Zasady i technologie procesowe biologicznego usuwania fosforu

I. Formy fosforu w ściekach Fosfor w ściekach występuje głównie w trzech postaciach: Fosfory nieorganiczne: H2PO4−, HPO42−, PO43− Polifosfory Fosfor organiczny w oczyszczaniu ściekówWszystkie bakterie pochłaniają pewną ilość fosforu z środowiska, aby zaspokoić swoje potrzeby wzrostuJednakże określona grupa bakterii znana jako organizmy gromadzące polifosforany (PAO), zwane również bakteriami gromadzącymi fosforany lub bakteriami usuwającymi fosfor,mogą wchłaniać fosfor w ilości przekraczającej ich fizjologiczne potrzebyWykrywając ten bogaty w fosfor szlam, pozwala się usunąć fosfor z układu. II. 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. Anaerobowa faza uwalniania fosforu W warunkach beztlenowych następują następujące procesy kluczowe:(1) Substancje organiczne w ściekach są przekształcane w lotne kwasy tłuszczowe (VFAs) przez fermentacyjne bakterie acidogeniczne(2) W tych niekorzystnych warunkach beztlenowych PAO rozkładają swoje wewnątrzkomórkowe zapasy polifosforanu.Wykorzystuje się energię wytworzoną częściowo do utrzymania komórki, a częściowo do aktywnego wchłaniania VFA, które następnie są konwertowane i przechowywane wewnątrzkomórkowo jako PHB (poly- β- hydroxybutyrat).(3) Fosforan nieorganiczny wytworzony w wyniku rozpadu polifosforanu uwalniany jest z powrotem do ścieków . "
2. Aerobiczna faza wychwytu fosforu Po wejściu do środowiska aerobowego: (1) PAO metabolizują aerobicznie przechowywany PHB,uwalnianie znacznej ilości energii do proliferacji i innych czynności fizjologicznych. (2) Część tej energii napędza aktywne pochłanianie fosforanów z ścieków,które gromadzą się wewnątrzkomórkowo w postaci polifosforanów w nadmiernych ilościach(3) Odpady z aktywowanego osadu zawierające PAO, które wchłonęły nadmiar fosforu, stanowią fosfor usunięty z wód ściekowych.Konwencjonalne procesy uwalniania osadów aktywnych pozwalają na usunięcie fosforu tylko w około 12%-20% poprzez asymilację.Natomiast systemy przeznaczone do usuwania fosforu biologicznego mogą osiągać zawartość fosforu w osadzie 5% -6% (w suchej masie), przy czym szybkość usuwania jest ogólnie wystarczająca do spełnienia norm zrzutów.IIICzynniki wpływające na biologiczne usuwanie fosforu
3. Strefa anaerobowa z rozpuszczonym tlenem (DO): musi być ściśle anaerobowa; nawet azotany (NO3−) muszą być nieobecne. Strefa aerobowa:Musi utrzymywać wystarczającą ilość rozpuszczonego tlenu, aby zapewnić odpowiednie wchłanianie fosforu przez PAO.
4. Czas zatrzymywania błota (SRT) SRT ma znaczący wpływ na efektywność usuwania fosforuSRT = 30 dni → ~40% wskaźnik usunięcia SRT = 17 dni → ~50% wskaźnik usunięcia SRT = 5 dni → do 87% wskaźnik usunięcia
5. Optymalny zakres temperatury: 5°C-30°C.
6. Wartość pH Optymalny zakres: 6 ̊8.
7. Ładowanie BOD5 Wskaźnik BOD5/TP > 20 jest podstawowym wymogiem dla skutecznego usuwania fosforu. Łatwo ulegające biodegradacji związki organiczne o niskiej masie cząsteczkowej indukują silniejsze uwalnianie fosforu;bardziej pełne uwalnianie odczynów beztlenowych prowadzi do większego późniejszego wchłaniania substancji aerobowych.
8. Stężenie azotów Poziom azotów w strefie beztlenowej powinien być utrzymywany poniżej 2 mg/l. Gdy COD/TKN > 10, efekt hamujący azotów jest zmniejszany.
9. Potencjał utleniania-redukcji (ORP) 表格 Strefa ORP Zakres Strefa aerobowa +40 do +50 mV Strefa anoksyczna -160 do -5 mV IV. Biologiczne procesy usuwania fosforu
10. Charakterystyka procesu w procesie anaerobowo-tlenowym (proces A/O): czas zatrzymywania hydraulicznego (HRT): 3 ‰ 6 h mieszane ciekłe zawieszone ciała stałe (MLSS) w zbiorniku wentylacyjnym: 2 700 ‰ 3,000 mg/l Skuteczność usuwania fosforu: ~ 70%; TP ścieków < 1 mg/l Zawartość fosforu w błocie: ~ 4% (wysoka wartość nawozu) SVI < 100; dobra osadność, odporność na rozkład
11. Proces fostrypowania (kombinowany proces biologiczno-chemiczny) Proces fostrypowania integruje biologiczne i chemiczne usuwanie fosforu:(1) Przepływ główny poddawany jest konwencjonalnej obróbce biologicznej (anaerobowo-aerobowej). (2) Stronny strumień zwrotnego osadu aktywowanego trafia do zbiornika do usuwania, gdzie fosfor uwalniany jest w warunkach beztlenowych.(3) Do supernatantu bogatego w fosfor dodaje się wapń do opadów chemicznych. (4) Odrzucony osad powraca do systemu głównego.1% Niskie zużycie wapna SVI < 100; osada się, gęstnieje i łatwo odwodnia; wysoka wartość składników odżywczych/nawózów;Odporność na rozkładanie Wniosek Rdzeń biologicznego usuwania fosforu leży w cyklicznym mechanizmie "uwolnienia i wychwytywania" PAO, napędzanym naprzemiennie anaerobowymi i aerobowymi warunkamiPoziom uwolnienia fosforu w stanie beztlenowym bezpośrednio określa zdolność do późniejszego wchłaniania fosforu w stanie aerobowym.ścisłe utrzymanie środowiska beztlenowego (brak zarówno rozpuszczonego tlenu, jak i azotów) ma kluczowe znaczenie dla skutecznego biologicznego usuwania fosforuPonadto odpowiedni SRT, wystarczające źródło węgla i odpowiednie pH są istotnymi czynnikami zapewniającymi wysoką wydajność usuwania.