Questa guida sostiene aggiustamenti incrementali su piccola-scala basati sulla qualità e quantità degli affluenti, sulle condizioni dei fanghi biochimici e sugli standard degli effluenti. Sono severamente vietate modifiche drastiche dei parametri. È progettato per l'implementazione pratica da parte del personale operativo in prima linea che gestisce i processi A²/O e le loro varianti.
I. Stabilire le condizioni di base (prerequisito per l'ottimizzazione)
Crea un registro dei parametri principali: COD influente, BOD₅, NH₃‑N, TN, TP, pH e portata; zona biochimica DO, MLSS, SV30, SVI, azoto nitrato e alcalinità; SS dell'effluente del chiarificatore secondario e altri indicatori di qualità dell'effluente.
Valutare la biodegradabilità degli affluenti: BOD/COD > 0,3 indica una buona biodegradabilità; 0,2–0,3 è la media; < 0,2 indica scarsa biodegradabilità (dare priorità al pretrattamento o alle fonti di carbonio supplementari).
Calcolare il tempo di ritenzione dei fanghi (SRT). Standard municipali tipici: 12–20 giorni per i processi di rimozione di azoto e fosforo; 10–15 giorni solo per la rimozione dell'azoto; evitare SRT eccessivi per i processi focalizzati sulla-rimozione-del fosforo, poiché i SRT prolungati possono causare il fallimento della rimozione biologica del fosforo.
L'ottimizzazione del processo non riguarda la regolazione delle valvole in base all'intuizione; tutti gli aggiustamenti devono essere basati sui dati-. Osservare il sistema per 1-2 cicli di fanghi dopo ogni modifica prima di apportare ulteriori regolazioni.
II. Ottimizzazione del processo di rimozione dell'azoto (azoto ammoniacale e controllo TN)
L'azoto ammoniacale supera i limiti (nitrificazione insufficiente)
Controllare il DO nella zona aerobica: mantenere a 2–3 mg/L; ispezionare i diffusori di aerazione intasati nelle aree con scarsa aerazione (zone morte);
Assicurarsi che SRT non sia troppo corto; durante le stagioni fredde, aumentare opportunamente l'MLSS ed estendere l'SRT;
La nitrificazione consuma l'alcalinità; se l'alcalinità dell'effluente scende al di sotto di 70–100 mg/L, integrare con alcali (carbonato di sodio/bicarbonato di sodio);
Shock da inibitore: le sostanze tossiche presenti nell'affluente possono inibire i batteri nitrificanti, causando un improvviso picco di azoto ammoniacale; dare priorità al controllo dell'affluente e, se necessario, aumentare la capacità di accumulo del serbatoio di equalizzazione. Azoto totale eccessivo (TN) (scarsa denitrificazione)
Controllare rigorosamente l'ossigeno disciolto (DO) nella zona anossica<0.5 mg/L and prevent oxygen from the aerobic zone from entering the anoxic zone. Do not increase the internal recirculation rate without limit; the typical ratio is 100–200%. An excessively high recirculation rate carries dissolved oxygen into the zone, thereby disrupting denitrification.
Valutare le fonti di carbonio dell’acqua grezza: se BOD/TN > 4–5, la fonte di carbonio è sufficiente; il dosaggio esterno del carbonio è necessario solo se questo rapporto è basso.
Monitorare l'azoto nitrato nel serbatoio anossico e dosare le fonti di carbonio secondo necessità; evitare il sovradosaggio per prevenire un rimbalzo del COD degli effluenti.
Controllare il flusso del ricircolo esterno per evitare che venga introdotto ossigeno attraverso il ricircolo del liquore nitrificato dal chiarificatore secondario.
III. Ottimizzazione del processo di rimozione del fosforo (controllo TP; sinergia biologica-chimica)
Nucleo della rimozione biologica del fosforo: mantenere DO < 0,2 mg/L nella zona anaerobica per garantire il rilascio di fosforo da parte degli organismi-accumulatori di fosforo (PAO); gestire adeguatamente lo spreco di fanghi per rimuovere il fosforo dal sistema tramite i fanghi attivi di scarto. Evitare un'invecchiamento eccessivo dei fanghi, poiché i PAO si deterioreranno nel tempo.
Ridurre al minimo l'introduzione di azoto nitrico nella zona anaerobica; l’azoto nitrato consuma fonti di carbonio, annullando direttamente l’efficacia della rimozione biologica del fosforo.
Se la rimozione biologica del fosforo non riesce a soddisfare gli standard nonostante abbia raggiunto il limite, avviare la rimozione chimica del fosforo. Dare priorità al post-dosaggio e condurre test su scala-di prova per determinare il dosaggio ottimale; il sovradosaggio aumenta la produzione di fanghi e aumenta i solidi sospesi (SS) degli effluenti.
IV. Ottimizzazione del sistema a fanghi attivi (MLSS, SV30, SVI)
MLSS: tipicamente 3.000–4.000 mg/L per le acque reflue municipali. Aumentare adeguatamente per carichi di affluenti elevati. Non mantenere elevate concentrazioni di fanghi durante i bassi carichi influenti; in caso contrario si verifica un'eccessiva respirazione endogena che porta all'invecchiamento dei fanghi.
SV30/SVI: SVI ottimale è 70–150 mL/g.
SVI > 150: Accumulo di fanghi. Per la formazione di massa filamentosa: ridurre lo shock di DO, controllare il basso carico influente e aumentare lo spreco di fanghi.
SVI < 50: Il fango è frammentato e invecchiato (colore nero, scarsa attività); ridurre lo spreco di fanghi e aumentare il carico organico. Colore del fango: giallo-marrone o giallo terroso indica condizioni normali (decantazione rapida, surnatante limpido); l'annerimento e gli odori sgradevoli solitamente indicano condizioni anossiche o anaerobiche; un eccessivo accumulo di schiuma suggerisce la presenza di tensioattivi o l'invecchiamento dei fanghi.
Principio dello spreco di fanghi: smaltire i fanghi di scarto in piccole quantità frequentemente anziché in grandi lotti contemporaneamente per evitare il collasso del sistema.
V. Controllo zonale-ottimizzato dell'ossigeno disciolto (DO)
Zona anaerobica: DO < 0,2 mg/L; l'aerazione è severamente vietata.
Zona anossica: DO < 0,5 mg/L.
Zona aerobica: 2–3 mg/L all'estremità di ingresso, 1,5–2,0 mg/L all'estremità di uscita; non è necessario mantenere un DO elevato in tutta la zona.
Un eccessivo DO nella zona aerobica aumenta il consumo di energia, introduce un elevato DO nelle zone anossiche/anaerobiche (interrompendo la rimozione di azoto e fosforo) e accelera il consumo di fonti di carbonio. Utilizza unità di frequenza-variabili (VFD) sui ventilatori per regolare dinamicamente l'aerazione in base al carico influente e alle variazioni del flusso diurno.
VI. Ottimizzazione del processo di chiarifica secondaria per prevenire il dilavamento dei fanghi e un alto livello di effluenti SS
Controllare il carico idraulico della superficie; monitorare i rischi di tracimazione durante improvvisi picchi di flusso.
Affrontare i rapporti anomali di sedimentazione dei fanghi regolando tempestivamente l'MLSS; evitare che lo strato di fanghi nel chiarificatore secondario salga troppo in alto.
Mantenere un rapporto di rendimento esterno ragionevole (50-100%): aumentare il tasso di rendimento se il coltre di fanghi è troppo alto e diminuirlo se il coltre è troppo basso.
Ispezione di routine: se schiuma superficiale o grossi pezzi di fiocchi galleggiano in superficie, indagare sulle cause come l'accumulo di fanghi o i fanghi galleggianti indotti dalla denitrificazione- (dove il gas azoto derivante dalla denitrificazione solleva i fanghi).
Se si verificano fanghi galleggianti indotti dalla denitrificazione-: ridurre il tempo di permanenza dei fanghi nel chiarificatore secondario, aumentare il tasso di ritorno esterno e ottimizzare la denitrificazione anossica a monte.
VII. Elaborare piani di emergenza per gli shock influenti
Shock del pH: se il pH dell'affluente è < 6 o > 9, dare priorità al tamponamento nel serbatoio di equalizzazione; l'intervallo di pH ottimale per i fanghi è 6,5–8,5.
Shock da carico elevato-: se si verificano picchi di COD influenti, non aumentare ciecamente l'aerazione; dare priorità al mantenimento di ambienti anossici/anaerobici per prevenire la tossicità dei fanghi; diluire l'affluente o ridurre il volume di afflusso, se necessario. Affluente a basso-carico: durante i giorni di pioggia o i periodi di basso flusso, ridurre l'MLSS e la potenza del ventilatore per prevenire la sovra-ossidazione e l'invecchiamento dei fanghi.
VIII. Idee sbagliate comuni
Dosare in modo aggressivo le fonti di carbonio quando TN è elevato, senza controllare il DO della zona anossica o il riporto di ossigeno-dal ricircolo interno;
Aumentare ciecamente l'aerazione quando l'azoto ammoniacale-è elevato, ignorando l'alcalinità insufficiente o l'età inadeguata dei fanghi;
Il tentativo di raggiungere un MLSS elevato e il mancato smaltimento dei fanghi per periodi prolungati, con conseguente invecchiamento dei fanghi e perdita di efficienza nella rimozione del fosforo;
Mantenere un DO uniformemente elevato in tutto il serbatoio senza suddivisione in zone, con conseguente perdita delle funzioni anaerobiche e anossiche;
Apportare modifiche drastiche ai parametri in una sola volta, lasciando il sistema dei fanghi incapace di adattarsi e causando fluttuazioni negli indicatori di prestazione.
IX. Fasi operative standard per l'ottimizzazione del processo
Raccogliere dati completi sulla qualità dell'acqua e sui fanghi per identificare il parametro anomalo specifico;
Determinare se il problema deriva dalle caratteristiche degli affluenti, dalle condizioni dei fanghi o dai parametri operativi;
Apporta piccole modifiche a un singolo parametro; non alterare più variabili contemporaneamente;
Osservare il sistema per 1-2 cicli dei fanghi e registrare i cambiamenti negli indicatori di prestazione;
Procedere con ulteriori aggiustamenti solo se i risultati non sono soddisfacenti.
In conclusione: il prerequisito per l'ottimizzazione del processo è il mantenimento di una conformità stabile degli effluenti; gli sforzi di ottimizzazione dovrebbero bilanciare il consumo di energia e di prodotti chimici per raggiungere il duplice obiettivo di conformità normativa e riduzione dei costi.
