Fattori comuni per determinare l'aggiunta di fonti di carbonio
Squilibrio tra il rapporto tra domanda biologica di ossigeno (BOD) e domanda chimica di ossigeno (COD): quando il rapporto BOD/COD nelle acque reflue è inferiore a 0.3, indica che il contenuto di materia organica biodegradabile nelle acque reflue è basso e l'attività microbica è limitata. In questo momento, una fonte di carbonio dovrebbe essere aggiunta in modo appropriato per migliorare la capacità di degradazione dei microrganismi.
Requisiti per i processi di nitrificazione e denitrificazione: nel processo di ossidazione o denitrificazione anaerobica dell'ammoniaca, è richiesto carbonio organico sufficiente come donatore di elettroni per ottenere una conversione efficiente dell'azoto. Se la fonte di carbonio nel sistema è insufficiente, la reazione di denitrificazione potrebbe essere bloccata ed è richiesta un'integrazione aggiuntiva della fonte di carbonio.
Riduzione delle prestazioni di sedimentazione dei fanghi: la fonte di carbonio ha un'influenza importante sulle caratteristiche di flocculazione e sedimentazione dei fanghi. Quando si scopre che le prestazioni di sedimentazione dei fanghi si sono deteriorate e il valore SVI è aumentato, ciò potrebbe essere dovuto alla riduzione dei polisaccaridi prodotti dal metabolismo microbico. Un'aggiunta appropriata di una fonte di carbonio può ripristinare la normale struttura e funzione dei fanghi.
Funzionamento nel periodo invernale a bassa temperatura: in un ambiente a bassa temperatura, l'attività dei microrganismi è notevolmente ridotta e la capacità di autosintetizzare la fonte di carbonio è indebolita. Per garantire il funzionamento stabile del sistema biochimico, potrebbe essere necessario aumentare la quantità di fonte di carbonio aggiunta.
La qualità dell'effluente non soddisfa lo standard: con il processo di trattamento convenzionale, se la qualità dell'acqua dell'effluente non riesce ancora a soddisfare lo standard di scarico, soprattutto quando l'indice COD continua a essere elevato, potrebbe essere necessario migliorare l'effetto di biodegradazione degli inquinanti aggiungendo una fonte di carbonio.
Squilibrio tra efficienza del trattamento biochimico e rapporto CNP: quando il rapporto tra carbonio, azoto e fosforo (CNP) nelle acque reflue non è bilanciato, in particolare quando il carbonio è insufficiente, ovvero il rapporto CN è inferiore all'intervallo appropriato richiesto per la normale crescita e il metabolismo dei microrganismi (generalmente considerato compreso tra 4-6), è necessario aggiungere una fonte di carbonio aggiuntiva per soddisfare la domanda di energia dei microrganismi nel processo di biodegradazione.
Conformità all'azoto totale o requisiti specifici del cliente: per raggiungere l'obiettivo di rimozione dell'azoto totale (TN), in processi quali nitrificazione e denitrificazione, se la materia organica nell'acqua grezza non è sufficiente a fornire una fonte di carbonio sufficiente a supportare i batteri denitrificanti nella riduzione di NOx-N in azoto, è necessario aggiungere una fonte di carbonio.
Fase di coltura e acclimatazione dei fanghi attivi: negli impianti di trattamento delle acque reflue di nuova costruzione o riavviati, le fasi iniziali di coltura e acclimatazione delle comunità microbiche dei fanghi attivi spesso richiedono fonti di carbonio sufficienti per promuovere una rapida riproduzione microbica e formare un ecosistema stabile.
Ottimizzazione dei costi del trattamento delle acque reflue industriali: per alcune acque reflue industriali, se l'aggiunta di fonti di carbonio economiche ed efficaci può migliorare i benefici economici dell'intero processo di trattamento delle acque reflue e garantire che la qualità dell'acqua effluente soddisfi gli standard, allora verranno prese in considerazione le fonti di carbonio.
Risposta al carico d'urto in ambienti speciali: quando l'impianto di trattamento delle acque reflue è interessato da inquinanti ad alta concentrazione o i cambiamenti stagionali causano grandi fluttuazioni nella qualità dell'acqua in ingresso, potrebbe essere necessario aumentare temporaneamente la quantità di fonte di carbonio aggiunta per migliorare la resistenza agli urti del sistema e le prestazioni operative stabili.
Nei processi di trattamento delle acque reflue, in particolare nel processo di rimozione di azoto e fosforo, l'aggiunta di fonti di carbonio svolge un ruolo fondamentale. Da un lato, è un importante "carburante" per i microrganismi per svolgere reazioni biochimiche. Dall'altro, ha un'influenza decisiva sull'ottimizzazione del processo di trattamento e sul miglioramento dell'efficienza della rimozione di azoto e fosforo.
Quindi, quando giudichiamo che è necessario aggiungere una fonte di carbonio alle acque reflue?
Processo di nitrificazione-denitrificazione: La denitrificazione biologica comprende principalmente due fasi: ossidazione dell'ammoniaca (nitrificazione) e riduzione del nitrato (denitrificazione). Nel processo di nitrificazione, sebbene i microrganismi possano utilizzare la materia organica nelle acque reflue come fonte di energia, se il valore BOD/N influente è troppo basso, ovvero quando il carbonio organico biodegradabile è relativamente carente, i microrganismi potrebbero non essere in grado di ottenere energia sufficiente per completare il processo di nitrificazione, il che influenzerà direttamente il successivo processo di denitrificazione. Pertanto, in questo caso, l'integrazione di una quantità appropriata di fonte di carbonio esterna, come acetato di sodio e altra materia organica facilmente degradabile, aiuta a garantire il progresso stabile della nitrificazione e della denitrificazione e a ottenere una denitrificazione efficiente.
Fase di rilascio anaerobico del fosforo e fase di assorbimento aerobico del fosforo: Nel processo di rimozione del fosforo, i batteri polifosfatici rilasciano prima il fosfato in condizioni anaerobiche per ottenere energia, e poi riaccumulano il fosfato intracellulare assorbendo fonti di carbonio organico in condizioni aerobiche. Quando il contenuto di carbonio organico nell'affluente non è sufficiente a supportare i microrganismi nell'utilizzare completamente l'elemento fosforo in questo processo metabolico alternato, è necessario aggiungere fonti di carbonio aggiuntive per promuovere un migliore assorbimento e stoccaggio del fosforo da parte dei microrganismi, migliorando così l'efficienza della rimozione del fosforo.
Ripristino del sistema e funzionamento stabile:Quando l'impianto di trattamento delle acque reflue incontra carichi d'urto, una riduzione dell'attività dei fanghi o un periodo di recupero dell'adeguamento del sistema, l'aggiunta ragionevole di fonti di carbonio può attivare e ripristinare l'attività microbica, migliorare le prestazioni di sedimentazione dei fanghi e ripristinare e stabilizzare l'efficienza del trattamento dell'intero sistema.
In sintesi, il giudizio scientifico e ragionevole e l'aggiunta tempestiva di fonti di carbonio sono una delle misure chiave per ottimizzare gli effetti della rimozione dell'azoto e del fosforo. È necessario prendere decisioni accurate in base ai parametri operativi effettivi dell'impianto di trattamento delle acque reflue (come concentrazioni di BOD, N, P, attività microbica, ecc.) e alle caratteristiche del processo.