چه چیزی باعث حجیم شدن لجن می شود - و چگونه آن را رفع کنیم

پاسخ مستقیم: حجیم شدن لجن زمانی است که لجن فعال به درستی در زلال ساز ثانویه ته نشین نمی شود و باعث انتقال مواد جامد به پساب می شود. بیش از 90 درصد موارد به دلیل رشد بیش از حد باکتری های رشته ای ایجاد می شود. موارد باقی‌مانده شامل مکانیسم‌های غیر رشته‌ای می‌شوند: حجیم‌سازی چسبناک از تولید بیش از حد اگزوپلیمر و حجیم‌سازی zoogloeal از اسیدهای آلی خاص. محرک ریشه تقریباً همیشه یک عدم تعادل عملیاتی است - اکسیژن محلول کم، نسبت F/M پایین، کمبود مواد مغذی یا شوک دما - نه یک رویداد بیولوژیکی تصادفی.

حجم دهی لجن چیست؟

حجیم سازی لجن یک شکست ته نشینی در فرآیند لجن فعال است. لجن به جای فشرده شدن تمیز در کف زلال ساز ثانویه، توده ای حجیم و دیر ته نشین را تشکیل می دهد که به سمت سرریز پساب بالا می رود.

معیار تشخیصی استاندارد این است شاخص حجم لجن (SVI) :

SVI (mL/g) = حجم لجن ته نشین شده پس از 30 دقیقه (mL/L) / MLSS (mg/L) x 1000

SVI بالا به این معنی است که هر گرم لجن حجم بیشتری را اشغال می کند - لجن کرکی، سبک و به سختی جدا می شود. نتیجه: عملکرد زلال‌کننده ثانویه سقوط می‌کند، TSS پساب افزایش می‌یابد و راندمان تصفیه بیولوژیکی کاهش می‌یابد.

دو نوع حجیم سازی لجن

نوع 1: حجم دهی رشته ای (بیش از 90 درصد موارد)

باکتری های رشته ای بخشی طبیعی از لجن فعال سالم هستند - آنها ستون فقرات ساختاری ذرات لخته را تشکیل می دهند. مشکل از زمانی شروع می شود که آنها بیش از حد رشد کنند و بر جامعه میکروبی تسلط پیدا کنند.

ارگانیسم های رشته ای نسبت سطح به حجم بسیار بالاتری نسبت به باکتری های لخته ساز دارند. در شرایط استرس - DO کم، بستر کم، مواد مغذی کم - این نسبت به آنها یک مزیت رقابتی می‌دهد: آنها می‌توانند اکسیژن محلول و بستر را به طور موثرتری نسبت به لخته سازها حذف کنند. هنگامی که آنها فراتر از آستانه تکثیر می شوند، از ماتریس لخته به سمت خارج گسترش می یابند و از نظر فیزیکی از فشرده شدن لجن جلوگیری می کنند.

دو الگوی ساختاری وجود دارد:

• فلوک باز / پل بین لخته - رشته‌ها بین ذرات لخته گسترش می‌یابند و شبکه‌ای به هم متصل می‌کنند که آب را به دام می‌اندازد و در برابر فشرده‌سازی مقاومت می‌کند.
• مانع استریک - ارگانیسم های منفرد آنقدر بزرگ هستند که از ته نشین شدن طبیعی سایر ذرات لخته جلوگیری می کنند

رایج ترین موجودات رشته ای شناسایی شده در WWTPs:

حجیم شدن رشته ای ناشی از میکروتریکس parvicella به شدت با شرایط دمای پایین و بارگذاری کم مرتبط است - این یک پدیده رایج زمستانی در کارخانه های شهری است که دارای تنظیمات A2O یا خندق اکسیداسیون هستند. در یک مطالعه در مقیاس کامل در یک کارخانه چینی A2O، SVI در طول ماه‌های زمستان که بارگیری لجن به زیر 0.05 کیلوگرم COD/(کیلوگرم MLSS· روز) رسید، به اوج خود در 55 ± 265 میلی‌لیتر بر گرم رسید.

نوع 2: حجیم سازی غیر رشته ای (<10% موارد)

حجیم شدن غیر رشته ای زمانی اتفاق می افتد که خود باکتری های تشکیل دهنده لخته دچار اختلال می شوند – نه به این دلیل که رشته ها کنترل می شوند، بلکه به این دلیل که باکتری های داخل لخته مقادیر غیرعادی مواد پلیمری خارج سلولی (EPS) تولید می کنند که لخته را ژلاتینی و نگهدارنده آب می کند.

دو نوع فرعی:

حجیم شدن چسبناک (لزخ). - باکتری ها در اثر کمبود مواد مغذی (به ویژه کمبود نیتروژن یا فسفر) لجن پلی ساکارید زیادی تولید می کنند. لجن در زیر میکروسکوپ نیمه شفاف و ژل مانند به نظر می رسد. SVI بالا است، اما تعداد رشته ها طبیعی است. آزمایش آنترون (پلی ساکاریدهای لجن را اندازه گیری می کند) مقادیر بالا (بیش از 20٪) را نشان می دهد که این را از حجم دهی حیوانات وحشی متمایز می کند.

حجم دهی حیوانات وحشی - Zoogloea باکتری‌ها در شرایط F/M بالا یا زمانی که اسیدهای آلی و الکل‌های خاص بر پساب غالب می‌شوند (از فاضلاب سپتیک یا تخمیر شده) رشد می‌کنند. لجن در زیر میکروسکوپ توده هایی شبیه انگشت یا آمیب شکل می دهد. بر خلاف حجم‌دهی رشته‌ای، حجیم‌سازی zoogloeal با غلظت‌های زیاد و نه کم سوبسترا همراه است.

علل ریشه ای: آنچه در واقع باعث افزایش حجم می شود

درک محرک ضروری است - درمان علامت (دوز کردن کلر) بدون رفع علت اصلی تنها تسکین موقتی ایجاد می کند.

علت 1: اکسیژن محلول کم (DO)

شایع ترین علت عملیاتی. هنگامی که DO در حوضه هوادهی به کمتر از 1.0-1.5 میلی گرم در لیتر می رسد، باکتری های رشته ای - با سطح سطح بالاتر - برای اکسیژن محدود در دسترس از تشکیل لخته غلبه می کنند.

هدف DO برای لجن فعال پایدار: حداقل 2.0 میلی گرم در لیتر 2.0-3.0 میلی گرم در لیتر پایدار است.

ارگانیسم های حجم دهنده کم DO: نوع 021N، Haliscomenobacter hydrossis ، Sphaerotilus natans .

علت 2: نسبت F/M پایین (بارگیری لجن کم)

شایع ترین علت اصلی حجیم شدن رشته ای به طور کلی. F/M (نسبت غذا به میکروارگانیسم) جرم BOD تغذیه شده به سیستم در واحد جرم MLSS در روز است.

F/M = بار BOD (کیلوگرم در روز) / MLSS در مخزن هوادهی (کیلوگرم)

در F/M پایین، بستر کمیاب است. باکتری‌های رشته‌ای، با نسبت سطح به حجم بالاتر، نسبت به باکتری‌های تشکیل‌دهنده لخته، برای پاک کردن بستر محدود مجهزتر هستند. تسلط دارند.

راه حل عملی افزایش F/M با هدر دادن لجن بیشتر (افزایش نرخ WAS) برای کاهش MLSS یا پذیرش بارگذاری آلی بالاتر است. نیروگاه های هوادهی توسعه یافته از نظر ساختاری در معرض خطر هستند زیرا طوری طراحی شده اند که با F/M پایین کار کنند.

علت 3: کمبود مواد مغذی (N و P)

باکتری های لجن فعال برای ساخت توده سلولی به نیتروژن و فسفر نیاز دارند. حداقل نسبت عمومی عبارت است از:

BOD : N : P = 100 : 5 : 1

وقتی نسبت BOD/N ورودی از 100:4 تجاوز کند، نیتروژن محدود می شود. باکتری ها با تولید EPS اضافی از کربن تجزیه نشده پاسخ می دهند - BOD که نمی تواند در رشد سلولی جذب شود به عنوان پلی ساکارید خارج سلولی ذخیره می شود. این به طور مستقیم باعث حجیم شدن چسبناک (غیر رشته ای) می شود.

در تصفیه فاضلاب صنعتی - فرآوری مواد غذایی، آبجوسازی، کارخانه های شیمیایی - پساب کمبود مواد مغذی بسیار رایج است زیرا فاضلاب دارای کربن بالایی است اما ممکن است حاوی حداقل نیتروژن یا فسفر باشد.

رفع: برای دستیابی به حداقل نسبت BOD:N:P، نیتروژن خارجی (سولفات آمونیوم، اوره) و فسفر (اسید فسفریک) اضافه کنید.

علت 4: نفوذ سپتیک یا غنی از سولفید

هنگامی که فاضلاب برای مدت طولانی بدون هوادهی در لوله های جمع آوری یا مخازن نگهداری می شود، شرایط بی هوازی ایجاد می شود و سولفید (H2S) ایجاد می شود. رشته های سولفیددار - تیوتریکس ، بگیاتوآ ، Type 021N — proliferate when this sulfide-laden influent enters the aeration tank.

در یک مطالعه طولانی مدت در مقیاس کامل، تیوتریکس حجیم شدن باعث تخلیه مکرر لجن در یک WWTP لبنیات شد. تیوتریکس فراوانی به 51.9٪ از کل جامعه میکروبی رسیده است. کنترل‌های استاندارد (افزودن کلرید پلی‌آلومینیوم، کاهش VFA) بی‌اثر بودند. تنها اجرای دوره‌ای گرسنگی لجن کاهش می‌یابد تیوتریکس از 51.9٪ به 1.0٪ و ته نشینی پایدار بازیابی شد.

رفع: پساب را قبل از ورود به حوض هوادهی از قبل هوادهی کنید، یا نمک های آهن را در سیستم جمع آوری دوز کنید تا سولفید رسوب کند.

علت 5: تغییرات ناگهانی بار آلی یا هیدرولیک (بارگیری شوک)

افزایش ناگهانی BOD، سرعت جریان یا بازدارنده سمی می تواند به طور موقت تعادل بین تشکیل دهنده لخته و رشته ها را مختل کند. باکتری های تشکیل دهنده لخته که به تغییرات محیطی حساس تر هستند، به طور انتخابی مهار می شوند. باکتری های رشته ای، با تحمل محیطی بیشتر، زنده می مانند و در شکاف رشد می کنند.

این امر به‌ویژه در کارخانه‌های صنعتی که تخلیه‌های دسته‌ای دریافت می‌کنند، یا کارخانه‌های شهری که جریان آب طوفانی دریافت می‌کنند، رایج است.

علت 6: اثرات دما

دمای پایین متابولیسم باکتری های لخته ساز را بیشتر از باکتری های رشته ای کند می کند. میکروتریکس parvicella به طور خاص با سرما سازگار است و در دمای زیر 15 درجه سانتیگراد تکثیر می شود. گیاهان شهری در آب و هوای معتدل غالباً دوره های حجیم رشته ای را در زمستان تجربه می کنند که با افزایش دما در بهار خود به خود برطرف می شوند.

برعکس، دمای بسیار بالا (بیش از 35 درجه سانتیگراد) می تواند به نفع رشته های ترموفیل خاصی باشد و ساختار لخته طبیعی را مختل کند.

نحوه تشخیص حجیم شدن لجن

قبل از درمان حجیم، نوع و علت آن را مشخص کنید. درمان علت نادرست زمان و مواد شیمیایی را هدر می دهد.

مرحله 1: اندازه گیری SVI

SVI > 150 میلی لیتر در گرم، مشکل ته نشینی را تأیید می کند. SVI > 250 mg/L یک رویداد حجیم شدن شدید است.

مرحله 2: بررسی میکروسکوپی

یک نمونه مشروب مخلوط تازه بردارید و زیر میکروسکوپ کنتراست فاز با بزرگنمایی 100 تا 400 برابر بررسی کنید.

مرحله 3: پارامترهای عملیاتی را بررسی کنید

نحوه رفع حجیم شدن لجن

پاسخ فوری (روزهای 1-7): مشکل را کنترل کنید

هدف در هفته اول این است که در حین رسیدگی به علل ریشه ای، از سرریز شدن شفاف کننده جلوگیری کنید.

نرخ لجن فعال برگشتی (RAS) را افزایش دهید - pulling sludge back from the clarifier faster prevents the sludge blanket from rising to the effluent weir. Increase RAS to 75–100% of influent flow temporarily.

میزان لجن فعال زباله (WAS) را کاهش دهید - counterintuitively, temporarily stopping or reducing WAS builds up MLSS, which increases the F/M ratio and disadvantages filamentous bacteria. Use with caution: if DO is already low, more MLSS makes the oxygen deficit worse.

کلرزنی خط RAS - dosing chlorine (2–10 mg Cl₂/g MLSS/day) directly into the RAS pipe is the most widely used emergency control. Filamentous bacteria extending outside the floc are preferentially exposed to chlorine, while bacteria inside the floc are partially protected. This is a temporary fix — it does not address the root cause. Over-dosing destroys nitrifiers.

افزودن منعقد کننده - polyaluminium chloride (PAC) or ferric chloride dosed to the aeration basin or clarifier inlet improves short-term settleability for non-filamentous bulking. Less effective against filamentous types.

اصلاح علت ریشه ای (هفته 1 تا 4): محرک را از بین ببرید

راه حل ساختاری: انتخابگر بیولوژیکی

A انتخابگر یک منطقه تماس کوچک (معمولاً 5-10٪ از کل حجم هوادهی) است که قبل از حوضه اصلی هوادهی قرار می گیرد، جایی که فاضلاب ورودی با لجن برگشتی تحت غلظت بالای بستر ملاقات می کند.

تحت شرایط سوبسترای بالا (F/M بالا) در انتخابگر، باکتری های تشکیل دهنده لخته به سرعت بستر را به عنوان پلیمرهای درون سلولی ذخیره می کنند. باکتری های رشته ای، که بهتر با محیط های کم سوبسترا سازگار هستند، نمی توانند در غلظت های بالای بستر رقابت کنند و به طور انتخابی سرکوب می شوند.

سه نوع انتخابگر:

انتخابگرها قابل اعتمادترین راه حل ساختاری طولانی مدت برای گیاهان با حجم دهی رشته ای مزمن، به ویژه سیستم های کم F/M مانند هوادهی طولانی و خندق های اکسیداسیون هستند.

حجم دهی لجن در مقابل افزایش لجن: آنها را اشتباه نگیرید

یک تشخیص اشتباه رایج هر دو شرایط باعث ایجاد جامدات در پساب می شوند، اما علل و رفع آن کاملاً متفاوت است.

افزایش لجن ناشی از نیترات زدایی است که در داخل زلال ساز رخ می دهد - NO3 به گاز N2 تبدیل می شود، که به لخته های لجن متصل می شود و آنها را به سطح می برد. به نظر می رسد با حجم دهی از سرریز فاضلاب یکسان است، اما به منطق تصفیه مخالف نیاز دارد.

خلاصه: چک لیست تشخیص حجیم شدن لجن

هنگامی که SVI از 150 میلی لیتر در گرم فراتر رفت، این لیست را به ترتیب زیر بررسی کنید:

1. DO را در حوضچه هوادهی بررسی کنید - اگر کمتر از 1.5 میلی گرم در لیتر است، فورا هوادهی را افزایش دهید
2. نسبت F/M را بررسی کنید - اگر کمتر از 0.10 است، برای کاهش MLSS، نرخ WAS را افزایش دهید
3. BOD:N:P ورودی را بررسی کنید - اگر N-Limited (BOD/N > 100:4)، منبع نیتروژن اضافه کنید
4. ورودی سولفید/عفونت را بررسی کنید - اگر H2S قابل تشخیص است، پس از هوادهی اولیه
5. انجام معاینه میکروسکوپی - شناسایی مورفولوژی رشته ای در مقابل غیر رشته ای
6. اگر رشته ای است: کلرزنی RAS را به عنوان کنترل موقت شروع کنید. اجرای اصلاح ساختاری (انتخاب کننده، افزایش DO، کاهش SRT)
7. در صورت غیر رشته ای (لزج): تعادل صحیح مواد مغذی. مهار سمی را بررسی کنید
8. اگر Microthrix در زمستان: افزایش میزان بارگیری لجن. انتخابگر بدون اکسیژن را در نظر بگیرید
9. SVI را هر 2 تا 3 روز تا زمانی که به کمتر از 150 میلی لیتر در گرم برگردد، بررسی کنید

محصولات مرتبط: دیفیوزرهای دیسکی و شیلنگ هوادهی Nihao هوادهی حباب ریز را حفظ می کند و از شرایط کم DO که باعث حجیم شدن رشته ای می شود جلوگیری می کند. رسانه MBBR یک فرآیند بیولوژیکی جایگزین ارائه می دهد که از نظر ساختاری در برابر حجیم شدن لجن مصون است - حامل های بیوفیلم در معرض شکست ته نشینی نیستند. برای پشتیبانی طراحی سیستم هوادهی با nihaowater تماس بگیرید.