تحليل أسباب شيخوخة الحمأة المنشطة في الشتاء

عندما تتقادم الحمأة في حوض السباحة البيوكيميائي في الشتاء، يمكننا عادةً رؤية عدد كبير من الفقاعات الصفراء والبنية والخشنة واللزجة على سطح حوض السباحة البيوكيميائي. في هذا الوقت، إذا كان تركيز الحمأة لدينا مرتفعًا نسبيًا ولم يتم اتخاذ أي تدابير مقابلة، فسوف يستمر الوضع في التدهور، وسيتراكم عدد كبير من الفقاعات وتصبح أكثر سمكًا وأكثر سمكًا.

كتل الحمأة SV30 داكنة اللون، والطاف عكر وضبابي.

هناك العديد من الأسباب لشيخوخة الحمأة، كما أن تكوين المواد المتكون على سطح حوض السباحة بعد الشيخوخة معقد نسبيًا أيضًا.

1. عدم كفاية نسبة الغذاء إلى الميكروبات: عندما يكون محتوى المادة العضوية في مياه الصرف الصحي صغيرًا نسبيًا ولا يمكنه تلبية الطاقة والمواد اللازمة للنمو الطبيعي والتمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة، فإن الكائنات الحية الدقيقة ستكون في حالة نقص في المغذيات. سيؤثر ذلك على تركيب الخلايا ونشاط الإنزيمات والوظائف الفسيولوجية المختلفة، مما يؤدي إلى بطء نمو الكائنات الحية الدقيقة، وانخفاض القدرة الأيضية، والتسبب في النهاية في شيخوخة الحمأة.

2. الأكسجين المذاب الزائد: قد تتجاوز مستويات الأكسجين المذاب المفرط احتياجات الكائنات الحية الدقيقة وتؤدي إلى تفاعلات أكسدة مفرطة. وهذا سوف يدمر توازن مضادات الأكسدة في الخلايا، ويسبب تلف الخلايا، ويؤثر على عملية التمثيل الغذائي الطبيعية وآلية تنظيم النمو للكائنات الحية الدقيقة. إذا كانت الكائنات الحية الدقيقة في هذه الحالة لفترة طويلة، فهي عرضة للشيخوخة.

3. عمر الحمأة طويل جدًا: وقت الاحتفاظ بالحمأة الطويل جدًا يعني أن الكائنات الحية الدقيقة تبقى في النظام لفترة طويلة جدًا. مع مرور الوقت، تزداد نسبة الكائنات الحية الدقيقة التي تتقدم في العمر وتموت تدريجيًا، وتتراجع وظيفة الخلايا، وتقل القدرة على التحلل والتمثيل الغذائي، مما يؤدي إلى انخفاض النشاط العام للحمأة والشيخوخة.

4. عدم التوازن في نسبة العناصر الغذائية: عندما تكون نسبة العناصر الغذائية مثل النيتروجين والفوسفور غير متوازنة، سيتم اضطراب العمليات الفسيولوجية الرئيسية مثل تخليق البروتين واستقلاب الحمض النووي للكائنات الحية الدقيقة. على سبيل المثال، قد يحد نقص النيتروجين من نمو وتكاثر الكائنات الحية الدقيقة، بينما قد يؤثر عدم كفاية الفوسفور على نقل الطاقة وسلامة بنية الخلية، مما يؤثر على الأنشطة الفسيولوجية الطبيعية للكائنات الحية الدقيقة ويسرع من شيخوخة الحمأة.

5. درجة حرارة الماء غير المناسبة: قد تؤدي درجة حرارة الماء المرتفعة جدًا إلى إفساد الإنزيمات الموجودة في الكائنات الحية الدقيقة وتعطيل نشاطها، مما يؤثر على التمثيل الغذائي الطبيعي ونمو الخلايا؛ ستؤدي درجة حرارة الماء المنخفضة جدًا إلى انخفاض نشاط الإنزيم وإبطاء نمو الكائنات الحية الدقيقة واستقلابها. سيؤدي ذلك إلى تدمير التوازن الفسيولوجي الطبيعي للكائنات الحية الدقيقة، مما يجعل من المستحيل على الكائنات الحية الدقيقة إجراء تحويل المواد ونقل الطاقة بشكل فعال، وتسريع شيخوخة الحمأة.

6. دخول المواد السامة والضارة: إذا كانت هناك مواد سامة وضارة مثل المعادن الثقيلة والسموم العضوية في مياه الصرف الصحي، فإنها قد تتحد مع الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات والأحماض النووية في الخلايا الميكروبية، مما يتداخل مع البنية الطبيعية للخلايا ووظيفتها. وهذا سوف يمنع عملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة مثل التنفس، والتوليف والتحلل للمواد، وتدمير بيئة نمو الكائنات الحية الدقيقة، وتعزيز شيخوخة الحمأة.

تحتوي الفقاعات الصفراء البنية على بروتينات تنتج عن تحلل الكائنات الحية الدقيقة الميتة، وغازات تنتج عن عملية التمثيل الغذائي (مثل النيتروجين وثاني أكسيد الكربون وغيرها)، ومنتجات وسيطة في عملية التحلل، ومرفقة بمواد عضوية لتنقية المياه متحللة بشكل غير كامل، وشوائب غير عضوية.

1. البروتينات التي يتم إنتاجها عن طريق تحلل الكائنات الحية الدقيقة الميتة: بعد تمزق الخلايا الميكروبية القديمة والميتة، يتم تدمير بنية البروتين الداخلية، مما يؤدي إلى إطلاق أنواع مختلفة من جزيئات البروتين. قد تشتمل هذه البروتينات على إنزيمات وبروتينات هيكلية وما إلى ذلك. ويرجع إطلاقها إلى عملية التحلل الذاتي وتحلل الخلايا، وهو منتج شائع بعد موت الكائنات الحية الدقيقة.

2. الغازات الناتجة عن الاستقلاب الميكروبي

النيتروجين: في بعض مسارات التمثيل الغذائي الميكروبية المحددة، مثل نزع النتروجين، تقوم الكائنات الحية الدقيقة باختزال النترات أو النتريت إلى النيتروجين وإطلاقها.

ثاني أكسيد الكربون: في التحلل الهوائي للمواد العضوية، تقوم الكائنات الحية الدقيقة بأكسدة المواد العضوية من خلال التنفس وتنتج ثاني أكسيد الكربون كأحد المستقلبات الرئيسية.

بالإضافة إلى ذلك، يتم أيضًا إنتاج كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون أثناء التخمر اللاهوائي.

3. المنتجات الوسيطة في عملية التحلل:

الأحماض العضوية: مثل حمض الخليك، وحمض البروبيونيك، وحمض البيوتريك وغيرها، والتي تنتجها المادة العضوية في المراحل الأولى والمتوسطة من التحلل الميكروبي. قد تكون هذه الأحماض العضوية منتجات وسيطة في عملية التمثيل الغذائي الميكروبي، أو متراكمة بسبب التحلل غير الكامل.

الكحوليات: مثل الميثانول والإيثانول وغيرها، هي أيضًا منتجات وسيطة يمكن إنتاجها عندما تقوم الكائنات الحية الدقيقة بتحلل المواد العضوية. ويعكس وجودها مدى تعقيد ومرحلة عملية تحلل المادة العضوية.

4. تعلق بشكل غير كامل تنقية المياه المواد العضوية

- بسبب تقادم الحمأة، تضعف قدرة الكائنات الحية الدقيقة على التحلل، مما يؤدي إلى ظهور بعض المواد العضوية المعقدة التي لا يمكن تحويلها بالكامل إلى مادة غير عضوية بسيطة. قد لا تزال هذه المواد العضوية المتحللة بشكل غير كامل تتمتع بوزن جزيئي معين وتعقيد هيكلي، مثل السكريات الجزيئية الكبيرة والبروتينات والدهون. وهي متصلة بسطح الفقاعات، ربما لأنها تشارك في عملية تكوين الفقاعات أو أنها موجودة من خلال الامتزاز الجسدي.

5. الشوائب غير العضوية

- الشوائب غير العضوية الناتجة عن التدفق: قد تحتوي مياه الصرف الصحي في الأصل على أملاح غير عضوية مختلفة، مثل الكبريتات والفوسفات والكلوريدات وغيرها. وقد تتحد هذه الأيونات غير العضوية أو تترسب مع مواد أخرى أثناء عملية معالجة مياه الصرف الصحي، ولكنها قد تتراكم أيضًا في المجاري. الفقاعات عندما تتشكل.

- الأملاح غير العضوية المتولدة أثناء عملية المعالجة: قد تتولد أملاح غير عضوية جديدة أثناء المعالجة الكيميائية أو الاستقلاب الميكروبي. على سبيل المثال، قد يتم إنشاء فوسفات الكالسيوم والرواسب الأخرى أثناء إزالة الفوسفور، وقد يتم خلط بعض الجسيمات الدقيقة في الفقاعات.

1. البروتينات التي تنتج عن موت وتحلل الكائنات الحية الدقيقة

- زيادة الحمل العضوي للمعالجة اللاحقة: في وحدات المعالجة اللاحقة، مثل صهاريج الترسيب الثانوية ومرافق المعالجة العميقة، سيستمر البروتين الزائد في استهلاك الأكسجين والموارد اللازمة للتحلل، مما يزيد من استهلاك الطاقة وتكاليف المعالجة.

- التأثير على أداء نزح الحمأة: قد يزيد البروتين من لزوجة الحمأة، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة نزح المياه وزيادة محتوى الرطوبة في كعكة الطين أثناء نزح الحمأة، مما يزيد من صعوبة وتكلفة التخلص من الحمأة لاحقًا.

- التسبب في تلوث الغشاء: إذا تم استخدام تكنولوجيا معالجة الغشاء في المستقبل، فمن السهل ترسيب البروتين وامتصاصه على سطح الغشاء، مما يسد مسام الغشاء، ويقلل من التدفق وعمر خدمة الغشاء، ويزيد من تكرار تنظيف الغشاء و استبدال.

2. الغازات الناتجة عن الاستقلاب الميكروبي

- النيتروجين: في خزان الترسيب الثانوي، قد تحمل فقاعات النيتروجين الحمأة لتطفو، مما يؤثر على تأثير الفصل بين الماء والطين ويسبب زيادة في المواد الصلبة العالقة في التدفق.

- ثاني أكسيد الكربون: يقلل من قيمة الرقم الهيدروجيني للمياه في وحدات المعالجة اللاحقة ويؤثر على تأثير تفاعل العوامل الكيميائية، مثل التأثير على تأثير ترسيب العوامل في عملية إزالة الفسفور الكيميائي. المنتجات الوسيطة في عملية التحلل:

- الأحماض العضوية: في خزان الترسيب الثانوي ووحدات المعالجة العميقة، قد تستمر الأحماض العضوية في تقليل قيمة الرقم الهيدروجيني للمياه، مما يؤثر على عمليات المعالجة الميكروبية والكيميائية. وفي الوقت نفسه، قد تشكل مجمعات تحتوي على أيونات معدنية، مما يتداخل مع عمليات الترسيب الكيميائي والتبادل الأيوني اللاحقة.

- الكحوليات: قد يكون للكحوليات تأثير مثبط مستمر على المجتمع الميكروبي في العملية اللاحقة، مما يؤثر على تأثير المعالجة البيولوجية. وقد تتفاعل أيضًا مع العوامل الكيميائية لتقليل فعالية العوامل.

3. تعلق المواد العضوية المتحللة بشكل غير كامل

- زيادة عبء المعالجة العميقة: في عمليات المعالجة العميقة مثل امتزاز الكربون المنشط والأكسدة المتقدمة، ستحتل المواد العضوية المتحللة بشكل غير كامل مواقع الامتزاز أو تستهلك المواد المؤكسدة، مما يقلل من كفاءة المعالجة وفعاليتها.

- التأثير على تأثير التطهير: في حالة دخول وحدة التطهير، قد تتفاعل المواد العضوية مع المطهر، مما يقلل التركيز الفعال للمطهر، ويؤثر على تأثير التطهير، ويزيد من خطر بقايا مسببات الأمراض.

- الشوائب غير العضوية: - انسداد المرشحات ومكونات الغشاء: في وحدات الترشيح ومعالجة الأغشية، سيؤدي ترسب الشوائب غير العضوية إلى تقليل كفاءة الترشيح وتدفق الغشاء بسرعة، مما يزيد من تكرار واستهلاك الطاقة للغسيل العكسي.

- التداخل مع الترسيب الكيميائي: قد تتنافس بعض الأيونات غير العضوية مع عوامل الترسيب، وتؤثر على تأثير الترسيب الكيميائي، وتتسبب في فشل نوعية المياه المتدفقة في تلبية المعايير.

وفي الشتاء تكون درجة الحرارة منخفضة. سوف تصبح بعض المشاكل الشائعة متضخمة ومعقدة إذا لم يتم السيطرة عليها. لذلك، في عملية معالجة مياه الصرف الصحي، من الضروري إيلاء اهتمام وثيق لتشغيل المجمع الكيميائي الحيوي، والكشف الفوري عن علامات شيخوخة الحمأة، واتخاذ تدابير وقائية وعلاجية فعالة، مثل ضبط محتوى المادة العضوية للتدفق بشكل معقول، التحكم في مستوى الأكسجين المذاب، وتحسين عمر الحمأة، وضمان توازن العناصر الغذائية، والحفاظ على درجة حرارة مناسبة للمياه، وتعزيز مراقبة جودة المياه المتدفقة، وما إلى ذلك، لضمان التشغيل المستقر لنظام معالجة مياه الصرف الصحي وتلبية التصريف المعايير.