كيفية التحكم في تراكم الحمأة في خزانات التهوية

كيفية التحكم في تراكم الحمأة في خزانات التهوية

ملخص

يعتبر تراكم الحمأة حالة غير طبيعية شائعة في عملية الحمأة المنشطة، مما يؤدي إلى ضعف أداء الترسيب، والفشل في تلبية متطلبات أكسدة وتحلل الملوثات، مما يؤدي في النهاية إلى تجاوز مستوى BOD5 في النفايات المعايير.

كيفية التحكم في تراكم الحمأة في خزانات التهوية
كيفية التحكم في تراكم الحمأة في خزانات التهوية
تراكم الحمأة حالة شاذة شائعة في عملية معالجة الحمأة المنشطة، تحدث عندما تصبح الحمأة المنشطة أخف وزنًا وأكثر تمددًا بسبب تغيرات معينة، مما يؤدي إلى ضعف أداء الترسيب. هذا يمنع الفصل الطبيعي بين الحمأة والماء في خزان الترسيب الثانوي، مما يؤدي إلى تصريف الحمأة مع النفايات السائلة. في حال عدم التحكم في تراكم الحمأة، سيؤدي فقدان الحمأة إلى تجاوز مستويات المواد الصلبة العالقة في النفايات السائلة للمعايير. يمكن أن يؤدي استمرار فقدان الحمأة إلى انخفاض حاد في الكائنات الدقيقة في خزان التهوية، مما يفشل في تلبية متطلبات الملوثات المؤكسدة والمتحللة، مما يؤدي في النهاية إلى تجاوز مستوى الطلب البيولوجي البيولوجي (BOD5) للنفايات السائلة للمعايير.
يتحقق الأداء الأمثل للترسيب عندما يكون مؤشر حجم الحمأة (SVI) حوالي 100. عندما يتجاوز 150، يكون تراكم الحمأة وشيكًا أو قد حدث بالفعل، مما يستلزم اتخاذ إجراءات تحكم فورية. بشكل عام، يمكن تصنيف تراكم الحمأة إلى نوعين رئيسيين: تراكم خيطي وتراكم غير خيطي.

· تنشأ الكتلة الخيطية نتيجة للتكاثر المفرط للبكتيريا الخيطية في كتل الحمأة.
· يحدث التضخم غير الخيطي بسبب النشاط البكتيري غير الطبيعي داخل الكتل، مما يؤدي إلى إنتاج مفرط للمواد اللاصقة.
أسباب وشروط زيادة الكتلة الخيطية
تحتوي الحمأة المنشطة العادية على بعض البكتيريا الخيطية، مُشكّلةً بذلك هيكلًا لتكتلات الحمأة. إذا كانت البكتيريا الخيطية قليلة جدًا، فلن تتشكل تكتلات كبيرة، مما يؤدي إلى ترسيب ضعيف. إلا أن التكاثر المفرط للبكتيريا الخيطية يؤدي إلى تكتل خيطي. في بيئة مستقرة، عادةً ما تتفوق البكتيريا المُكوّنة للتكتل على البكتيريا الخيطية في النمو. ومع ذلك، إذا تدهورت الظروف، فقد تقاوم البكتيريا الخيطية، بمساحة سطحها الأكبر، التغيرات البيئية بشكل أفضل، متفوقةً في العدد على البكتيريا المُكوّنة للتكتل، ومسببةً تكتلًا خيطيًا. تشمل العوامل التي تُساهم في ذلك:

1. انخفاض المواد العضوية في المياه الداخلة، مما يؤدي إلى انخفاض نسبة الغذاء إلى الكائنات الحية الدقيقة وعدم كفاية الغذاء الميكروبي.
2. عدم كفاية العناصر الغذائية النيتروجينية والفوسفورية.
3. مستويات الرقم الهيدروجيني المنخفضة، والتي تمنع نمو الميكروبات.
4. انخفاض نسبة الأكسجين المذاب في خزان التهوية، مما يجعله غير مناسب لاحتياجات الميكروبات.
5. تقلبات كبيرة في نوعية أو كمية المياه الداخلة، مما يسبب ضغطا على الكائنات الحية الدقيقة.
6. وجود مستويات عالية من كبريتيد الهيدروجين (أعلى من 1-2 ملغم/لتر) من مياه الصرف الصحي، مما يعزز النمو المفرط للبكتيريا الكبريتية، مما يؤدي إلى الانتفاخ الخيطي.
7. تتراوح درجات الحرارة المناسبة لنمو البكتيريا الخيطية من 25 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية، مما يجعل عملية التضخم أكثر شيوعًا في الصيف.
أسباب وشروط التكتل غير الخيطي
يحدث التكتل غير الخيطي عندما يتدهور النشاط البكتيري داخل الكتلة المتكتلة، مما يُضعف أداء ترسيب الحمأة، ويمكن تقسيمه إلى نوعين. الأول ناتج عن ارتفاع مستويات المواد العضوية المذابة في المياه الداخلة، مما يؤدي إلى ارتفاع نسبة المواد العضوية إلى المواد العضوية، مع نقص النيتروجين أو الفوسفور أو الأكسجين المذاب. في ظل ارتفاع نسبة المواد العضوية إلى المواد العضوية، تمتص البكتيريا كميات كبيرة من المواد العضوية، لكنها تفتقر إلى العناصر الغذائية أو الأكسجين اللازم لعملية الأيض الطبيعية، مما يؤدي إلى إفرازها كميات زائدة من عديدات السكاريد. يمكن لهذه المواد المحبة للماء أن تزيد نسبة الماء المرتبط بالحمأة إلى أكثر من 400% (مقارنةً بنسبة 100%) المعتادة، مما يُشكل هلامًا لزجًا يعيق فصل الحمأة عن الماء وتركيزها بفعالية في خزان الترسيب الثانوي - ويُعرف باسم التكتل اللزج. يحدث النوع الثاني عندما تتسبب المواد السامة الموجودة في المياه الداخلة في تسمم الحمأة، مما يمنع البكتيريا من إفراز المواد اللزجة الكافية، مما يمنع تكوين الكتل وفصل الحمأة عن الماء، وغالبًا ما يطلق عليه التكتل غير اللزج أو المشتت.
تدابير التحكم في تراكم الحمأة
يمكن تصنيف التدابير المستخدمة للسيطرة على تراكم الحمأة في خزان التهوية إلى ثلاثة أنواع: تدابير التحكم المؤقتة، وتعديلات التحكم التشغيلية، وتدابير التحكم الدائمة.

١. إجراءات التحكم المؤقتة: تُستخدم لإدارة تراكم الحمأة الناتج عن الظروف المؤقتة، ومنع فقدانها وارتفاع مستويات SS. تشمل هذه الإجراءات استخدام مواد التخثر للمساعدة في الترسيب (خاصةً في حالة التراكم غير الخيطي)، واستخدام المبيدات الحيوية لمنع نمو البكتيريا الخيطية.

(١) مواد التخثر: تُعزز مواد مُضافة مثل كلوريد البولي ألومنيوم أو كلوريد الحديديك تجمع الحمأة، مما يُحسّن فصلها عن الماء. يُمكن إضافة مواد التخثر إلى مدخل أو مخرج خزان التهوية. الجرعة المُوصى بها هي حوالي ١٠ ملغم/لتر لمواد التخثر القائمة على الألومينا.
(٢) المبيدات الحيوية: يمكن استخدام مواد كيميائية مثل الكلور، وهيبوكلوريت الصوديوم، وبيروكسيد الهيدروجين لتثبيط البكتيريا الخيطية. يجب البدء بجرعات منخفضة ثم زيادتها تدريجيًا، مع مراقبة قيم مؤشر العدوى البكتيرية (SVI) والفحص المجهري حتى الوصول إلى أفضل النتائج.
2. تعديلات الرقابة التشغيلية:
فعال لمنع التكتل الناتج عن سوء التحكم في العملية. تشمل التقنيات:

إضافة الطين أو الجير إلى مدخل خزان التهوية لتحسين ترسيب الحمأة وكثافتها.

①تهوية مسبقة للمياه الداخلة لضمان توفر الأكسجين وتجنب الظروف اللاهوائية، ومنع تكوين H2S.
②زيادة كثافة التهوية لتعزيز الأكسجين المذاب.
③تكملة النيتروجين والفوسفور للحفاظ على التغذية المتوازنة.
④زيادة معدلات عودة الحمأة لتقصير مدة بقاء الحمأة في المصفّى الثانوي وتجنب الظروف اللاهوائية.
⑤ضبط درجة الحموضة باستخدام المواد القلوية عند الضرورة.
3. تدابير الرقابة الدائمة:
تتضمن هذه الإجراءات تعديلات على المرافق أو تحسينات في تصميم الأنظمة الجديدة أو المُحسّنة لمنع تراكم الحمأة أو توفير تحكم استباقي. ومن الأساليب الشائعة تركيب مُنتقيات بيولوجية قبل خزان التهوية، مما يُعزز نمو البكتيريا المُكوّنة للتكتلات على البكتيريا الخيطية. تشمل أنواع المُنتقيات ما يلي:

(1) محدد هوائي: يوفر مناطق عالية التحميل غنية بالأكسجين المذاب والمواد العضوية، مما يعزز نمو البكتيريا المكونة للتكتل على البكتيريا الخيطية.
(2) محدد الأكسجين: يمكّن البكتيريا المكونة للتكتل من استخدام النترات كمصدر للأكسجين، وهو ما لا تستطيع البكتيريا الخيطية الاستفادة منه، وبالتالي التحكم في نمو الخيط.
(3) المحدد اللاهوائي: يثبط معظم البكتيريا الخيطية الهوائية بينما يدعم اللاهوائية الاختيارية، على الرغم من ضرورة توخي الحذر لمنع البكتيريا الخيطية المنتجة للكبريت.

يمكن لهذه التدابير التحكمية، التي تم اختيارها على أساس الأسباب المحددة للتضخم، أن تعمل على تثبيت أداء الحمأة، وضمان معايير SS وBOD5، وتحسين موثوقية النظام.