Kanalizasyon arıtma tesislerindeki meslektaşlarımız muhtemelen bu baş ağrısıyla karşılaşmıştır: Birkaç gün önce, deşarjın çeşitli göstergeleri kararlıydı ve amonyak azotu ve KOİ'nin hepsi nitelikli çizginin altındaydı, ancak aniden bir "yük şoku" geldi. İki gün içinde, laboratuvar verileri kırmızıya döndü ve amonyak azotu hızla yükseldi. Liderler teşvik etti ve çevre denetimleri gerçekten iki büyük şeydi. Bugün, herkese yük şokunun kademeli olarak deşarj amonyak azotunun standardı aşmasına nasıl neden olduğunu anlatacağım. Açık bir anlayışa sahibiz ve önceden hazırlıklı olmalıyız.
Öncelikle, 'yük şoku'nun ne anlama geldiği açıklığa kavuşturulmalıdır? Basitçe söylemek gerekirse, atık su arıtma tesisinin "yiyecek alımı" aniden standardı aştı. Bu, yukarı akış fabrikasının gizlice yüksek konsantrasyonlu atık su deşarj etmesi veya yağmurlu günlerde boru hattı ağındaki karışık akış tarafından getirilen büyük bir kirletici dalgası olabilir veya pompa istasyonunun su akışını iyi kontrol etmemesi, aniden biyokimyasal tanka çok fazla "yiyecek" doldurması olabilir. Biyokimyasal sistemimiz bir kafeterya gibidir. Normalde, herkes iştahına göre yer, ancak aniden bir grup obur içeri hücum eder ve mutfakta kaos yaratır. Bu, yük şokunun temel durumudur.
Yük şokunun başlangıcında biyokimyasal havuzda hangi değişiklikler meydana gelecektir? En belirgin şey, çok fazla 'yemek' olması ve mikroorganizmaların ayak uyduramamasıdır. Hepimiz amonyak azotunun arıtılmasının esas olarak çok hassas olan nitrifikasyon bakterilerine bağlı olduğunu biliyoruz. Ilımlı bir şekilde yenmeleri ve rahat bir ortama sahip olmaları gerekir. Normal şartlar altında, giriş suyundaki amonyak azotu ve organik yük konsantrasyonu kararlıdır ve nitrifikasyon bakterileri yavaşça çoğalarak amonyak azotunu nitrata dönüştürebilir. Ancak yük aniden arttığında, örneğin giriş suyundaki amonyak azotu konsantrasyonu normal 30mg/L'den 80mg/L'ye düştüğünde veya giriş suyu iki katına çıktığında, birim hacim başına düşen toplam amonyak azotu miktarı aniden artar ve nitrifikasyon bakterilerinin "iş yükü" aniden birkaç katına çıkar, önce "şaşkına döneceklerdir".
Hemen ardından, yeterli çözünmüş oksijen yoktu. Kirleticilerin mikrobiyal arıtımı oksijen yardımına bağlıdır. Yük yüksek olduğunda, mikroorganizmalar organik maddeyi parçalamak için çaresizce "nefes alacak", bu da oksijen tüketiminde keskin bir artışa neden olacaktır. Havalandırma sistemimiz, normal kullanım için yeterli olan maksimum oksijen besleme kapasitesine sahiptir. Bir şok olduğunda, yemek duracaktır. Tıpkı bir grup insanın aynı anda küçük bir odada koşması gibi, kesinlikle yeterli oksijen yoktur ve herkes nefes nefese kalacaktır. Biyokimyasal havuzdaki çözünmüş oksijen konsantrasyonu, normal 2-3mg/L'den 1mg/L'nin altına ve hatta sıfıra yaklaşacaktır. Nitrifikasyon bakterileri çözünmüş oksijene karşı özellikle hassastır ve çalışırken en az 1-2mg/L çözünmüş oksijene ihtiyaç duyarlar. Oksijen eksikliği olduğunda, greve gidecekler ve amonyak azotu dönüşüm verimliliği doğrudan azalacaktır. Bu noktada, biyokimyasal tanktaki çözünmüş oksijeni ölçerken, değerin hızla düştüğünü ve hatta havalandırıcı maksimuma çevrildiğinde bile buna dayanamadığını göreceksiniz. Su yüzeyindeki kabarcıklar zayıf ve cansız görünür.
Daha sonra pH değeri düşecek, bu da nitrifikasyon bakterileri için daha da kötü. Mikroorganizmalar organik maddeyi parçaladığında, organik asitler üretirler ve yük ne kadar yüksek olursa, o kadar çok asit üretilir. Bu arada, nitrifikasyon reaksiyonu da alkalinite tüketir ve her 1g amonyak azotu dönüşümü için yaklaşık 7.14g kalsiyum karbonat eşdeğeri alkalinite gerektirir. Yük şoku altında, alkalinite zamanında takviye edilmeden hızla tüketilir ve biyokimyasal tanktaki pH değeri normal 7.5-8.5'ten 7'nin altına, hatta 6.5'e düşecektir. Nitrifikasyon bakterileri, nötr alkali ortamlarda çalışmak için en uygun olanlardır. pH düştükçe, aktiviteleri donmuş gibi olur ve reaksiyon hızı önemli ölçüde azalır. Bu noktada, pH'ı ölçmeye gittiğinizde, değerin günden güne değiştiğini ve yavaşça düştüğünü göreceksiniz ve alkalinite test kitinin ölçtüğü sonuç da korkutucu derecede düşük olacaktır.
Daha da sorunlu olan, yük şokunun mikrobiyal topluluk içinde çatışmalara neden olabilmesidir. Biyokimyasal havuzumuz sadece nitrifikasyon bakterilerini değil, aynı zamanda organik maddeyi parçalayan birçok heterotrofik bakteriyi de içerir. Heterotrofik bakteriler, hızlı üredikleri ve yiyecek için şiddetli rekabet ettikleri için nitrifikasyon bakterilerinden çok daha baskındır. Normalde, herkes barış içinde yaşar, ancak yüksek konsantrasyonlarda organik madde geldiğinde, heterotrofik bakteriler aç kurtlar gibi çoğalacak, nitrifikasyon bakterileriyle oksijen ve yaşam alanı için rekabet edecektir. Tıpkı bir grup güçlü adamın kafeteryada yiyecek kapmak için acele etmesi gibi, yavaş çiğneyen nitrifikasyon bakterileri rekabet edemez ve sadece aç kalabilir. Bu noktada, mikroskobik inceleme, bakteri kolonilerinin gevşediğini, protozoaların azaldığını ve başlangıçta belirli bir orana sahip olan nitrifikasyon bakterilerinin sayısının keskin bir şekilde azaldığını ortaya çıkaracaktır. Tüm mikrobiyal topluluğun yapısı bozulmuştur.
Zaman geçtikçe, nitrifikasyon bakterilerinin aktivitesi ve miktarı azalır. Yükün etkisi nedeniyle, sadece açlık, hipoksi ve pH rahatsızlığından muzdarip olmakla kalmaz, aynı zamanda çevresel bozulma nedeniyle de ölebilirler. Nitrifikasyon bakterilerinin üreme hızı zaten yavaştır, birkaç günlük bir nesil döngüsüne sahiptir, heterotrofik bakterilerin bir günde birkaç nesil üretebilmesinden farklıdır. Çok sayıda nitrifikasyon bakterisi öldüğünde, iyileşmek zorlaşır. Bu noktada, biyokimyasal tanktaki amonyak azotunu ölçmeye giderseniz, giriş suyundaki amonyak azotunun fazla azalmadığını ve çıkış suyunda hala yüksek olduğunu göreceksiniz, bu da nitrifikasyon reaksiyonunun neredeyse durduğunu gösterir. Deşarjdaki amonyak azotu değeri bu noktadan itibaren yükselmeye başlar.
Eğer yük etkisi uzun sürerse veya etki yoğunluğu özellikle yüksekse, durum daha da kötüleşecektir. Nitrifikasyon sistemi tamamen çökebilir ve hatta giriş yükü azaltılsa bile, amonyak azotu geri düşürülemez. Çünkü nitrifikasyon bakterileri neredeyse ölmüştür, biyokimyasal havuzdaki "ana güç" gitmiştir ve yeniden eğitilmesi gerekir. Bu, bir kafeteryanın arka mutfağındaki aşçının yorulup kaçmasına benzer. Daha az müşteri olsa bile, artık kimse yemek yapamaz, bu yüzden yeni insanları işe alıp eğitmek zorundayız. Bu süreç bir veya iki hafta kadar kısa veya bir veya iki ay kadar uzun sürebilir ve deşarj amonyak azotu kesinlikle standardı aşmaya devam edecektir.
Daha sonra pH değeri düşecek, bu da nitrifikasyon bakterileri için daha da kötü. Mikroorganizmalar organik maddeyi parçaladığında, organik asitler üretirler ve yük ne kadar yüksek olursa, o kadar çok asit üretilir. Bu arada, nitrifikasyon reaksiyonu da alkalinite tüketir ve her 1g amonyak azotu dönüşümü için yaklaşık 7.14g kalsiyum karbonat eşdeğeri alkalinite gerektirir. Yük şoku altında, alkalinite zamanında takviye edilmeden hızla tüketilir ve biyokimyasal tanktaki pH değeri normal 7.5-8.5'ten 7'nin altına, hatta 6.5'e düşecektir. Nitrifikasyon bakterileri, nötr alkali ortamlarda çalışmak için en uygun olanlardır. pH düştükçe, aktiviteleri donmuş gibi olur ve reaksiyon hızı önemli ölçüde azalır. Bu noktada, pH'ı ölçmeye gittiğinizde, değerin günden güne değiştiğini ve yavaşça düştüğünü göreceksiniz ve alkalinite test kitinin ölçtüğü sonuç da korkutucu derecede düşük olacaktır.
Daha da sorunlu olan, yük şokunun mikrobiyal topluluk içinde çatışmalara neden olabilmesidir. Biyokimyasal havuzumuz sadece nitrifikasyon bakterilerini değil, aynı zamanda organik maddeyi parçalayan birçok heterotrofik bakteriyi de içerir. Heterotrofik bakteriler, hızlı üredikleri ve yiyecek için şiddetli rekabet ettikleri için nitrifikasyon bakterilerinden çok daha baskındır. Normalde, herkes barış içinde yaşar, ancak yüksek konsantrasyonlarda organik madde geldiğinde, heterotrofik bakteriler aç kurtlar gibi çoğalacak, nitrifikasyon bakterileriyle oksijen ve yaşam alanı için rekabet edecektir. Tıpkı bir grup güçlü adamın kafeteryada yiyecek kapmak için acele etmesi gibi, yavaş çiğneyen nitrifikasyon bakterileri rekabet edemez ve sadece aç kalabilir. Bu noktada, mikroskobik inceleme, bakteri kolonilerinin gevşediğini, protozoaların azaldığını ve başlangıçta belirli bir orana sahip olan nitrifikasyon bakterilerinin sayısının keskin bir şekilde azaldığını ortaya çıkaracaktır. Tüm mikrobiyal topluluğun yapısı bozulmuştur.
Zaman geçtikçe, nitrifikasyon bakterilerinin aktivitesi ve miktarı azalır. Yükün etkisi nedeniyle, sadece açlık, hipoksi ve pH rahatsızlığından muzdarip olmakla kalmaz, aynı zamanda çevresel bozulma nedeniyle de ölebilirler. Nitrifikasyon bakterilerinin üreme hızı zaten yavaştır, birkaç günlük bir nesil döngüsüne sahiptir, heterotrofik bakterilerin bir günde birkaç nesil üretebilmesinden farklıdır. Çok sayıda nitrifikasyon bakterisi öldüğünde, iyileşmek zorlaşır. Bu noktada, biyokimyasal tanktaki amonyak azotunu ölçmeye giderseniz, giriş suyundaki amonyak azotunun fazla azalmadığını ve çıkış suyunda hala yüksek olduğunu göreceksiniz, bu da nitrifikasyon reaksiyonunun neredeyse durduğunu gösterir. Deşarjdaki amonyak azotu değeri bu noktadan itibaren yükselmeye başlar.
Eğer yük etkisi uzun sürerse veya etki yoğunluğu özellikle yüksekse, durum daha da kötüleşecektir. Nitrifikasyon sistemi tamamen çökebilir ve hatta giriş yükü azaltılsa bile, amonyak azotu geri düşürülemez. Çünkü nitrifikasyon bakterileri neredeyse ölmüştür, biyokimyasal havuzdaki "ana güç" gitmiştir ve yeniden eğitilmesi gerekir. Bu, bir kafeteryanın arka mutfağındaki aşçının yorulup kaçmasına benzer. Daha az müşteri olsa bile, artık kimse yemek yapamaz, bu yüzden yeni insanları işe alıp eğitmek zorundayız. Bu süreç bir veya iki hafta kadar kısa veya bir veya iki ay kadar uzun sürebilir ve deşarj amonyak azotu kesinlikle standardı aşmaya devam edecektir.
Kolayca gözden kaçırılan bir diğer nokta da, yük şokundan sonra çöktürme tankının da sorunlara yatkın olmasıdır ve bu da dolaylı olarak amonyak azotunda bir artışa yol açar. Etki altında, mikrobiyal aktivite zayıftır ve mikrobiyal flokların pıhtılaşma etkisi iyi değildir. Bu, çöktürme tankında çamur şişmesine ve çamur sızıntısına yol açabilir. Çok sayıda nitrifikasyon bakterisi, çamurla birlikte sistemden akar ve havuzdaki mikrobiyal popülasyon azalır, bu da doğal olarak arıtma kapasitesinin geride kalmasına neden olur. Bu noktada, çöktürme tankına gidip bakarsanız, su yüzeyinde ince bir çamur tabakası yüzecek ve çıkış savaklarından da çok fazla çamur taşınacaktır. Çamur konsantrasyonunu (MLSS) ölçün ve normalden çok daha düşük olduğunu göreceksiniz.
Birisi sorabilir, yük şoku geçtikten sonra amonyak azotu neden azalmadı? Bunun nedeni, nitrifikasyon bakterilerinin iyileşmesinin zaman almasıdır. Tıpkı bir kişinin aşırı çalışıp hastalanması gibi, sadece bir günlük dinlenmeyle iyileştirilebilecek bir şey değildir, yavaşça kendilerine bakmaları gerekir. Giriş yükü normale dönse ve çözünmüş oksijen ve pH gibi çevresel faktörler geri ayarlanmış olsa bile, nitrifikasyon bakterilerinin yeniden çoğalması ve birikmesi gerekir, bu da birkaç gün veya hafta sürebilir. Bu iyileşme süresi boyunca, deşarj amonyak azotu yüksek kalacak ve nitrifikasyon sisteminin işlevi tam olarak geri yüklenene kadar devam edecektir.
Bu süreci özetleyelim: yükte ani artış → mikrobiyal oksijen tüketiminde hızlı artış, yetersiz çözünmüş oksijen → organik maddenin parçalanması asit üretimi, alkalinite tüketimi, pH düşüşü → heterotrofik bakterilerin büyük çoğalması, nitrifikasyon bakterilerinin yaşam alanını işgal etmesi → nitrifikasyon bakterilerinin aktivitesinin inhibisyonu, miktarında azalma → amonyak azotu dönüşüm verimliliğinde önemli azalma → çöktürme tankından çamur akışı, mikrobiyal kaybın yoğunlaşması → deşarj amonyak azotunda sürekli artış → etki sona erdikten sonra bile, nitrifikasyon sisteminin iyileşmesi için hala zamana ihtiyacı vardır ve amonyak azotu yüksek kalır.
Bu süreci anlayarak, günlük hayatımızda yük şoklarını daha iyi önleyebilir ve bunlara yanıt verebiliriz. Örneğin, anormal dalgalanmaları önceden tespit etmek için su girişini güçlendirmek; Yeterli oksijen besleme kapasitesini sağlamak için havalandırma sistemini optimize edin; Bazı alkali maddeler ayırın ve gerektiğinde zamanında takviye edin; Çamur sızıntısını ve diğer sorunları önlemek için çamur reflüsünün uygun kontrolünü sağlayın. Bu görevleri iyi yaparak, yük şokunun deşarj amonyak azotu üzerindeki etkisini en aza indirebilir, atık su arıtma sistemimizi daha istikrarlı ve güvenilir hale getirebiliriz.
