Πώς να ελέγξετε τον βιολογικό αφρό

Σε δεξαμενές αερισμού ή δευτερεύουσες δεξαμενές καθίζησης, μπορεί να εμφανιστεί ένας μεγάλος αριθμός νηματοειδών μικροοργανισμών, με αποτέλεσμα να επιπλέει και να συσσωρεύεται αφρός στην επιφάνεια του νερού. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένες συγκεντρώσεις οργανικής ύλης και αιωρούμενων στερεών στα απόβλητα, να δημιουργήσει δυσάρεστες οσμές ή επιβλαβή αέρια, να μειώσει την απόδοση μεταφοράς οξυγόνου στα συστήματα μηχανικού αερισμού και να προκαλέσει υπερβολικό επιφανειακό αφρό κατά την επακόλουθη χώνευση της λάσπης.

Ωστόσο, η αδιάκριτη χρήση χημικών αντιαφριστικών θα πρέπει να αποφεύγεται κατά την προσπάθεια ελέγχου του βιολογικού αφρού.

Όταν το αέριο εισάγεται σε ένα υγρό, το υγρό διαστέλλεται και περιβάλλει το αέριο, σχηματίζοντας αφρό.

Ο σχηματισμός και η σταθερότητα του αφρού απαιτούν τρεις βασικές προϋποθέσεις: φυσαλίδες αέρα, επιφανειοδραστικά και υδρόφοβα σωματίδια.

Οι φυσαλίδες αέρα δημιουργούνται κυρίως κατά τον αερόβιο αερισμό.

Οι επιφανειοδραστικές ουσίες προέρχονται από την εισροή και συντίθενται επίσης από μικροοργανισμούς στην ενεργοποιημένη ιλύ.

Τα υδρόφοβα σωματίδια στη βιολογική δεξαμενή προέρχονται από μικροοργανισμούς με υδρόφοβες κυτταρικές επιφάνειες που υπάρχουν στην ενεργοποιημένη ιλύ.

Η απλούστερη μέθοδος είναι η προσομοίωση τυπικών ρυθμών αερισμού σε έναν βαθμονομημένο κύλινδρο που περιέχει έναν ορισμένο όγκο ενεργοποιημένης λάσπης και, στη συνέχεια, η ταξινόμηση του αφρού με βάση τον όγκο και τη σταθερότητά του στο χρόνο.

Η επαναλαμβανόμενη επίπλευση μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί μετρώντας την αναλογία της μάζας των αιωρούμενων στερεών πριν και μετά τον αερισμό.

Και οι δύο μέθοδοι παρέχουν γρήγορα αποτελέσματα, αλλά ενδέχεται να μην αντιπροσωπεύουν με ακρίβεια τις πραγματικές συνθήκες της δεξαμενής αερισμού.

Οι δοκιμές υδροφοβικότητας της κυτταρικής επιφάνειας περιλαμβάνουν την κατανομή μικροοργανισμών μεταξύ υδατικής και υδρόφοβης φάσης σε ένα μικτό διάλυμα. Η ικανότητα αφρισμού προσδιορίζεται με μέτρηση της απορρόφησης της υδατικής φάσης πριν και μετά τη θεραπεία. Αυτή η μέθοδος λειτουργεί καλά για καθαρές καλλιέργειες, αλλά επηρεάζεται εύκολα από πολύπλοκες ουσίες στα πραγματικά λύματα.

Η μέθοδος επιφανειακής τάσης χρησιμοποιεί το γεγονός ότι ο αφρός-που προκαλεί τα βακτήρια μειώνει την επιφανειακή τάση του διαλύματος. Αυτή η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί τόσο σε πραγματικό αναμεμειγμένο υγρό λάσπης όσο και σε καθαρές καλλιέργειες, αλλά τα αποτελέσματα επηρεάζονται επίσης από τη σύνθεση των λυμάτων.

Ο δείκτης αφρού-αποκαθιστά τα βιολογικά χαρακτηριστικά αφρού χρησιμοποιώντας επτά παραμέτρους: χρώμα αφρού, μέγεθος φυσαλίδων, σταθερότητα, περιοχή κάλυψης, παρουσία νηματωδών βακτηρίων, δυνατότητα αφρισμού και συνολική περιεκτικότητα σε αιωρούμενα στερεά. Διαφορετικά βάρη εκχωρούνται σε κάθε παράμετρο χρησιμοποιώντας ανάλυση διαδρομής και μοντελοποίηση δομικών εξισώσεων για τον υπολογισμό του τελικού δείκτη.

Ο δείκτης αφρού-αφρίζει μια ισχυρή γραμμική συσχέτιση με τη σοβαρότητα του βιολογικού αφρισμού.

1. Νοκαρδιοειδή νηματοειδή βακτήρια

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, τα Nocardioid νηματώδη βακτήρια θεωρούνταν η κύρια αιτία του βιολογικού αφρού. Άλλα-θετικά κατά Gram νηματώδη βακτήρια έχουν επίσης αναγνωριστεί ως συνεισφέροντες στη σοβαρή διόγκωση της ιλύος και στη συσσώρευση αφρού.

Ο όρος "Nocardioid" αναφέρεται σε νηματοειδή βακτήρια με εμφάνιση ακτινομύκητα-στο μικροσκόπιο. Είναι ετερότροφα, αερόβια, θετικά κατά Gram-βακτήρια με αληθινή διακλάδωση.

Μήκος νήματος: τυπικά 5,0–30 μm

Πλάτος: περίπου 1,0 μm

Κυψέλες: ακανόνιστου σχήματος, χωρίς εξωτερικό περίβλημα

Ανάπτυξη: συνδεδεμένη ανάπτυξη, μη-κινητική

Αυτά τα βακτήρια έχουν μια ισχυρή ικανότητα να αποθηκεύουν θρεπτικά συστατικά, επιτρέποντάς τους να επιβιώσουν και να συσσωρεύονται σε περιβάλλοντα με περιορισμένα θρεπτικά συστατικά-με αφρό.

Μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα ευρύ φάσμα πηγών άνθρακα, αζώτου και φωσφόρου, δίνοντάς τους ανταγωνιστικό πλεονέκτημα-ειδικά σε λύματα που περιέχουν άφθονα υδρόφοβα υποστρώματα.

2. Μικρονηματώδη Βακτήρια

Αυτά τα βακτήρια περιβάλλουν το εσωτερικό και την επιφάνεια των συσσωματωμάτων ενεργοποιημένης λάσπης.

Πλάτος: 0,6–0,8 μm

Μήκος: 50–200 μm

Δεν περιέχουν ορατά μεμονωμένα κύτταρα μέσα στα νήματα και δεν διαθέτουν εξωτερικό περίβλημα. Τα νήματα είναι μη διακλαδισμένα και μη-κινητά.

Αυτά τα βακτήρια είναι ευαίσθητα σε υψηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου και αναπτύσσονται καλύτερα σε μικροαερόβιες συνθήκες.

1. Θερμοκρασία

Ο αφρισμός συχνά παρουσιάζει εποχιακές διακυμάνσεις, με τη θερμοκρασία να είναι βασικός παράγοντας που επηρεάζει. Ενώ η θερμοκρασία μπορεί να μην προκαλεί άμεσα αφρισμό, επηρεάζει άλλες μεταβλητές όπως η διαλυτότητα στο οξυγόνο και η διαλυτότητα στα λιπίδια στο νερό.

2. Εποχή λάσπης

Ο αφρός-που προκαλεί τα νηματώδη βακτήρια είναι μικροοργανισμοί βραδείας-ανάπτυξης με μεγάλους κύκλους ζωής. Η παρατεταμένη ηλικία λάσπης προάγει την ανάπτυξή τους.

Σε μονάδες επεξεργασίας λυμάτων χαμηλού φορτίου-με μεγάλους χρόνους συγκράτησης υδραυλικού συστήματος, τα συστήματα εκτεταμένου αερισμού είναι πιο επιρρεπή στον αφρισμό. Μόλις σχηματιστεί αφρός, ο χρόνος συγκράτησης του γίνεται ανεξάρτητος από τον χρόνο συγκράτησης της λάσπης στη δεξαμενή αερισμού, με αποτέλεσμα να δημιουργείται έμμονος και σταθερός αφρός.

3. pH

Τα αστικά λύματα έχουν συνήθως pH μεταξύ 6,0 και 8,0. Η μείωση του pH στο 5,0–5,6 μπορεί να βοηθήσει στη μείωση του σχηματισμού αφρού.

Νοκαρδιοειδή βακτήρια: βέλτιστο pH ≈ 6,5

Μικρονηματώδη βακτήρια: βέλτιστο pH 7,1–8,0

Αυτό εξηγεί γιατί τα συστήματα αερισμού καθαρού οξυγόνου είναι πιο επιρρεπή στον αφρισμό από τα συστήματα αερισμού αέρα. Το μέσο pH στον αερισμό του αέρα είναι γύρω στο 7,0, ενώ στα συστήματα καθαρού οξυγόνου είναι πιο κοντά στο 6,5.

4. Διαλυμένο οξυγόνο (DO)

Τα νοκαρδιοειδή βακτήρια είναι αυστηρά αερόβια και δεν μπορούν να αναπτυχθούν υπό αναερόβιες ή ανοξικές συνθήκες.

Τα μικρονηματώδη βακτήρια μπορούν να ανεχθούν ένα ευρύτερο φάσμα επιπέδων οξυγόνου, αλλά αναπτύσσονται καλύτερα σε συνθήκες χαμηλού-οξυγόνου (μικροαερόβιες).

Χαμηλό DO: ευνοεί την ανάπτυξη μικρονηματωδών βακτηρίων

High DO (>6 mg/L): αναστέλλει τα μικρονηματώδη βακτήρια

1. Φυσικοχημικές Μέθοδοι

Φυσικές μέθοδοι:

Ψεκασμός νερού: απλός αλλά αναποτελεσματικός μακροπρόθεσμος-καθώς ο διασκορπισμένος αφρός παραμένει στο σύστημα

Χειροκίνητη ή μηχανική αφαίρεση: αυξάνει το λειτουργικό κόστος και δημιουργεί προκλήσεις απόρριψης

Χημικές μέθοδοι:

Οξειδωτικά/απολυμαντικά: χλώριο, υποχλωριώδες οξύ, υπεροξείδιο του υδρογόνου, όζον, άλατα τεταρτοταγούς αμμωνίου

Πηκτικά: πολυακρυλαμίδιο, χλωριούχο πολυαλουμίνιο, χλωριούχος σίδηρος, χλωριούχος σίδηρος

Αυτές οι μέθοδοι παρέχουν μόνο προσωρινή ανακούφιση επειδή δεν αντιμετωπίζουν τις βασικές αιτίες. Τα απολυμαντικά μπορούν επίσης να βλάψουν το σύστημα ενεργοποιημένης ιλύος σκοτώνοντας ωφέλιμους μικροοργανισμούς.

Δεν συνιστάται η αδιάκριτη χρήση αντιαφριστικών, καθώς είναι κυρίως αποτελεσματικά για τον χημικό αφρό και όχι για τον πιο σταθερό βιολογικό αφρό.

2. Έλεγχος της εποχής της λάσπης

Η μείωση του χρόνου κατακράτησης λάσπης (SRT) είναι η πιο αποτελεσματική μέθοδος για τον έλεγχο του βιολογικού αφρού.

Αυτή η προσέγγιση λειτουργεί ως μηχανισμός βιολογικής επιλογής, χρησιμοποιώντας τον μεγαλύτερο κύκλο ανάπτυξης του αφρού-που αναγκάζει τους μικροοργανισμούς να τους καταστείλουν ή να τους εξαλείψουν από το σύστημα.

3. Τεχνολογία επιλογέα

Η εγκατάσταση ενός επιλογέα (αναερόβιο, ανοξικό ή αερόβιο) πριν από τη δεξαμενή αερισμού μπορεί να ελέγξει αποτελεσματικά τα νηματοειδή βακτήρια.

Ένας επιλογέας είναι μια ζώνη ανάμειξης όπου η επιστρεφόμενη λάσπη αλληλεπιδρά με τα εισερχόμενα λύματα πριν εισέλθει στη δεξαμενή αερισμού. Προωθεί την ταχεία απορρόφηση οργανικής ύλης εύκολα βιοαποικοδομήσιμης.

Λειτουργίες επιλογέων:

Προωθήστε τα βακτήρια που σχηματίζουν κροκίδες

Καταστέλλει την ανάπτυξη νηματοειδών βακτηρίων

Μειώστε τη διόγκωση της λάσπης και τον βιολογικό αφρό

Έλεγχος της κατανομής του μικροβιακού πληθυσμού

Οι επιλογείς μπορούν να ταξινομηθούν σε:

Αερόβια

Ανοξικό

Αναερόβιος