Роль активного ила в очистке сточных вод - это динамическая система сложных микробиологических экосистем и физических и химических процессов.и его основной механизм можно глубоко проанализировать от микрометаболизма до уровня макропроцесса
1, Механизм метаболизма микробных сообществ
Иерархическое деление функциональных микробиологических сообществ
-выгодное бактериальное сообщество: в основном состоит из гетеротрофных бактерий (таких как Pseudomonas и Zygomycetes), отвечающих за первичную деградацию органического вещества,секреция внеклеточных ферментов для гидролиза крупных органических молекул в абсорбируемые мелкие молекулы (такие как полисахариды → глюкоза), белки → аминокислоты).
- Функциональная микробиота:
- нитрирующие бактерии (нитритные бактерии, нитратные бактерии): при аэробных условиях окисляют НН - Н до НО 2− и НО −.
-Денитрифующие бактерии (такие как Псевдомона): в анаэробных условиях они используют органическое вещество в качестве донора электронов для уменьшения NO − до N 2.
- Бактерии, накапливающие полифосфат (например, 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).
Распределение энергии в метаболизме микробов
- метаболизм распада: органическое вещество окисляется и выделяет энергию (около 40% преобразуется в АТФ, 60% теряется в виде тепловой энергии).
- Анаболизм: энергия используется для пролиферации клеток микробов (производства грязи), а оставшаяся энергия потребляется путем эндогенного дыхания.
2Усиливающее действие физических и химических процессов
Эффект связывания адсорбции, флокуляции, осаждения
- Стадия адсорбции:Микроорганизмы быстро улавливают органическое вещество через вязкую сеть EPS (внеклеточных полимерных веществ) (скорость адсорбции может достигать более 10 раз скорости разложения).
- Механизм флокуляции:
-Биологическая флокуляция: полисахариды и белки в EPS, выделяемые микроорганизмами, действуют как биологические флокулянты для стимулирования образования флоков.
- нейтрализация заряда: с использованием ионов Ca 2 + и Mg 2 + для уменьшения отрицательного заряда на коллоидной поверхности и уменьшения отталкивания.
Эффективность осадков: хорошие хлопья (SVI=100~150 mL/g) достигают разделения грязевой воды в резервуаре вторичного осаждения, а концентрация возвращаемого гряза может достигать 3000~5000 мг/л.
Контроль передачи массы и диффузии
- Градиент растворенного кислорода: Неравномерное распределение растворенного кислорода в баке аэрации образует микросреду (аэробный аноксический интерфейс), способствующий синхронной нитрификации и денитрификации.
- Диффузия субстрата: скорость переноса органического вещества из водной фазы на поверхность микробных клеток влияет на эффективность разложения,который может быть оптимизирован путем увеличения интенсивности перемешивания.
3Логика управления параметрами процесса
Ключевые параметры управления
-Возраст грязи (SRT): определяет структуру микробной популяции (например, длинная SRT способствует росту нитрифицирующих бактерий, короткая SRT ингибирует волокнистые бактерии).
- нагрузка на слизи (F/M): высокая нагрузка (0,3 ~ 0,6 kgBOD/kgMLSS · d) ускоряет разложение органического вещества, но может легко вызвать опухоль слизи; низкая нагрузка (< 0,15 kgBOD/kgMLSS · d) полезна для нитрификации.
- соотношение оттока (R): влияет на концентрацию ила и эффективность обработки резервуара аэрации (обычно 20% ~ 100%).
Направление оптимизации типичных процессов
Процесс -A/O: Удаление фосфора достигается с помощью анаэробной аэробной чередования, и ORP в анаэробной зоне необходимо контролировать на -150 ~ 250 мВ.
- Процесс 2/O: Увеличить аноксидную стадию для повышения денитрификации, требуя сбалансированного распределения источника углерода (приоритетное денитрификация, за которой следует удаление фосфора).
- Процесс SBR: многофункциональная интеграция, достигнутая с помощью контроля временных рядов, требующая оптимизации интенсивности аэрации и времени осаждения.
4, Проблемы и стратегии преодоления во время эксплуатации
Общий анализ проблем
- Отек слизи: чрезмерное размножение волокнистых бактерий приводит к SVI> 200 мл/ г, которое можно ингибировать путем добавления Fe 3+ или корректировки F/ M.
-Старение ила: длительная работа с низкой нагрузкой приводит к флокуляции, требующей выделения ила или повышенной нагрузки для активизации метаболизма.
Эффективность денитрификации ограничена: когда углеродный источник недостаточен, метанол/ацетат натрия может быть добавлен, или процесс MBR может быть использован для продления SRT.
Интеллектуальная технология управления
- Онлайн-мониторинг: обратная связь в режиме реального времени о состоянии процесса через датчики DO, pH, ORP.
- Прогнозирование модели: применять ASM (модель активированного ила) для моделирования метаболических процессов и оптимизации стратегий аэрации и рефлюкса.
5, Технологические инновации и передовые направления
Разработка новых процессов
- Денитрификация нитрификацией короткого действия: окислить НН - Н до NO 2 - и напрямую денатрифицировать, сэкономив 25% аэрации и 40% углеродного источника.
- Технология гранулированного грязи: путем самоагломерации для образования миллиметровых частиц, он повышает способность сопротивляться ударным нагрузкам.
использование ресурсов
- анаэробное переваривание ила: преобразование органического вещества в биогаз (содержащий 60% ~ 70% CH4) для получения энергии.
- восстановление фосфора: извлечение удобрений с медленным высвобождением из ила с помощью технологии кристаллизации птичьего экскремента (MgNH 4 PO 4 · 6H 2 O).
резюмировать
Система активированного ила обеспечивает полный контроль цепочки от органической минерализации до цикла питательных веществ путем сочетания микробиологического метаболизма и физико-химических процессов.Будущая тенденция развития будет сосредоточена на низкоуглеродных и энергосберегающих процессах, интеллектуального регулирования и восстановления ресурсов для удовлетворения спроса на модернизацию очистки сточных вод в рамках цели углеродной нейтральности. 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.
