I. Tipi comuni di fanghi microbici:
1. Fanghi di rifiuti urbani: i fanghi di rifiuti urbani più facilmente disponibili provengono dai serbatoi di sedimentazione secondaria degli impianti di trattamento delle acque reflue urbane. È il fango microbico di base più utilizzato, con un'elevata diversità microbica e adattabilità alla maggior parte delle acque reflue organiche a bassa-concentrazione.
Parametri chiave:
Colore: da marrone giallastro- a marrone scuro (colore normale del fango attivo; il nero indica carenza di ossigeno, il grigio può indicare l'invecchiamento del fango)
Contenuto di umidità: 95%~99% (deve essere controllato durante il trasporto; un contenuto di umidità troppo basso può facilmente portare all'inattivazione microbica)
MLSS (solidi sospesi di liquori misti): 2000~4000 mg/L (direttamente correlato alla capacità di degradazione del reattore)
SV30 (rapporto di sedimentazione a 30 minuti): 15%~30% (sopra il 30% richiede cautela riguardo al rischio di formazione di grumi di fango)
Vantaggi: ampiamente disponibile, a basso costo, può essere inserito nei processi di trattamento aerobico di base senza previa acclimatazione.
2. Fanghi industriali acclimatati: per le acque reflue industriali con elevata salinità, elevato COD e contenenti inquinanti recalcitranti (come fenoli, benzene e metalli pesanti), i normali fanghi urbani sono difficili da adattare e richiedono fanghi specializzati acclimatati a sistemi di acque reflue industriali simili.
Parametri chiave:
Colore: varia a seconda del substrato, prevalentemente marrone scuro o marrone nerastro-. I fanghi contenenti inquinanti specifici (come le acque reflue coloranti) possono avere tonalità rosso chiaro o azzurro.
Resistenza agli urti: adattabile alle fluttuazioni del carico COD entro ±30%; fanghi acclimatati di acque reflue ad alta-salinità con una tolleranza alla salinità maggiore o uguale al 5%.
Tempo di ritenzione dei fanghi (SRT): 5~20 giorni (esteso a 15~20 giorni per gli inquinanti recalcitranti).
Attività della deidrogenasi: maggiore o uguale a 10 mg/(L・h) (un'attività maggiore indica una degradazione più rapida degli inquinanti).
Vantaggi: Altamente mirato, si adatta rapidamente alla qualità delle acque reflue industriali, evitando l'incompatibilità batterica.
3. Fanghi granulari anaerobici tradizionali: il "nucleo ad alta-efficienza" dei processi anaerobici, spesso utilizzato in UASB, EGSB e altri reattori anaerobici. Si tratta di un materiale granulare che incapsula internamente batteri metanogeni e altri microrganismi anaerobici, adatto per il trattamento di metanazione di acque reflue organiche ad alta-concentrazione (come le acque reflue alimentari e della fabbricazione della carta).
Parametri chiave:
Colore: dal brunastro-nero al nero scuro (la superficie liscia delle particelle e il colore uniforme indicano una buona attività)
Dimensione delle particelle: 0,5~3 mm (una dimensione delle particelle più grande indica migliori prestazioni di sedimentazione e stabilità)
VSS/MLSS (rapporto solidi sospesi volatili): 0,6~0,8 (un rapporto più elevato indica un contenuto microbico più elevato)
Attività metanogenica: maggiore o uguale a 0,2 m³CH₄/(kgVSS・d) (determina la resa in metano e la capacità di movimentazione del carico organico)
Densità: 1,02~1,05 g/cm³ (assicura la sospensione all'interno del reattore per evitare perdite con l'effluente)
4. Fanghi granulari di ossidazione anaerobica dell'ammoniaca: una "nuova forza di risparmio energetico" nella tecnologia di rimozione dell'azoto. Progettato specificatamente per acque reflue ad alto-ammoniaca-azoto e a basso-COD (come le acque reflue del bestiame e il percolato di discarica), converte direttamente l'azoto ammoniacale e l'azoto nitrito in azoto gassoso utilizzando batteri anaerobici ossidanti l'ammoniaca-. Non è necessaria alcuna fonte aggiuntiva di carbonio e il consumo di energia è solo 1/10 rispetto ai tradizionali processi di rimozione dell'azoto.
Parametri chiave:
Colore: da rosso brillante a rossastro-marrone (a causa della presenza di citocromi nei batteri anaerobici-ossidanti dell'ammoniaca, un colore più brillante indica una maggiore attività)
Dimensione delle particelle: 1~4 mm (più grandi e più densamente strutturati rispetto ai tradizionali fanghi granulari anaerobici)
Tasso di ossidazione dell'ammoniaca: 0,3~1,2 kgNH₄⁺-N/(kgVSS・d) (indicatore chiave dell'efficienza di rimozione dell'azoto)
Concentrazione di tolleranza all'azoto: inferiore o uguale a 500 mg/L (il superamento di questa soglia inibirà l'attività batterica)
Intervallo di adattamento della temperatura: 30~35 gradi (attività ottimale in condizioni mesofile; le fluttuazioni devono essere controllate entro ±2 gradi)
Vantaggi: elevata efficienza di rimozione dell'azoto, basso consumo energetico, nessun inquinamento secondario; rappresenta la direzione principale del trattamento delle acque reflue a basso-carbonio.
5. Fanghi funzionali specializzati: fanghi specializzati progettati per affrontare con precisione singoli problemi di inquinamento e trattare inquinanti specifici.
I tipi comuni e i parametri principali sono i seguenti:
Fanghi nitrificanti: colore giallastro-marrone, tasso di nitrificazione 0,5~2,0 kgNH₄⁺-N/(kgVSS・d), richiede DO maggiore o uguale a 2 mg/L, pH 7,5~8,5
Fanghi denitrificanti: prevalentemente di colore marrone scuro, tasso di denitrificazione 0,8~3,0 kgNO₃⁻-N/(kgVSS・d), richiede una fonte di carbonio sufficiente (C/N maggiore o uguale a 5)
Fanghi di rimozione del fosforo: da giallastro-marrone a brunastro-giallo, contenuto di polifosfato-batteri che accumulano maggiore o uguale al 20%, età del fango controllata a 8~12 giorni, richiede un ambiente aerobico-anaerobico alternato.
II. Selezione dei fanghi e considerazioni chiave sull'applicazione per gli scenari di processo corrispondenti:
Per i processi aerobici selezionare rifiuti urbani/fanghi industriali acclimatati; per i processi anaerobici selezionare fanghi granulari anaerobici tradizionali; per acque reflue ad alto contenuto di azoto ammoniacale e basso COD, utilizzare direttamente fanghi granulari di ossidazione anaerobica dell'ammoniaca.
Valutazione dell'attività assistita dal colore-: il colore può valutare rapidamente e inizialmente lo stato dei fanghi. Ad esempio, lo sbiadimento del colore nei fanghi di ossidazione dell'ammoniaca anaerobica può indicare una diminuzione dell'attività; l'annerimento dei fanghi urbani richiede un'indagine sulla carenza di ossigeno.
Adattamento anticipato: quando si utilizzano fanghi urbani per acque reflue industriali, la concentrazione degli inquinanti target dovrebbe essere aumentata gradualmente, con un periodo di acclimatazione di 7-15 giorni.
Controllo rigoroso dei parametri operativi: i fanghi anaerobici sono sensibili alle fluttuazioni di temperatura e pH e richiedono un monitoraggio in tempo reale-; i fanghi aerobici richiedono una quantità di ossigeno disciolto sufficiente per evitare una diminuzione dell'attività dovuta alla carenza di ossigeno.
Monitoraggio e manutenzione regolari: è necessario il monitoraggio settimanale di MLSS, SV30, attività microbica e cambiamenti di colore. La rimozione o il rifornimento tempestivo dei fanghi è fondamentale per prevenire la perdita microbica.