Успех биохемијског система зависи од МЛСС (концентрација мешаног кречног муља)

Рад процеса активног муља захтева правилну контролу бројних параметара, укључујући и контролу МЛСС, једног од најчешће коришћених индикатора у свакодневном раду система отпадних вода.

Концентрација активног муља се односи на садржај суспендованих чврстих материја у мешаној течности на излазу из резервоара за аерацију, означен симболом МЛСС, са јединицама мг/Л. Користи се за мерење количине активног муља у резервоару за аерацију. Укупан износ МЛСС-а укључује следећа четири аспекта:

Активни микроорганизми;
Не-биоразградива органска материја адсорбована на активном муљу;
Остаци од самооксидације микроба{0}};
Неорганска материја.

Током рада, посебно је важно напоменути да се МЛСС односи само на концентрацију мешане течности у резервоару за аерацију, искључујући концентрацију мешане течности у секундарном таложнику. Штавише, када се прати концентрација мешане течности у резервоару за аерацију, кључно је користити концентрацију мешане течности на излазу из резервоара за аерацију као стандард за мерење концентрације активног муља у целом резервоару за аерацију.

1. Однос између концентрације активног муља и старости муља

Старост муља је оперативно средство за постизање циља старости муља уклањањем активног муља. Разуман опсег за контролу концентрације активног муља може се дати кроз разумну старост муља и однос хране-према{2}}микроба. У ствари, ако је концентрација активног муља прекомерно повећана, старост муља ће бити посебно дуга, премашујући нормално контролисану вредност старости муља, чак и када концентрација органске материје није висока. Ово јасно указује да се концентрација активног муља контролише превисока, што је много тачније од процене да ли концентрација активног муља треба да се контролише на основу његове апсолутне вредности.

2. Однос између концентрације активног муља и температуре воде

Раст, репродукција и метаболизам активног муља у резервоару за биолошки третман су уско повезани са температуром воде. За сваких 10 степени смањења температуре воде, активност активног муља ће се смањити за половину; када је температура воде испод 10 степени, ефекат третмана је очигледно лош. Да би се ово решило, концентрација активног муља се може подесити тако да се носи са променама температуре воде:

Када је температура воде ниска, концентрација активног муља се може повећати како би се неутралисао негативан утицај смањене активности активног муља, чиме се постиже повећана ефикасност уклањања при ниским температурама воде.

Када је температура воде висока, активност активног муља је снажна. Превише висока концентрација активног муља штетна је за таложење активног муља. У овом случају, смањење концентрације активног муља може спречити стварање несталих флокула и замућеног супернатанта.

3. Однос између концентрације активног муља и омјера таложења активног муља

Концентрација активног муља утиче на коначни однос таложења. Већа концентрација активног муља резултира већим односом коначног таложења, и обрнуто. То је зато што већа концентрација активног муља доводи до веће биолошке количине, што резултира већим односом таложења након компресије и седиментације. Кључна разлика у односу на друге факторе који могу повећати однос таложења је посматрање да ли је компримовани активни муљ густ и да ли је његова боја тамно браон. У случајевима када повећана концентрација не-активног муља доводи до већег односа таложења, то је обично због лошег збијања и тамније боје.

Наравно, и прениска концентрација активног муља значајно утиче на однос таложења. Међутим, то често није узроковано намјерним смањењем концентрације активног муља од стране оператера, већ претјерано ниском концентрацијом органске материје. У таквим случајевима, оператери, који осећају да је концентрација активног муља прениска, покушавају да је повећају, што доводи до старења активног муља. Завршно посматрање коефицијента таложења ће открити типичне знаке старења активног муља: високу компресибилност, тамну боју и бистар супернатант који садржи фине флокуле.

Ако дође до ниског степена таложења услед абнормалног испуштања муља, посматрањем ће се такође открити да је таложени активни муљ бледе боје, да има лошу компресибилност и да је ретко.

1. Утицај концентрације муља на нитрификацију

Многи фактори животне средине утичу на нитрификацију, укључујући пХ, температуру, СРТ, ДО, БОД/ТКН, концентрацију муља и токсичне супстанце. У стварним постројењима за пречишћавање отпадних вода, само параметри као што су СРТ, ДО, БОД/ТКН и концентрација муља могу се контролисати током процеса процеса.

а. Код аеробне нитрификације, веће концентрације муља резултирају релативно већом концентрацијом нитрификујућих бактерија, што доводи до веће стопе аеробне нитрификације у условима високе концентрације муља.

б. Одређена старост муља је неопходна да би се обезбедило присуство нитрификујућих бактерија у биолошком муљу. Стварање повољних услова за живот нитрификујућих бактерија додатно повећава њихов удео у микробној заједници, чиме се повећава њихова концентрација. При високим концентрацијама муља, више БПК се троши у анаеробној фази, што резултира релативно нижим БПК/ТКН односом у аеробној фази.

Неке студије су показале инверзну везу између удела нитрификујућих бактерија у активном муљу и БПК/ТКН. Пошто су нитрификујуће бактерије аутотрофне, концентрација органског супстрата није ограничавајући фактор за њихов раст. Међутим, ако је концентрација органског супстрата превисока, то ће изазвати брзу пролиферацију хетеротрофних бактерија -раста- високе стопе, такмичећи се за растворени кисеоник. Ово успорава раст аутотрофних бактерија и спречава аеробне нитрификационе бактерије да добију предност, што резултира смањеном стопом нитрификације.

ц. Растворен кисеоник (ДО) је генерално важан индикатор у фази нитрификације постројења за пречишћавање отпадних вода, обично изнад 2 мг/Л. У већини процеса оксидационог јарка, просечна вредност ДО у јарку је тешко достићи 2 мг/Л, углавном остајући на 1 мг/Л или ниже. Међутим, ефекат нитрификације је и даље добар. Разлог за то је тај што релативно висока концентрација муља јединствена за оксидационе канале, иако резултира нижом вредности ДО, повећава друге факторе који погодују нитрификацији.

Повећана концентрација муља повећава ефективну запремину резервоара за биолошки третман уз смањење оптерећења. Из друге перспективе, повећање концентрације муља такође повећава аеробни капацитет микроорганизама. Под истим условима аерације, очитавање мерача раствореног кисеоника такође би требало да буде ниже. Горе наведене тачке објашњавају да повећање концентрације муља може на одговарајући начин смањити вредност раствореног кисеоника (ДО) у резервоару за биолошки третман уз одржавање доброг нивоа нитрификације.

д. Да би се обезбедио нормалан раст и репродукција нитрификујућих бактерија у активном муљу, старост муља генерално треба контролисати на више од 8 дана. Међутим, да би се обезбедила релативно уравнотежена конкурентска предност за нитрификационе бактерије у односу на друге хетеротрофне бактерије, старост муља треба повећати без изазивања озбиљног старења муља, што сходно томе повећава концентрацију муља у биолошком систему.

2. Утицај концентрације муља на денитрификацију

Биолошка денитрификација је процес којим бактерије које денитрификују користе јонски кисеоник у нитратима за разлагање органске материје у аноксичним условима. Нитрат се редукује на Н2, чиме се завршава процес денитрификације. Денитрификујуће бактерије су хетеротрофне факултативне бактерије које обилују у системима за пречишћавање отпадних вода. У аеробним условима, они користе кисеоник за дисање и оксидативно разлагање органске материје.

У условима без молекуларног кисеоника, када су нитратни и нитритни јони присутни истовремено, они могу да искористе кисеоник из ових јона за дисање, оксидацију и разлагање органске материје. Денитрификујуће бактерије могу да користе широк спектар органских супстрата као донора електрона у процесу денитрификације, укључујући угљене хидрате, органске киселине, алкохоле, па чак и једињења као што су алкани, бензоати и други деривати бензена, који су често главне компоненте отпадних вода. Многи фактори утичу на брзину денитрификације, укључујући пХ, температуру, растворени кисеоник (ДО), однос угљеника-према-однос азота (однос Ц/Н) и концентрацију муља. У стварним постројењима за пречишћавање отпадних вода, само параметри као што су ДО и концентрација муља могу се контролисати током процеса процеса. Иако је однос Ц/Н најважнији фактор који утиче на реакцију денитрификације, он је у великој мери зависан од квалитета воде која утиче и генерално га је тешко контролисати у пракси.

а. Денитрификација захтева одсуство молекуларног кисеоника како би се омогућило бактеријама које денитрификују да искористе јонски кисеоник у нитратима и нитритима за разлагање органске материје. Као што је раније поменуто, биолошки системи са високом концентрацијом муља могу на одговарајући начин смањити растворени кисеоник (ДО) током нитрификације уз одржавање ефикасности нитрификације. Стога, снижавање ДО на крају нитрификације ефикасно смањује садржај ДО који се преноси у повратној течности нитрата, смањујући утицај молекуларног кисеоника на процес денитрификације у аноксичној зони и побољшавајући способност денитрификујућих бактерија да искористе изворе угљеника.

Истовремено, високе концентрације муља такође резултирају релативно јаким ендогеним метаболичким аеробним капацитетом, додатно трошећи растворени кисеоник у повратним и аноксичним зонама. Штавише, веома високе концентрације муља мењају вискозитет мешане течности, повећавајући отпорност на дифузију и на тај начин смањујући ДО који се преноси у повратној течности. У неким процесима третмана који користе отворене канале као повратне канале, ово може смањити оксигенацију потребну за повратни ток. Укратко, високе концентрације муља играју значајну улогу у смањењу ДО током фазе денитрификације у стварном процесу.

б. Пошто су денитрификујуће бактерије хетеротрофне факултативне бактерије и обилују у системима за пречишћавање отпадних вода, повећање концентрације муља у систему може ефикасно повећати концентрацију денитрификујућих бактерија. Брзина денитрификације је у великој мери независна од концентрација нитрата и нитрита, али показује реакцију првог-реда са концентрацијом денитрификујућих бактерија.

Стога, у стварном раду процеса, високе концентрације муља могу скратити време денитрификације и смањити ефективну запремину аноксичне зоне. С обзиром на фиксну ефективну запремину у аноксичној зони, високе концентрације муља омогућавају боље коришћење релативно тешко{1}}разградиве-органске материје у органском матриксу као извора угљеника. Ово је посебно важно за процесе уклањања азота и фосфора, посебно када су извори угљеника недовољни.

ц. Високе концентрације муља резултирају релативно већим пречником микробних флокула. Током нитрификације, низак ниво раствореног кисеоника доводи до мањег градијента притиска кисеоника, што олакшава формирање аноксичних средина унутар флокула, чиме се промовише денитрификација. Због тога, високе концентрације муља могу подстаћи истовремену денитрификацију.

Кључ за биолошко уклањање фосфора је повећање удела бактерија које-акумулирају полифосфат у систему активног муља, док истовремено промовише њихов брзи раст и репродукцију током рада система, одржавајући висок садржај фосфора у бактеријама које акумулирају полифосфат- након пражњења.

Да би се повећао удео бактерија које акумулирају полифосфат- (ПАЦ) у активном муљу система, неопходно је створити повољније окружење и хидрауличне услове за њихов раст и размножавање. То значи да имате добро анаеробно и аеробно окружење у току процеса. Контролисање фактора животне средине у анаеробној зони је посебно важно за раст и репродукцију ПАЦ бактерија и постизање уклањања фосфора. Висока концентрација муља у анаеробној зони је кориснија за ПАЦ бактерије.

Ефикасност биолошког уклањања фосфора је уско повезана са старошћу муља. Само са одређеном старошћу муља (око 3 дана) вишак фосфора се може ефикасно уклонити, чиме се постиже функција уклањања фосфора. С обзиром на фиксни утицај суспендованих чврстих материја (СС), пошто је концентрација муља директно пропорционална старости муља, што је концентрација муља изнад одређеног опсега, то је лошији ефекат уклањања фосфора.

а. Док се одржава старост муља довољна за ефикасност уклањања фосфора, повећање концентрације муља у анаеробној зони доводи до одговарајуће веће концентрације ПАЦ бактерија. Ово повећава количину микроорганизама који-ослобађају фосфор, што заузврат повећава количину накнадних аеробних микроорганизама који апсорбују фосфор{3}}, чиме се побољшава укупни ефекат уклањања фосфора из система.

б. У анаеробној зони, бактерије које акумулирају полифосфате- апсорбују ВФА и ослобађају фосфор. Истовремено, у условима високе концентрације муља, анаеробна зона може послужити као део система за анаеробно закисељавање, анаеробно хидролизујући високу-молекуларну- непокорну органску материју у води. Енергија коју ослобађају бактерије које акумулирају полифосфат- током ослобађања фосфора може се користити за активну апсорпцију сирћетне киселине, Х+, итд., формирајући ПХБ и чувајући га у бактеријама. Ово промовише процес ацидификације органске материје, побољшава биоразградљивост отпадних вода и повећава извор угљеника који се користи за реакције денитрификације у наредним процесима третмана.