Ο ρόλος της ενεργού ιλύς στην επεξεργασία λυμάτων είναι ένα δυναμικό σύστημα πολύπλοκων μικροβιακών οικοσυστημάτων και φυσικών και χημικών διεργασιών,και ο βασικός μηχανισμός του μπορεί να αναλυθεί σε βάθος από τον μικρομεταβολισμό μέχρι το επίπεδο της μακροδιαδικασίας
1, Ο συνεργατικός μεταβολικός μηχανισμός των μικροβιακών κοινοτήτων
Ιεραρχική κατανομή των λειτουργικών μικροβιακών κοινοτήτων
-Επιλεγμένη βακτηριακή κοινότητα: Αποτελείται κυρίως από ετεροτροφικά βακτήρια (όπως Pseudomonas και Zygomycetes), υπεύθυνα για την πρωτογενή αποδόμηση της οργανικής ύλης,εκκρίνοντας εξωκυτταρικά ένζυμα για την υδρολίωση μεγάλων οργανικών μορίων σε απορροφήσιμα μικρά μόρια (όπως πολυσακχαρίδια → γλυκόζη, πρωτεΐνες → αμινοξέα).
- Λειτουργικό μικροβίωμα:
- Νιτροποιητικά βακτήρια (βακτήρια νιτρίτων, βακτήρια νιτρικών): υπό αερόβες συνθήκες, οξειδώνουν το NH-N σε NO2− και NO-β.
-Δενιτρίφηση βακτηρίων (όπως Pseudomonas): Υπό αναερόβες συνθήκες, χρησιμοποιούν οργανική ύλη ως δότης ηλεκτρονίων για να μειώσουν το NO − σε N 2.
-Πολυφωσφορικά συσσωρεύοντα βακτήρια (όπως το Acinetobacter): Excessive uptake of phosphorus in anaerobic aerobic alternating environments (releasing energy to absorb phosphorus during aerobic conditions and releasing phosphorus to obtain carbon sources during anaerobic conditions).
Κατανομή ενέργειας στο μικροβιακό μεταβολισμό
- Μεταβολισμός αποσύνθεσης: Η οργανική ύλη οξειδώνει και απελευθερώνει ενέργεια (περίπου 40% μετατρέπεται σε ATP, το 60% χάνεται ως θερμική ενέργεια).
-Αναβολισμός: Η ενέργεια χρησιμοποιείται για τον πολλαπλασιασμό των μικροβιακών κυττάρων (παραγωγή λάσπης) και η υπόλοιπη ενέργεια καταναλώνεται μέσω της ενδογενούς αναπνοής.
2, Η ενισχυτική επίδραση των φυσικών και χημικών διεργασιών
Η επίδραση σύνδεσης της προσρόφησης, της φλοκλίωσης και της βροχής
-Στάδιο απορρόφησης:Οι μικροοργανισμοί απορροφούν γρήγορα οργανική ύλη μέσω του ιξώδους δικτύου των EPS (εξωκυτταρικών πολυμερών ουσιών) (ο ρυθμός προσρόφησης μπορεί να φθάσει περισσότερο από 10 φορές τον ρυθμό αποδόμησης).
- Μηχανισμός ρευστότητας:
- Βιολογική φλοκούλωση: Τα πολυσακχαρίδια και οι πρωτεΐνες στο EPS που εκκρίνονται από μικροοργανισμούς λειτουργούν ως βιολογικά φλοκούλαντα για την προώθηση του σχηματισμού των φλοκών.
-Αποσταθεροποίηση φορτίου: Χρησιμοποιώντας ιόντα Ca 2 + και Mg 2 + για τη μείωση του αρνητικού φορτίου στην κολοϊδή επιφάνεια και τη μείωση της απόρριψης.
-Αποτελεσματικότητα βροχόπτωσης: Οι καλές νιφάδες (SVI=100~150 mL/g) επιτυγχάνουν διαχωρισμό νερού από λάσπη στη δευτερογενή δεξαμενή ιζηματοποίησης και η συγκέντρωση της επιστρεφόμενης λάσπης μπορεί να φθάσει τα 3000~5000 mg/l.
Ελέγχος της μεταφοράς μάζας και της διάχυσης
-Διαλυμένο βαθμίδιο οξυγόνου: Η άνιση κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου στην δεξαμενή αερισμού σχηματίζει ένα μικροπεριβάλλον (αερόβια ανοξική διεπαφή), προωθώντας τη συγχρονική νιτρικοποίηση και απονιτρικοποίηση.
- διάχυση στο υπόστρωμα: ο ρυθμός μεταφοράς της οργανικής ύλης από την υδατική φάση στην επιφάνεια των μικροβιακών κυττάρων επηρεάζει την αποτελεσματικότητα της αποδόσεως,που μπορεί να βελτιστοποιηθεί με την αύξηση της έντασης ανάμειξης.
3Λογική ελέγχου των παραμέτρων της διαδικασίας
Βασικές παραμέτρους ελέγχου
- Η ηλικία της λάσπης (SRT): καθορίζει τη δομή του μικροβιακού πληθυσμού (π.χ. η μακρά SRT προάγει την ανάπτυξη των νιτροποιητικών βακτηρίων, η σύντομη SRT αναστέλλει τα νηματώδη βακτήρια).
- Φορτίο λάσπης (F/M): Το υψηλό φορτίο (0,3~0,6 kgBOD/kgMLSS · d) επιταχύνει την αποδόμηση της οργανικής ύλης, αλλά μπορεί εύκολα να προκαλέσει πρήξιμο της λάσπης..
-Συντελεστής ανταπόδοσης (R): επηρεάζει τη συγκέντρωση ιλύων και την αποτελεσματικότητα επεξεργασίας της δεξαμενής αερισμού (συνήθως 20%~100%).
Κατεύθυνση βελτιστοποίησης των τυπικών διαδικασιών
-Πρόοδος A/O: Η απομάκρυνση του φωσφόρου επιτυγχάνεται μέσω αναερόβιας αεροβικής εναλλαγής και η ORP στην αναερόβια ζώνη πρέπει να ελέγχεται σε -150~-250 mV.
-Προϊόν 2/O: Αυξήστε το αναξικό στάδιο για να ενισχύσετε την απονυτρίωση, απαιτώντας ισορροπημένη κατανομή της πηγής άνθρακα (προτεραιότητα απονυτρίωσης, ακολουθούμενη από αφαίρεση φωσφόρου).
-Πρόοδος SBR: Πολυλειτουργική ολοκλήρωση που επιτυγχάνεται μέσω ελέγχου χρονοσειρών, απαιτώντας βελτιστοποίηση της έντασης αερισμού και του χρόνου ιζηματοποίησης.
4, Προκλήσεις και στρατηγικές αντιμετώπισης κατά τη διάρκεια της λειτουργίας
Κοινή ανάλυση προβλημάτων
-Οίδημα από λάσπη: Ο υπερβολικός πολλαπλασιασμός των νήμων βακτηρίων οδηγεί σε SVI> 200 mL/ g, η οποία μπορεί να ανασταλεί με προσθήκη Fe 3+ ή προσαρμογή του F/ M.
- Γήρανση από λάσπη: Η μακροχρόνια λειτουργία με χαμηλό φορτίο οδηγεί σε φλοκκαλίωση, η οποία απαιτεί αποδέσμευση λάσπης ή αυξημένο φορτίο για την ενεργοποίηση του μεταβολισμού.
- Η αποτελεσματικότητα της απονυτρίωσης είναι περιορισμένη: όταν η πηγή άνθρακα είναι ανεπαρκής, μπορεί να συμπληρωθεί με μεθανόλη/ακετάτη νατρίου ή μπορεί να χρησιμοποιηθεί η διαδικασία MBR για την επέκταση της SRT.
Τεχνολογία ευφυούς ελέγχου
-Αναγνώριση διαδικτυακής παρακολούθησης: ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο της κατάστασης της διαδικασίας μέσω αισθητήρων DO, pH, ORP.
- Προβλέψη μοντέλου: Εφαρμογή ASM (μοντέλο ενεργοποιημένης ιλύς) για την προσομοίωση μεταβολικών διαδικασιών και βελτιστοποίηση των στρατηγικών αερισμού και επιστροφής.
5, Τεχνολογική καινοτομία και πρωτοποριακές κατευθύνσεις
Ανάπτυξη νέων διαδικασιών
-Δενιτρίφηση με νιτρίφηση μικρής εμβέλειας: οξείδωση του NH-N σε NO2− και άμεση απονιτρίφηση, εξοικονομώντας 25% αερισμό και 40% πηγή άνθρακα.
-Τεχνολογία κόκκων λάσπης: Με την αυτοσυσσώρευση σε σωματίδια μεγέθους χιλιοστών, ενισχύει την ικανότητα αντοχής σε φορτία πρόσκρουσης.
χρήση πόρων
-Αναερόβια πέψη των ιλύων: μετατροπή οργανικής ύλης σε βιοαέριο (που περιέχει 60%~70% CH4) για την ανάκτηση ενέργειας.
- Αποκάλυψη φωσφόρου: Εξόρυξη λιπασμάτων αργής απελευθέρωσης από λάσπη μέσω κρυστάλλωσης από κοπριά πτηνών (MgNH 4 PO 4 · 6H 2 O).
Συνοψίστε
Το σύστημα ενεργού ιλύματος επιτυγχάνει πλήρη έλεγχο της αλυσίδας από την οργανική ορυκτοποίηση μέχρι τον κύκλο θρεπτικών ουσιών μέσω της σύνδεσης του μικροβιακού μεταβολισμού και των φυσικοχημικών διεργασιών.Η μελλοντική τάση ανάπτυξης θα επικεντρωθεί σε διαδικασίες χαμηλών εκπομπών άνθρακα και εξοικονόμησης ενέργειας, ευφυής ρύθμιση και ανάκτηση πόρων για την κάλυψη της ζήτησης για την αναβάθμιση της επεξεργασίας λυμάτων στο πλαίσιο του στόχου της ουδετερότητας άνθρακα. it is necessary to flexibly adjust process parameters based on water quality characteristics (such as toxic substances in industrial wastewater and metabolic inhibition in low-temperature environments) to ensure stable and efficient operation of the system.
