Un MLSS elevato (Mixed Liquor Suspended Solids) può danneggiare i sistemi di trattamento delle acque reflue in diversi modi, tra cui il trasferimento di massa, la sedimentazione, il consumo di energia e la stabilità del processo. Il problema principale è che supera la ragionevole capacità di carico per la sopravvivenza microbica e il funzionamento del processo. Gli impatti specifici e la logica di base sono i seguenti:
1. Ossigeno disciolto insufficiente, che porta a ipossia dei fanghi/ambienti anaerobici
Un MLSS elevato aumenta la richiesta di ossigeno da parte dei microrganismi, riducendo significativamente l'efficienza di trasferimento dell'ossigeno nel serbatoio di aerazione e portando facilmente ad ambienti ipossici/anaerobici localizzati. L'attività dei batteri aerobici viene inibita, riducendo l'efficienza di degradazione della materia organica; la denitrificazione avviene prematuramente nel serbatoio di aerazione, generando un gran numero di bolle, causando l'accumulo di fanghi, il galleggiamento dei fanghi e un eccessivo COD e azoto ammoniacale nell'effluente.
2. Deterioramento delle prestazioni di sedimentazione del serbatoio di sedimentazione secondaria, con conseguente aumento dei solidi sospesi (SS) degli effluenti.
Un MLSS elevato aumenta la viscosità del liquore miscelato, rendendo i fiocchi di fango più leggeri. Ciò porta facilmente alla sedimentazione stratificata nella vasca di sedimentazione secondaria, riducendo la comprimibilità dei fanghi e diminuendo significativamente la velocità di sedimentazione. Allo stesso tempo, i fanghi ad alta-concentrazione sono soggetti a denitrificazione (la decomposizione anossica dei nitrati produce bolle di N₂ che trasportano i fanghi in superficie), con conseguente perdita di fanghi ed eccessivo SS dell'effluente. Ciò causa anche un’ulteriore perdita di fanghi dal sistema, creando un circolo vizioso.
3. Drastico aumento del consumo di energia per l'aerazione e aumento dei costi operativi.
Per soddisfare la domanda di ossigeno di un MLSS elevato, è necessario aumentare l’intensità dell’aerazione, portando ad un aumento proporzionale del consumo energetico del ventilatore. Allo stesso tempo, l'elevata viscosità del liquido miscelato aumenta la resistenza al trasporto e alla miscelazione di pompe e miscelatori, aumentando ulteriormente il consumo energetico. Ciò aumenta significativamente i costi operativi senza alcun vantaggio di processo.
4. Età ridotta dei fanghi e squilibrio microbico
Un MLSS elevato, abbinato alla rimozione prematura dei fanghi, porta a una durata dei fanghi (SRT) relativamente più breve nel sistema. Ciò rende difficile la sopravvivenza dei batteri nitrificanti a lungo ciclo di-generazione-e di altri batteri funzionali, riducendo significativamente l'efficienza della nitrificazione e rendendo i livelli di azoto ammoniacale degli effluenti inclini a superare gli standard. Allo stesso tempo, i batteri dominanti si spostano verso generi più resistenti alle incrostazioni-, riducendo drasticamente la resilienza del sistema alle fluttuazioni nella qualità e quantità dell'acqua.
5. Problemi specifici del processo della membrana- (ad esempio, MBR): incrostazione accelerata della membrana
Nei bioreattori a membrana, un MLSS elevato aumenta significativamente la probabilità di contatto tra colloidi e fiocchi nel liquido misto e la superficie della membrana. Ciò accelera il blocco dei pori della membrana, l’ispessimento del panello filtrante e un rapido aumento della pressione transmembrana (TMP). Ciò aumenta drasticamente la frequenza di pulizia della membrana, riduce la durata della membrana e aumenta notevolmente i costi di manutenzione.
6. Perdita del sistema di resistenza agli urti, incline al collasso completo
In condizioni MLSS elevate, lo spazio buffer del sistema è estremamente ridotto. Una volta incontrate fluttuazioni nella qualità dell'acqua influente (come COD, sostanze tossiche) o nella portata, i microrganismi sono soggetti alla morte di massa a causa di improvvisi cambiamenti ambientali, portando alla disintegrazione dei fanghi. Il successivo recupero è difficile e-dispendioso in termini di tempo.
Riepilogo principale (mnemonico):
Elevato volume di fanghi=ossigeno insufficiente, scarsa sedimentazione, elevato consumo di energia, squilibrio microbico, incline al collasso; i processi di membrana accelereranno anche l'intasamento.
Strategia di risposta pratica:
1. Aumentare immediatamente lo scarico dei fanghi per ridurre rapidamente l'MLSS all'intervallo di progettazione del processo (2000-4000 mg/L per serbatoi aerobici convenzionali, adattato in base ai requisiti del processo);
2. Aumentare temporaneamente l'intensità dell'aerazione per evitare l'ipossia localizzata, monitorando il DO (controllato a 2-3 mg/L);
3. Controllare il carico idraulico del sedimentatore secondario, ed eventualmente ridurre la portata in affluente per ridurre la pressione di sedimentazione dei fanghi;
4. Monitorare il rapporto di sedimentazione dei fanghi (SV30) e l'indice di volume dei fanghi (SVI) per determinare se è presente un rigonfiamento dei fanghi e aggiungere flocculanti (come il PAC) per migliorare le prestazioni di sedimentazione.