Skilningur á virkjaðri seyru (I) - Uppruni, uppbyggingu, örverusamfélag og árangursvísar

Inngangur: Í dag skulum við fræðast um söguhetju líffræðilegrar meðferðar - virkjað seyru (beri ýmissa örvera). Það gegnir mikilvægu hlutverki í líffræðilegum meðhöndlunarferlum, fjarlægir mengunarefni eins og COD, ammoníak köfnunarefni, heildarköfnunarefni og heildarfosfór úr frárennslisvatni í gegnum hinar ýmsu örverur í seyru. Þeir sem hafa heimsótt skólphreinsistöðvar finna daufa drullulykt; það er lyktin af virkri seyru!

Virkja seyra var fyrst uppgötvað árið 1912 af Clark og Gage í Bretlandi, sem stafaði af lítilli tilraun. Í tilrauninni leiddi langvarandi loftun afrennslisvatns til seyru og vatnsgæði batnað verulega. Arden og Lockgtt rannsökuðu þetta fyrirbæri í kjölfarið.

Loftunartilraunirnar voru gerðar í flöskum. Að lokinni tilraun hvers dags voru flöskurnar tæmdar og ferlið hófst aftur daginn eftir. Þeir uppgötvuðu fyrir tilviljun að vegna þess að flöskurnar voru ekki vandlega hreinsaðar voru meðferðaráhrifin í raun betri þegar seyra festist við flöskuveggina. Þeir viðurkenndu mikilvægi seyru sem eftir er á flöskuveggjunum og nefndu hana virka seyru.

Í kjölfarið, áður en hverri tilraun lauk, leyfðu þeir loftblandaða afrennslisvatninu að setjast, fleygðu aðeins efsta lagið af hreinsuðu vatni og skildu eftir eðjuna neðst til notkunar daginn eftir. Þetta stytti skólphreinsitímann verulega.

Árið 1916 var fyrsta virka seyruhreinsistöðin byggð með þessu tilraunaferli.

Virk seyra er flókandi efni sem myndast af blöndu af örverusamfélögum eins og bakteríum, sveppum, frumdýrum og metazóum með sviflausnum og kvoðaefnum í frárennslisvatni. Það hefur sterka hæfileika til að aðsoga og brjóta niður lífrænt efni og góða set eiginleika, og það býr yfir lífefnafræðilegri virkni.

Flokkar og þráðbakteríur eru mikilvægir þættir virkrar seyru.

Flokkar myndast við samsöfnun baktería með slími eða hylkjum. Þeir gleypa óhreinindi og frjálsa örverur í frárennslisvatn, gefa virkjaðri seyru framúrskarandi set eiginleika og vernda örverur í frárennslisvatninu gegn inntöku eða eitrun.

Þráðarbakteríur mynda beinagrind virkrar seyru. Þær vaxa og lengjast undir festingu á flokkum, sem veldur því að þær mynda stærri agnir á sama tíma og þeir halda lausleika virku seyru.

Í útliti er virk seyra yfirleitt gul eða brúnleit-gul. Það verður svart þegar súrefnisframboð er ófullnægjandi eða loftfirrt og gráleitt-hvítt þegar súrefnisframboð er of mikið og næringarefni eru ófullnægjandi. Virk eðja hefur mikið vatnsinnihald, yfirleitt yfir 99%, og eðlismassi hennar er svipaður og vatni, venjulega 1,002–1,003 kg/L.

Í virkum seyru örverum nærast frumdýr á bakteríum, en metazóar nærast á bæði frumdýrum og bakteríum og mynda fæðukeðju og líffræðilegt samfélag í jafnvægi. Virkjaðar seyrubakteríur eru oft til í formi flokka, þar sem færri eru til í frjálsu ástandi. Þetta gefur bakteríunum getu til að standast skaðleg ytri þætti. Frjálsar bakteríur eru ekki auðveldlega sestaðar, en frumdýr geta rænt þeim og þannig verður frárennslið frá botnfallstankinum tærara.

1. Bakteríur

Bakteríur eru einfruma-lífverur. Þau eru fjölbreytt, fjölmörg og örsmá að stærð innan virkrar seyru, hafa sterka getu til að aðsoga og brjóta niður lífræn efni, gegna mikilvægu hlutverki í skólphreinsun.

Á fyrstu stigum ræktunar virkra seyru eru bakteríur að mestu lausar í frárennslisvatninu. Eftir því sem eðjan myndast smám saman safnast hún smám saman í stærri hópa.

(1) Flokkar: Þetta eru örsmáar, sýnilegar agnir sem samanstanda af bakteríum og hlaupkenndum efnum þeirra. Flestar bakteríur í virkri seyru eru hjúpaðar hlaupkenndum efnum, sem eru til í formi flokka. Flokkar eru burðarvirki og starfræn miðstöð virkjaðrar seyru, sem hafa eiginleika eins og aðsog, oxandi niðurbrot og storknunarset.

(2) Þráðlaga bakteríur: Þetta eru tegund baktería þar sem frumur, með eða án hylkja, eru tengdar saman til að mynda þráða. Þráðarbakteríur festast oft við bakteríuflokkana og samtvinnast þeim og mynda beinagrind gróðurleðjunnar. Hins vegar, þegar þeim fjölgar í miklu magni, geta þeir versnað flokkunar- og setniginleika virkrar seyru og í alvarlegum tilfellum valdið uppsöfnun seyru.

(3) Nítrunarbakteríur Nitrunarbakteríur eru tegund sjálfvirkra baktería sem geta brotið niður ammoníak og nítrít. Þeir innihalda tvo lífeðlisfræðilega undirhópa: *Nitrifying Bacteria* og *Nitrifying Bacteria*, sem tilheyra sjálfstæðri fjölskyldu-Nitrifying Bacteria Family. Nitrandi bakteríur fá orku til að mæta efnaskiptaþörfum sínum með því að oxa ólífræn efnasambönd með nítrun, með því að nota CO2 sem eina kolefnisgjafa. Þetta eru dæmigerðar efnafræðilegar bakteríur. Nítrunarbakteríur búa yfir nítrunarefni, sem vísar til þess ferlis þar sem nitrigerandi bakteríur oxa NH3 í NO2- við loftháðar aðstæður, og oxa það frekar í NO3-, og fá þannig orkuna sem þarf til vaxtar. Fyrsta stigið, oxun NH3 í NO2-, er kölluð nitrification eða ammoníak oxun, og er lokið með nitrifierandi bakteríum; annað stigið, oxun NO2- í NO3-, er kölluð nitrification, og er lokið með nítrunargerlum. Þess vegna felur hin almenna umtalaða nítríðun í raun yfir tvö stig: nítrunar með nítrít-oxandi bakteríum og nítrunar með nítrunargerlum.

(4) Denitrifying bakteríur: Denitrifying bakteríur eru efna-heterotrophic bakteríur. Við súrefnisskort-breyta þau nítrötum í nítrít og minnka nítrít enn frekar í köfnunarefnisgas og fá þannig orku. Þetta er í meginatriðum andstæða virkni nítrunargerla (náttúran er áhugaverð á þennan hátt; tvær mismunandi gerðir baktería ná köfnunarefnishringnum). Denitrifying bakteríur eru víða dreifðar í jarðvegi og frárennsli, gegna stóru hlutverki í landslagsvatnshreinsun, þéttbýlisstjórnun ám og meðhöndlun fiskeldis.

(5) Vatnsrofssýrandi bakteríur: Þetta eru bakteríur sem geta nýtt stórar, flóknar lífrænar sameindir til lífsstarfa í loftfirrtu umhverfi. Vatnsrof er ferlið þar sem flóknum, óleysanlegum fjölliðum er breytt í einfaldar leysanlegar einliða eða tvíliða. Vegna mikils hlutfallslegs mólþunga þeirra geta lífræn efni með mikla-sameinda-þyngd ekki farið í gegnum frumuhimnur og því ekki hægt að nýta þær beint af bakteríum. Þeim er fyrst breytt í smærri sameindir með vatnsrofsvirkni baktería utanfrumuensíma. Dæmigerðasta einkenni þessa stigs er að líffræðileg viðbrögð eiga sér stað utanfrumu. Bakteríur ljúka lífhvataoxunarhvörfum með því að losa utanfrumufrí ensím eða óhreyfð ensím sem eru fest við frumuvegginn.

Og svo framvegis... það eru margar tegundir af bakteríum, svo ég læt hér staðar numið í bili. Nákvæmar kynningar á stakum bakteríutegundum er hægt að veita síðar.

2. Frumdýr

Frumdýr eru lítil, einföld, lág-einfruma-dýr. Mikill fjöldi frumdýra er til í virkjaðri seyru frá meðhöndlun skólps. Þeir taka þátt í hreinsun skólps með því að taka inn lífrænar agnir. Ennfremur, vegna þess að frumdýr eru viðkvæm fyrir umhverfisaðstæðum, breytist samsetning þeirra og magn með umhverfisbreytingum; því eru þær oft notaðar sem vísir lífverur. Algeng dæmi eru hvirfilbylgjur, amöbur, flögur og sundhúð. Þessar örverur eru meira en 80% af heildinni. Ef fjöldi einstaklinga fer yfir 1000/mL ætti að líta á það sem virka seyru með mikilli hreinsunarvirkni.

3. Örmetazoa

Helstu míkrómetazoar í virkjaðri seyru eru hjóldýr og þráðormar. Almennt er fjöldi smásæra metazóa í virkjaðri seyru tiltölulega lítill. Hins vegar, í virkjaðri seyru með litlum-álagi, sérstaklega í virkri seyru með langa loftun, geta hjóldýr og fákvíslar stundum orðið ríkjandi tegundir.

04 Árangursvísar virkjaðar seyru Örverusamfélagið inniheldur aðallega bakteríur, frumdýr og metazóa, þar sem bakteríur og frumdýr eru tveir aðalflokkarnir. Afköst vísbendingar um virkjaða seyru eru meðal annars: blandað vökvi sviflausn (MLSS), seyrusetthlutfall (SV), seyrurúmmálsstuðull (SVI) og seyruþéttleikastuðull (SDI).

Mixed liquor suspended solids (MLSS) táknar heildarþyngd virkjaðra seyru sem er í rúmmálseiningu blönduðs vökva í loftunartanki, þ.e.

MLSS=Ma + Me + Mi + Mii

Ma - Efnaskiptavirka örverusamfélagið;

Me – Leifar frá innrænum umbrotum og sjálf-oxun örvera (aðallega baktería);

Mi – Óvirkt lífrænt efni sem erfitt er fyrir bakteríur að brjóta niður, flutt inn með hráu afrennsli;

Mii – Ólífræn efni sem frárennslisvatnið flytur inn.

Einingin er mg/L eða kg/m³.

Blandað vökvi rokgjörn sviflausn (MLVSS) táknar styrk lífrænna fastra efna í virkjaðri seyru blandaða vökvans, þ.e.

MLVSS=Ma + Me + Mi

Hlutfall MLVSS og MLSS er gefið upp sem f. Undir venjulegum kringumstæðum er f-gildið tiltölulega fast, um 0,75 fyrir frárennslisvatn.

Hægt er að nota bæði MLVSS og MLSS til að endurspegla styrk seyru í lífrænum meðhöndlunargeymum. Daglegur gagnasamanburður getur leitt í ljós vöxt virkrar seyru. Hins vegar útilokar MLVSS ólífræn efni, sem gerir gildi þess nær raunverulegum fjölda örvera.

Seðjunarhraði seyru (SV), einnig þekktur sem 30-mínútna sethraði, er hlutfall af rúmmáli útfelldrar seyru sem myndast eftir að blandaða vökvinn hefur sest niður í mælikvörðum í 30 mínútur, gefið upp sem hundraðshluti (%).

Á fyrstu stigum ræktunar virkra seyru er hægt að nota sethraðann til að fylgjast með vexti seyru í upphafi. Almennt er eðlilegt, stöðugt virkjuð SV á bilinu 20-35%. Lægra SV gefur til kynna ófullnægjandi seyrustyrk en hærra SV gefur til kynna of hraðan seyruvöxt (of mikil næringarefni, hugsanlega vegna of mikillar kolefnisgjafa).

Rúmmálsstuðull seyru (SVI), einnig þekktur sem seyruvísitala, er rúmmál seyru (í ml) á hvert gramm af þurru seyru eftir 30 mínútna sest í blönduðu vökvanum við úttak loftræstingartanksins. Formúlan til að reikna út rúmmálsvísitölu seyru er:

SVI=SV/MLSS

SVI er notað til að meta setvirkni seyru og eðlilegt svið hennar er venjulega á milli 70 og 150 ml/g. Lágt SVI gildi gefur til kynna litla seyruvirkni og hátt innihald ólífrænna efna; hátt SVI-gildi gefur til kynna mögulega seyrufyllingu og lélegan setnigjörn.

Seyruþéttleikavísitalan (SDI), almennt nefndur þéttleiki, er gagnkvæmur SVI.