Introduzzjoni: Illum, ejja nitgħallmu dwar il-protagonist tat-trattament bijoloġiku - ħama attivat (it-trasportatur ta 'diversi mikro-organiżmi). Għandu rwol kruċjali fil-proċessi ta 'trattament bijoloġiku, billi jneħħi sustanzi li jniġġsu bħal COD, nitroġenu ta' l-ammonja, nitroġenu totali, u fosfru totali mill-ilma mormi permezz tal-mikro-organiżmi varji fil-ħama. Dawk li żaru impjanti tat-trattament tad-drenaġġ jistgħu jxommu riħa ħafifa tat-tajn; dik hija r-riħa ta 'ħama attivata!
01 L-Oriġini tal-Ħama Attivata
Il-ħama attivata ġiet skoperta għall-ewwel darba fl-1912 minn Clark u Gage fir-Renju Unit, li ġej minn esperiment żgħir. Fl-esperiment, arjazzjoni fit-tul tal-ilma tad-drenaġġ ipproduċiet ħama, u l-kwalità tal-ilma tjiebet b'mod sinifikanti. Sussegwentement Arden u Lockgtt studjaw dan il-fenomenu.
L-esperimenti ta 'arjazzjoni saru fi fliexken. Fi tmiem l-esperiment ta 'kull jum, il-fliexken tbattlu, u l-proċess beda mill-ġdid l-għada. Aċċidentalment skoprew li minħabba li l-fliexken ma ġewx imnaddfa sewwa, l-effett tat-trattament kien fil-fatt aħjar meta l-ħama teħel mal-ħitan tal-fliexken. Filwaqt li rrikonoxxew l-importanza tal-ħama li tħalla fuq il-ħitan tal-fliexken, semmewha ħama attivata.
Sussegwentement, qabel it-tmiem ta 'l-esperiment ta' kull jum, ħallew l-ilma tad-dranaġġ bil-gass joqgħod, jarmu biss is-saff ta 'fuq ta' ilma purifikat u jħallu l-ħama fil-qiegħ għall-użu l-għada. Dan qassar b'mod sinifikanti l-ħin tat-trattament tal-ilma mormi.
Fl-1916, l-ewwel impjant tat-trattament tal-ilma tad-drenaġġ tal-ħama attivat inbena bl-użu ta 'dan il-proċess sperimentali.
02 Kompożizzjoni Strutturali u Proprjetajiet Fiżiċi tal-Ħama Attivata
Ħama attivata hija sustanza flokulanti ffurmata minn taħlita ta 'komunitajiet mikrobjali bħal batterji, fungi, protozoa, u metazoa b'sustanzi sospiżi u kollojdali fl-ilma tad-dranaġġ. Għandu kapaċità qawwija li jassorbi u jiddekomponi materja organika u proprjetajiet tajbin ta 'setiljar, u jippossjedi attività bijokimika.
Flocs u batterji filamenti huma komponenti importanti tal-ħama attivata.
Flocs huma ffurmati mill-aggregazzjoni ta 'batterji ma' mukus jew kapsuli. Huma jassorbu l-impuritajiet u l-mikro-organiżmi ħielsa fl-ilma tad-drenaġġ, u jagħtu lill-ħama attivata proprjetajiet ta 'setiljar eċċellenti u jipproteġu mikro-organiżmi fl-ilma tad-drenaġġ milli jinbelgħu jew ivvelenati.
Il-batterji filamenti jiffurmaw l-iskeletru tal-ħama attivata. Huma jikbru u jtawlu taħt it-twaħħil ta 'floks, u jikkawżaw li l-floks jiffurmaw partiċelli akbar filwaqt li jżommu l-looseness tal-ħama attivata.
Fid-dehra, il-ħama attivata hija ġeneralment isfar jew kannella-isfar. Jidawwar iswed meta l-provvista tal-ossiġnu ma tkunx biżżejjed jew anerobika, u griż-abjad meta l-provvista tal-ossiġnu tkun eċċessiva u n-nutrijenti ma jkunux biżżejjed. Il-ħama attivata għandha kontenut għoli ta 'ilma, ġeneralment 'il fuq minn 99%, u d-densità tagħha hija simili għall-ilma, tipikament 1.002-1.003 kg/L.
03 Kompożizzjoni Mikrobika tal-Ħama Attivata
Fil-mikro-organiżmi tal-ħama attivat, il-protożoa jiekol il-batterja, filwaqt li l-metażoa jiekol kemm il-protożoa kif ukoll il-batterja, li jiffurmaw katina tal-ikel u komunità bijoloġika bilanċjata. Il-batterji tal-ħama attivat spiss jeżistu fil-forma ta 'floks, b'inqas jeżistu fi stat ħieles. Dan jagħti lill-batterji l-abbiltà li jirreżistu fatturi esterni ħżiena. Il-batterji ħielsa ma jiġux solvuti faċilment, iżda jistgħu jiġu priżati minn protozoa, u b'hekk l-effluwent mit-tank tas-sedimentazzjoni jkun aktar ċar.
1. Batterji
Il-batterji huma organiżmi ta'-ċellula waħda. Huma diversi, numerużi, u ċkejkna fid-daqs fi ħdan il-ħama attivata, li għandhom kapaċità qawwija li jassorbu u jiddekomponu l-materja organika, u għandhom rwol kruċjali fit-trattament tal-ilma mormi.
Fl-istadji bikrija tal-kultivazzjoni tal-ħama attivata, il-batterji huma fil-biċċa l-kbira ħielsa fl-ilma tad-drenaġġ. Hekk kif il-ħama tifforma gradwalment, gradwalment jinġabru fi gruppi akbar.
(1) Flocs: Dawn huma partiċelli ċkejkna u viżibbli magħmulin minn batterji u s-sustanzi ġelatinożi mnixxija tagħhom. Il-biċċa l-kbira tal-batterji fil-ħama attivata huma magħluqin f'sustanzi ġelatinożi, eżistenti fil-forma ta 'floks. Flocs huma ċ-ċentru strutturali u funzjonali tal-ħama attivata, li jippossjedu proprjetajiet bħal adsorbiment, dekompożizzjoni ossidattiva, u sedimentazzjoni tal-koagulazzjoni.
(2) Batterji Filamentożi: Dawn huma tip ta 'batterji li ċ-ċelloli tagħhom, bil-kapsid jew mingħajrhom, huma marbuta flimkien biex jiffurmaw filamenti. Il-batterji filamenti ħafna drabi jwaħħlu ma' u jintrabat mal-flokks batterjali, u jiffurmaw l-iskeletru tal-ħama tal-fouling. Madankollu, meta jipproliferaw f'numri kbar, jistgħu jaggravaw il-proprjetajiet tal-flokulazzjoni u s-setiljar tal-ħama attivata, u f'każijiet severi, jikkawżaw bulking tal-ħama.
(3) Batterji nitrifikanti Il-batterji nitrifikanti huma tip ta 'batterji awtotrofiċi li jistgħu jiddegradaw l-ammonja u n-nitrit. Dawn jinkludu żewġ sottogruppi fiżjoloġiċi: * Batterji Nitrifikanti * u * Batterji Nitrifikanti *, li jappartjenu għal familja indipendenti-Familja ta' Batterji Nitrifiċi. Il-batterji nitrifikanti jiksbu l-enerġija biex jissodisfaw il-ħtiġijiet metaboliċi tagħhom billi jossidaw il-komposti inorganiċi permezz tan-nitrifikazzjoni, billi jużaw is-CO2 bħala l-uniku sors ta 'karbonju tagħhom. Huma batterji kimoawtotrofiċi tipiċi. Il-batterji nitrifikanti jippossjedu nitrifikazzjoni, li tirreferi għall-proċess li bih il-batterji nitrifikanti jossidaw NH3 għal NO2- taħt kundizzjonijiet aerobiċi, u jossidizzawh aktar għal NO3-, u b'hekk jiksbu l-enerġija meħtieġa għat-tkabbir. L-ewwel stadju, l-ossidazzjoni ta 'NH3 għal NO2-, jissejjaħ nitrifikazzjoni jew ossidazzjoni ta' l-ammonja, u jitlesta minn batterji nitrifikanti; it-tieni stadju, l-ossidazzjoni ta 'NO2- għal NO3-, jissejjaħ nitrifikazzjoni, u jitlesta minn batterji nitrifikanti. Għalhekk, in-nitrifikazzjoni diskussa b'mod komuni fil-fatt tinkludi żewġ stadji: nitrifikazzjoni minn batterji ossidanti tan-nitrit u nitrifikazzjoni minn batterji nitrifikanti.
(4) Batterji denitrifikanti: batterji denitrifikanti huma batterji kimoeterotrofiċi. Taħt kundizzjonijiet ta' ossiġnu-defiċjenti, inaqqsu n-nitrati għal nitriti, u jkomplu jnaqqsu n-nitriti għal gass tan-nitroġenu, u b'hekk jiksbu l-enerġija. Dan huwa essenzjalment l-oppost tal-funzjoni tal-batterji nitrifikanti (in-natura hija interessanti b'dan il-mod; żewġ tipi differenti ta 'batterji jiksbu ċ-ċiklu tan-nitroġenu). Il-batterji denitrifikanti huma mqassma b'mod wiesa 'fil-ħamrija u l-ilma mormi, u għandhom rwol ewlieni fit-trattament tal-ilma tal-pajsaġġ, il-ġestjoni tax-xmajjar urbani u t-trattament tal-akkwakultura.
(5) Batterji Aċidifikanti Idrolitiċi: Dawn huma batterji li jistgħu jutilizzaw molekuli organiċi kbar u kumplessi għal attivitajiet tal-ħajja f'ambjenti anerobiċi. L-idrolisi hija l-proċess li bih polimeri kumplessi u li ma jinħallux jiġu kkonvertiti f'monomeri jew dimeri solubbli sempliċi. Minħabba l-piż molekulari relattiv kbir tagħhom, materja organika ta' piż-molekulari-għoli ma tistax tgħaddi minn membrani taċ-ċelluli u għalhekk ma tistax tiġi utilizzata direttament mill-batterja. L-ewwel jiġu kkonvertiti f'molekuli iżgħar bl-azzjoni idrolitika ta 'enzimi extraċellulari batteriċi. L-aktar karatteristika tipika ta 'dan l-istadju hija li r-reazzjoni bijoloġika sseħħ extraċellulari. Il-batterji jlestu r-reazzjonijiet ta 'ossidazzjoni bijokatalitika billi jirrilaxxaw enzimi ħielsa extraċellulari jew enzimi immobilizzati mwaħħla mal-ħajt taċ-ċellula.
U l-bqija... hemm ħafna tipi ta’ batterji, għalhekk nieqaf hawn għalissa. Introduzzjonijiet dettaljati ta 'speċi batterjali waħda jistgħu jiġu pprovduti aktar tard.
2. Protozoa
Il-protożoa huma annimali żgħar, sempliċi, b'-livell baxx-ċellola waħda. Jeżistu numru kbir ta 'protozoa fil-ħama attivata mit-trattament tal-ilma mormi. Huma jipparteċipaw fil-purifikazzjoni tal-ilma mormi billi jinġerixxu partiċelli organiċi. Barra minn hekk, minħabba li l-protozoa huma sensittivi għall-kundizzjonijiet ambjentali, il-kompożizzjoni u l-kwantità tagħhom jinbidlu b'varjazzjonijiet ambjentali; għalhekk, ħafna drabi jintużaw bħala organiżmi indikaturi. Eżempji komuni jinkludu vorticella, amoebas, flagellates, u swimming ciliates. Dawn il-mikro-organiżmi jammontaw għal aktar minn 80% tat-total. Jekk in-numru ta 'individwi jaqbeż 1000/mL, għandu jitqies bħala ħama attivata b'effiċjenza għolja ta' purifikazzjoni.
3. Mikrometażoa
Il-mikrometażoa prinċipali fil-ħama attivata huma rotiferi u nematodi. Ġeneralment, in-numru ta 'metazoans mikroskopiċi fil-ħama attivata huwa relattivament żgħir. Madankollu, fil-ħama attivata b'tagħbija baxxa-, speċjalment fil-ħama attivata b'arjazzjoni estiża, ir-rotiferi u l-oligochaetes xi kultant jistgħu jsiru l-ispeċi dominanti.
04 Indikaturi tal-Prestazzjoni tal-Ħama Attivata Il-komunità mikrobjali tinkludi prinċipalment batterji, protożoa, u metażoa, bil-batterja u l-protożoa huma ż-żewġ kategoriji ewlenin. Indikaturi tal-prestazzjoni tal-ħama attivata jinkludu: solidi sospiżi ta 'likuri mħallta (MLSS), proporzjon ta' settlement tal-ħama (SV), indiċi tal-volum tal-ħama (SVI), u indiċi tad-densità tal-ħama (SDI).
Solidi sospiżi ta' likur imħallat (MLSS) jirrappreżenta l-piż totali ta' solidi ta' ħama attivat li jinsabu f'volum ta' unità ta' likur imħallat f'tank ta' arjazzjoni, jiġifieri:
MLSS=Ma + Me + Mi + Mii
Ma – Il-komunità mikrobjali metabolikament attiva;
Me – Residwi minn metaboliżmu endoġenu u awto-ossidazzjoni ta' mikro-organiżmi (prinċipalment batterji);
Mi – Materjal organiku inert li huwa diffiċli għall-batterja li jiddegrada, li tinġarr mill-ilma tad-dranaġġ mhux ipproċessat;
Mii – Materjal inorganiku li jinġarr mill-ilma tad-drenaġġ.
L-unità hija mg/L jew kg/m³.
Solidi sospiżi volatili ta' likur imħallat (MLVSS) jirrappreżenta l-konċentrazzjoni ta' solidi organiċi fil-ħama attivata tal-likur imħallat, jiġifieri:
MLVSS=Ma + Me + Mi
Il-proporzjon ta' MLVSS għal MLSS huwa espress bħala f. F'ċirkostanzi normali, il-valur f huwa relattivament fiss, madwar 0.75 għall-ilma tad-dranaġġ domestiku.
Kemm MLVSS kif ukoll MLSS jistgħu jintużaw biex jirriflettu l-konċentrazzjoni tal-ħama f'tankijiet ta 'trattament bijoloġiku. It-tqabbil tad-dejta ta 'kuljum jista' jiżvela t-tkabbir tal-ħama attivata. Madankollu, MLVSS teskludi materja inorganika, u tagħmel il-valur tagħha eqreb għan-numru attwali ta 'mikro-organiżmi.
Il-veloċità tas-saldu tal-ħama (SV), magħrufa wkoll bħala r-rata ta 'issetiljar ta' 30 minuta, hija l-perċentwal tal-volum ta 'ħama preċipitata ffurmata wara li l-likur imħallat ikun issetilja f'ċilindru gradwat għal 30 minuta, espress bħala perċentwali (%).
Fl-istadji bikrija tal-kultivazzjoni tal-ħama attivata, il-veloċità tas-saldu tista 'tintuża biex inizjalment tosserva t-tkabbir tal-ħama. Ġeneralment, ħama attivata normali, stabbli SV hija bejn 20-35%. SV aktar baxx jindika konċentrazzjoni insuffiċjenti tal-ħama, filwaqt li SV ogħla jindika tkabbir tal-ħama eċċessivament rapidu (nutrijenti eċċessivi, possibbilment minħabba sors ta 'karbonju eċċessiv).
L-indiċi tal-volum tal-ħama (SVI), magħruf ukoll bħala l-indiċi tal-ħama, huwa l-volum ta 'ħama stabbilita (f'mL) għal kull gramma ta' ħama niexfa wara 30 minuta ta 'setiljazzjoni fil-likur imħallat fl-iżbokk tat-tank tal-arjazzjoni. Il-formula għall-kalkolu tal-indiċi tal-volum tal-ħama hija:
SVI=SV/MLSS
SVI jintuża biex jevalwa l-prestazzjoni tas-sediment tal-ħama, u l-firxa normali tagħha hija tipikament bejn 70 u 150 mL/g. Valur SVI baxx jindika attività baxxa ta' ħama u kontenut għoli ta' materja inorganika; valur SVI għoli jindika bulking potenzjali tal-ħama u prestazzjoni fqira ta' settlement.
L-indiċi tad-densità tal-ħama (SDI), komunement imsejjaħ densità, huwa r-reċiproku ta 'SVI.