Εάν το σύστημα νιτροποίησης του ενεργού ιλύος καταρρεύσει, είναι πραγματικά ένα «μεγάλο πρόβλημα» στις μονάδες επεξεργασίας λυμάτων. Μερικές φορές, όταν τα δεδομένα βγαίνουν την επόμενη μέρα, ο δείκτης αμμωνιακού αζώτου αυξάνεται απότομα, κάτι που μπορεί να κάνει τους χειριστές να ανησυχούν. Αυτό το σύστημα νιτροποίησης είναι σαν ένα ευαίσθητο κοριτσάκι, μπορεί να «απεργήσει» αν αισθανθεί λίγο άβολα. Σήμερα, ας μιλήσουμε για το πώς «κατέρρευσε» βήμα προς βήμα.
Πρώτον, ας μιλήσουμε για τους «βασικούς υπαλλήλους» αυτού του συστήματος νιτροποίησης - τα βακτήρια νιτροποίησης. Αυτά τα μικρά πλάσματα μπορεί να μην φαίνονται εντυπωσιακά, αλλά είναι η κύρια δύναμη στην επεξεργασία του αμμωνιακού αζώτου, χωρισμένα σε δύο κατηγορίες: το ένα είναι τα βακτήρια νιτρώδους που μετατρέπουν το αμμωνιακό άζωτο σε νιτρώδες. Ένας άλλος τύπος είναι τα βακτήρια νιτρικού που μετατρέπουν το νιτρώδες σε νιτρικό. Είναι σαν εργάτες σε μια γραμμή συναρμολόγησης, πρέπει να συνεργαστούν απρόσκοπτα για να κάνουν καλά τη δουλειά. Αλλά αυτά τα δύο βακτήρια έχουν ένα κοινό πρόβλημα: φοβούνται το κρύο, την πείνα και την κόπωση. Εάν το περιβάλλον είναι ελαφρώς εκτός, θα τα εγκαταλείψουν αμέσως.
Πρώτον, ας μιλήσουμε για τον πιο κοινό «δολοφόνο» - τη θερμοκρασία. Σκεφτείτε το, η πιο άνετη θερμοκρασία για τα βακτήρια νιτροποίησης είναι 25 έως 30 βαθμοί Κελσίου, ακριβώς όπως αισθανόμαστε άνετα φορώντας ένα λεπτό παλτό την άνοιξη. Αλλά μόλις η θερμοκρασία πέσει ξαφνικά, για παράδειγμα, η θέρμανση διακόπτεται ξαφνικά το χειμώνα ή το κρύο νερό χύνεται στην βιοχημική δεξαμενή από την καταιγίδα το καλοκαίρι και η θερμοκρασία πέφτει κάτω από 10 βαθμούς, αυτά τα βακτήρια φαίνονται παγωμένα και η δραστηριότητά τους μειώνεται άμεσα στο μισό. Ακόμα πιο θανατηφόρο είναι ότι τα βακτήρια νιτρικού είναι πιο ευαίσθητα στο κρύο από τα βακτήρια νιτρώδους. Όταν χαλαρώνουν, το νιτρώδες θα συσσωρευτεί στη δεξαμενή. Τα βακτήρια νιτρώδους μπροστά τους βλέπουν τα «ημιτελή προϊόντα» να συσσωρεύονται όλο και περισσότερο και δεν έχουν την καρδιά να εργαστούν πια. Ολόκληρη η αλυσίδα νιτροποίησης κολλάει έτσι. Υπήρχε μια μονάδα επεξεργασίας λυμάτων πριν, και ξαφνικά υπήρξε ένα κύμα ψύχους το φθινόπωρο. Η θέρμανση δεν άνοιξε εγκαίρως τη νύχτα και την επόμενη μέρα το αμμωνιακό άζωτο εξερράγη απευθείας στο μετρητή. Μετά τον έλεγχο, ήταν η θερμοκρασία που προκάλεσε το πρόβλημα.
Επιπλέον, λέγοντας ότι κάτι δεν πάει καλά με την τροφή μπορεί επίσης να καταρρεύσει το σύστημα. Ο όρος «φαγητό» εδώ αναφέρεται κυρίως στη συγκέντρωση και το φορτίο του αμμωνιακού αζώτου στην εισροή. Μερικές φορές τα εργοστάσια απορρίπτουν ξαφνικά υψηλές συγκεντρώσεις λυμάτων, προκαλώντας το αμμωνιακό άζωτο να εκτοξευθεί από τα συνηθισμένα 50mg/L στα 200mg/L. Είναι σαν να γεμίζεις ένα τραπέζι με λίπος για τα βακτήρια νιτροποίησης, το οποίο δεν μπορούν να χωνέψουν καθόλου. Αυτά τα βακτήρια συνήθως τρώνε αργά, αλλά όταν ξαφνικά έχουν ένα τόσο μεγάλο γεύμα, είτε «τεντώνονται μέχρι θανάτου» είτε απλά «απεργούν πείνας» σε ένδειξη διαμαρτυρίας. Υπάρχει επίσης μια κατάσταση όπου «δεν υπάρχει φαγητό για φαγητό», όπως όταν το εργοστάσιο σταματά την παραγωγή και το αμμωνιακό άζωτο στην εισροή είναι σχεδόν μηδέν. Τα βακτήρια νιτροποίησης θα «ροκανίσουν» το ένα το άλλο όταν είναι εξαιρετικά πεινασμένα και ο αριθμός τους θα μειωθεί. Όταν η εισροή είναι φυσιολογική, ακόμα κι αν υπάρχει τροφή, δεν θα υπάρχουν αρκετά βακτήρια για να εργαστούν και το σύστημα θα καταρρεύσει φυσικά. Ακριβώς όπως ένα άτομο που πεινάει για αρκετές ημέρες, ξαφνικά του ζητείται να κάνει βαριά δουλειά είναι σίγουρα ανυπόφορο.
Το διαλυμένο οξυγόνο είναι επίσης ένας βασικός ρόλος. Τα βακτήρια νιτροποίησης είναι «μανιακοί οξυγόνου» και το διαλυμένο οξυγόνο στη βιοχημική δεξαμενή πρέπει να διατηρείται στα 2mg/L ή παραπάνω για να μπορούν να αναπνέουν ελεύθερα. Εάν ο εξοπλισμός αερισμού χαλάσει ή η οργανική ύλη στο εισερχόμενο νερό αυξηθεί ξαφνικά, τα αερόβια βακτήρια θα σπεύσουν να φάνε την οργανική ύλη και να καταναλώσουν όλο το οξυγόνο, ενώ τα βακτήρια νιτροποίησης θα παγιδευτούν σε μια σφραγισμένη δεξαμενή και θα ασφυκτιούν σε λίγα λεπτά. Έχω δει ένα μικρό εργοστάσιο όπου ο ιμάντας του ανεμιστήρα αερισμού έσπασε και δεν ανακαλύφθηκε εγκαίρως. Μετά από δύο ώρες χωρίς αερισμό, το διαλυμένο οξυγόνο στη δεξαμενή έπεσε κάτω από 0,5mg/L. Μέχρι τη στιγμή που διορθώθηκε, το σύστημα νιτροποίησης είχε ήδη καταρρεύσει και χρειάστηκαν περισσότερο από μισό μήνα για να ανακάμψει. Ακόμα πιο απογοητευτικό είναι ότι μερικές φορές τα επίπεδα διαλυμένου οξυγόνου κυμαίνονται, σαν ένα άτομο που κρατιέται στο νερό για λίγο και μετά τραβιέται έξω για να αναπνεύσει. Τα βακτήρια απλά δεν μπορούν να προσαρμοστούν και η δραστηριότητά τους μειώνεται σιγά-σιγά.
Η τιμή του pH είναι επίσης ένας «αόρατος δολοφόνος». Τα βακτήρια νιτροποίησης προτιμούν ουδέτερα έως αλκαλικά περιβάλλοντα, με τιμές pH μεταξύ 7,5 και 8,5 να είναι οι πιο ενεργές. Αλλά εάν το εισερχόμενο νερό μεταφέρει ξαφνικά όξινα λύματα, όπως το απόβλητο οξύ που εκκενώνεται από ένα χημικό εργοστάσιο, ή εάν η εκροή από μια αναερόβια δεξαμενή ρέει πολύ πίσω, προκαλώντας την πτώση της τιμής του pH στη δεξαμενή κάτω από 6, αυτά τα βακτήρια θα μαραθούν αμέσως σαν ξίδι. Μια φορά επισκέφτηκα ένα εργοστάσιο που επεξεργάζεται χημικά λύματα και το γειτονικό εργαστήριο απέβαλε μυστικά μια παρτίδα όξινων λυμάτων πλύσης. Το pH της βιοχημικής δεξαμενής έπεσε από 7,8 σε 5,2 και τα βακτήρια νιτροποίησης «πέθαναν συλλογικά». Το αμμωνιακό άζωτο δεν μπορούσε να μειωθεί για αρκετές ημέρες και, στο τέλος, έπρεπε να προσθέσουμε νέα στελέχη βακτηρίων για να το σώσουμε.
Ένας άλλος εύκολα παραβλεπόμενος λόγος είναι η αιφνιδιαστική επίθεση τοξικών ουσιών. Η «αντιτοξική ικανότητα» των βακτηρίων νιτροποίησης είναι αξιολύπητα αδύναμη, όπως βαρέα μέταλλα (όπως χαλκός και ψευδάργυρος), οργανικούς διαλύτες (όπως αλκοόλη και ακετόνη) και ακόμη και κάποιο υπολειμματικό απολυμαντικό νερό, τα οποία είναι εξαιρετικά τοξικά για αυτά. Μερικές φορές, όταν τα εργοστάσια καθαρίζουν τον εξοπλισμό και απορρίπτουν λύματα με απολυμαντικό, ακόμη και αν η συγκέντρωση είναι μόνο μερικά ppm, μπορεί να καταστρέψει εντελώς τα βακτήρια νιτροποίησης. Ακόμα πιο ύπουλο είναι ότι ορισμένες τοξικές ουσίες δεν προκαλούν άμεσα την κατάρρευση του συστήματος, αλλά μάλλον συσσωρεύονται σιγά-σιγά. Μπορούν να προκαλέσουν κάποια ζημιά σήμερα και αύριο, και μέχρι τη στιγμή που θα ανακαλυφθούν, δεν έχουν μείνει πολλά βακτήρια. Αυτή η «χρόνια δηλητηρίαση» είναι πιο δύσκολο να διερευνηθεί από την «οξεία δηλητηρίαση».
Εκτός από αυτούς τους εξωτερικούς παράγοντες, η κακή φυσική κατάσταση του συστήματος δεν μπορεί να αντέξει την αναταραχή. Για παράδειγμα, εάν η ηλικία της ιλύος είναι πολύ μικρή, τα βακτήρια νιτροποίησης θα αναπαραχθούν φυσικά αργά, χρειάζονται περίπου 20 ημέρες για να αναπτύξουν μια νέα γενιά. Εάν η ηλικία της ιλύος είναι μόνο 10 ημέρες, τα νεοαναπτυγμένα βακτήρια θα εκδιωχθούν και δεν θα υπάρχει τρόπος να εξοικονομηθεί η ποσότητα. Επίσης, η συγκέντρωση ιλύος είναι πολύ χαμηλή, ακριβώς σαν να υπάρχουν πολύ λίγοι στρατιώτες στο πεδίο της μάχης, ακόμα κι αν μπορούμε να πολεμήσουμε, δεν μπορούμε να αντέξουμε την επίθεση του εχθρού και ακόμη και μια μικρή διακύμανση δεν μπορεί να την αντέξει. Ορισμένα εργοστάσια μειώνουν σκόπιμα τη συγκέντρωση ιλύος για να εξοικονομήσουν κόστος, με αποτέλεσμα μια μικρή επίδραση στο φορτίο και την άμεση κατάρρευση του συστήματος. Αντίθετα, ξοδεύουν περισσότερα χρήματα σε επισκευές, κάτι που μοιάζει με το να μαζεύεις σουσάμι και να χάνεις καρπούζια.
Τέλος, υπάρχει ένα «φαινόμενο πεταλούδας»: μόλις το σύστημα αρχίσει να δυσλειτουργεί, εάν δεν εντοπιστεί έγκαιρα, μικρά προβλήματα μπορούν να μετατραπούν σε μεγάλα προβλήματα. Για παράδειγμα, εάν το αμμωνιακό άζωτο είναι ελαφρώς αυξημένο στην αρχή και δεν λαμβάνεται σοβαρά υπόψη, τα βακτήρια θα χάσουν τη δραστηριότητά τους λόγω της επιδείνωσης των «αποτελεσμάτων της εργασίας». Στη συνέχεια, το διαλυμένο οξυγόνο μπορεί να εμφανιστεί «υπερβολικό» λόγω της μείωσης των βακτηρίων και οι αρχάριοι μπορεί να πιστέψουν εσφαλμένα ότι ο αερισμός είναι επαρκής και αντ' αυτού να μειώσουν τον αερισμό. Μέχρι τη στιγμή που ανακαλύφθηκε, η ιλύς στη δεξαμενή είχε γίνει μαύρη και δύσοσμη και τα βακτήρια νιτροποίησης είχαν ήδη πεθάνει. Σε αυτό το σημείο, ήταν αδύνατο να ανακάμψει μετά από ένα μήνα ή κάτι τέτοιο.
Έτσι, η κατάρρευση του συστήματος νιτροποίησης δεν είναι ποτέ ξαφνική, όπως ένα φαινόμενο ντόμινο όπου η πρώτη κάρτα πέφτει (όπως μια ξαφνική αλλαγή στη θερμοκρασία), οι ακόλουθες κάρτες (μειωμένη βακτηριακή δραστηριότητα, συσσώρευση αμμωνιακού αζώτου, επιδείνωση ιλύος) πέφτουν μαζί και τελικά ολόκληρο το σύστημα καταρρέει εντελώς. Για να διασφαλιστεί η σταθερή λειτουργία αυτού του συστήματος, πρέπει κανείς να είναι τόσο προσεκτικός όσο η φροντίδα ενός παιδιού: να παρακολουθεί συνεχώς τη θερμοκρασία pH、 Διαλύστε το οξυγόνο, ελέγξτε το φορτίο εισροής και αποτρέψτε την είσοδο τοξικών ουσιών. Παρατηρήστε τακτικά την κατάσταση της ιλύος και κάντε προσαρμογές αμέσως εάν εντοπιστούν τυχόν ανωμαλίες. Εξάλλου, μόνο καλλιεργώντας βακτήρια νιτροποίησης μπορούν να μας βοηθήσουν αποτελεσματικά να επεξεργαστούμε τα λύματα και να διασφαλίσουμε ότι η εκροή πληροί τα πρότυπα.
