¿En qué circunstancias se desintegrarán los lodos en el tratamiento de aguas residuales? ¿Existen cepas indicadoras?

El tratamiento biológico de aguas residuales es un proceso que utiliza el proceso metabólico de microorganismos relevantes y es un proceso de degradación o transformación de la materia orgánica en las aguas residuales. Los propios microorganismos proliferan mientras degradan la materia orgánica. Hay dos tipos de acumulación de lodos: uno es la expansión de las bacterias filamentosas del lodo causada por la reproducción de una gran cantidad de bacterias filamentosas en el lodo activado y el otro se debe a la acumulación de grandes cantidades de sustancias altamente viscosas (como la glucosa). y manosa) en las bacterias del grupo de las gelatinas, arabinosa, ramnosa y desoxirribosa, etc.) causadas por expansión bacteriana no filamentosa.

La expansión de bacterias filamentosas del lodo se puede dividir en cinco tipos según los diferentes requisitos de los microorganismos filamentosos para las condiciones ambientales y los tipos de sustrato:

(1) Tipo de baja concentración de sustrato;

(2) Tipo de baja concentración de oxígeno disuelto;

(3) Tipo de deficiencia nutricional

(4) Tipo de alto sulfuro

(5); ) Tipo de desequilibrio del pH.

En el funcionamiento real, la expansión de las bacterias filamentosas del lodo es generalmente el factor principal y representa más del 90%. Cuando se produce la expansión del lodo, tiene principalmente las siguientes características:

(1) El valor SVI del lodo en el tanque de sedimentación secundario es superior a 200 ml/g;

(2) La concentración de lodos de retorno disminuye;

(3) La capa de lodos en el tanque de sedimentación secundario aumenta. ?

Teorías relacionadas con la acumulación de lodos: ?

(1) Hipótesis A/V: Cuando la matriz en el líquido mezclado está restringida o controlada, debido a la gran superficie específica de ​​bacterias filamentosas La capacidad de obtener sustrato es más fuerte que la de la gelatina bacteriana, por lo que la gelatina bacteriana se inhibe y las bacterias filamentosas se reproducen en grandes cantidades;?

(2) Teoría de la selectividad dinámica: basada en el crecimiento dinámica de los microorganismos, según diferentes especies Los microorganismos tienen diferentes tasas de crecimiento específicas máximas y constantes de saturación Analizar la competencia entre bacterias filamentosas y grupos de gelatinas bacterianas;?

(3) Hipótesis de inanición: Dividir los microorganismos en lodos activados. en tres categorías. Un tipo son las bacterias micelares, el segundo tipo son las bacterias filamentosas resistentes a la inanición con alta afinidad matricial pero de crecimiento lento, y el tercer tipo son las bacterias filamentosas de rápido crecimiento con alta afinidad por el oxígeno disuelto y alta sensibilidad a la inanición;

(4) Teoría de la selección de almacenamiento: en el estado de concentración de sustrato, las bacterias no filamentosas tienen la capacidad de almacenar sustratos y las sustancias almacenadas pueden metabolizarse para producir energía o sintetizar proteínas cuando el sustrato es escaso. . Sin embargo, algunas bacterias filamentosas también tienen capacidad de almacenamiento de sustrato, y la capacidad de almacenamiento de sustrato no se puede utilizar completamente para explicar el mecanismo de acumulación de lodo;?

(5) Hipótesis del óxido de nitrógeno: CASEY propuso la desnitrificación biológica de baja carga Según Según la hipótesis de expansión de lodos del proceso de fósforo, si la desnitrificación en la zona anóxica es insuficiente, lo que resulta en la presencia de nitrógeno nitrito en la zona aeróbica, los productos intermedios NO y N2O inhibirán el citocromo aeróbico de la masa gelatinosa bacteriana, inhibiendo así su aerobicidad Por el contrario, algunas bacterias filamentosas solo pueden reducir el nitrógeno nitrato a nitrógeno nitrito, por lo que el NO y el N2O no se acumularán intracelularmente en condiciones de desnitrificación y las bacterias filamentosas no se inhibirán en la sección aeróbica. . El ácido nitroso tiene una cierta correlación positiva con el SVI. Los lodos con buen rendimiento de sedimentación tienen una amplia distribución del tamaño de partículas y están dominados por cocos. El tamaño de las partículas del lodo expandido está en su mayoría dentro de 10 μm y el lodo está relativamente finamente dividido. ?

Factores que afectan la expansión del lodo: ?

1. ¿Temperatura?

La baja temperatura favorece el crecimiento de bacterias filamentosas. 10 °C pueden provocar fácilmente la expansión del lodo bacteriano filamentoso, pero cuando la temperatura de las aguas residuales se eleva a 22 °C, es menos probable que se produzca la expansión del lodo;

2. El rango de pH adecuado para los microorganismos del lodo activado es de 6,5 a 8,5; cuando el pH es inferior a 6, la actividad de la micela bacteriana se debilita y se inhibe el crecimiento. Sin embargo, las bacterias filamentosas pueden multiplicarse en grandes cantidades y reemplazar la gelatina bacteriana como sustancia. población dominante, el rendimiento de sedimentación del lodo empeora significativamente y se produce una expansión del lodo. Por debajo de un pH de 4,5, los hongos dominan por completo. ?

3. ¿DO? El bajo OD es una de las principales razones de la expansión del lodo de bacterias filamentosas. Si el OD se convierte en el factor limitante, se inhibirá el crecimiento de la gelatina bacteriana y las bacterias filamentosas tendrán una gran influencia. especificidad, es más fácil obtener oxígeno disuelto para el crecimiento y la reproducción, y se encuentra en una posición ventajosa en la competencia.

Las bacterias filamentosas con Ks bajo tienen una tasa de crecimiento específica más alta que las micelas bacterianas en concentraciones bajas de matriz, lo que puede explicar el fenómeno de acumulación de lodos causado por la limitación de la matriz, la limitación de oxígeno disuelto y la limitación de nutrientes. La acumulación de lodos se producirá en cualquier carga siempre que el oxígeno disuelto se vuelva limitante. En el tratamiento de aguas residuales, el OD se controla en torno a 2. Si es demasiado alto o demasiado bajo, fácilmente provocará la expansión del lodo. 4. ¿F/M?

En condiciones de carga baja, debido a que las bacterias filamentosas tienen una superficie específica enorme y Ks bajo, tienen una fuerte afinidad por las fuentes de carbono y utilizan preferentemente fuentes de carbono, lo que resulta en una ventaja competitiva. . La baja F/M a menudo aparece en tanques de aireación de mezcla completa, zanjas de oxidación con grandes proporciones de retorno (como la zanja de oxidación Kalusal) y tanques de aireación de entrada de agua dispersa a lo largo del camino. La baja carga puede causar fácilmente la expansión de lodos de bacterias filamentosas, la carga alta puede fácilmente; causar expansión viscosa del lodo. La distribución de la carga es desigual y la zona aeróbica siempre está en un estado de funcionamiento de baja carga, lo que puede provocar fácilmente la proliferación de bacterias filamentosas.

El estudio de Li et al. sobre la influencia de los parámetros de carga de lodos en biorreactores de membrana demostró que cuando F/Mlt; 0,2 kg/kg.d, es fácil provocar expansión de lodos; al. Las aguas residuales ingresan al biorreactor de membrana a través del selector aeróbico y la F/M se ajusta a 0,4 kg/kgd, lo que controla eficazmente la expansión del lodo, mientras que Laitinen y Luonis et al. Función, solucionando eficazmente el problema de la expansión de lodos. ?

Bajo una carga orgánica elevada, hay suficiente sustrato en el reactor. En este caso, la micela bacteriana tiene una mayor capacidad para adsorber y almacenar nutrientes que las bacterias filamentosas y puede aprovechar al máximo las altas concentraciones. El sustrato prolifera rápidamente y tiene una alta tasa de crecimiento específico, lo que inhibe el crecimiento de bacterias filamentosas. Sin embargo, si la concentración de OD es insuficiente, por debajo de 0,5 mg/L, la proliferación de grupos gelatinosos bacterianos se inhibirá en condiciones de bajo oxígeno disuelto. y Debido a su mayor superficie específica, las bacterias filamentosas pueden obtener oxígeno incluso en condiciones de bajo nivel de oxígeno disuelto, y su tasa de proliferación es significativamente mayor que la de la gelatina bacteriana. La expansión del lodo se produce bajo carga alta y baja OD bajo carga baja, debido a. La falta de nutrientes suficientes durante mucho tiempo inhibirá el crecimiento de la gelatina bacteriana. Sin embargo, las bacterias filamentosas tienen una gran superficie específica y sus hifas se extenderán desde la gelatina bacteriana para aumentar la superficie de absorción de nutrientes. ?

Debido a los diferentes antecedentes de investigación y condiciones de investigación de los investigadores, los resultados de la investigación también son muy inconsistentes, especialmente la relación entre la carga orgánica y el volumen de lodos también es confusa. Tanto las cargas orgánicas altas como las bajas pueden causar expansión del lodo. Ford y Eckenfeilder et al. encontraron que la expansión del lodo puede ocurrir tanto bajo cargas altas como bajas. Chudoba cree que la expansión puede ocurrir bajo cualquier condición de concentración de OD. et al. creyeron que incluso si para los tanques de aireación de flujo de empuje, aunque hay un alto gradiente de concentración a lo largo de la longitud, la expansión del lodo también ocurrirá bajo cargas elevadas.

5. ¿Nutrimentos N, P?

En general, se cree que la DBO5:N:P=100:5:1 en las aguas residuales es la proporción adecuada para los microorganismos. Las aguas residuales con un contenido desequilibrado de N y P harán que las bacterias filamentosas y no filamentosas se expandan. Las bacterias filamentosas se expandirán: algunos estudios han encontrado que en ausencia de N, debido a la enorme superficie específica y el bajo Ks de las bacterias filamentosas, su It. tiene una fuerte afinidad por nutrientes como N y P, y utiliza preferentemente nutrientes, lo que resulta en una ventaja competitiva en la expansión de lodos de bacterias no filamentosas: cuando DBO5/N es 100:3, la masa de gel bacteriano no tiene suficiente N para completarse; metabolismo, almacenando así materia orgánica fuera de la célula en forma de polímeros extracelulares de polisacáridos (EPS) altamente hidrófilos. Por lo tanto, se debe reducir la relación C/N del agua de entrada. ?

6. ¿Oligoelementos?

El método de lodo activado mixto completo promoverá el crecimiento excesivo de bacterias filamentosas, que pueden analizarse mediante la teoría de la deficiencia de metales traza. Dado que las bacterias filamentosas tienen una superficie específica mayor que las micelas bacterianas, tienen una mayor capacidad de adsorción de metales traza que estas últimas cuando el contenido de metales traza es insuficiente, inhibiendo así el crecimiento de la gelatina bacteriana. ?

7. ¿Sustancias tóxicas?

Cuando las aguas residuales industriales tóxicas ingresan a la planta de tratamiento de aguas residuales, los microorganismos del lodo activado se envenenan. Novak está investigando la expansión de los no filamentosos. Se descubrió que después de que la masa de gelatina bacteriana absorbe sustancias tóxicas en las aguas residuales, la secreción de sustancias viscosas disminuye y las actividades fisiológicas parecen anormales, lo que puede causar expansión de lodos.

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Soluciones para la acumulación de lodos:?

1. Medidas de emergencia:

(1) Agregar floculantes, como tierra de diatomeas, arcilla, lodos anaeróbicos, sales metálicas, coagulantes, como la adición de sal de hierro (cloruro ferroso 5~50 mg/L), sal de aluminio (alúmina 10~100 mg/L).

(2) Utilice un oxidante desinfectante, como la cloración de lodos de retorno, la dosis es generalmente de 2 ~ 10 kg de Cl2/1000 kg de lodos secos, que puede controlar la expansión de los lodos en el tanque de aireación y desinfectar el efluente del tratamiento secundario. minimizando al mismo tiempo la cantidad de cloro necesaria para controlar la acumulación de lodos. Cuando la concentración de iones de cobre es de 0,75 mg/L o la concentración de sal es de 4 g/L, tiene un buen efecto en la inhibición de la expansión de lodos de bacterias filamentosas. Sin embargo, esta ley trata los síntomas pero no la causa raíz. 2. ¿Cambiar el proceso?

(1) Configure el selector El selector es un área de alta carga orgánica (área de contacto) configurada antes o en la sección frontal del tanque de aireación para proporcionar una alta concentración de posible. Bacterias gelatinosas. Sustrato disuelto absorbido para mejorar su capacidad de absorción y almacenamiento, dándole una ventaja en la competencia con las bacterias filamentosas. ?

(2) Además, cambie la forma del reactor, como cambiar el tanque de aireación de mezcla completo a un tanque de aireación de flujo de empuje y cambiar el suministro de agua continuo a un suministro de agua intermitente. Las bacterias filamentosas son casi incapaces de absorber sustratos en un ambiente completamente libre de oxígeno molecular, lo que permite que las bacterias funcionales que utilizan sustratos proliferen rápidamente a través de procesos de desnitrificación y eliminación de fósforo, por lo que los sistemas A/O y A/A/O pueden controlar eficazmente las bacterias filamentosas. expansión de lodos. En el proceso A2/O, las zonas anaeróbicas y anóxicas no favorecen la proliferación de bacterias filamentosas. Si una parte del agua entrante puede desviarse en la sección aeróbica para proporcionar fuentes de carbono, las bacterias filamentosas estarán en una situación desfavorable. en todo el sistema. ?

(3) Control de la operación del proceso: debido a la expansión causada por la corrosión de las aguas residuales, las aguas residuales digeridas se pueden airear previamente y el lodo en el tanque de sedimentación se debe raspar a tiempo. y P se puede poner a tiempo Agregue urea, sal de amonio, fertilizante químico o mézclelo con aguas residuales domésticas para producir DBO5:N:P=100:5:1 cuando falta nitrógeno, se puede agregar sobrenadante de lodo con alto contenido de nitrógeno del; digestor de lodos al tanque de aireación; el nivel bajo de oxígeno disuelto puede aumentar el suministro de oxígeno. Utilice una zanja de oxidación con aireación de cepillo giratorio de superficie. Para aumentar el OD, puede aumentar la altura del vertedero de salida para aumentar la profundidad de tiro del cepillo giratorio. la capacidad de aireación del cepillo giratorio; la baja expansión del lodo causada por la carga puede aumentar adecuadamente la F/M; la expansión del lodo con alta carga puede cortar las bacterias filamentosas mediante la aireación por chorro, y la alta eficiencia de transferencia de masa del chorro puede proporcionar suficiente oxígeno disuelto. Aumente la fuerza de corte hidráulico: el fuerte efecto de corte hidráulico generado durante la aireación hace que el lodo esponjoso se autoaglomere y se compacte y, al mismo tiempo, se eliminan las bacterias filamentosas inestables en la superficie del flóculo. ?

(4) La expansión ocurrirá cuando la carga de 0.1~0.5kgBOD5/(kgMLSSd) esté en el tanque de aireación de mezcla completo, pero solo ocurrirá cuando la carga de lodo sea mayor que 0.5kgBOD5/( kgMLSSd) en el tipo de flujo pistón, pero no se encontró ningún fenómeno de expansión en el reactor discontinuo; el cambio de carga hidráulica provocó un aumento en el SVI. El análisis específico es que la carga alta y el bajo oxígeno disuelto estimularon el crecimiento de bacterias filamentosas. la irreversibilidad del crecimiento de bacterias filamentosas provocó la hinchazón del lodo, especialmente cuando la concentración de materia orgánica aumenta bruscamente, puede causar fácilmente la hinchazón del lodo cuando la carga orgánica del lodo es de 0,5 kg/kgd y el OD es de 2 mg/l, el crecimiento de bacterias filamentosas puede ocurrir; ser controlado efectivamente. ?

(5) Recuperación de la expansión del lodo causada por una carga baja: aumente la carga de lodo y utilice la relación entre la capacidad de almacenamiento de la masa de gelatina bacteriana y la tasa de crecimiento específica máxima en condiciones ambientales con sustrato alto Las altas características de las bacterias filamentosas crean un entorno ecológico en el reactor que favorece el crecimiento y la reproducción de grupos de gelatinas bacterianas, lo que les permite reemplazar gradualmente a las bacterias filamentosas y convertirse en las especies bacterianas dominantes en el lodo, provocando así la expansión del lodo. para volver gradualmente a la normalidad. ?

(6) Aumentar el flujo de retorno del lodo ayudará a mejorar la capacidad de las bacterias en la masa gelatinosa para absorber materia orgánica y aumentar la competitividad con las bacterias filamentosas, inhibiendo la expansión de las bacterias filamentosas. La tasa de crecimiento de las bacterias filamentosas es menor que la de las bacterias no filamentosas. Una SRT larga favorece el crecimiento de bacterias filamentosas. Por lo tanto, aumentar la cantidad de descarga de lodo puede eliminar eficazmente el exceso de bacterias filamentosas en la piscina. Además, cuando la edad del lodo es larga, se produce el envejecimiento del lodo. El lodo envejecido no es lo suficientemente activo y no puede competir con las bacterias filamentosas, lo que colocará a las bacterias filamentosas en una posición ventajosa en la competencia.

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3. Razones para la eliminación natural de la expansión de lodos: La expansión de lodos provoca una gran pérdida de lodo, lo que reduce la concentración de MLSS. Como resultado, cuando otras condiciones permanecen sin cambios, la carga orgánica aumenta. y el DO aumenta. El NUESTRO disminuye, lo que resulta beneficioso para inhibir la proliferación de bacterias filamentosas. ?

Otras causas de expansión de lodos: ?

1. Generalmente se cree que hay menos sólidos en suspensión y más materia orgánica soluble y fácilmente degradable, especialmente hidrocarburos y azúcares de bajo peso molecular. Las bacterias filamentosas son propensas a expandirse debido a productos químicos y ácidos orgánicos, como la cerveza, los alimentos, los lácteos y las aguas residuales de la fabricación de papel; las bacterias filamentosas tienen una capacidad débil de hidrólisis de sustancias de alto peso molecular y son difíciles de absorber sustancias insolubles, y las sustancias orgánicas de bajo peso molecular pueden. Ser utilizado directamente como energía, la bacteria filamentosa más representativa es el género Chrysosporium, que puede utilizar directamente glucosa, sacarosa, lactosa y otras sustancias azucaradas. Cuando las aguas residuales contienen mucha materia orgánica soluble, es fácil inducir la expansión de. Se eliminan las bacterias filamentosas y la materia orgánica insoluble. Es menos probable que las aguas residuales provoquen expansión de lodos. Van et al. descubrieron que la materia orgánica soluble de bajo peso molecular, como la glucosa y el acetato, puede causar fácilmente la hinchazón de los lodos, mientras que el almidón macromolecular no causa fácilmente la hinchazón de los lodos;

2. con una gran cantidad de sulfuro de hidrógeno Cuando las aguas residuales permanecen en instalaciones de almacenamiento, como tuberías de alcantarillado y tanques de sedimentación primaria, durante demasiado tiempo, se produce una digestión temprana, lo que hace que el pH baje, lo que produce materia orgánica disuelta de bajo peso molecular y sulfuro de hidrógeno que son beneficiosos para el medio ambiente. absorción de bacterias filamentosas, lo que provoca bacterias filamentosas que metabolizan el azufre. Sin embargo, el sulfuro de hidrógeno es principalmente un subproducto de la fermentación anaeróbica, y la fermentación anaeróbica producirá una gran cantidad de ácidos orgánicos de pequeño peso molecular, que son las principales causas de la expansión de los lodos;

3. dispositivos El efluente contiene una gran cantidad de sulfuro de hidrógeno, pero la expansión del lodo no se producirá cuando la concentración de ácidos orgánicos volátiles es muy baja. Cuando la concentración de ácidos orgánicos volátiles alcanza una cierta concentración, los principales ácidos orgánicos de bajo peso molecular (ácido acético). , ácido propiónico) son fáciles de degradar, por lo que provoca un aumento en la tasa de consumo de oxígeno, lo que provoca una expansión limitada por DO.

Para obtener más información, consulte: "Causas y soluciones de la expansión de lodos"

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