Il serbatoio di decantazione secondaria è una struttura chiave nei sistemi di trattamento delle acque reflue a fanghi attivi. Il suo compito principale è quello di separare i solidi e i liquidi del liquore miscelato nel serbatoio di reazione, garantendo una qualità stabile dell'effluente e una concentrazione dei fanghi del sistema. Il livello di funzionamento e gestione del serbatoio di sedimentazione secondario influisce direttamente sull'efficienza complessiva del trattamento e sui costi operativi dell'impianto di trattamento delle acque reflue. Questo articolo, basato sull'esperienza operativa e sui metodi di calcolo, descrive in dettaglio i punti chiave di gestione del serbatoio di sedimentazione secondario, gli standard di rimozione dei fanghi e le contromisure per i problemi operativi comuni.
I. Calcolo e gestione dello scarico dei fanghi
Nei sistemi di trattamento delle acque reflue, la frequenza e la quantità di scarico dei fanghi in eccesso influiscono direttamente sulla stabilità degli MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids) del sistema e sulle prestazioni di trattamento del serbatoio di reazione.
1. Frequenza di scarico dei fanghi
Evitare scariche giornaliere concentrate. Lo scarico dovrebbe essere effettuato a intervalli quanto più regolari possibile, ogni 2-3 ore, per ridurre l'impatto sulla qualità dell'acqua del sistema e sulle comunità microbiche.
2. Metodo di calcolo per la portata
Come base per il calcolo viene utilizzata la concentrazione target MLSS da mantenere nel reattore, determinata dalla concentrazione di SS (solidi sospesi) e dalla concentrazione di materia organica solubile (principalmente BOD disciolto) dell'affluente. La formula di calcolo è la seguente:
Dove: a è il carico totale di SS che fluisce nel reattore in un giorno, kg/giorno; b è il tasso di rimozione del BOD5 (kg/d) × tasso di conversione dei fanghi per la rimozione del BOD − volume dei fanghi attivi nel liquore misto (kg) × tasso di auto-ossidazione della respirazione endogena (d⁻¹). Il tasso di conversione dei fanghi per la rimozione del BOD5 può essere considerato pari a 0,7, mentre il tasso di autoossidazione della respirazione endogena può essere pari a 0,07.
Questo metodo è accurato, ma complicato nell'uso quotidiano. Per una più agevole gestione è possibile utilizzare un calcolo semplificato basato sul rapporto di equilibrio tra SV (indice di volume dei fanghi) e MLSS, come riportato nella seguente formula.
Dove: Qg è il volume di scarico dei fanghi in condizioni normali, calcolato dalle registrazioni delle operazioni, m³/d; V è il volume del serbatoio di reazione, m³; Xr è la concentrazione dei fanghi restituiti (mg/L, che può essere sostituito da MLSS×2 se non può essere misurato).
II. Problemi comuni e contromisure nel funzionamento dei serbatoi di decantazione secondari
Durante il funzionamento dei serbatoi di decantazione secondaria, possono verificarsi problemi quali effluenti flocculanti e galleggiamento dei fanghi, che non solo influiscono sulla qualità degli effluenti ma influiscono anche sui processi successivi. Di seguito si analizzano le cause e le contromisure.
1. Alta concentrazione di solidi sospesi negli effluenti
(1) Cause
1) Portata eccessiva di affluenti, tempo di ritenzione insufficiente nel serbatoio di decantazione secondaria e aumento del carico superficiale;
2) Scarse prestazioni di sedimentazione dei fanghi attivi (SVI elevato).
(2) Contromisure
1) Controllare la portata dell'affluente e bilanciare il flusso nel serbatoio di equalizzazione del front-end;
2) Durante la pioggia, fermare la pompa di ritorno per ridurre il volume dell'acqua circolante e abbassare il carico superficiale del serbatoio di sedimentazione secondaria;
3) Nel progetto, scegliere una vasca di sedimentazione secondaria circolare piuttosto che quadrata per evitare problemi di spostamento turbolento dei fanghi all'estremità del raschiacatena.
2. Galleggiamento del fango
Il galleggiamento dei fanghi provoca un forte aumento dei solidi sospesi nell'effluente, producendo un cattivo odore. La causa deve essere rapidamente identificata e affrontata. Le cause comuni rientrano in tre categorie:
(1) Gas che produce decomposizione anaerobica (CO₂, CH₄)
Manifestazione: il fango galleggiante è nero e si deposita rapidamente dopo la spruzzatura.
Causa: Decomposizione anaerobica dei fanghi depositati negli angoli morti della vasca di sedimentazione secondaria, frequente soprattutto nel periodo estivo.
Contromisure: Rafforzare il funzionamento del raschiatore, eliminare gli angoli morti dei fanghi depositati e pulire manualmente quando necessario.
(2) Produzione di azoto durante la denitrificazione (N₂)
Manifestazione: il fango galleggiante è di colore giallo brunastro-, ma si deposita dopo la spruzzatura.
Causa: La nitrificazione nel serbatoio di reazione è troppo rapida, causando l'ingresso di una grande quantità di nitrati nella zona anaerobica sul fondo del serbatoio di decantazione secondaria, innescando la denitrificazione e la produzione di gas.
Contromisure: 1) Installare una sezione anaerobica all'estremità del serbatoio di reazione; 2) Se necessario, regolare il processo per inibire la nitrificazione (considerando i requisiti ambientali dell'effluente per evitare che l'azoto ammoniacale superi lo standard); 3) Per casi speciali che coinvolgono scarichi vicino- alla costa e la necessità di fornire azoto ammoniacale come nutriente per l'acquacoltura, il controllo dell'azoto ammoniacale può essere opportunamente allentato.
(3) Proliferazione degli attinomiceti e produzione di gas
Manifestazione: una grande quantità di fango sottile galleggia sulla superficie, con bolle di gas attaccate al fango in forme filamentose o simili a miglio-, che non riescono a depositarsi dopo la spruzzatura.
Contromisure: 1) Esaminare i fanghi al microscopio per confermare la presenza di attinomiceti; 2) Adottare misure tempestive per inibire gli attinomiceti (come la regolazione dell'età dei fanghi, il controllo del contenuto di olio e acidi organici nell'affluente).
III. Raccomandazioni per il funzionamento e la gestione
1. Test e monitoraggio regolari
(1) Monitorare quotidianamente MLSS, SVI e la concentrazione di ritorno dei fanghi;
(2) Fornire agli operatori strisce reattive per nitrati e nitriti. Utilizzare le strisce reattive per controllare regolarmente l'azoto nitrico e l'azoto nitrito. Se i livelli superano l'intervallo di misurazione della striscia reattiva, diluire il campione prima del test.
2. Prevenire la deposizione di fanghi
(1) Assicurarsi che il raschia-fango funzioni normalmente per prevenire la sedimentazione negli angoli morti della vasca di sedimentazione secondaria;
(2) Pulire regolarmente il fango sul fondo del serbatoio di sedimentazione secondaria, soprattutto durante le stagioni ad alta-temperatura (la pulizia manuale richiede test per gas tossici e nocivi, gas infiammabili ed esplosivi e contenuto di ossigeno in spazi confinati; attualmente sul mercato sono disponibili robot per la pulizia dei fanghi che possono sostituire il lavoro manuale e sono più sicuri).
3. Regolare scientificamente lo scarico dei fanghi
(1) Sulla base sia dei valori calcolati che dell'esperienza operativa, evitare fluttuazioni frequenti e ampie;
(2) Regolare tempestivamente la frequenza di scarico dei fanghi e il volume di scarico singolo durante i giorni di pioggia o quando la qualità dell'acqua affluente cambia.
4. Considerando i requisiti dell'ambiente effluente:
(1) Comprendere appieno le caratteristiche ecologiche dell'area di scarico (ad esempio, acquacoltura, corpi idrici paesaggistici);
(2) Sviluppare un piano operativo che soddisfi gli standard locali di qualità dell'acqua e le esigenze ecologiche.
Riepilogo: Il serbatoio di sedimentazione secondaria può sembrare semplicemente un serbatoio di sedimentazione, ma è l'"ultimo punto di controllo" che collega il serbatoio di reazione e lo scarico degli effluenti. Non deve solo stabilizzare la qualità dell'effluente ma anche fornire una fornitura stabile di fanghi di ritorno al serbatoio di reazione. Il funzionamento e la gestione dovrebbero aderire ai principi di calcolo scientifico + giudizio basato sull'esperienza-+ regolazione dinamica, combinati con dati di monitoraggio in tempo reale-e condizioni ambientali di scarico, per prevenire i problemi prima che si verifichino. Solo in questo modo è possibile ottenere veramente un funzionamento efficiente, stabile ed ecologico dell'impianto di trattamento delle acque reflue.