جودة النفايات السائلة
1. المواد العضوية الزائدة
تشمل العوامل التي تؤثر بشكل رئيسي على كفاءة معالجة المواد العضوية ما يلي:
(1) العناصر الغذائية
بشكل عام، تعتبر العناصر الغذائية مثل النيتروجين والفوسفور الموجودة في مياه الصرف الصحي كافية لتلبية الاحتياجات الميكروبية، وغالبًا ما تكون زائدة. ومع ذلك، عندما تكون نسبة مياه الصرف الصناعي مرتفعة نسبيًا، يجب فحص نسبة الكربون-النيتروجين-الفوسفور للتأكد من أنها تلبي معيار 100:5:1.
● إذا كان هناك نقص في النيتروجين، تتم عادة إضافة أملاح الأمونيوم.
● إذا كان هناك نقص في الفسفور، عادة ما يتم إضافة حمض الفوسفوريك أو الفوسفات.
(2) الرقم الهيدروجيني
عادة ما يكون الرقم الهيدروجيني لمياه الصرف الصحي محايدًا، ويتراوح من 6.5 إلى 7.5. قد يكون سبب الانخفاض الطفيف في الرقم الهيدروجيني هو التخمر اللاهوائي في خط أنابيب الصرف الصحي. غالبًا ما يكون الانخفاض الكبير في درجة الحموضة خلال موسم الأمطار بسبب الأمطار الحمضية في المناطق الحضرية، خاصة في أنظمة الصرف الصحي المشتركة.
عادة ما يكون التغير المفاجئ والكبير في درجة الحموضة، سواء بالزيادة أو النقصان، ناتجًا عن التصريف الكبير لمياه الصرف الصناعي. ضبط الرقم الهيدروجيني لمياه الصرف الصحي عادة ما ينطوي على إضافة هيدروكسيد الصوديوم أو حمض الكبريتيك، ولكن هذا يزيد بشكل كبير من تكاليف المعالجة.
(3) الزيوت والشحوم
عندما يكون محتوى المواد الزيتية في مياه الصرف الصحي مرتفعًا، ستنخفض كفاءة التهوية لمعدات التهوية. وبدون زيادة التهوية، ستنخفض كفاءة المعالجة، لكن زيادة التهوية تؤدي حتماً إلى رفع تكاليف التشغيل.
كما أن المحتوى العالي من الزيت يقلل أيضًا من أداء ترسيب الحمأة المنشطة، وفي الحالات الشديدة يمكن أن يتسبب في تراكم الحمأة، مما يؤدي إلى وجود مواد صلبة معلقة (SS) في النفايات السائلة تتجاوز المعايير. بالنسبة للسائل الذي يحتوي على نسبة عالية من الزيت، يجب إضافة معدات إزالة الزيت في مرحلة المعالجة المسبقة.
(4) درجة الحرارة
درجة الحرارة لها مجموعة واسعة من التأثيرات على عملية الحمأة المنشطة.
● أولا، يؤثر على النشاط الميكروبي. في فصل الشتاء، إذا لم يتم اتخاذ أي تدابير رقابية، فسوف تنخفض كفاءة العلاج.
● ثانياً، يؤثر على أداء الفصل في خزانات الترسيب الثانوي؛ على سبيل المثال، يمكن أن تتسبب التغيرات في درجات الحرارة في حدوث تيارات كثيفة وقصر-الدوائر الكهربائية؛ تزيد درجات الحرارة المنخفضة من لزوجة الحمأة وتقلل من أداء الترسيب.
● ثالثاً، تؤثر درجة الحرارة على كفاءة التهوية. في الصيف، تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى انخفاض تشبع الأكسجين المذاب، مما يجعل نقل الأكسجين أكثر صعوبة ويقلل من كفاءة التهوية. كما أنه يقلل من كثافة الهواء، لذلك للحفاظ على نفس إمدادات الهواء، يجب زيادة حجم الهواء.
2.TP (إجمالي الفوسفور) يتجاوز المعايير
تعتمد إزالة الفسفور بيولوجيًا على الكائنات الحية المتراكمة للفوسفور -(PAOs) التي تطلق الفوسفور في ظل الظروف اللاهوائية وتمتص الفوسفور الزائد في الظروف الهوائية. تتم إزالة الفوسفور عن طريق تفريغ الحمأة الزائدة الغنية بالفوسفور-. تشمل أسباب تجاوز TP للنفايات السائلة المعايير ما يلي:
(1) درجة الحرارة
تؤثر درجة الحرارة على إزالة الفوسفور بشكل أقل وضوحًا من إزالة النيتروجين البيولوجي. ضمن نطاق معين، تتم إزالة الفسفور البيولوجي بنجاح على الرغم من التغيرات المعتدلة في درجات الحرارة. أظهرت التجارب أن إزالة الفوسفور مفضلة عند درجات حرارة أعلى من 10 درجات، حيث أن PAOs تنمو بشكل أبطأ عند درجات الحرارة المنخفضة.
(2) قيمة الرقم الهيدروجيني
بين درجة الحموضة 6.5 و8.0، يظل محتوى الفوسفور ومعدل امتصاص الكائنات الحية الدقيقة متعددة الفوسفات مستقرين. عندما ينخفض الرقم الهيدروجيني إلى أقل من 6.5، ينخفض امتصاص الفوسفور بشكل حاد. يسبب انخفاض الرقم الهيدروجيني المفاجئ زيادات سريعة في تركيز الفوسفور في كل من المناطق الهوائية واللاهوائية؛ كلما زاد انخفاض الرقم الهيدروجيني، تم إطلاق المزيد من الفوسفور. هذا الإطلاق ليس استجابة فسيولوجية أو كيميائية حيوية لـ PAOs ولكنه تأثير كيميائي بحت على "انحلال الحمض". يؤدي إطلاق الفوسفور اللاهوائي الأكبر بسبب انخفاض الرقم الهيدروجيني إلى انخفاض امتصاص الفوسفور الهوائي، مما يشير إلى أن الإطلاق مدمر وغير فعال. يحدث امتصاص طفيف للفوسفور عند زيادة الرقم الهيدروجيني.
(3) الأكسجين المذاب (DO)
يمكن لكل ملغ من الأكسجين الجزيئي أن يستهلك 1.14 ملغ من COD القابل للتحلل، مما يمنع نمو PAO ويعوق إزالة الفوسفور. يجب أن تحافظ المنطقة اللاهوائية على مستوى منخفض من الأكسجين المذاب لصالح التخمر الحمضي بواسطة اللاهوائيات، وتعزيز إطلاق الفسفور بواسطة PAOs، ولتقليل استهلاك المواد العضوية القابلة للتحلل الحيوي، مما يمكّن PAOs من تصنيع المزيد من PHB. على العكس من ذلك، تتطلب المنطقة الهوائية نسبة أعلى من الأكسجين المذاب لدعم PAOs في تحلل PHB المخزن للحصول على الطاقة لامتصاص الفوسفات المذاب من مياه الصرف الصحي وتوليف متعدد الفوسفات داخل الخلايا. يجب التحكم في مستوى الأكسجين المذاب تحت 0.3 ملغم/لتر في المناطق اللاهوائية وأعلى من 2 ملغم/لتر في المناطق الهوائية لضمان إطلاق الفوسفور اللاهوائي الفعال وامتصاصه الهوائي.
(4) نترات النيتروجين في الخزان اللاهوائي
نترات النيتروجين في المنطقة اللاهوائية تستهلك ركائز عضوية، مما يمنع إطلاق الفوسفور من PAOs وبالتالي يؤثر على امتصاص الفوسفور في الظروف الهوائية. أيضًا، يتم استخدام نترات النيتروجين عن طريق إزالة النتروجين من البكتيريا كمستقبلات للإلكترون لإزالة النتروجين، مما يتداخل مع عمليات التخمير التي تنتج الأحماض اللازمة لاستقلاب الفوسفور PAO، وقمع إطلاق الفوسفور PAO، وامتصاصه، وتخليق PHB. يستهلك كل ملجم من نيتروجين النترات 2.86 ملجم من COD القابل للتحلل، مما يمنع إطلاق الفوسفور اللاهوائي. عادةً، يتم التحكم في نترات النيتروجين بأقل من 1.5 ملجم/لتر.
(5) عمر الحمأة
تتم إزالة الفوسفور بشكل رئيسي عن طريق تفريغ الحمأة الزائدة. وبالتالي، فإن كمية الحمأة الزائدة تحدد كفاءة الإزالة. يؤثر عمر الحمأة بشكل مباشر على حجم تصريف الحمأة وامتصاص الفوسفور. يعمل انخفاض عمر الحمأة على تحسين إزالة الفسفور عن طريق زيادة تصريف الحمأة الزائدة وإزالة الفوسفور من النظام، مما يقلل من الفوسفور في النفايات السائلة الناتجة عن الترسيب الثانوي. ومع ذلك، تتطلب إزالة النيتروجين والفوسفور البيولوجي عمرًا كافيًا للحمأة لنمو البكتيريا ونزع النتروجين، مما يجعل إزالة الفوسفور في كثير من الأحيان غير مرضية. بشكل عام، يتم التحكم في عمر الحمأة في أنظمة إزالة الفوسفور بين 3.5 و7 أيام.
(6) نسبة COD/TP
في إزالة الفوسفور البيولوجي، يؤثر نوع وكمية الركائز العضوية في المرحلة اللاهوائية، ونسبة العناصر الغذائية التي تحتاجها الميكروبات إلى الفسفور في مياه الصرف الصحي، بشكل خطير على كفاءة الإزالة. ركائز مختلفة تحفز إطلاق وامتصاص الفوسفور متفاوتة. يتم استخدام المواد العضوية ذات الوزن الجزيئي المنخفض والقابلة للتحلل بسهولة (على سبيل المثال، الأحماض الدهنية المتطايرة) بسهولة بواسطة PAOs لإطلاق سراح متعدد الفوسفات المخزن والحث على إطلاق الفوسفور بقوة. يؤدي الوزن الجزيئي العالي،-وصعبة-تحلل المواد العضوية، إلى تحفيز إطلاق الفوسفور بشكل أضعف. كلما كان إطلاق الفوسفور لاهوائيًا أكثر اكتمالًا، زاد امتصاص الفوسفور هوائيًا. تستخدم PAOs الطاقة الناتجة عن إطلاق الفسفور اللاهوائي لامتصاص المواد العضوية الجزيئية المنخفضة من أجل البقاء في ظل الظروف اللاهوائية. وبالتالي، فإن المادة العضوية الكافية (COD/TP> 15) ضرورية لبقاء PAO وإزالة الفسفور بشكل مثالي.
(7) COD القابل للتحلل البيولوجي بسهولة (RBCOD)
تشير الدراسات إلى أن الركائز مثل حمض الأسيتيك والبروبيونيك والفورميك تؤدي إلى معدلات إطلاق عالية للفسفور، والتي تعتمد على تركيز الحمأة المنشطة والتركيب الميكروبي، وليس تركيز الركيزة. يتبع إطلاق الفوسفور هذا حركية الترتيب الصفري-. يجب تحويل المواد العضوية الأخرى إلى هذه الجزيئات الصغيرة قبل أن تتمكن PAOs من استقلابها.
(8) الجليكوجين
الجليكوجين عبارة عن عديد السكاريد المتفرع الكبير الذي يتكون من وحدات الجلوكوز ويعمل كمخزن للطاقة داخل الخلايا. في PAOs، يتشكل الجليكوجين في البيئات الهوائية، ويخزن الطاقة التي يتم استقلابها في ظل الظروف اللاهوائية لإنتاج NADH (مقدمة لتخليق PHA)، مما يوفر الطاقة الأيضية. تؤدي التهوية المفرطة أو الأكسدة المفرطة-} إلى تقليل الجليكوجين في PAOs، مما يسبب نقص NADH في الظروف اللاهوائية وسوء إزالة الفوسفور.
(9) وقت الاحتفاظ الهيدروليكي (HRT)
في أنظمة إزالة النيتروجين والفوسفور البيولوجية -البلدية التي يتم تشغيلها بشكل جيد، يتطلب إطلاق الفوسفور وامتصاصه عادةً ما بين 1.5 إلى 2.5 ساعة و2.0 إلى 3.0 ساعات على التوالي. يعتبر إطلاق الفوسفور أكثر أهمية إلى حد ما؛ وبالتالي، تتم مراقبة العلاج التعويضي بالهرمونات اللاهوائية عن كثب. العلاج التعويضي بالهرمونات اللاهوائية القصير للغاية يمنع إطلاق ما يكفي من الفوسفور وتحلل المواد العضوية إلى أحماض دهنية منخفضة. طويل جدًا يزيد من التكلفة والآثار الجانبية. إن إطلاق الفوسفور وامتصاصه مترابطان: الإطلاق اللاهوائي الكافي يحسن الامتصاص الهوائي والعكس صحيح، مما يخلق دورة إيجابية. تشير البيانات التشغيلية إلى العلاج التعويضي بالهرمونات المناسب مثل 1h15m-1h45m اللاهوائي و2h-3h10m الهوائية.
(10) نسبة العائد (R)
في عمليات A/O (اللاهوائية/الهوائية)، من المهم الحفاظ على ما يكفي من الأكسجين المذاب في الحمأة المنشطة العائدة من خزان التهوية إلى خزان الترسيب الثانوي لمنع إطلاق الفسفور اللاهوائي في الأخير. بدون إزالة الحمأة بسرعة، تتسبب طبقات الحمأة السميكة في إطلاق الفوسفور اللاهوائي على الرغم من ارتفاع نسبة الأكسجين المذاب. وبالتالي، لا ينبغي أن تكون نسب الإرجاع منخفضة للغاية، مما يضمن تفريغ الحمأة بسرعة من خزانات الترسيب. تؤدي نسب الإرجاع المرتفعة بشكل مفرط إلى زيادة استهلاك الطاقة وتقليل وقت احتجاز الحمأة في خزان التهوية، مما يضعف إزالة BOD5 والفوسفور. وتتراوح نسب العائد الأمثل بين 50% و70%.
3.المعدات الميكانيكية والكهربائية
يعتمد التشغيل المستقر لمعالجة مياه الصرف الصحي والحمأة على المعدات الميكانيكية والكهربائية الموثوقة، والتي تؤثر أيضًا على استهلاك الطاقة في المحطة.
(1) آلة شاشة الشريط
الخطوة الأولى في العلاج، عرضة للعيوب التي يمكن أن توقف تدفق مياه الصرف الصحي. القضايا المشتركة:
التشويش بسبب تآكل المحمل أو عطل ميكانيكي. يتطلب التشحيم والتفتيش المنتظم.
الانسداد بالألياف والأكياس البلاستيكية مما يؤدي إلى انخفاض التدفق والفيضان. يتطلب ترقيات فنية أو تنظيف يدوي.
(2) مضخات الرفع
المضخات الغاطسة في الغالب. يمكن سد فجوات دافعة المضخة وحلقة الختم بالحطام، مما يقلل من الختم والكفاءة، ويتسبب في فشل المحرك. يوصى بالفحص المنتظم، وتدوير المضخة، وتشغيل حاجز الشريط المحسن.
يتطلب تصميم نظام التدفق الداخلي والتجميع المتغير مضخات مرتبة في تدرجات ذات سرعة ثابتة- ومضخات ذات سرعة متغيرة- للتعامل مع التقلبات بكفاءة.
(3) المنافيخ
معدات كثيفة الاستخدام للمفاتيح والطاقة-. تشمل المعلمات تدفق الهواء والضغط واستهلاك الطاقة والضوضاء. تُستخدم منافيخ الطرد المركزي بشكل شائع وتتميز بمزايا تفوق منافيخ روتس من حيث الكفاءة والعمر الافتراضي والضوضاء والاستقرار. يعمل التحكم في التردد المتغير وتكوينات المنفاخ المتعددة على تحسين استخدام الطاقة.
تعد الصيانة المنتظمة لمبردات الزيت والمرشحات وضمان جودة الزيت المناسبة أمرًا ضروريًا لمنع الاستحلاب وارتفاع درجة الحرارة.
(4) رؤوس التهوية
في الغالب الأغشية الصغيرة التي يسهل اختراقها (القرص، القبة، اللوحة، أنواع الأنابيب). يؤدي الانسداد والشيخوخة المطاطية إلى تقليل كفاءة نقل الأكسجين. هناك حاجة إلى التنظيف المنتظم باستخدام حمض الفورميك أو الهواء ذي الضغط العالي-، مع اتخاذ احتياطات السلامة. يجب فتح صمامات الصرف بانتظام لإزالة المكثفات. يجب استبدال الناشرات المسدودة أو التالفة بشدة.
(5) معدات إزالة الحمأة
تفتقر بعض العمليات إلى خزانات الترسيب الثانوية (على سبيل المثال، SBR، UNITANK)، مما يتسبب في توجيه طبقة الحمأة وعدم كفاية تصريف الحمأة، مما يزيد من استهلاك الطاقة والمواد الكيميائية. يوصى بتفريغ الحمأة بشكل متقطع أو متعدد-نقاط. من الضروري إجراء صيانة دورية لأجهزة الكاشطة والشفط في خزانات الترسيب.
(6) آلات نزح المياه
هناك نوعان رئيسيان: جهاز الطرد المركزي ومكبس الترشيح الحزامي.
4.الطرد المركزي:
ضع في اعتبارك تركيز الحمأة، ومعدل التغذية، وفرق السرعة، وجرعة البوليمر على المواد الصلبة الكيكية، وترشيح SS، والاسترداد.
يؤدي فارق السرعة الأكبر إلى تقليل احتباس الحمأة، مما يزيد من محتوى الرطوبة وترشيح المواد الصلبة.
يعمل التفاضل الأصغر على تحسين الفصل ولكنه يخاطر بالانسداد.
ضبط جرعة البوليمر ومعدل التغذية لتحسين.
القضايا المشتركة:إنذار بسبب عدم كفاية الغسيل، ارتفاع درجة حرارة التحمل بسبب انسداد التشحيم، إنذار المحرك من محول التردد، وعدم تفريغ الحمأة بسبب كتل الحمأة الصغيرة خاصة خلال مواسم الأمطار. ضبط المعلمات التشغيلية للتخفيف.
مكبس مرشح الحزام:
الحمأة المضغوطة والمقطعة بين حزامين تمر فوق بكرات لإزالة الماء.
تشمل نقاط التشغيل والصيانة توزيعًا موحدًا للحمأة، وكاشطات ناعمة، وأنظمة تنظيف الفوهات، وتتبع الحزام التلقائي، وحماية التعشيق.
المشكلات الشائعة: انزلاق الحزام، وانحراف الحزام، والانسداد، وانخفاض المواد الصلبة الكيكية في الغالب بسبب التحميل الزائد، والتوتر غير المناسب، والبكرات التالفة، والبوليمر الزائد. التعديل والتنظيف المنتظم ضروريان.
أدوات المراقبة
تتسبب الشوائب العالية والبيئة القاسية في حدوث أخطاء متكررة في القياس أو تلف أجهزة التحليل عبر الإنترنت، مما يؤثر على التحكم والأتمتة.
من الضروري وجود وحدات معالجة مسبقة لعينات المياه ومحللات مناسبة لنطاقات التركيز. يجب أن تحتوي المعدات الكبيرة على أنظمة تحكم متوافقة مع أتمتة المصنع لتقليل تكاليف الاتصالات.
تشمل إجراءات الصيانة قطع الغيار المخططة والمعايرة المنتظمة والتنظيف واستبدال المواد الاستهلاكية.
تعد الحماية من الصواعق أمرًا بالغ الأهمية للأجهزة الخارجية بسبب ضربات الصواعق المتكررة في محطات الصرف الصحي. يؤدي نقص الحماية إلى ارتفاع تكاليف الإصلاح والمخاطر التشغيلية.