Nel campo del trattamento delle acque reflue, il processo a fanghi attivi funge da silenzioso “custode della depurazione”. Formato dall'aggregazione di microrganismi aerobici, sfrutta le sue potenti capacità di adsorbimento e ossidazione per "divorare" e trasformare la materia organica nelle acque reflue, proteggendo la qualità dell'acqua. Tuttavia, questo "guardiano" può anche andare incontro a una "crisi sanitaria"-accumulo di fanghi. Una volta che si verifica, non solo può portare a standard eccessivi di effluenti, ma può anche paralizzare l’intero sistema di trattamento. Oggi approfondiremo le cause e i processi di rigonfiamento dei fanghi e ti insegneremo come identificarlo accuratamente e affrontarlo scientificamente.
I. Comprendere il "Codice sanitario" dei fanghi attivi
Per determinare se i fanghi si stanno "accumulando", è necessario prima comprenderne gli "indicatori di salute". I seguenti tre indicatori fondamentali sono fondamentali per monitorare lo stato dei fanghi attivi:
Volume di sedimentazione del fango (SV30): prelevare 1000 ml di liquido misto dal serbatoio di aerazione, lasciarlo riposare per 30 minuti e misurare il rapporto volumetrico del fango sedimentato rispetto al liquido misto. L'intervallo normale è 20%-30%. Un valore significativamente superiore a questo può indicare un avviso di bulking.
Indice di volume dei fanghi (SVI): il volume (ml/g) occupato da 1 g di fango secco dopo 30 minuti di sedimentazione. La formula è (SV% × 100) / MLSS. Un SVI pari a circa 100 indica prestazioni ottimali di sedimentazione dei fanghi; un SVI superiore a 150 significa che il fango sta per o è già entrato in uno stato di volume.
Abbondanza di filamenti: al microscopio, i batteri filamentosi formano lo "scheletro" dei fanghi attivi. È presente una piccola quantità di flocculanti benefici, ma un'abbondanza che raggiunge il livello (d) richiede cautela, il livello (e) indica uno stato di rigonfiamento e il livello (f) indica un grave rigonfiamento.
II. Due principali colpevoli dell'accumulo di fanghi
L'accumulo dei fanghi non è causato da un singolo fattore; si divide principalmente in due categorie: bulking filamentoso e bulking non filamentoso. Le loro "condizioni per commettere il crimine" e i "metodi" differiscono:
(I) Bulking filamentoso: il "piantagrane" più comune
In circostanze normali, i batteri floc-formanti crescono più velocemente dei batteri filamentosi e i due coesistono in una relazione simbiotica equilibrata. Tuttavia, quando l'ambiente cambia bruscamente, i batteri filamentosi, con i loro vantaggi di "ampia superficie e forte resistenza", si moltiplicano rapidamente, prendendo il dominio e portando ad un deterioramento delle proprietà di sedimentazione dei fanghi.
I fattori che inducono sono sei:
Un basso contenuto di materia organica nell'affluente significa che i microrganismi non sono "nutriti abbastanza";
Nutrienti insufficienti come azoto e fosforo limitano la crescita dei fiocchi;
Un pH basso inibisce l'attività batterica, consentendo ai batteri filamentosi di proliferare;
L'ossigeno disciolto (DO) nel serbatoio di aerazione è inferiore a 2 mg/l, creando un ambiente anaerobico favorevole alla crescita di batteri filamentosi;
Grandi fluttuazioni nella qualità/quantità degli influenti influiscono sui microrganismi;
Temperatura adatta (25-30 gradi), che lo rende soggetto a epidemie in estate; se l'affluente “impolvera” e produce H₂S (superiore a 1-2 mg/L), può portare anche ad un'eccessiva proliferazione di filoti.
(II) Bulking non filamentoso: l'"auto-collasso" dei fiocchi
Questo tipo di rigonfiamento non è causato da batteri filamentosi, ma piuttosto da un’attività fisiologica anomala dei flocculanti stessi, e può essere suddiviso in due situazioni:
Rigonfiamento viscoso: l'affluente contiene una grande quantità di materia organica disciolta, con conseguente carico di fanghi (F/M) eccessivamente elevato, ma azoto e fosforo insufficienti o DO basso. Dopo che i batteri si sono sovralimentati, non riescono a metabolizzare normalmente e secernono grandi quantità di polisaccaridi idrofili, causando un aumento dell'acqua legata nei fanghi dal 100% al 400%, formando una sostanza simile al gel-che non può depositarsi.
Rigonfiamento a bassa-viscosità (crescita dispersa): quando l'affluente contiene sostanze tossiche (come metalli pesanti, fenoli, cianuro), i batteri non possono secernere sostanze viscose, non riescono a formare fiocchi e la separazione dell'acqua-dei fanghi fallisce completamente.
III. 10 Soluzioni per l'accumulazione dei fanghi
Una volta rilevato l’accumulo dei fanghi, è necessario un approccio mirato in base alla causa specifica. I seguenti 10 metodi possono essere utilizzati in combinazione:
Aerazione migliorata: aumentare la concentrazione di DO a 2-4 mg/L (in casi speciali, potrebbe essere necessario ridurre l'aerazione, ad esempio in caso di rigonfiamento viscoso a carico elevato);
Regolazione del carico: ridurre la concentrazione di materia organica influente o aumentare il flusso di ritorno dei fanghi per bilanciare il rapporto F/M;
Fase di iniezione: evitare l'impatto concentrato degli affluenti e stabilizzare l'ambiente di crescita microbica;
Tempo di aerazione prolungato: esegui la "ri-aerazione" per favorire la completa decomposizione della materia organica; Integrazione di nutrienti: aggiungere composti azotati (come l'urea) o fonti di fosforo per soddisfare le esigenze dei microrganismi;
Aumento della densità dei fanghi: aggiungere calce o digerire i fanghi per accelerare la sedimentazione dei fanghi;
Diluizione delle acque reflue: diluire gli affluenti con acqua trattata o acqua pulita per ridurre la tossicità o la concentrazione di materia organica;
Controllo della fonte: se sono presenti eccessivi carboidrati, indagare sulla fonte delle acque reflue (come le acque reflue della lavorazione degli alimenti) e ridurre l'input della fonte;
Agitazione del serbatoio di decantazione secondario: agitare lentamente i fanghi per accelerare la separazione dell'acqua- dei fanghi;
Aggiunta di coagulanti: se il fango presenta solo una scarsa sedimentazione e la sua capacità di purificazione è ancora intatta, utilizzare un coagulante elettrolitico ad alto peso-molecolare-per favorire la sedimentazione.
IV. Estensione: Galleggiamento/Deflocculazione dei fanghi – Da non confondere con la massa
Oltre alla formazione di carica, i fanghi attivi possono presentare anche problemi di "galleggiamento" e "deflocculazione", che devono essere attentamente distinti:
Fanghi di grandi dimensioni galleggianti: se i fanghi sono di colore chiaro e hanno un odore di ruggine, è dovuto alla denitrificazione (carenza di ossigeno nel serbatoio di sedimentazione, i nitrati vengono convertiti in gas azoto). Aumentare il rapporto di rendimento e ridurre l'età dei fanghi. Se i fanghi sono neri e maleodoranti, è dovuto alla putrefazione anaerobica dei fanghi accumulati (producendo gas come H₂S). Eliminare le zone morte nel serbatoio di sedimentazione e aerare regolarmente.
Piccole particelle di fango galleggianti (fanghi galleggianti): ciò è spesso causato da cambiamenti improvvisi del pH/sostanze tossiche dell'affluente, invecchiamento dei fanghi, squilibrio C/N, temperatura dell'acqua superiore a 40 gradi, ecc. Sono necessari aggiustamenti mirati (come l'arresto dell'affluente tossico e l'integrazione di nutrienti).
V. Gestione quotidiana: la prevenzione è più importante del trattamento
Monitoraggio regolare: misurare quotidianamente SV30 e SVI ed esaminare settimanalmente l'abbondanza di batteri filamentosi per rilevare tempestivamente segnali anomali;
Affluente stabile: controllare le fluttuazioni nella qualità e quantità dell'acqua influente per evitare shock dovuti a sostanze tossiche;
Ottimizzazione ambientale: mantenere DO 2-4 mg/L, temperatura dell'acqua 15-25 gradi e BOD:N:P=100:5:1 per creare condizioni adatte per i fiocchi batterici;
Osservare la Fase Biologica: Una predominanza di ciliati sessili come Vorticella indica un buon funzionamento del sistema; un aumento dei ciliati mobili e un aumento dei batteri filamentosi richiedono un intervento tempestivo.
La "salute" dei fanghi attivi determina direttamente l'effetto del trattamento delle acque reflue. Sebbene l'accumulazione dei fanghi sia impegnativa, comprendendone le cause, implementando misure precise e combinando tutto ciò con una meticolosa gestione quotidiana, questo "custode della purificazione" può mantenere un'efficienza costantemente elevata.