Onze collega's in de afvalwaterzuivering zijn dit probleem waarschijnlijk al tegengekomen: een paar dagen geleden waren verschillende indicatoren van het effluent stabiel en lagen ammoniumstikstof en CZV allemaal onder de kwalificatiegrens, maar plotseling sloeg een "belastingschok" toe. Binnen twee dagen sloegen de laboratoriumgegevens rood uit en steeg ammoniumstikstof snel. De leiders spoorden aan en milieu-inspecties waren echt twee grote dingen. Vandaag zal ik met iedereen praten over hoe de belastingschok geleidelijk aan veroorzaakte dat het ammoniumstikstof in het effluent de norm overschreed. We hebben een duidelijk begrip en moeten ons van tevoren voorbereiden.
Ten eerste moet worden verduidelijkt wat 'belastingschok' betekent? Simpel gezegd, de "voedselinname" van de afvalwaterzuiveringsinstallatie overschreed plotseling de norm. Het kan zijn dat de upstream fabriek in het geheim afvalwater met een hoge concentratie loost, of dat een grote golf van verontreinigende stoffen werd binnengebracht door gemengde stroming in het pijpleidingnetwerk op regenachtige dagen, of dat het pompstation de waterstroom niet goed controleerde, waardoor er plotseling te veel "voedsel" in de biochemische tank werd gestopt. Ons biochemische systeem is als een cafetaria. Normaal gesproken eet iedereen naar zijn eetlust, maar plotseling stormt er een groep grote eters binnen, wat chaos veroorzaakt in de keuken. Dit is de basissituatie van een belastingschok.
Welke veranderingen zullen er in het begin van de belastingschok in het biochemische bad optreden? Het meest voor de hand liggende is dat er te veel 'gegeten' wordt en dat de micro-organismen het niet kunnen bijhouden. We weten allemaal dat de behandeling van ammoniumstikstof voornamelijk afhankelijk is van nitrificerende bacteriën, die erg delicaat zijn. Ze moeten met mate worden gegeten en een comfortabele omgeving hebben. Onder normale omstandigheden zijn de concentratie van ammoniumstikstof en de organische belasting in de influent stabiel en vermenigvuldigen nitrificerende bacteriën zich langzaam, waardoor ammoniumstikstof kan worden omgezet in nitraat. Maar zodra de belasting plotseling toeneemt, bijvoorbeeld wanneer de concentratie ammoniumstikstof in de instroom daalt van de gebruikelijke 30 mg/l naar 80 mg/l, of wanneer de instroom verdubbelt, neemt de totale hoeveelheid ammoniumstikstof per volume-eenheid plotseling toe en verdubbelt de "werkbelasting" van nitrificerende bacteriën plotseling meerdere keren, ze zullen eerst "verward" zijn.
Direct daarna was er niet genoeg opgeloste zuurstof. De microbiële behandeling van verontreinigende stoffen is afhankelijk van zuurstofhulp. Wanneer de belasting hoog is, zullen micro-organismen wanhopig "ademen" om organisch materiaal af te breken, wat resulteert in een sterke toename van het zuurstofverbruik. Ons beluchtingssysteem heeft een maximale zuurstoftoevoercapaciteit, die voldoende is voor normaal gebruik. Bij een schok stopt het eten. Net als een groep mensen die tegelijkertijd in een kleine kamer rent, is er absoluut niet genoeg zuurstof en zal iedereen naar adem happen. De concentratie opgeloste zuurstof in het biochemische bad zal snel dalen van de gebruikelijke 2-3 mg/l tot onder de 1 mg/l, en zelfs tot bijna nul. Nitrificerende bacteriën zijn bijzonder gevoelig voor opgeloste zuurstof en hebben minimaal 1-2 mg/l opgeloste zuurstof nodig tijdens het werken. Bij zuurstofgebrek zullen ze staken en zal de efficiëntie van de ammoniumstikstofomzetting direct afnemen. Op dit punt, wanneer u de opgeloste zuurstof in het biochemische bad meet, zult u merken dat de waarde snel daalt en dat deze zelfs niet bestand is tegen de beluchter, zelfs niet als deze op zijn maximum wordt gezet. De bellen op het wateroppervlak lijken zwak en levenloos.
Dan zal de pH-waarde dalen, wat nog erger is voor nitrificerende bacteriën. Wanneer micro-organismen organisch materiaal afbreken, produceren ze organische zuren en hoe hoger de belasting, hoe meer zuren er worden geproduceerd. Ondertussen verbruikt de nitrificatiereactie zelf ook alkaliteit, waarvoor ongeveer 7,14 g calciumcarbonaat-equivalente alkaliteit nodig is voor elke 1 g ammoniumstikstofomzetting. Bij een belastingschok wordt de alkaliteit snel verbruikt zonder tijdige aanvulling en daalt de pH-waarde in het biochemische bad van de gebruikelijke 7,5-8,5 tot onder de 7, of zelfs tot 6,5. Nitrificerende bacteriën zijn het meest geschikt om te werken in neutrale alkalische omgevingen. Naarmate de pH daalt, is hun activiteit als bevroren en neemt de reactiesnelheid aanzienlijk af. Op dit punt, wanneer u de pH gaat meten, zult u merken dat de waarde dagelijks verandert en langzaam daalt, en het resultaat gemeten door de alkaliteitstestkit zal ook angstaanjagend laag zijn.
Nog problematischer is dat een belastingschok conflicten binnen de microbiële gemeenschap kan veroorzaken. Ons biochemische bad bevat niet alleen nitrificerende bacteriën, maar ook veel heterotrofe bacteriën die organisch materiaal afbreken. Heterotrofe bacteriën zijn veel dominanter dan nitrificerende bacteriën, omdat ze zich snel voortplanten en fel concurreren om voedsel. Normaal gesproken leeft iedereen in vrede, maar zodra er hoge concentraties organisch materiaal arriveren, zullen heterotrofe bacteriën zich vermenigvuldigen als hongerige wolven en concurreren met nitrificerende bacteriën om zuurstof en leefruimte. Net als een groep sterke mannen die zich haasten om voedsel te grijpen in de cafetaria, kunnen de langzaam kauwende nitrificerende bacteriën niet concurreren en kunnen ze alleen honger lijden. Op dit punt zal microscopisch onderzoek aantonen dat de bacteriële kolonies los zijn geworden, protozoa zijn afgenomen en het aantal nitrificerende bacteriën, dat oorspronkelijk een bepaald aandeel vertegenwoordigde, sterk is afgenomen. De structuur van de hele microbiële gemeenschap is verstoord.
Naarmate de tijd verstrijkt, nemen de activiteit en de hoeveelheid nitrificerende bacteriën af. Door de impact van de belasting lijden ze niet alleen aan honger, hypoxie en pH-ongemak, maar kunnen ze ook sterven door milieuverandering. De voortplantingssnelheid van nitrificerende bacteriën is al laag, met een generatiecyclus van enkele dagen, in tegenstelling tot heterotrofe bacteriën die zich in een dag meerdere generaties kunnen voortplanten. Zodra een groot aantal nitrificerende bacteriën sterft, wordt het moeilijk om te herstellen. Op dit punt, als u de ammoniumstikstof in het biochemische bad gaat meten, zult u merken dat de ammoniumstikstof bij de inlaat niet veel is afgenomen en dat deze nog steeds hoog is bij de uitlaat, wat aangeeft dat de nitrificatiereactie bijna is gestagneerd. De waarde van ammoniumstikstof in het effluent begint vanaf dit punt te stijgen.
Als de belastingimpact lang aanhoudt of de impactintensiteit bijzonder hoog is, zal de situatie nog erger worden. Het nitrificatiesysteem kan volledig instorten en zelfs als de influentbelasting wordt verminderd, kan de ammoniumstikstof niet worden teruggebracht. Omdat de nitrificerende bacteriën bijna dood zijn, is de "hoofdmacht" in het biochemische bad verdwenen en moet deze opnieuw worden getraind. Het is alsof de kok in de achterkeuken van een cafetaria moe wordt en wegrent. Zelfs als er minder klanten zijn, kan niemand meer koken, dus moeten we nieuwe mensen werven en opleiden. Dit proces kan zo kort duren als een of twee weken, of zo lang als een of twee maanden, en het ammoniumstikstof in het effluent zal zeker de norm blijven overschrijden.
Dan zal de pH-waarde dalen, wat nog erger is voor nitrificerende bacteriën. Wanneer micro-organismen organisch materiaal afbreken, produceren ze organische zuren en hoe hoger de belasting, hoe meer zuren er worden geproduceerd. Ondertussen verbruikt de nitrificatiereactie zelf ook alkaliteit, waarvoor ongeveer 7,14 g calciumcarbonaat-equivalente alkaliteit nodig is voor elke 1 g ammoniumstikstofomzetting. Bij een belastingschok wordt de alkaliteit snel verbruikt zonder tijdige aanvulling en daalt de pH-waarde in het biochemische bad van de gebruikelijke 7,5-8,5 tot onder de 7, of zelfs tot 6,5. Nitrificerende bacteriën zijn het meest geschikt om te werken in neutrale alkalische omgevingen. Naarmate de pH daalt, is hun activiteit als bevroren en neemt de reactiesnelheid aanzienlijk af. Op dit punt, wanneer u de pH gaat meten, zult u merken dat de waarde dagelijks verandert en langzaam daalt, en het resultaat gemeten door de alkaliteitstestkit zal ook angstaanjagend laag zijn.
Nog problematischer is dat een belastingschok conflicten binnen de microbiële gemeenschap kan veroorzaken. Ons biochemische bad bevat niet alleen nitrificerende bacteriën, maar ook veel heterotrofe bacteriën die organisch materiaal afbreken. Heterotrofe bacteriën zijn veel dominanter dan nitrificerende bacteriën, omdat ze zich snel voortplanten en fel concurreren om voedsel. Normaal gesproken leeft iedereen in vrede, maar zodra er hoge concentraties organisch materiaal arriveren, zullen heterotrofe bacteriën zich vermenigvuldigen als hongerige wolven en concurreren met nitrificerende bacteriën om zuurstof en leefruimte. Net als een groep sterke mannen die zich haasten om voedsel te grijpen in de cafetaria, kunnen de langzaam kauwende nitrificerende bacteriën niet concurreren en kunnen ze alleen honger lijden. Op dit punt zal microscopisch onderzoek aantonen dat de bacteriële kolonies los zijn geworden, protozoa zijn afgenomen en het aantal nitrificerende bacteriën, dat oorspronkelijk een bepaald aandeel vertegenwoordigde, sterk is afgenomen. De structuur van de hele microbiële gemeenschap is verstoord.
Naarmate de tijd verstrijkt, nemen de activiteit en de hoeveelheid nitrificerende bacteriën af. Door de impact van de belasting lijden ze niet alleen aan honger, hypoxie en pH-ongemak, maar kunnen ze ook sterven door milieuverandering. De voortplantingssnelheid van nitrificerende bacteriën is al laag, met een generatiecyclus van enkele dagen, in tegenstelling tot heterotrofe bacteriën die zich in een dag meerdere generaties kunnen voortplanten. Zodra een groot aantal nitrificerende bacteriën sterft, wordt het moeilijk om te herstellen. Op dit punt, als u de ammoniumstikstof in het biochemische bad gaat meten, zult u merken dat de ammoniumstikstof bij de inlaat niet veel is afgenomen en dat deze nog steeds hoog is bij de uitlaat, wat aangeeft dat de nitrificatiereactie bijna is gestagneerd. De waarde van ammoniumstikstof in het effluent begint vanaf dit punt te stijgen.
Als de belastingimpact lang aanhoudt of de impactintensiteit bijzonder hoog is, zal de situatie nog erger worden. Het nitrificatiesysteem kan volledig instorten en zelfs als de influentbelasting wordt verminderd, kan de ammoniumstikstof niet worden teruggebracht. Omdat de nitrificerende bacteriën bijna dood zijn, is de "hoofdmacht" in het biochemische bad verdwenen en moet deze opnieuw worden getraind. Het is alsof de kok in de achterkeuken van een cafetaria moe wordt en wegrent. Zelfs als er minder klanten zijn, kan niemand meer koken, dus moeten we nieuwe mensen werven en opleiden. Dit proces kan zo kort duren als een of twee weken, of zo lang als een of twee maanden, en het ammoniumstikstof in het effluent zal zeker de norm blijven overschrijden.
Een ander punt dat gemakkelijk over het hoofd wordt gezien, is dat de bezinktank ook gevoelig is voor problemen na een belastingschok, wat indirect leidt tot een toename van ammoniumstikstof. Onder invloed van de belasting is de microbiële activiteit slecht en is het coagulatie-effect van microbiële vlokken niet goed. Dit kan leiden tot slibzwelling en sliblekkage in de bezinktank. Een groot aantal nitrificerende bacteriën stroomt met het slib het systeem uit en de microbiële populatie in het bad neemt af, waardoor de behandelingscapaciteit natuurlijk achterblijft. Op dit punt, als u naar de bezinktank gaat kijken, zal er een laag fijn slib op het wateroppervlak drijven en zal er ook veel slib uit de uitlaatoverlaat worden afgevoerd. Meet de slibconcentratie (MLSS) en u zult merken dat deze veel lager is dan normaal.
Iemand kan vragen, waarom is de ammoniumstikstof niet afgenomen nadat de belastingschok voorbij is? Dit komt omdat het herstel van nitrificerende bacteriën tijd kost. Net als wanneer een persoon overwerkt en ziek is, is het niet iets dat in slechts één dag rust kan worden genezen, ze moeten langzaam voor zichzelf zorgen. Zelfs als de instroombelasting weer normaal wordt en omgevingsfactoren zoals opgeloste zuurstof en pH weer worden aangepast, zullen nitrificerende bacteriën zich opnieuw moeten voortplanten en ophopen, wat enkele dagen of weken kan duren. Tijdens deze herstelperiode blijft het ammoniumstikstof in het effluent hoog totdat de functie van het nitrificatiesysteem volledig is hersteld.
Laten we dit proces samenvatten: plotselinge toename van de belasting → snelle toename van het microbiële zuurstofverbruik, onvoldoende opgeloste zuurstof → afbraak van organisch materiaal om zuur te produceren, alkaliteitverbruik, pH-daling → grote proliferatie van heterotrofe bacteriën, die de leefruimte van nitrificerende bacteriën innemen → remming van de activiteit van nitrificerende bacteriën, vermindering van de hoeveelheid → significante afname van de efficiëntie van de ammoniumstikstofomzetting → slibafvoer uit de bezinktank, intensivering van het microbiële verlies → continue toename van ammoniumstikstof in het effluent → zelfs nadat de impact voorbij is, heeft het nitrificatiesysteem nog tijd nodig om te herstellen en blijft ammoniumstikstof hoog.
