De rol van geactiveerd slib bij de zuivering van afvalwater is een dynamisch systeem van complexe microbiële ecosystemen en fysische en chemische processen.en het kernmechanisme kan diepgaand worden geanalyseerd van het micro-metabolisme tot het macro-procesniveau
1Het samenwerkingsmechanisme van microbiële gemeenschappen
Hiërarchische verdeling van functionele microbiële gemeenschappen
-Voordelige bacteriële gemeenschap: voornamelijk samengesteld uit heterotrofe bacteriën (zoals Pseudomonas en Zygomycetes), die verantwoordelijk zijn voor de primaire afbraak van organische stoffen,het afscheiden van extracellulaire enzymen om grote organische moleculen te hydrolyseren tot absorbeerbare kleine moleculen (zoals polysacchariden → glucose), eiwitten → aminozuren).
- Functionele microbiota:
-Nitrifiserende bacteriën (nitrietbacteriën, nitraatbacteriën): onder aërobe omstandigheden, oxideren NH-N tot NO2− en NO-N.
- Denitrifiserende bacteriën (zoals Pseudomonas): onder anaërobe omstandigheden gebruiken ze organische materie als elektronenspeler om NO − tot N 2 te verminderen.
-Polyfosfaatophopende bacteriën (zoals Acinetobacter): Excessive uptake of phosphorus in anaerobic aerobic alternating environments (releasing energy to absorb phosphorus during aerobic conditions and releasing phosphorus to obtain carbon sources during anaerobic conditions).
Energieverdeling in het microbiële metabolisme
- ontbindingsmetabolisme: organische stoffen oxideren en geven energie vrij (ongeveer 40% wordt omgezet in ATP, 60% gaat verloren als warmte-energie).
- Anabolisme: Energie wordt gebruikt voor de proliferatie van microbiële cellen (slibproductie) en de resterende energie wordt verbruikt door endogene ademhaling.
2Het versterkende effect van fysische en chemische processen
Het bindende effect van adsorptie, floculatie, neerslag
- Adsorptiefase:Micro-organismen vangen organische stoffen snel op via het viskeuze netwerk van EPS (extracellulaire polymere stoffen) (de adsorptie kan meer dan tien keer hoger zijn dan de afbraak).
-Flocculatie-mechanisme:
- Biologische flocculatie: Polysacchariden en eiwitten in EPS die door micro-organismen worden uitgescheiden, fungeren als biologische flocculanten om de vorming van floc te bevorderen.
- Charge neutralisatie: door het gebruik van Ca2+ en Mg2+ ionen om de negatieve lading op het colloïdaal oppervlak te verminderen en de afstoting te verminderen.
- Neerslagdoeltreffendheid: goede vlokken (SVI=100~150 ml/g) bereiken in de secundaire sedimentatietank een afscheiding van het slibwater en de concentratie van teruggekeerd slib kan 3000~5000 mg/l bereiken.
Massaoverdracht en verspreidingscontrole
-Oxygengradieent van opgeloste zuurstof: een onevenwichtige verdeling van opgeloste zuurstof in de beluchtingsbak vormt een microomgeving (aërobe anoxische interface) die synchrone nitrificatie en denitrificatie bevordert.
- Substraatdiffusie: de snelheid waarmee organische stoffen van de waterfase naar het oppervlak van microbiële cellen worden overgebracht, heeft invloed op de afbraakdoeltreffendheid,die kan worden geoptimaliseerd door de roeren intensiteit te verhogen.
3Beheerslogic van procesparameters
Belangrijkste regelparameters
-Slamleeftijd (SRT): bepaalt de structuur van de microbiële populatie (bijv. langdurige SRT bevordert de groei van nitrifiserende bacteriën, kortdurende SRT remt filamentoze bacteriën).
-Slambelasting (F/M): Een hoge belasting (0,3 tot 0,6 kgBOD/kgMLSS · d) versnelt de afbraak van organische stoffen, maar kan gemakkelijk een zwelling van het slib veroorzaken; een lage belasting (<0,15 kgBOD/kgMLSS · d) is gunstig voor nitrificatie.
-Reflux ratio (R): beïnvloedt de slibconcentratie en de behandelingsefficiëntie van de beluchtingsbak (meestal 20% tot 100%).
Optimalisatie richting van typische processen
-A/O-proces: Phosphorus verwijdering wordt bereikt door anaërobe aerobe afwisseling, en de ORP in de anaërobe zone moet worden gecontroleerd op -150~-250 mV.
-A 2/O-proces: Verhoog de anoxische fase om de denitrificatie te verbeteren, waarbij een evenwichtige koolstofbrontoewijzing vereist is (prioritaire denitrificatie, gevolgd door verwijdering van fosfor).
-SBR-proces: multifunctionele integratie die wordt bereikt door tijdreeksregeling, waarbij de beluchtingsintensiteit en de sedimentatietijd moeten worden geoptimaliseerd.
4, Uitdagingen en strategieën voor het aanpakken ervan tijdens de exploitatie
Gemeenschappelijke probleemanalyse
-Zwavelzwelling: overmatige proliferatie van filamentenbakteriën leidt tot SVI> 200 ml/g, die kan worden geremd door toevoeging van Fe 3+ of aanpassing van F/M.
- veroudering van slib: langdurige werking met een lage belasting leidt tot floculatie, waarbij een afscheiding van slib of een verhoogde belasting nodig is om het metabolisme te activeren.
-De efficiëntie van de denitrificatie is beperkt: wanneer de koolstofbron onvoldoende is, kan methanol/natriumacetaat worden aangevuld of kan het MBR-proces worden gebruikt om de SRT te verlengen.
Intelligente besturingstechnologie
-Online monitoring: realtime feedback van de processtatus via DO, pH, ORP sensoren.
-Voorspelling van het model: toepassing van ASM (activated sludge model) om metabole processen te simuleren en beluchtings- en refluxstrategieën te optimaliseren.
5, Technologische innovatie en geavanceerde richtingen
Nieuwe procesontwikkeling
-Nitrificatie op korte afstand denitrificatie: oxideer NH − N tot NO 2− en direct denitrificeer, waardoor 25% beluchting en 40% koolstofbron worden bespaard.
-Granulaire slibtechnologie: door zelf te agglomereren tot deeltjes van millimetergrootte, verbetert het de weerstand tegen inslagbelastingen.
gebruik van middelen
- Anaërobe vertering van slib: omzetting van organische stoffen in biogas (met 60% tot 70% CH4) om energie te herstellen.
-Fosforherwinning: Extractie van langzaam vrijkomende meststoffen uit slib door middel van vogelstront (MgNH 4 PO 4 · 6H 2 O) door middel van kristallisatietechnologie.
Samenvatting
Het actieve slibsysteem zorgt voor volledige ketencontrole van organische mineralisatie tot voedingsstofcyclus door de koppeling van microbiële stofwisseling en fysisch-chemische processen.De toekomstige ontwikkelingstrend zal zich richten op koolstofarme en energiebesparende processenIn de praktijk is het mogelijk om de uitstoot van afvalwater te verbeteren door middel van de ontwikkeling van een systeem voor het beheer van afvalwater en het gebruik van de natuurlijke hulpbronnen. it is necessary to flexibly adjust process parameters based on water quality characteristics (such as toxic substances in industrial wastewater and metabolic inhibition in low-temperature environments) to ensure stable and efficient operation of the system.
