Αρχές και τεχνολογίες διεργασίας βιολογικής αφαίρεσης φωσφόρου

Ι. Μορφές φωσφόρου στα λύματα Το φωσφόρο στα λύματα υπάρχει κατά κύριο λόγο σε τρεις μορφές:Όλα τα βακτήρια απορροφούν μια ορισμένη ποσότητα φωσφόρου από το περιβάλλον για να καλύψουν τις ανάγκες ανάπτυξής τους.Εντούτοις, μια ειδική ομάδα βακτηρίων γνωστή ως οργανισμοί συσσώρευσης πολυφωσφορικών ουσιών (PAO), που αναφέρονται επίσης ως βακτήρια συσσώρευσης φωσφορικών ουσιών ή βακτήρια αφαίρεσης φωσφόρου,μπορεί να απορροφήσει φωσφόρο μεγαλύτερο από τις φυσιολογικές του ανάγκεςΜε την αποδέσμευση αυτής της πλούσιας σε φωσφόρο λάσπης, επιτυγχάνεται η απομάκρυνση του φωσφόρου από το σύστημα. Core Principles of Biological Phosphorus Removal The essence of biological phosphorus removal lies in driving PAOs through an "anaerobic phosphorus release – aerobic phosphorus uptake" cycle via alternating anaerobic and aerobic environments.

1. Αναερόβια φάση απελευθέρωσης φωσφόρου Υπό αναερόβες συνθήκες, συμβαίνουν οι ακόλουθες βασικές διεργασίες:(1) Η οργανική ύλη στα λύματα μετατρέπεται σε πτητικά λιπαρά οξέα (ΠΛΟ) από ζύμωση οξύγονων βακτηρίων(2) Κάτω από αυτές τις δυσμενείς αναερόβες συνθήκες, τα PAO αποσυνθέτουν τα ενδοκυτταρικά πολυφωσφορικά αποθέματα τους.Η παραγόμενη ενέργεια χρησιμοποιείται εν μέρει για τη συντήρηση των κυττάρων και εν μέρει για την ενεργό απορρόφηση των VFA, τα οποία μετατρέπονται και αποθηκεύονται ενδοκυτταρικά ως PHB (πολυβ- υδροξυβουτυρικό).(3) Το ανόργανο φώσφορο που παράγεται από την αποσύνθεση των πολυφωσφορικών αποβλήτων απελευθερώνεται πίσω στα λύματα, συνιστώντας "αναερόβια απελευθέρωση φωσφόρου".. "
2. Αερόβια φάση απορρόφησης φωσφόρου Κατά την είσοδο στο αερόβιο περιβάλλον: (1) Τα PAO μεταβολίζουν αεροβικά το αποθηκευμένο PHB,απελευθερώνοντας σημαντική ενέργεια για να τροφοδοτήσει τον πολλαπλασιασμό και άλλες φυσιολογικές δραστηριότητες. (2) Ένα μέρος αυτής της ενέργειας οδηγεί στην ενεργό απορρόφηση των φωσφορικών υλών από τα λύματα,που συσσωρεύονται ενδοκυτταρικά ως πολυφωσφορικές ενώσεις σε υπερβολικές ποσότητες, συνιστά "αερόβια πρόσληψη φωσφόρου"" (3) Η ενεργοποιημένη λάσπη αποβλήτων, η οποία περιέχει ΠΑΟ που έχουν απορροφήσει πλεονάζοντα φωσφόρο, αντιπροσωπεύει τον φωσφόρο που αφαιρείται από τα λύματα.Οι συμβατικές διαδικασίες ενεργού ιλύματος επιτυγχάνουν μόνο περίπου 12%~20% αφαίρεση φωσφόρου μέσω της αφομοίωσης.Αντίθετα, τα συστήματα που έχουν σχεδιαστεί για βιολογική απομάκρυνση φωσφόρου μπορούν να επιτύχουν περιεκτικότητα φωσφόρου στις λάσπης 5% έως 6% (από ξηρό βάρος), με ρυθμούς απομάκρυνσης γενικά επαρκείς για να πληρούν τα πρότυπα εκφόρτωσης.ΙΙΙΠαράγοντες που επηρεάζουν τη βιολογική αφαίρεση φωσφόρου
3. Αναερόβια ζώνη διαλυμένου οξυγόνου (DO): πρέπει να είναι αυστηρά αναερόβια· πρέπει να απουσιάζουν ακόμη και νιτρικά άλατα (NO3−).Πρέπει να διατηρεί επαρκές διάλυτο οξυγόνο ώστε να εξασφαλίζεται επαρκής απορρόφηση φωσφόρου από τα PAO.
4. Χρόνος διατήρησης λάσπης (SRT) Η SRT επηρεάζει σημαντικά την αποτελεσματικότητα αφαίρεσης φωσφόρουSRT = 30 ημέρες → ~ 40% ποσοστό αφαίρεσης SRT = 17 ημέρες → ~ 50% ποσοστό αφαίρεσης SRT = 5 ημέρες → έως 87% ποσοστό αφαίρεσης
5. Θερμοκρασία Οπταμικό εύρος: 5°C-30°C.
6. Αξία pH Βέλτιστο εύρος: 6·8.
7. Η αναλογία BOD5/TP > 20 είναι θεμελιώδης προϋπόθεση για την αποτελεσματική αφαίρεση του φωσφόρου.Η πιο πλήρης αναερόβια απελευθέρωση οδηγεί σε μεγαλύτερη επακόλουθη αεροβική πρόσληψη.
8. Συγκέντρωση νιτρικών ουσιών Τα επίπεδα νιτρικών ουσιών στην αναερόβια ζώνη πρέπει να διατηρούνται κάτω από 2 mg/l. Όταν το COD/TKN > 10, η ανασταλτική επίδραση των νιτρικών ουσιών μετριάζεται.
9. Πιθανότητα οξείδωσης-μείωσης (ORP) 表格 Ζώνη ΟΡΠ Περιοχή Αερόβια Ζώνη +40 έως +50 mV Ανοξική Ζώνη -160 έως -5 mV IV. Βιολογικές διαδικασίες αφαίρεσης φωσφόρου
10. Αναερόβια-οξική διαδικασία (διαδικασία A/O) Χαρακτηριστικά της διαδικασίας: Χρόνος υδραυλικής κατακράτησης (HRT): 3·6 h Μεικτές αιωρούμενες υγρές στερεές ουσίες (MLSS) σε δεξαμενή αερισμού: 2,700·3,000 mg/l Αποδοτικότητα αφαίρεσης φωσφόρου: ~ 70%· TP του απορρίμματος < 1 mg/l Περιεκτικότητα σε φώσφορο λάσπης: ~ 4% (υψηλή αξία λιπασμάτων) SVI < 100· καλή αποθηκευτικότητα, ανθεκτικότητα σε χύδημα
11. Διαδικασία φωστρίπ (συνδυασμένη βιολογική-χημική) Η διαδικασία φωστρίπ ενσωματώνει βιολογική και χημική αφαίρεση φωσφόρου:(1) Η κύρια ροή υποβάλλεται σε συμβατική βιολογική επεξεργασία (αναερόβια-αερόβια). (2) Μια παράπλευρη ροή ενεργού ιλύματος επιστροφής εισέρχεται σε δεξαμενή απομάκρυνσης όπου απελευθερώνεται ο φωσφόρος υπό αναερόβες συνθήκες.(3) Στον πλούσιο σε φώσφορο υπερεπιβαλλόμενο για χημική βροχόπτωση προστίθεται ασβέστιο.. (4) Η απομακρυσμένη ιλύ επιστρέφεται στο κύριο σύστημα. Χαρακτηριστικά της διαδικασίας φωστρίπ: Εξαιρετική αφαίρεση φωσφόρου· TP του απορροφικού ύδατος συνήθως < 1 mg/l Υψηλή περιεκτικότητα φωσφόρου ιλύματος: 2,1%·7.1% Μικρή κατανάλωση ασβεστίου SVI < 100· η λάσπη αποθηκεύεται, πυκνώνει και αποβράζει εύκολα· υψηλή αξία θρεπτικών ουσιών/γόνων·Η ουσία της βιολογικής απομάκρυνσης του φωσφόρου έγκειται στον κυκλικό μηχανισμό "αποδέσμευσης-αποδέσμευσης" των PAO που καθοδηγείται από εναλλασσόμενες αναερόβες-αερόβες συνθήκεςΗ έκταση της αναερόβιας απελευθέρωσης φωσφόρου καθορίζει άμεσα την ικανότητα για την επακόλουθη αεροβική απορρόφηση.Η αυστηρή διατήρηση του αναερόβου περιβάλλοντος (απουσία τόσο του διαλυμένου οξυγόνου όσο και των νιτρικών ουσιών) είναι κρίσιμη για την επιτυχή βιολογική αφαίρεση του φωσφόρουΕπιπλέον, η κατάλληλη SRT, η επαρκής πηγή άνθρακα και το κατάλληλο pH είναι ουσιώδεις παράγοντες για τη διασφάλιση υψηλής αποτελεσματικότητας αφαίρεσης.