نظرة عامة على أنظمة المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي
تنقسم معالجة مياه الصرف الصحي البيولوجية الحديثة عموما إلى ثلاث مراحل:
- المعالجة الأولية (معالجة جسدية): اعتراض شاشة شريط، خزان الرواسب الأولية
- المعالجة الثانوية (معالجة بيولوجية): خزان الهواء، خزان الرواسب النهائي
- المعالجة الثالثة (معالجة بيولوجية/فيزيائية كيميائية): إزالة النيتروجين والفوسفور
يتم تسليم الوحل بشكل منفصل إلى نظام هضم الوحل.
بناءً على الطلب على الأكسجين ، يتم تصنيف المعالجة البيولوجية إلى المعالجة الهوائية (عملية الوحل النشط ، بركة الأكسدة ، قناة الأكسدة ، مرشح التسرب ، موصل بيولوجي دوار ، إلخ).) والمعالجة الديونية (هضم الوحل).
المجتمع الميكروبي في الوحل النشط
تعتمد عملية الوحل النشط على النظم الإيكولوجية المتعددة الأشكال المكونة من الكائنات الحية الدقيقة المجمعة بما في ذلك البكتيريا والفطريات والبروتوزوا والميتازوا لتنقية مياه الصرف الصحي.تشكل البكتيريا المتجانسة والفطريات المتجانسة الحرة أدنى مستوى متجانسيتم تناولها من قبل البروتوزوا المتباينة، والتي يستهلكها المفترسون الثانويون مثل الروتيفيرز والقواليد، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى تنقية مياه الصرف الصحي.
(أ) البكتيريا القوة الرئيسية لتدهور المادة العضوية
البكتيريا هي المجموعة الميكروبية الأكثر أهمية في الوحل النشط، وتقوم بوظيفتين أساسيتين: تدهور المادة العضوية وتشكيل الطحالب.
البكتيريا المتحللة العضوية
البكتيريا الزائفة (Pseudomonas) ، البكتيريا اللذيذة (Flavobacterium) ، البكتيريا القاعية (Alcaligenes) ، البكتيريا القاعدية (Bacillus)
- مُحللات الكربوهيدرات المهيمنة:الحشرات
- مُحلل البروتين المهيمن:القليات، البكتيريا النباتية، البكتيريا
(د) آلية تشكيل الطحالب
يتم تشكيل حبات الوحل النشط من خلال تأثير التآزر من ثلاثة مكونات:
- البكتيريا التي تشكل الطحالب (زوجليا راميجيرا): على شكل قضيب ، سلبية غرام ، مغلفة وغير متسببة. فإنها تحفز تجميع البكتيريا من خلال البوليمرات خارج الخلية والمواد بين الخلايا.
- البكتيريا الخيطية المعتدلة: توفير إطارات خيطية للدبابيس، مما يسمح بالارتباط والنمو للبكتيريا التي تشكل الدبابيس، بما في ذلك أساسا:
- البكتيريا النترية
- السفايروتيلوس(بكتيريا الحديد)
- (بيجيااتوا)(بكتيريا أكسدة الكبريت)
- ثيوتريكس(البكتيريا التي تقلل الكبريت)
- السيلات: تفرز البروتينات المكروية والبوليمرات البوليساكاريد لتشكيل هياكل الجسر وتسهيل التدفق.
(ثالثا) الفطريات
يمكن للفطريات تحطيم المواد العضوية الصعبة للتحلل الحيوي بمعدل تدهور منخفض نسبياً.الخيوط الفطرية المعتدلة بمثابة نواة الطحالب وتحسن أداء التجفيف والترسبومع ذلك، فإن التكاثر الفطري المفرط يؤدي إلى حفر الحمأة وسوء خصائص التركيب.
أسباب نمو الفطريات الضخمة غير الطبيعي:
- انخفاض درجة الحرارة
- قيمة الحموضة المنخفضة
- نسبة C/N عالية من مياه الصرف الصحي
- الحمولة العضوية المفرطة
- وجود الكبريتيدات
(IV) البروتوزوا الكائنات المؤشرة لجودة المياه
البروتوزوا الشائعة في الوحل النشط:
- البروتوزوا
- الكشافة (كشافة النباتات والحيوانات)
- السيلات: السيلات السباحة الحرة والسيلات ذات السيقان
أهمية المؤشر: وجود السيلات هو مؤشر رئيسي على الكفاءة في المعالجة البيولوجية. الفلاجيلات لديها قدرة ضعيفة على المنافسة على الغذاء وتعيش فقط في مياه الصرف الصحي عالية التركيز..
(V) الميتازوا المفترس الثانوي
تتغذى الميتازوا على البكتيريا والبروتوزوا الصغيرة كحيوانات مفترسة ثانوية. وهي تمدد السلسلة الغذائية وتقلل إلى حد كبير من إنتاج الوحل. وتشمل الأنواع الممثلة الروتيفيرات والخزافات.
ثلاث مراحل لتشكيل الوحل
تتزامن عملية إزالة المواد العضوية من الوحل النشط مع تكوين الوحل، والتي تتكون من ثلاث خطوات متتالية:
الخطوة الأولى: نقل الكتلة
يمتص الوحل العائد على الفور المواد الكولويدية و BOD غير القابلة للذوبان من مياه الصرف الصحي ، تليها امتصاص تدريجي للمواد العضوية القابلة للذوبان إلى الخلايا الميكروبية للتحلل الأيض.
الخطوة الثانية: التحول الأيضى
تخضع المواد العضوية للتحولات الأيضية بما في ذلك التحلل المائي والجليكوليز (كربوهيدرات) والإزالة من الكربوكسيل والإزالة من الأسمين (البروتينات) والأكسدة β (الدهون).ثم يدخل الركائز المفككة دورة TCA وسلسلة نقل الإلكترونات لتوليد الطاقة، مع ثاني أكسيد الكربون والماء كمنتجات جانبية للتمثيل الغذائي النهائية.
الخطوة الثالثة: التجفيف إنتاج دقيقات مستقرّة جيدًا
مع انخفاض تركيز الكائنات العضوية، تدخل الكائنات الدقيقة مرحلة التدهور الداخلي. يتم إفراز البوليمرات السكريدية حول أسطح الخلايا لتعزيز التماسك، وتشكيل كثيفة،طيات قابلة للإستقرار التي تحقق فصل الصلب والسائل في خزان الركود النهائي.
IV - الظروف البيئية لتدهور المواد العضوية
- درجة الحرارة: 20~30°C، ينظم النشاط الإنزيمي الميكروبي
- العناصر الغذائية: BOD: N: P = 100: 5: 1 ؛ عناصر آثار K ، Ca ، Fe ، Mg مطلوبة إضافية
- الأكسجين المذاب (DO): 0.5 ‰ 1 mg/L عند مدخول الخزان ، 2 ‰ 3 mg/L عند الخروج. ينخفض معدل الأيض بشكل حاد عندما يكون DO أقل من 0.5 mg/L
- قيمة الحموضة: 6.57.5، المثالي عند القليّة 7.2 7.4لا يمكن للميكروبات البقاء على قيد الحياة عند درجة الحموضة < 4 أو pH > 10
- المواد السامة: ترتيب السمية للمعادن الثقيلة: Ag > Hg > Sn > Cu > Cd > Cr
