumunu teşvik etmek için biyolojik flokülantlar olarak çalışır.
-Şarj etkisizleştirme: Kolloidal yüzeydeki negatif şarjı azaltmak ve iticiliği azaltmak için Ca 2 + ve Mg 2 + iyonları kullanılarak.
- Yağış verimliliği: İyi floclar (SVI = 100 ~ 150 mL / g) ikincil çökeltme tankında çamur su ayrımını başarır ve geri döndürülen çamur konsantrasyonu 3000 ~ 5000 mg / L'e ulaşabilir.
Kütle aktarımı ve yayılma kontrolü
-Düzülmüş oksijen gradienti: Havalandırma tankında çözülmüş oksijenin eşitsiz dağılımı, sinkroni nitrifikasyonu ve denitrifikasyonu teşvik eden bir mikro çevre (aerobik anoksik arayüz) oluşturur.
- Substrat difüzyonu: Organik maddenin su fazından mikrobiyal hücrelerin yüzeyine aktarılma hızı, bozulma verimliliğini etkiler.karıştırma yoğunluğunu artırarak optimize edilebilir.
3Süreç parametrelerinin kontrol mantığı
Ana kontrol parametreleri
- Çamur yaşı (SRT): mikrobiyal popülasyon yapısını belirler (örneğin, uzun SRT nitrifikasyon bakterilerinin büyümesini teşvik eder, kısa SRT iplik bakterileri inhibe eder).
- Çamur yükü (F / M): Yüksek yük (0,3 ~ 0,6 kgBOD / kgMLSS · d) organik maddenin parçalanmasını hızlandırır, ancak kolayca çamur şişmesine neden olabilir; Düşük yük (< 0,15 kgBOD / kgMLSS · d) nitrifikasyon için faydalıdır.
-Reflux oranı (R): havalandırma tankının çamur konsantrasyonunu ve tedavi verimliliğini etkiler (genellikle 20% ~ 100%).
Tipik süreçlerin optimizasyon yönü
-A / O işlemi: Fosfor çıkarılması anaerobik aerobik alternatifle elde edilir ve anaerobik bölgedeki ORP'nin -150 ~ 250 mV'de kontrol edilmesi gerekir.
-A 2/O işlemi: Denizlenmeyi artırmak için anoksik aşamayı arttırmak, dengelenmiş karbon kaynağı tahsisini gerektirir (önerilen denitrifikasyon, ardından fosfor çıkarılması).
-SBR işlemi: Zaman dilimleri kontrolü ile elde edilen çok fonksiyonel entegrasyon, havalandırma yoğunluğunun ve çökme süresinin optimize edilmesini gerektirir.
4, İşlem sırasında zorluklar ve başa çıkma stratejileri
Ortak sorun analizi
- Çamur şişmesi: Filamentli bakterilerin aşırı çoğalması, Fe 3 + ekleyerek veya F/ M ayarlayarak engellenebilen SVI> 200 mL/ g' e yol açar.
- Çamur yaşlanması: Uzun süreli düşük yükle çalışmak, metabolizmayı aktive etmek için çamur boşaltması veya artan yük gerektiren flokülasyona neden olur.
- Denitrifikasyon verimliliği sınırlıdır: karbon kaynağı yetersiz olduğunda, metanol/sodyum asetat eklenebilir veya SRT'yi uzatmak için MBR süreci kullanılabilir.
Akıllı kontrol teknolojisi
-Online izleme: DO, pH, ORP sensörleri aracılığıyla süreç durumunun gerçek zamanlı geri bildirimi.
-Model öngörüsü: Metabolik süreçleri simüle etmek ve havalandırma ve geri akış stratejilerini optimize etmek için ASM (aktif çamur modeli) uygulamak.
5, Teknolojik yenilik ve en ileri yönler
Yeni süreç geliştirme
-Kısa menzilli nitrifikasyon denitrifikasyonu: NH'yi oksitle - N'yi NO2'ye çevirin ve doğrudan denitrifiye edin, havalandırmayı% 25 ve karbon kaynağını% 40 tasarruf edin.
- Granüler çamur teknolojisi: Milimetre büyüklüğünde parçacıklar oluşturmak için kendi kendini toplayarak, çarpma yüklerine direnme yeteneğini arttırır.
kaynak kullanımı
- Çamurların anaerobik sindirimi: enerji geri kazanımı elde etmek için organik maddeyi biyogaz (% 60 ~ 70% CH4 içeren) haline getirmek.
- Fosfor geri kazanımı: Kuş dışkısı (MgNH 4 PO 4 · 6H 2 O) kristalleştirme teknolojisi ile çamurdan yavaş serbest bırakılan gübreyi çıkarmak.
Özetle
Etkin çamur sistemi, mikrobiyal metabolizma ve fizik-kimyasal süreçlerin birleştirilmesi yoluyla organik mineralizasyondan besin döngüsüne kadar zincirin tam kontrolünü sağlar.Gelecekteki gelişim eğiliminde, düşük karbonlu ve enerji tasarrufu yapan süreçlere odaklanacak, akıllı düzenleme ve kaynak geri kazanımı, karbon tarafsızlığı hedefi altında atık su arıtmasının yükseltilmesi talebini karşılamak için. 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.
