איכות קולחים
1. עודף חומר אורגני
הגורמים המשפיעים בעיקר על יעילות הטיפול בחומר אורגני כוללים:
(1) חומרים מזינים
באופן כללי, חומרים מזינים כמו חנקן וזרחן במי שפכים מספיקים לצרכים מיקרוביאליים, ולעיתים בכמות עודפת. עם זאת, כאשר שיעור השפכים התעשייתיים גבוה יחסית, יש לבדוק את יחס הפחמן-חנקן-זרחן כדי לוודא שהוא עומד בתקן של 100:5:1.
● אם יש מחסור בחנקן, בדרך כלל מוסיפים מלחי אמוניום.
● אם חסר זרחן, בדרך כלל מוסיפים חומצה זרחתית או פוספטים.
(2) pH
ה-pH של מי שפכים הוא בדרך כלל ניטרלי, נע בין 6.5 ל-7.5. ירידה קלה ב-pH עלולה להיגרם מתסיסה אנאירובית בצנרת הביוב. ירידות pH משמעותיות במהלך העונה הגשומה נובעות לרוב מגשם חומצי עירוני, במיוחד במערכות ביוב משולבות.
שינוי פתאומי וגדול ב-pH, בין אם מדובר בעלייה ובין אם מדובר בירידה, נגרם בדרך כלל מהזרמה גדולה של שפכים תעשייתיים. התאמת ה-pH של מי שפכים כרוכה בדרך כלל בהוספת נתרן הידרוקסיד או חומצה גופרתית, אך הדבר מגדיל משמעותית את עלויות הטיפול.
(3) שמנים וגריז
כאשר תכולת החומרים השמנים בשפכים גבוהה, יעילות האוורור של ציוד האוורור תקטן. ללא הגברת האוורור, יעילות הטיפול תרד, אך הגדלת האוורור בהכרח מעלה את עלויות התפעול.
תכולת שמן גבוהה גם מפחיתה את ביצועי השקיעה של בוצה פעילה, ובמקרים חמורים עלולה לגרום להתנפחות בוצה, מה שמוביל למוצקים מרחפים (SS) בשפכים החורגים מהסטנדרטים. עבור גורם בעל תכולת שמן גבוהה, יש להוסיף ציוד להסרת שמן בשלב הטיפול המקדים.
(4) טמפרטורה
לטמפרטורה יש מגוון רחב של השפעות על תהליך הבוצה הפעילה.
● ראשית, זה משפיע על הפעילות המיקרוביאלית. בחורף, אם לא ננקטים אמצעי בקרה, יעילות הטיפול תרד.
● שנית, זה משפיע על ביצועי ההפרדה במיכלי שיקוע משניים; לדוגמה, שינויי טמפרטורה יכולים לגרום לזרמי צפיפות ולקצר-במעגל; טמפרטורות נמוכות מגדילות את צמיגות הבוצה ומפחיתות את ביצועי השקיעה.
● שלישית, הטמפרטורה משפיעה על יעילות האוורור. בקיץ, טמפרטורות גבוהות יותר מורידות את ריווי החמצן המומס, מה שהופך את העברת החמצן לקשה יותר ומפחית את יעילות האוורור. זה גם מקטין את צפיפות האוויר, ולכן כדי לשמור על אותה אספקת אוויר, יש להגדיל את נפח האוויר.
2.TP (סה"כ זרחן) חריגה מהסטנדרטים
הסרת זרחן ביולוגי מסתמכת על אורגניזמים שצוברים פולי-פוספט (PAOs) המשחררים זרחן בתנאים אנאירוביים וסופגים עודפי זרחן בתנאים אירוביים. הזרחן מוסר על ידי פריקת זרחן-עודפי בוצה עשירה. הסיבות ל-TP של שפכים חריגה מהסטנדרטים כוללים:
(1) טמפרטורה
הטמפרטורה משפיעה על סילוק הזרחן בצורה פחות ברורה מאשר סילוק חנקן ביולוגי. בטווח מסוים, פינוי זרחן ביולוגי פועל בהצלחה למרות שינויי טמפרטורה מתונים. ניסויים מראים כי הסרת זרחן עדיפה בטמפרטורות מעל 10 מעלות, מכיוון ש-PAOs גדלים לאט יותר בטמפרטורות נמוכות.
(2) ערך pH
בין pH 6.5 ל-8.0, תכולת הזרחן וקצב הספיגה של מיקרואורגניזמים פוליפוספטים נשארים יציבים. כאשר ה-pH יורד מתחת ל-6.5, ספיגת הזרחן יורדת בחדות. ירידות PH פתאומיות גורמות לעלייה מהירה בריכוז הזרחן באזורים אירוביים ואנאירוביים כאחד; ככל שירידה ב-pH גדולה יותר, כך משתחרר יותר זרחן. שחרור זה אינו תגובה פיזיולוגית או ביוכימית של PAOs אלא אפקט "מסת חומצה" כימי גרידא. שחרור זרחן אנאירובי גדול יותר עקב ירידת pH מביאה לספיגת זרחן אירובי נמוכה יותר, מה שמעיד על השחרור הרסני ולא יעיל. ספיגת זרחן קלה מתרחשת כאשר ה-pH עולה.
(3) חמצן מומס (DO)
כל מ"ג חמצן מולקולרי יכול לצרוך 1.14 מ"ג של COD מתכלה, מעכב את צמיחת ה-PAO ומקשה על סילוק הזרחן. האזור האנאירובי צריך לשמור על DO נמוך כדי להעדיף תסיסת חומצה על ידי אנאירובים, לקדם שחרור זרחן על ידי PAOs, ולהפחית את הצריכה של חומרים אורגניים מתכלים, מה שמאפשר ל-PAO לסנתז יותר PHB. לעומת זאת, האזור האירובי דורש DO גבוה יותר כדי לתמוך ב-PAOs בפירוק PHB מאוחסן כדי להשיג אנרגיה לספיגת פוספט מומס מהביוב וסינתזה של פוליפוספט תוך תאי. יש לשלוט ב-DO מתחת ל-0.3 מ"ג/ליטר באזורים אנאירוביים ומעל ל-2 מ"ג/ליטר באזורים אירוביים כדי להבטיח שחרור וספיגה אירובית יעילה של זרחן אנאירובי.
(4) חנקן חנקן במיכל אנאירובי
חנקן חנקתי באזור האנאירובי צורך מצעים אורגניים, מעכב את שחרור הזרחן של PAOs ובכך משפיע על ספיגת הזרחן בתנאים אירוביים. כמו כן, חנקן חנקתי משמש על ידי דן חיידקים כמקבלי אלקטרונים עבור דניטריפיקציה, מה שמפריע לתהליכי התסיסה המייצרים חומצות הדרושות לחילוף החומרים של זרחן PAO, דיכוי שחרור זרחן PAO, ספיגת וסינתזת PHB. כל מ"ג חנקן חנקתי צורך 2.86 מ"ג של COD מתכלה, המדכא את שחרור זרחן אנאירובי. בדרך כלל, חנקן חנקתי נשלט מתחת ל-1.5 מ"ג/ליטר.
(5) עידן בוצה
פינוי זרחן מושג בעיקר על ידי פריקת בוצה עודפת; לפיכך, כמות הבוצה העודפת קובעת את יעילות ההסרה. גיל הבוצה משפיע ישירות על נפח פליטת הבוצה ועל ספיגת הזרחן. גיל בוצה נמוך יותר משפר את סילוק הזרחן על ידי הגברת הפרשת עודפי בוצה ופינוי זרחן במערכת, הפחתת הזרחן בשפכי שיקוע משניים. עם זאת, סילוק חנקן וזרחן ביולוגי מצריך גיל בוצה מספיק לניטריפיקציה ודיניטריציית צמיחת חיידקים, מה שהופך לעתים קרובות את סילוק הזרחן לבלתי מספק. בדרך כלל, גיל הבוצה במערכות להסרת זרחן נשלט בין 3.5 ל-7 ימים.
(6) יחס COD/TP
בהרחקת זרחן ביולוגי, סוג וכמות המצעים האורגניים בשלב האנאירובי והיחס בין חומרי הזנה הדרושים לחיידקים לזרחן בביוב, משפיעים באופן קריטי על יעילות ההסרה. מצעים שונים גורמים לשחרור וספיגת זרחן משתנים. משקל מולקולרי נמוך, אורגניים מתכלים בקלות (למשל, חומצות שומן נדיפות) נמצאים בשימוש קל על ידי PAOs כדי לשחרר פוליפוספט מאוחסן ולעורר שחרור זרחן חזק. משקל מולקולרי גבוה, קשים-לפירוק-, גורמים לשחרור זרחן חלש יותר. ככל ששחרור הזרחן שלם יותר באופן אנאירובי, כך ספיגת הזרחן בצורה אירובית גדולה יותר. PAOs משתמשים באנרגיה משחרור זרחן אנאירובי כדי לספוג חומרים אורגניים מולקולריים נמוכים להישרדות בתנאים אנאירוביים. לפיכך, מספיק חומר אורגני (COD/TP > 15) חיוני להישרדות PAO ולהסרת זרחן אידיאלית.
(7) COD מתכלה בקלות (RBCOD)
מחקרים מראים שמצעים כמו חומצה אצטית, פרופיונית וחומצה פורמית מובילים לשיעורי שחרור זרחן גבוהים, התלויים בריכוז בוצה פעילה ובהרכב החיידקים, לא בריכוז המצע. שחרור זרחן כזה עוקב אחר קינטיקה מסדר אפס-. יש להמיר חומרים אורגניים אחרים למולקולות הקטנות הללו לפני ש-PAOs יוכלו לבצע חילוף חומרים.
(8) גליקוגן
גליקוגן הוא פוליסכריד מסועף גדול המורכב מיחידות גלוקוז ומשמש כאחסון אנרגיה תוך תאית. ב-PAOs, גליקוגן נוצר בסביבות אירוביות, אוגר אנרגיה שעברה חילוף חומרים בתנאים אנאירוביים לייצור NADH (מבשר לסינתזה של PHA), המספק אנרגיה מטבולית. אוורור מוגזם או חמצון- יתר מפחית את הגליקוגן ב-PAOs, מה שגורם למחסור ב-NADH בתנאים אנאירוביים ולהסרת זרחן לקויה.
(9) זמן שמירה הידראולי (HRT)
במערכות עירוניות להסרת חנקן וזרחן ביולוגיות-מופעלות היטב, שחרור וספיגת זרחן דורשים בדרך כלל 1.5-2.5 שעות ו-2.0-3.0 שעות, בהתאמה. שחרור זרחן הוא קצת יותר קריטי; לפיכך, טיפול ב-HRT אנאירובי נמצא במעקב צמוד. HRT אנאירובי קצר מדי מונע שחרור מספק של זרחן ופירוק חומרים אורגניים לחומצות שומן נמוכות; זמן רב מדי מגדיל את העלות ואת תופעות הלוואי. שחרור וספיגת זרחן קשורים זה בזה: שחרור אנאירובי מספק משפר את הספיגה האירובית ולהיפך, יוצר מחזור חיובי. נתונים תפעוליים מצביעים על טיפולי HRT מתאימים כמו 1h15m-1h45m אנאירובי ו-2h-3h10m אירובי.
(10) יחס החזרה (R)
בתהליכי A/O (אנאירובי/אירובי), חיוני לשמור על מספיק חמצן מומס בבוצה המופעלת החוזרת ממיכל האוורור למיכל השקיעה המשני כדי למנוע שחרור זרחן אנאירובי אצל האחרון. ללא הסרת בוצה מהירה, שכבות בוצה עבות גורמות לשחרור זרחן אנאירובי למרות DO גבוה. לפיכך, יחסי החזרה לא צריכים להיות נמוכים מדי, מה שמבטיח פריקה מהירה של בוצה ממיכלי שיקוע. יחסי החזרה גבוהים מדי מגבירים את צריכת האנרגיה ומצמצמים את זמן החזקת הבוצה במיכל האוורור, ופוגעים בסילוק BOD5 וזרחן. יחסי תשואה אופטימליים נעים בין 50% ל-70%.
3.ציוד מכני וחשמלי
פעולה יציבה של טיפול בביוב ובוצה תלויה בציוד מכני וחשמלי אמין, אשר משפיע גם על צריכת האנרגיה של המפעל.
(1) מכונת מסך בר
השלב הראשון בטיפול, מועד לתקלות שיכולות לעצור את זרימת הביוב. בעיות נפוצות:
חסימה עקב בלאי מיסבים או כשל מכני. דורש שימון ובדיקה קבועים.
חסימה על ידי סיבים, שקיות ניילון הגורמות לזרימה מופחתת והצפה. דורש שדרוגים טכניים או ניקוי ידני.
(2) משאבות הרמה
בעיקר משאבות טבולות. מרווחי אימפלר המשאבה וטבעת האיטום עלולים להיסתם על ידי פסולת, להפחית את האיטום והיעילות, ולגרום לכשל במנוע. מומלץ לבצע בדיקה סדירה, סיבוב משאבה והפעלה משופרת של מסך הבר.
עיצוב מערכת זרימה ואיסוף משתנים דורשים משאבות מסודרות בשיפועים עם משאבות-במהירות קבועות ומהירות-משתנות כדי לטפל בתנודות ביעילות.
(3) מפוחים
ציוד עתיר מפתח ואנרגיה-. הפרמטרים כוללים זרימת אוויר, לחץ, צריכת חשמל ורעש. מפוחים צנטריפוגליים בשימוש נפוץ עם יתרונות על פני מפוחי Roots ביעילות, תוחלת חיים, רעש ויציבות. בקרת תדר משתנה ותצורות מפוחים מרובות מייעלים את השימוש באנרגיה.
יש צורך בתחזוקה שוטפת של מקררי שמן, מסננים והבטחת איכות שמן נאותה כדי למנוע אמולסיפיקציה והתחממות יתר.
(4) ראשי אוורור
בעיקר ממברנות מיקרו-נקביות (דיסק, כיפה, צלחת, סוגי צינורות). סתימה והזדקנות הגומי מפחיתים את יעילות העברת החמצן. יש צורך בניקוי קבוע עם חומצה פורמית או אוויר-בלחץ גבוה, עם אמצעי זהירות. יש לפתוח בקביעות את שסתומי הניקוז כדי להסיר עיבוי. יש להחליף מפזרים סתומים או פגומים.
(5) ציוד להסרת בוצה
חלק מהתהליכים חסרים מיכלי שיקוע משניים (למשל, SBR, UNITANK), מה שגורם לניתוב שכבת בוצה ולהפרשת בוצה לא מספקת, מה שמגדיל את צריכת האנרגיה והכימיקלים. מומלצת פריקת בוצה לסירוגין או רב-נקודתית. יש צורך בתחזוקה שוטפת של מכשירי מגרד ושאיבה במיכלי שיקוע.
(6) מכונות הסרת מים
שני סוגים עיקריים: צנטריפוגה ומכבש מסנן רצועה.
4. צנטריפוגה:
שקול ריכוז בוצה, קצב הזנה, הפרש מהירות, מינון פולימר על מוצקי עוגה, תסנין SS והתאוששות.
הפרש מהירות גדול יותר מקצר את שימור הבוצה, מעלה את תכולת הלחות ומוצקי התסנן.
דיפרנציאל קטן יותר משפר את ההפרדה אך מסתכן בסתימה.
התאם את מינון הפולימר וקצב ההזנה כדי לייעל.
בעיות נפוצות:אזעקות עקב כביסה לא מספקת, התחממות יתר של מסבים כתוצאה מחסימת שימון, אזעקות מנוע מממיר תדרים ובוץ שלא נפלט עקב פקעות בוצה קטנות במיוחד בעונות גשומות. התאם פרמטרים תפעוליים כדי להפחית.
לחץ מסנן חגורה:
בוצה נדחסת וגוזזה בין שתי חגורות העוברות על גלילים כדי להסיר מים.
נקודות תפעול ותחזוקה כוללות חלוקה אחידה של בוצה, מגרדים רכים, מערכות ניקוי חרירים, מעקב רצועות אוטומטי והגנות משתלבות.
בעיות נפוצות: החלקת חגורה, סטיית חגורה, סתימה ומוצקי עוגה יורדים בעיקר בגלל עומס יתר, מתח לא תקין, רולים פגומים ועודף פולימר. התאמה וניקוי קבועים חיוניים.
מכשירי ניטור
זיהומים גבוהים וסביבה קשה גורמים לשגיאות מדידה תכופות או נזק לנתחים מקוונים, ומשפיעות על בקרה ואוטומציה.
יש צורך ביחידות טיפול מקדמות בדגימת מים ובמנתחים המותאמים לטווחי ריכוז. לציוד גדול צריך להיות מערכות בקרה התואמות לאוטומציה של המפעל כדי להפחית את עלויות התקשורת.
הליכי התחזוקה כוללים חלקי חילוף מתוכננים, כיול קבוע, ניקוי והחלפת חומרים מתכלים.
הגנת ברקים חיונית עבור מכשירים חיצוניים עקב פגיעות ברק תכופות במפעלי ביוב. חוסר הגנה מוביל לעלויות תיקון גבוהות ולסיכונים תפעוליים.