Rekstur virkjaða seyruferlisins krefst réttrar eftirlits með fjölmörgum breytum, þar á meðal stjórnun á MLSS, einum mest notaða vísbendingu í daglegum rekstri skólpkerfa.
1. Skilgreining á MLSS
Styrkur virkjaðrar seyru vísar til innihalds sviflausna í blönduðu vökvanum við úttak loftunartanksins, táknað með tákninu MLSS, með einingum mg/L. Það er notað til að mæla magn virkra seyru í loftræstingartankinum. Heildarupphæð MLSS inniheldur eftirfarandi fjóra þætti:
Virkar örverur;
Ó-lífbrjótanlegt lífrænt efni sem aðsogast á virkjaða seyru;
Leifar frá sjálfsoxun örvera-;
Ólífræn efni.
Við notkun er sérstaklega mikilvægt að hafa í huga að MLSS vísar aðeins til styrks blandaðs vökvans í loftræstingartankinum, að undanskildum styrk blandaða vökvans í aukasetlagstankinum. Ennfremur, þegar fylgst er með styrk blandaðs vökva í loftunartankinum, er mikilvægt að nota styrk blandaða vökvans við úttak loftræstingartanksins sem staðal til að mæla styrk virka seyru um allan loftræstingartankinn.
2. Tengsl milli seyrustyrks og annarra eftirlitsvísa
1. Tengsl milli virkjaðs seyrustyrks og seyrualdurs
Seyrualdur er rekstrarleg leið til að ná aldursmarkmiði seyru með því að fjarlægja virka seyru. Hæfilegt svið til að stjórna styrk virkjaðrar seyru er hægt að gefa með hæfilegum seyrualdur og hlutfalli fæðu-til-örvera. Reyndar, ef styrkur virkjaðs seyru er aukinn óhóflega, verður seyrualdurinn sérstaklega langur og fer yfir venjulega stjórnaða seyrualdursgildi, jafnvel þegar styrkur lífrænna efna að innstreymi er ekki hár. Þetta gefur skýrt til kynna að of háum styrkleika virka seyru sé stjórnað, sem er mun nákvæmara en að dæma hvort stjórna þurfi styrk virka seyru út frá algildi hans.
2. Tengsl milli styrks virkjaðs seyru og vatnshita
Vöxtur, æxlun og umbrot virkjaðs seyru í líffræðilega meðhöndlunartankinum eru nátengd hitastigi vatnsins. Fyrir hverja 10 gráðu lækkun á hitastigi vatnsins mun virkni virkjaðar seyru minnka um helming; þegar vatnshitastigið er undir 10 gráður eru meðferðaráhrifin greinilega léleg. Til að bregðast við þessu er hægt að stilla styrk virka seyru til að takast á við breytingar á hitastigi vatnsins:
Þegar vatnshitastigið er lágt er hægt að auka styrk virka seyru til að vega upp á móti neikvæðum áhrifum af minni virkjaðri seyruvirkni og ná þannig fram aukinni flutningsskilvirkni við lágt vatnshitastig.
Þegar hitastig vatnsins er hátt er virkni virkja seyru kröftug. Of hár styrkur virkjaðrar seyru er skaðlegur fyrir seyði virka seyru. Í þessu tilviki getur dregið úr styrk virka seyru komið í veg fyrir myndun ósettra flokka og gruggugt flot.
3. Sambandið á milli virkjaðs seyrustyrks og virkjaðs seyrusetthlutfalls
Styrkur virkjaðrar seyru hefur áhrif á endanlegt sethlutfall. Hærri styrkur virkjaðrar seyru leiðir til hærra endanlegt sethlutfall og öfugt. Þetta er vegna þess að hærri styrkur virkjaðrar seyru leiðir til meira líffræðilegs magns, sem leiðir til hærra sethlutfalls eftir þjöppun og setmyndun. Lykilmunur frá öðrum þáttum sem geta aukið sethlutfallið er að fylgjast með því hvort þjappað virkjuð sé þétt og hvort liturinn sé dökkbrúnn. Í þeim tilvikum þar sem aukin ó-virkjað seyrustyrkur leiðir til hærra sethlutfalls, er það venjulega vegna lélegrar þjöppunar og daufari litar.
Að sjálfsögðu hefur of lágur styrkur virkjaðs seyru einnig veruleg áhrif á sethlutfallið. Hins vegar stafar þetta oft ekki af því að rekstraraðilar lækka viljandi styrk virka seyru, heldur af of lágum styrk lífrænna efna. Í slíkum tilfellum reyna rekstraraðilar, sem finnst styrkur virkjaðs seyru of lágur, að auka hann, sem leiðir til þess að virkjaðri seyru eldist. Endanleg sethlutfallsathugun mun leiða í ljós dæmigerð merki um öldrun virkjaðs seyru: mikil þjöppunarhæfni, dökkur litur og tært flot sem inniheldur fínar flokkar.
Ef lágt sethlutfall á sér stað vegna óeðlilegrar seyrulosunar, mun athugun einnig leiða í ljós að setið virkjað seyra er ljós á litinn, hefur lélega þjöppunarhæfni og er dreifð.
3. Áhrif seyrustyrks á nitrification og denitrification
1. Áhrif seyrustyrks á nítrun
Margir umhverfisþættir hafa áhrif á nitrification, þar á meðal pH, hitastig, SRT, DO, BOD/TKN, styrkur seyru og eitruð efni. Í raunverulegum skólphreinsistöðvum er aðeins hægt að stjórna breytum eins og SRT, DO, BOD/TKN og seyruþéttni meðan á vinnsluferli stendur.
a. Í loftháðri nítrification leiðir hærri styrkur seyru til hlutfallslega hærri styrks nítrunargerla, sem leiðir þannig til meiri loftháðrar nítrunar við háan seyruþéttni aðstæður.
b. Ákveðinn seyrualdur er nauðsynlegur til að tryggja nærveru nítrunargerla í líffræðilegri seyru. Að skapa hagstæð lífsskilyrði fyrir nítrandi bakteríur eykur enn hlutfall þeirra í örverusamfélaginu og eykur þar með styrk þeirra. Við háan seyrustyrk er meira BOD neytt á loftfirrta stiginu, sem leiðir til hlutfallslega lægra BOD/TKN hlutfalls á loftháða stiginu.
Sumar rannsóknir hafa sýnt öfugt samband á milli hlutfalls nítrandi baktería í virkjaðri seyru og BOD/TKN. Þar sem nítrandi bakteríur eru sjálfvirkar er styrkur lífræns hvarfefnis ekki takmarkandi þáttur fyrir vöxt þeirra. Hins vegar, ef styrkur lífræns hvarfefnis er of hár, mun það valda miklum-vöxt-hraða heterotrophic bakteríum að fjölga hratt og keppa um uppleyst súrefni. Þetta hægir á vexti sjálfvirkra baktería og kemur í veg fyrir að loftháðar nítrunargerlar nái forskoti, sem leiðir til minni nítrunarhraða.
c. Uppleyst súrefni (DO) er almennt mikilvægur mælikvarði á nítrunarstigi skólphreinsistöðva, venjulega yfir 2 mg/L. Í flestum oxunarskurðarferlum er erfitt að ná 2 mg/L að meðaltali DO-gildi í skurðinum, helst 1 mg/L eða lægra. Hins vegar eru nítrunaráhrifin enn góð. Ástæðan fyrir þessu er sú að tiltölulega hár seyrustyrkur sem er einstakur fyrir oxunarskurði, þó að það leiði til lægra DO gildi, eykur aðra þætti sem stuðla að nitrification.
Aukinn seyrustyrkur eykur virkt rúmmál líffræðilega meðhöndlunartanksins á sama tíma og álagið minnkar. Frá öðru sjónarhorni eykur aukinn styrkur seyru einnig loftháð getu örvera. Við sömu loftunaraðstæður ætti mælirinn fyrir uppleyst súrefni einnig að vera lægri. Ofangreind atriði útskýra að aukin seyruþéttni getur á viðeigandi hátt dregið úr gildi uppleysts súrefnis (DO) í líffræðilega meðhöndlunartankinum á sama tíma og gott nitrification stigi er viðhaldið.
d. Til að tryggja eðlilegan vöxt og æxlun nítrandi baktería í virkjaðri seyru, ætti almennt að hafa stjórn á aldri seyru lengur en 8 daga. Hins vegar, til að tryggja tiltölulega jafnvægið samkeppnisforskot fyrir nítrunarbakteríur á móti öðrum heterotrophic bakteríum, ætti að hækka seyrualdur án þess að valda alvarlegri öldrun seyru sem eykur að sama skapi styrk seyru í líffræðilega kerfinu.
2. Áhrif seyrustyrks á afoxun
Líffræðileg denitrification er ferlið þar sem denitrifying bakteríur nýta jónað súrefni í nítrötum til að brjóta niður lífræn efni við súrefnislausar aðstæður. Nítrat er minnkað í N2, og lýkur afneitrunarferlinu. Denitrifying bakteríur eru heterotrophic facultative bakteríur mikið í skólphreinsikerfi. Við loftháðar aðstæður nýta þeir súrefni til öndunar og oxunar niðurbrots lífrænna efna.
Við aðstæður án sameinda súrefnis, þegar nítrat- og nítrítjónir eru til staðar samtímis, geta þau nýtt súrefnið í þessum jónum til öndunar, oxunar og niðurbrots lífrænna efna. Denitrifying bakteríur geta nýtt sér fjölbreytt úrval lífrænna hvarfefna sem rafeindagjafa í afneitrunarferlinu, þar á meðal kolvetni, lífrænar sýrur, alkóhól og jafnvel efnasambönd eins og alkanar, bensóöt og aðrar bensenafleiður, sem oft eru helstu þættir skólps. Margir þættir hafa áhrif á denitrification hraða, þar á meðal pH, hitastig, uppleyst súrefni (DO), kolefnis-til-köfnunarefnishlutfalls (C/N hlutfall) og seyruþéttni. Í raunverulegum skólphreinsistöðvum er aðeins hægt að stjórna breytum eins og DO og seyruþéttni meðan á vinnsluferli stendur. Þrátt fyrir að C/N hlutfallið sé mikilvægasti áhrifaþátturinn í denitrification hvarfinu, þá er það mjög háð innstreymivatnsgæðum og er almennt erfitt að stjórna því í reynd.
a. Denitrification krefst skorts á sameindasúrefni til að leyfa afnítrandi bakteríum að nýta jónað súrefni í nítrötum og nítrítum til að brjóta niður lífræn efni. Eins og áður hefur komið fram geta líffræðileg kerfi með háan seyrustyrk á viðeigandi hátt dregið úr uppleystu súrefni (DO) við nítrification en viðhalda nítrification skilvirkni. Þess vegna dregur lækkun DO í lok nítrunar á áhrifaríkan hátt úr DO-innihaldi sem er flutt í nítratskilvökvanum, dregur úr áhrifum sameinda súrefnis á afoxunarferlið á anoxíska svæðinu og bætir getu denitrifying bakteríanna til að nýta kolefnisgjafa.
Á sama tíma leiðir hár styrkur seyru einnig til tiltölulega sterkrar innrænnar efnaskiptaloftháðrar getu, sem neytir enn frekar uppleysts súrefnis í aftur- og súrefnislausu svæði. Ennfremur breytir mjög hár seyruþéttni seigju blandaða vökvans, eykur dreifingarþol og dregur þannig úr DO sem berst í endurkomuvökvanum. Í sumum meðhöndlunarferlum sem nota opnar rásir sem afturrásir getur þetta dregið úr súrefnisgjöfinni sem þarf til að renna til baka. Í stuttu máli, hár styrkur seyru gegnir mikilvægu hlutverki við að draga úr DO á efnahreinsunarstigi í raunverulegri vinnsluferli.
b. Þar sem denitrifying bakteríur eru heterotrophic facultative bakteríur og eru mikið í skólphreinsikerfi, getur aukning seyrustyrks í kerfinu í raun aukið styrk denitrifying baktería. Hraði nítrunar er að mestu óháð styrk nítrats og nítríts, en sýnir fyrstu-viðbrögð við styrk nítrunargerla.
Þess vegna, í raunverulegri vinnsluferli, getur hár styrkur seyru stytt denitrification tíma og dregið úr virku rúmmáli súrefnislausu svæðisins. Miðað við fast virkt rúmmál á súrefnislausu svæði, gerir hár seyrustyrkur betri nýtingu á tiltölulega erfitt-að-brotna lífrænu efni í lífræna fylkinu sem kolefnisgjafi. Þetta er sérstaklega mikilvægt fyrir vinnsluferla til að fjarlægja nitur og fosfór, sérstaklega þegar kolefnisuppsprettur eru ófullnægjandi.
c. Hár seyrustyrkur leiðir til hlutfallslega stærri þvermál örveruflokka. Við nitrification leiðir lágt uppleyst súrefnismagn til minni súrefnisþrýstingshalla, sem auðveldar súrefnislausu umhverfi að myndast innan flokkanna og stuðlar þannig að denitrification. Þess vegna getur hár styrkur seyru stuðlað að samtímis denitrification.
4. Áhrif seyrustyrks á líffræðilega fosfóreyðingu
Lykillinn að líffræðilegri fosfórfjarlægingu er að auka hlutfall fjölfosfats-söfnunarbaktería í virkjaða seyrukerfinu, á sama tíma og það stuðlar að hraðri vexti þeirra og æxlun meðan á kerfinu stendur og viðhalda háu fosfórinnihaldi innan fjölfosfats-söfnunarbakteríanna við losun.
Til að auka hlutfall fjölfosfats-söfnunarbaktería (PAC) í virkjaðri seyru kerfisins er nauðsynlegt að skapa hagstæðara umhverfi og vökvaskilyrði fyrir vöxt þeirra og æxlun. Þetta þýðir að hafa gott loftfirrt og loftháð umhverfi í ferliflæðinu. Að stjórna umhverfisþáttum á loftfirrta svæðinu er sérstaklega mikilvægt fyrir vöxt og æxlun PAC-baktería og til að fjarlægja fosfór. Hár seyrustyrkur á loftfirrta svæðinu er gagnlegri fyrir PAC bakteríur.
Skilvirkni líffræðilegrar fosfóreyðingar er nátengd seyruöld. Aðeins með ákveðnum seyrualdur (um 3 daga) er hægt að fjarlægja umfram fosfór á áhrifaríkan hátt og ná fosfóreyðandi virkni. Þar sem styrkur seyru er í réttu hlutfalli við aldur seyru, miðað við fast innstreymi svifefna (SS), því hærri sem styrkur seyru er yfir ákveðið mark, því verri eru fosfóreyðingaráhrifin.
a. Þó að eðjualdur sé viðhaldið sem nægir til að fjarlægja fosfór skilvirkni, leiðir aukinn styrkur seyru á loftfirrta svæðinu til samsvarandi hærri styrks PAC-baktería. Þetta eykur magn fosfórs sem -losar úr sér, sem aftur eykur magn loftháðs fosfórs -upptöku örvera í kjölfarið og eykur þannig heildaráhrif fosfórfjarlægingar kerfisins.
b. Á loftfirrta svæðinu gleypa fjölfosfat-bakteríur VFA og losa fosfór. Á sama tíma, við aðstæður með miklum seyruþéttni, getur loftfirrt svæði þjónað sem loftfirrt súrnunarhluti kerfisins, loftfirrt vatnsrofið -mólþunga- þrjósk lífræn efni í vatninu. Orkuna sem losnar við fosfórlosun af fjölfosfat-söfnunarbakteríum er hægt að nota til að taka virkan upp ediksýru, H+ o.s.frv., mynda PHB og geyma það í bakteríunum. Þetta stuðlar að súrnunarferli lífrænna efna, bætir niðurbrjótanleika skólpsvatns og eykur kolefnisuppsprettu sem notaður er við afrennslisviðbrögð í síðari meðferðarferlum.
