Invecchiamento dei fanghi contro avvelenamento dei fanghi
Questi due problemi possono produrre sintomi simili ma hanno cause molto diverse.
| Problema | Causa tipica | Sviluppo |
|---|---|---|
| Avvelenamento da fanghi | Sostanze tossiche o inibitorie entrano nel sistema biologico | Di solito improvviso |
| Invecchiamento dei fanghi | Eccessiva età dei fanghi, basso rapporto F/M, insufficiente spreco di fanghi, ecc. | Graduale e cronico |
Comprendere questa differenza è importante perché le misure correttive sono completamente diverse.
Come confermare l'invecchiamento dei fanghi con indicatori di laboratorio
Le osservazioni visive forniscono solo una diagnosi preliminare. I dati di laboratorio dovrebbero essere utilizzati insieme alle osservazioni sul campo per effettuare una valutazione più affidabile.
Età dei fanghi (SRT)
Un valore decisamente elevatotempo di ritenzione dei fanghi (SRT)è uno degli indicatori più importanti.
Quando i fanghi rimangono nel sistema biologico per un periodo eccessivamente lungo senza sufficienti sprechi, si accumulano gradualmente biomasse vecchie e solidi inerti.
Rapporto F/M
Un livello molto bassorapporto cibo-a-microrganismo (F/M).indica generalmente che la materia organica biodegradabile è insufficiente rispetto alla quantità di biomassa presente nel sistema.
Ad esempio, un rapporto F/M inferiore a circa0,05–0,1 kg BOD₅/(kg MLSS·d)può indicare condizioni di carico estremamente basse, a seconda del processo di trattamento e della progettazione.
MLSS
Un livello anormalmente altoMLSSla concentrazione può derivare dall'accumulo continuo di fanghi.
Tuttavia, un valore MLSS elevato non significa necessariamente che il sistema contenga una quantità elevata di biomassa attiva. Una parte significativa può essere costituita da biomassa morta e solidi inerti.
SVI
Un livello molto bassoIndice del volume dei fanghi (SVI)può indicare fanghi eccessivamente densi e compatti.
Un SVI sotto approssimativamente50–70 ml/gpuò essere associato a fanghi densi e a sedimentazione rapida e può verificarsi in condizioni opposte al tipico rigonfiamento dei fanghi.
Rapporto MLVSS/MLSS
Una diminuzione continuaRapporto MLVSS/MLSSindica che la proporzione della biomassa attiva o volatile sta diminuendo rispetto al totale dei solidi sospesi.
Ciò può indicare un crescente accumulo di biomassa morta e materiale inerte inorganico.
Cinque principali cause di invecchiamento dei fanghi
1. Scarso spreco di fanghi
Il mancato scarico tempestivo dei fanghi in eccesso consente l'accumulo continuo dei fanghi vecchi, facendo sì che l'età effettiva dei fanghi superi l'intervallo di progettazione del processo.
2. Carico di affluenti bassi e prolungati
Durante i periodi di produzione ridotta, fluttuazioni stagionali o basso flusso di acque reflue domestiche, il carico organico influente può diventare molto basso.
I microrganismi ricevono cibo insufficiente e rimangono in una condizione di fame cronica, accelerando la respirazione endogena e l’invecchiamento dei fanghi.
3. Aerazione eccessiva
Per ottenere una migliore qualità dell'effluente, gli operatori a volte aumentano eccessivamente l'aerazione e mantengono il DO al di sopra3-4mg/lper lunghi periodi.
Un'aerazione eccessiva può aumentare il consumo di energia e la respirazione endogena e può contribuire al deterioramento della struttura dei fiocchi di fango in condizioni prolungate di basso-carico.
4. Bassa temperatura
Durante le stagioni fredde, la crescita microbica e i tassi di riproduzione diminuiscono.
Se lo spreco di fanghi non viene adeguato di conseguenza, l’età effettiva dei fanghi può aumentare. La nuova biomassa cresce più lentamente mentre i vecchi fanghi rimangono nel sistema, aggravando ulteriormente il problema dell’invecchiamento.
5. Circolazione eccessiva dei fanghi di ritorno
Un rapporto dei fanghi attivi di ritorno (RAS) eccessivamente elevato può causare la circolazione ripetuta dei fanghi vecchi tra il chiarificatore secondario e il serbatoio di aerazione.
Se lo smaltimento dei fanghi è insufficiente, questa circolazione non rimuove la biomassa invecchiata dal sistema. Invece, i fanghi vecchi continuano ad accumularsi, creando un ciclo che aggrava l’invecchiamento dei fanghi.
Come correggere l'invecchiamento dei fanghi: 5 passaggi pratici
1. Aumentare lo spreco di fanghi e ridurre il SRT
La soluzione fondamentale è rimuovere gradualmente i fanghi invecchiati in eccesso.
Lo spreco continuo di fanghi a velocità controllata consente la sostituzione dei fanghi vecchi e inerti con nuova biomassa.
Non rimuovere improvvisamente una grande quantità di fango.Una forte riduzione dell’MLSS può destabilizzare il sistema biologico e persino causare il fallimento del trattamento.
Aumentare invece gradualmente lo spreco di fanghi e adeguare l’SRT verso l’intervallo di progettazione del processo appropriato.
2. Ottimizzare l'aerazione e il controllo DO
Evitare un'aerazione eccessiva.
Per molti processi convenzionali a fanghi attivi aerobici, il mantenimento del DO è in giro2,0–2,5 mg/lnella zona aerobica può essere appropriato, sebbene il valore ottimale dipenda dal processo specifico, dal carico, dai requisiti di nitrificazione e dagli obiettivi dell'effluente.
L'obiettivo non è semplicemente massimizzare l'apporto di ossigeno, ma fornire ossigeno sufficiente per il trattamento biologico senza aerazione non necessaria.
3. Migliora il rapporto F/M
Quando il sistema funziona con un carico organico basso e prolungato, è necessario rivedere le condizioni operative.
Laddove la configurazione del processo lo consenta, il volume di aerazione effettivo può essere regolato. Quando la fonte di carbonio influente è estremamente bassa, si può prendere in considerazione una fonte esterna di carbonio appropriata, come acetato di sodio o metanolo, per supportare l’attività biologica.
Qualsiasi aggiunta esterna di carbonio dovrebbe essere basata sui requisiti effettivi del processo e controllata attentamente.
4. Ottimizzare il rapporto dei fanghi di ritorno
Il rapporto dei fanghi attivi di ritorno deve essere regolato in base alle caratteristiche di sedimentazione dei fanghi, alla profondità del mantello dei fanghi, ai requisiti MLSS e alle prestazioni del chiarificatore.
Un controllo adeguato del RAS può aiutare a mantenere la concentrazione di biomassa desiderata prevenendo al contempo la circolazione non necessaria dei fanghi.
5. Non utilizzare flocculanti per nascondere il problema
Quando l'effluente diventa torbido, l'aggiunta di una grande quantità di flocculante può migliorare temporaneamente la limpidezza dell'acqua costringendo le particelle fini a depositarsi.
Tuttavia, ciò non risolve il problema biologico sottostante.
Se l'invecchiamento dei fanghi rimane irrisolto, le scarse caratteristiche dei fanghi e la qualità instabile degli effluenti potrebbero ripresentarsi ripetutamente.
La priorità dovrebbe quindi essere quellaripristinare i fanghi biologici sani, piuttosto che trattare semplicemente il sintomo visibile.
Domande frequenti
Cos'è l'invecchiamento dei fanghi nel trattamento delle acque reflue?
L'invecchiamento dei fanghi si verifica quando i fanghi attivi rimangono nel sistema biologico per troppo tempo, spesso in condizioni di basso carico organico. La biomassa perde gradualmente attività, mentre si accumulano solidi morti e inerti.
Quali sono i principali segni dei fanghi invecchiati?
I segni tipici includono colore scuro del fango, sedimentazione rapida ma densa, surnatante torbido, fango fine galleggiante, scarsa flocculazione, basso SVI, alto MLSS con un rapporto MLVSS/MLSS in diminuzione e graduale deterioramento del COD e rimozione dell'ammoniaca.
L’eccessiva aerazione può provocare l’invecchiamento dei fanghi?
Un'aerazione eccessiva può contribuire al deterioramento dei fanghi, in particolare in condizioni prolungate di basso-carico. Mantenere un DO inutilmente elevato aumenta il consumo di energia e può favorire la respirazione endogena. L'aerazione dovrebbe quindi essere adattata all'effettiva richiesta di ossigeno del processo.
Come si recuperano i fanghi attivi invecchiati?
L’approccio principale è quello di aumentare gradualmente lo spreco di fanghi, ridurre l’eccessivo SRT, ottimizzare il funzionamento di DO e RAS e ripristinare un rapporto F/M appropriato. La rimozione dei fanghi su larga-scala dovrebbe essere evitata poiché un'improvvisa riduzione dell'MLSS può destabilizzare il sistema biologico.
Un SVI basso è sempre un segno di invecchiamento dei fanghi?
No. Un SVI basso indica fanghi densi e a sedimentazione rapida, ma di per sé non dimostra l'invecchiamento dei fanghi. L'SVI dovrebbe essere valutato insieme a SRT, F/M, MLSS, MLVSS/MLSS, qualità dell'effluente e aspetto effettivo dei fanghi.
È opportuno aggiungere flocculanti quando i fanghi invecchiati provocano effluenti torbidi?
I flocculanti possono migliorare temporaneamente la rimozione dei solidi, ma non risolvono il problema biologico sottostante. La priorità dovrebbe essere quella di identificare e correggere la causa dell’invecchiamento dei fanghi.
Applicazione delle apparecchiature nei sistemi a fanghi attivi
Il mantenimento della salute dei fanghi attivi dipende anche dalla miscelazione stabile, dal trasferimento di ossigeno e dalla circolazione dei fanghi.
Miscelatori sommergibilipuò aiutare a mantenere una miscelazione uniforme nei serbatoi biologici, prevenire l'eccessiva deposizione di solidi e migliorare il contatto tra microrganismi e acque reflue. Una corretta miscelazione è particolarmente importante nelle zone anossiche e anaerobiche dove un'aerazione eccessiva è indesiderabile.
Pompe sommergibili di ricircolopuò essere utilizzato per la circolazione interna dei fanghi o delle acque reflue, contribuendo a mantenere il flusso richiesto tra le diverse zone di trattamento biologico.
Attrezzature per l'aerazione, inclusi diffusori a bolle fini-e sistemi di aerazione a getto, fornisce l'ossigeno richiesto dai microrganismi aerobici. Il sistema di aerazione dovrebbe essere selezionato e controllato in base all'effettiva richiesta di ossigeno anziché semplicemente funzionare alla massima capacità.
La selezione dell'attrezzatura e la strategia operativa dovrebbero in definitiva basarsi sulle caratteristiche delle acque reflue, sulle dimensioni del serbatoio, sul processo di trattamento, sul MLSS, sulla domanda di ossigeno e sulla qualità dell'effluente richiesta.
