Многи људи који раде на пречишћавању отпадних вода имају интуицију: „Микроорганизми су главна сила, тако да више муља значи јачи капацитет за пречишћавање“. Ово изгледа разумно, али у стварном раду то често доводи до проблема.
Они који су били укључени у-пуштање у рад на лицу места вероватно су били сведоци овог сценарија: флуктуација отпадних вода, повремено прекорачење амонијачног азота од стандарда, а прва реакција оператера је „недовољна концентрација муља“, што доводи до смањеног или чак никаквог испуштања муља. МЛСС се постепено повећава са 3000 на 4000, 5000 и 6000 мг/Л.
Зачудо, док већа концентрација муља решава проблем, ствара нове проблеме-преливања муља из секундарног таложника, ефлуент СС премашује стандарде, фреквенција вентилатора је већ на максимуму, а ДО у аеробном резервоару не може да се повећа.
Па где је проблем?
Веза између концентрације муља и капацитета система није линеарна, већ парабола.
Уско грло у снабдевању кисеоником: „Последња миља“ трансфера раствореног кисеоника
Прво, размотрите аерацију: За сваких 1000 мг/Л повећања концентрације муља, брзина потрошње кисеоника у резервоару расте. За одржавање дневног метаболизма 1 кг активног муља потребно је приближно 0,8-1,2 кг кисеоника. Када МЛСС порасте са 3000 на 5000, укупна биомаса у резервоару се повећава за скоро 70%, што доводи до повећања укупне потражње кисеоника.
Дубља криза лежи у ограничењима преноса кисеоника на микроскали. Када МЛСС пређе одређену вредност, величина честица и густина флокула активног муља се значајно повећавају. Ово узрокује експоненцијално повећање отпора преноса кисеоника, стварајући проблем "последње миље" преноса раствореног кисеоника.
У овом тренутку, иако ДО у аеробном резервоару може остати на 2,0-3,0 мг/Л, отприлике 60% запремине унутар флокула може већ бити у стању аноксичних услова. Нитрификујуће бактерије су попут становника стиснутих у „собну собу без прозора“, где спољне хетеротрофне бактерије троше кисеоник пре него што стигну до њиховог подручја. Стопа искоришћења ДО (раствореног органског угљеника) значајно опада, активност нитрификујућих бактерија је потиснута, а амонијачни азот почиње да расте. Истовремено, локализована аноксична средина олакшава пролиферацију филаментозних бактерија, лабавећи структуру муља и погоршавајући перформансе таложења.
Граница поравнања: Криза "преоптерећења" секундарног таложника
Гледајући секундарни таложник: што је већа концентрација муља, то више чврсте материје улази у секундарни резервоар за таложење. Пројектована вредност површинског оптерећења за типичан секундарни таложник са централним улазом и околним излазом је 0,8~1,2 м³/м²·х, а оптерећење чврстим материјама се обично контролише на 4~6 кг/м²·х.
Континуирано повећање МЛСС (Микед Ликуор Суспендед Солидс) ће директно довести до значајног повећања утовара чврстих материја у секундарном таложнику, прекорачујући његову границу пројектованог капацитета. Једном преоптерећен, ефекат одвајања воде{1}}таља слаби, супернатант постаје мутан, а ефлуент СС премашује стандард. Понекад слој финог муља плута по целој површини секундарног таложника, а подешавање односа повратног тока је неефикасно. Многе суспендоване чврсте материје које превазилазе стандард нису укорењене у одељку за биолошки третман, већ у концентрацији муља која премашује пројектовани капацитет секундарног таложника.
Неуравнотежено доба муља: Замка "старења" иза концентрације
Још један фактор који се лако превиди је старост муља. Уз константну запремину испуштања муља, повећање МЛСС ће продужити старост муља.
Прекомерно старење муља доводи до старења муља: микроорганизми улазе у фазу ендогеног дисања, повећавајући сопствену потрошњу кисеоника, али се њихова ефективна активност у разградњи загађивача значајно смањује. Стареће флокуле муља постају фине и фрагментиране, спорије се таложе и лако се губе са отпадним водама.
Проналажење „тачке равнотеже“: Динамичка контрола је кључна
У пракси је „одговарајућа концентрација“ увек важнија од „високе концентрације“. Не постоји јединствена, универзално применљива оптимална концентрација муља; радне параметре треба динамички прилагођавати на основу специфичних услова рада:
Инфлуентно оптерећење: У условима високог органског оптерећења, умерено повећање концентрације муља може ублажити шокове квалитета воде; под дуготрајним-оптерећењима са малим утицајем, прекомерна концентрација муља ће само повећати потрошњу енергије вентилатора и повећати притисак на одржавање испуштања муља.
Услови температуре воде: Зими ниске температуре смањују метаболичку активност микроба, омогућавајући умерено повећање МЛСС (више-чврсте чврсте материје муља) како би се обезбедила нитрификација. Љети, више температуре воде и већа микробна активност смањују концентрацију муља, штедећи енергију аерације и смањујући ризик од нагомилавања муља.
Основно мерило: Фокус на Ф/М (однос хране-према-микроорганизму)
Најпоузданије мерило за процену да ли је концентрација муља разумна је Ф/М однос (однос хране-према-микроорганизму), уместо да се строго фокусира на једну вредност МЛСС.
За конвенционалне комуналне системе отпадних вода, одговарајући опсег Ф/М је типично 0,1~0,2 кг БОД₅/кг МЛСС·д (неки процеси могу ово смањити на 0,2~0,4).
Однос Ф/М испод 0,05 указује на дуготрајан-недостатак микробног супстрата; континуирано гладовање ће брзо довести до старења муља.
Однос Ф/М изнад 0,4 указује на недовољне ефективне резерве биомасе, чинећи ефлуент веома подложним прекорачењу стандарда током шокова квалитета воде.
Дневна прилагођавања брзине испуштања муља да би се стабилизовао однос -према{1}} микроорганизама су далеко научнија од строгог придржавања фиксне концентрације муља. Многа-успостављена постројења за пречишћавање отпадних вода динамички прилагођавају своје концентрације муља на основу стварних услова: умерено повећавају концентрацију зими да би се одржала ефикасност пречишћавања, а смањују је лети ради уштеде енергије и контроле нагомилавања муља. Ово су практична искуства сажета од стране особља на првој линији након безбројних покушаја и грешака.
Коначно, концентрација муља је само средство за прилагођавање процеса, а никада крајњи циљ рада. Оно што заиста желимо да постигнемо је дугорочна-стабилност система, доследно усклађени отпадни ток и оперативни трошкови који се могу контролисати.
И превисоки и ниски нивои МЛСС-а су штетни за стабилан рад система. Оптимална концентрација муља је она која одржава брзину протока (Ф/М) у разумном опсегу, обезбеђује стабилан и контролисан растворени кисеоник (ДО), спречава отицање муља од секундарне седиментације и доследно испуњава стандарде квалитета воде. Ова вредност може бити виша или нижа од референтне вредности дизајна, али виша дефинитивно није увек боља.