폐수의 과도한 총인은 AAO 시스템에서 가장 골치 아픈 문제 중 하나입니다. 문제를 해결할 때 사람들은 일반적으로 다음을 고려합니다. 탄소원이 충분한가? 슬러지 상태는 괜찮나요? 인 제거 화학물질을 첨가해야 합니까?
이러한 지침은 모두 정확하지만, 쉽게 간과되기 쉬운 원인이 -장기적인-과도한 통기의 원인이 됩니다.
업계에서는 통기가 더 많고 용존 산소(DO)가 높을수록 호기성 인 흡수가 더 왕성해지고 인 제거 시스템이 더 안정적이라는 인식이 있습니다. 실제로는 그렇지 않습니다.-과도한 통기는 생물학적 인 제거 효과를 조용히 약화시켜 "보이지 않는 살인자"가 될 수 있습니다. 시스템이 즉시 붕괴되지는 않지만 폴리인산염-축적 박테리아의 "활력"이 점차 약화되어 결국 특히 혼란스러운 현상이 발생합니다. 혐기성 부분은 정상이지만 유출수의 총 인 함량은 계속해서 기준을 초과합니다.
I. 생물학적 인 제거란 정확히 무엇입니까?
AAO 공정은 인 제거를 위해 폴리인산염-축적 박테리아라고 불리는 일종의 박테리아에 의존합니다. 이들은 혐기성 환경과 호기성 환경에서 두 가지 교대 프로세스를 수행합니다.
혐기성 단계: 폴리인산염-축적 박테리아(PAB)는 먼저 세포 내에서 폴리인산염을 분해하여 인산염을 물로 방출하고 에너지를 얻습니다. 그런 다음 이 에너지를 사용하여 폐수에서 단쇄 지방산(예: 아세트산)을 흡수하고 이를 PHB로 변환하여 저장합니다.
호기성 단계: PPB는 세포 내에서 PHB를 분해하여 에너지를 얻습니다. 그런 다음 이 에너지를 사용하여 물에서 많은 양의 인산염을 흡수하고 다중인산염을 합성한 후 세포 내에 다시 저장합니다.
마지막으로 인 제거는 슬러지 제거를 통해 이루어집니다. 인-이 풍부한 PPB는 과잉 슬러지 배출을 통해 시스템 밖으로 배출되어 물에서 인을 제거합니다.
전체 공정의 핵심은 명확합니다. 혐기성 단계에서 합성된 PHB의 양이 호기성 단계에서 흡수될 수 있는 인의 양을 직접적으로 결정한다는 것입니다. 충분한 PHB 매장량은 충분한 인 흡수를 가져옵니다. PHB 매장량이 부족하면 인 흡수 능력이 감소합니다.
II. 과도한 통기에 의해 파괴되는 것은 무엇입니까?
정상적인 폭기 조건에서 호기조의 용존 산소는 합리적인 범위 내에서 유지됩니다. PPB는 필요에 따라 PHB를 소비하여 인 흡수에 우선적으로 사용되므로 안정적인 인 제거가 가능합니다.
그러나 통기가 과도하고 호기성 영역의 용존 산소가 높게 유지되면 문제가 발생합니다. 용존 산소가 너무 높으면 폴리인산-축적 박테리아(PAB)가 PHB를 사용하여 인을 흡수할 뿐만 아니라 "자신의 기본 대사를 유지"하기 위해 다량의 PHB를 소비합니다. 이는 현장에서 관찰되는 가장 당혹스러운 현상입니다.-혐기성 구역에서 인 방출은 완전히 정상이지만 폐수의 총 인은 감소하지 않습니다.
그 이유는 실제로 복잡하지 않습니다. 혐기성 구역의 '식품 저장' 과정은 영향을 받지 않지만 호기성 구역에서는 PPA의 PHB가 과도하게 소비되어 대규모 인 흡수를 위한 에너지가 부족합니다-. 물에서 인을 흡수할 수 없는 일부 PPA는 반대 과정에서 인을 방출하여 궁극적으로 폐수 내 인산염 수준이 과도하게 높아집니다.
III. 실제 사례: 통제되지 않은 통기, 인 제거 효율성 급락
일련의 현장 측정 데이터는 문제를 명확하게 보여줍니다. 폐수 처리장에서 호기조 전단의 DO는 약 2mg/L(합리적인 범위 내)로 제어되었지만 최종적으로는 구체적인 제어가 없었으며 과도한 통기로 인해 최종 DO가 5mg/L 이상으로 급증했습니다.
그 결과, 시스템의 인 제거 능력이 급격히 저하되었습니다. 배출되는 인산염 수준은 정상 0.37mg/L에서 5.7mg/L로 증가했습니다. 생물학적 인 제거율이 급락하여 거의 완전히 실패했습니다.
이후 유지보수 담당자가 전체 호기조의 용존산소(DO)를 2~3mg/L로 안정화시켰고 시스템은 서서히 회복되었습니다. 약 2주 동안 안정적인 운전을 한 후, 배출되는 인 농도는 0.89mg/L로 떨어졌고, 인 제거 효율은 설계값으로 돌아왔습니다.
과도한 통기로 인한 인 제거 성능 저하는 매개변수 조정 직후에 복구될 수 없습니다.
PHB가 과도하게 소비되면 폴리인산염-축적 박테리아가 '내인성 호흡' 상태에 들어가고-생존을 위해 자신의 세포 물질을 분해하기 시작하여 박테리아 군집의 전반적인 활동을 손상시킵니다. 안정적인 인 제거 능력을-재확립하려면 시스템이 폴리인산염-축적 박테리아를 재생산하고 PHB를 다시 -축적하는 데 충분한 시간이 필요합니다. 이 과정은 손상 정도에 따라 일반적으로 며칠에서 몇 주가 소요됩니다. 이는 많은 식물이 폭기를 조정한 후 결과를 보지 못하는 주된 이유이기도 합니다.-조정이 잘못된 것이 아니라 시기가 맞지 않기 때문입니다.
IV. 이러한 3가지 상황은-통기 중에 눈에 띄지 않게 발생할 가능성이 가장 높습니다.
1. 비가 오는 날 또는 낮은-부하 유입수: 비가 오거나 산업 폐수의 양이 평소보다 적을 때 유입수 내 유기물의 농도가 크게 떨어집니다. 슬러지는 산소를 덜 소비하므로 필요한 산소 수준도 낮습니다. 폭기율이 동일하게 유지되면 산소가 사용되지 않아 용존 산소(DO)가 지속적으로 상승하고 폴리인산염-축적 박테리아의 PHB가 고갈됩니다. 유입수 부하가 감소한 후 폭기율을 즉시 조정하지 않고 장기간 높은 폭기를 유지하는 경우 과도한 폭기에 의한 "끓는 개구리" 효과가 가장 교활합니다.{6}} 인 제거 효율은 갑자기 표준을 초과할 때까지 몇 달에 걸쳐 서서히 감소할 수 있습니다.
2. 전면에만 집중하고 후면은 무시: 많은 공장에서는 호기성 탱크 전면에만 DO 프로브를 설치합니다. 앞쪽 끝의 DO가 정상으로 보일 때 안심을 느끼지만 뒤쪽 끝 부분에서는 과도한 통기가 자주 발생합니다. 실제로 전체 폭기율이 너무 높을 때 호기조의 후단은 DO가 가장 높을 가능성이 높은 곳이자 PHB가 "최종적으로 고갈되는" 곳이기도 합니다.
V. 실용적인 제안
1. "통기량이 높을수록 좋다"는 습관을 바꿔보세요
호기성 탱크의 권장 용존 산소(DO) 수준은 2~3mg/L이며, 장기간 동안 4mg/L를 초과하지 마십시오. 상류 수준뿐만 아니라 호기조 끝 부분의 용존 산소에 특히 주의하십시오.
2. 부하가 낮은 기간에는 적극적으로 통기를 줄입니다-
비가 오거나 유입수 농도가 낮은 경우 즉시 폭기율을 줄여 폴리인산-축적 박테리아의 PHB 예비량을 유지하세요.
3. 과도한 총인을 조사할 때 대안적인 접근 방식을 갖습니다.
혐기성 단계에서 인 방출이 정상이지만 유출되는 인이 여전히 높은 경우 과도한 통기가 있는지 확인하십시오. 또한 2차 침전조 체류시간, 환류에 의한 DO 이월, 질산성질소 과잉, 슬러지 배출량 충분한지 확인합니다. 다량의 인 제거 화학물질을 즉시 추가하지 마세요.-이렇게 하면 비용이 증가하고 실제 문제가 가려질 수 있습니다.
4. DO 조정 후 인내심을 가지십시오.
과도한 통기가 인 제거 저하를 초래하는지 확인한 후 DO 수준을 낮추고 시스템을 잠시 허용하십시오. 매개변수를 자주 조정하면 실제로 박테리아 군집에 반복적으로 충격을 주어 회복 속도가 느려질 수 있습니다.
5. "산소 역류" 방지 호기조의 높은-DO 물이 슬러지 재순환 또는 혼합액 재순환을 통해 혐기조 또는 무산소조로 유입되면 혐기성 환경을 파괴하고 폴리인산-축적 박테리아에 의해 PHB 합성에 직접적인 영향을 미칩니다. 재순환 시스템에는 이상적으로 무산소 완충 구역이 있거나 재순환 비율을 제어하여 산소 유입을 줄여야 합니다.
궁극적으로 AAO 생물학적 인 제거의 핵심은 공기 공급을 대폭 늘리거나 단순히 탄소원을 추가하는 것이 아니라 폴리인산염-축적 박테리아에 대한 PHB "에너지 계정"의 균형을 유지하는 것입니다.
불충분한 통기는 인 흡수가 불충분하게 발생합니다. 과도한 통기는 폴리인산-축적 박테리아의 "침전물"을 조기에 고갈시켜 생물학적 인 제거 효과를 크게 감소시키거나 심지어 제거하기도 합니다. 운영 및 유지관리를 위해서는 호기조의 용존산소를 조절하는 것이 무엇보다 중요합니다. 총인 수준이 기준을 초과하는 경우, 여러 층을 고려하고 추가 측정을 수행하는 것이 맹목적으로 매개변수를 조정하거나 화학 물질을 추가하는 것보다 더 효과적인 경우가 많습니다.
참고: PHB는 폴리인산 박테리아의 에너지 저장 물질인 폴리- -하이드록시부티르산의 약어입니다.