Total fosfor yang berlebihan dalam limbah merupakan salah satu masalah yang paling menyusahkan dalam sistem AAO. Saat memecahkan masalah, orang biasanya mempertimbangkan: Apakah sumber karbonnya mencukupi? Apakah lumpur dalam kondisi baik? Haruskah bahan kimia penghilang fosfor ditambahkan?
Petunjuk arah ini semuanya benar, namun ada penyebab-aerasi berlebihan-yang sering diabaikan dalam jangka panjang.
Ada persepsi umum di industri ini: semakin besar aerasi dan semakin tinggi oksigen terlarut (DO), semakin kuat serapan fosfor secara aerobik, dan semakin stabil sistem pembuangan fosfor. Sebenarnya tidak demikian-aerasi yang berlebihan dapat melemahkan efektivitas penghilangan fosfor secara biologis, menjadikannya "pembunuh yang tidak terlihat". Hal ini tidak akan langsung menyebabkan sistem kolaps, namun secara bertahap akan melemahkan "vitalitas" bakteri pengumpul polifosfat, yang pada akhirnya menyebabkan fenomena yang sangat membingungkan: bagian anaerobik normal, namun total fosfor dalam limbah terus melebihi standar.
I. Apa sebenarnya penghilangan fosfor secara biologis?
Proses AAO bergantung pada jenis bakteri yang disebut polifosfat-yang mengumpulkan bakteri untuk menghilangkan fosfor. Mereka melakukan dua proses bergantian dalam lingkungan anaerobik dan aerobik:
Tahap Anaerob: Bakteri pengumpul polifosfat (PAB) pertama-tama menguraikan polifosfat di dalam selnya, melepaskan fosfat ke dalam air dan memperoleh energi. Mereka kemudian menggunakan energi ini untuk menyerap-asam lemak rantai pendek (seperti asam asetat) dari air limbah, mengubahnya menjadi PHB untuk disimpan.
Tahap Aerobik: PPB menguraikan PHB di dalam selnya untuk memperoleh energi. Mereka kemudian menggunakan energi ini untuk menyerap sejumlah besar fosfat dari air, mensintesis polifosfat dan menyimpannya kembali di dalam sel mereka.
Terakhir, penghilangan fosfor dilakukan melalui pembuangan lumpur: PPB-yang kaya fosfor dikeluarkan dari sistem melalui pembuangan lumpur berlebih, sehingga menghilangkan fosfor dari air.
Poin kunci dari keseluruhan proses ini jelas: Jumlah PHB yang disintesis dalam tahap anaerobik secara langsung menentukan jumlah fosfor yang dapat diserap dalam tahap aerobik. Cadangan PHB yang cukup menghasilkan serapan fosfor yang cukup; cadangan PHB yang tidak mencukupi mengurangi kapasitas penyerapan fosfor.
II. Apa yang rusak karena aerasi yang berlebihan?
Dalam kondisi aerasi normal, oksigen terlarut dalam tangki aerobik dipertahankan dalam kisaran yang wajar. PPB akan mengkonsumsi PHB sesuai kebutuhan, mengutamakan penggunaannya untuk penyerapan fosfor, sehingga menghasilkan penyisihan fosfor yang stabil.
Namun, masalah muncul bila aerasi berlebihan dan oksigen terlarut di zona aerobik tetap tinggi: Bila oksigen terlarut terlalu tinggi, bakteri pengumpul polifosfat-(PAB) tidak hanya menggunakan PHB untuk menyerap fosfor namun juga mengonsumsi PHB dalam jumlah besar untuk "menjaga metabolisme dasarnya". Ini adalah fenomena paling membingungkan yang diamati di-lokasi: pelepasan fosfor di zona anaerobik adalah hal yang normal, namun total fosfor dalam limbah tidak akan berkurang.
Alasannya sebenarnya tidak rumit: proses "penyimpanan makanan" di zona anaerobik tidak terpengaruh, namun di zona aerobik, PHB PPA dikonsumsi secara berlebihan, sehingga menyisakan energi yang tidak mencukupi untuk-penyerapan fosfor skala besar. Karena tidak dapat menyerap fosfor dari air, beberapa PPA bahkan akan melepaskan fosfor dalam proses sebaliknya, yang pada akhirnya menyebabkan kadar fosfat berlebihan dalam limbah.
AKU AKU AKU. Kasus Nyata: Aerasi Tidak Terkendali, Penurunan Efisiensi Penghapusan Fosfor
Serangkaian data pengukuran di lokasi dengan jelas menggambarkan masalahnya: Di instalasi pengolahan air limbah, DO di bagian depan tangki aerobik dikontrol sekitar 2 mg/L (dalam rentang yang wajar), namun tidak ada kontrol khusus di bagian akhir, dan aerasi yang berlebihan menyebabkan DO di bagian akhir melonjak hingga lebih dari 5 mg/L.
Akibatnya, kapasitas penghilangan fosfor dalam sistem menurun dengan cepat: Kadar fosfat limbah meningkat dari normal 0,37 mg/L menjadi 5,7 mg/L; tingkat penghilangan fosfor biologis anjlok, hampir gagal total.
Kemudian, personel pemeliharaan menstabilkan oksigen terlarut (DO) di seluruh tangki aerobik pada angka 2-3 mg/L, dan sistem perlahan pulih. Setelah sekitar dua minggu pengoperasian yang stabil, kadar fosfor limbah turun menjadi 0,89 mg/L, dan efisiensi penghilangan fosfor kembali ke nilai desain.
Degradasi penghilangan fosfor yang disebabkan oleh aerasi berlebihan tidak dapat segera diperbaiki setelah parameter disesuaikan.
Jika PHB dikonsumsi secara berlebihan, bakteri polifosfat-yang terakumulasi memasuki kondisi "respirasi endogen"-mereka mulai menguraikan materi selulernya sendiri untuk bertahan hidup, sehingga merusak aktivitas komunitas bakteri secara keseluruhan. Untuk-membangun kembali kapasitas penghilangan fosfor yang stabil, sistem memerlukan waktu yang cukup bagi bakteri-akumulasi polifosfat untuk berkembang biak dan-mengumpulkan kembali PHB. Proses ini biasanya memakan waktu beberapa hari hingga beberapa minggu, tergantung pada tingkat kerusakannya. Ini juga menjadi alasan utama mengapa banyak tanaman tidak melihat hasil setelah penyesuaian aerasi-bukan karena penyesuaiannya salah, tetapi waktunya tidak tepat.
IV. 3 Situasi Ini Kemungkinan Besar Menyebabkan Aerasi Berlebihan Tanpa Disadari
1. Hari Hujan atau Rendah-Beban Influen: Saat hujan atau jumlah air limbah industri lebih sedikit dari biasanya, konsentrasi bahan organik dalam influen turun secara signifikan. Lumpur tersebut mengkonsumsi lebih sedikit oksigen, sehingga tingkat oksigen yang dibutuhkan juga lebih rendah. Jika laju aerasi tetap sama, oksigen tidak akan terpakai, menyebabkan oksigen terlarut (DO) terus meningkat dan menguras PHB bakteri pengumpul polifosfat-. Jika laju aerasi tidak segera disesuaikan setelah beban influen berkurang, dan aerasi tinggi dipertahankan dalam jangka waktu lama, efek "katak mendidih" dari aerasi berlebihan ini adalah yang paling berbahaya. Efisiensi penghilangan fosfor mungkin perlahan menurun selama beberapa bulan hingga tiba-tiba melebihi standar.
2. Berfokus Hanya pada Ujung Depan, Mengabaikan Ujung Belakang: Banyak pabrik hanya memasang probe DO di ujung depan tangki aerobik. Mereka merasa tenang ketika DO di bagian depan terlihat normal, namun-aerasi berlebihan sering terjadi di kompartemen bagian belakang. Pada kenyataannya, ketika laju aerasi secara keseluruhan terlalu tinggi, bagian belakang tangki aerobik adalah tempat dimana DO kemungkinan besar akan tinggi, dan juga merupakan tempat dimana PHB "akhirnya habis".
V. Saran Praktis
1. Ubah kebiasaan “semakin tinggi aerasinya, semakin baik”
Tingkat oksigen terlarut (DO) yang direkomendasikan dalam tangki aerobik adalah antara 2-3 mg/L, dan hindari melebihi 4 mg/L untuk waktu yang lama. Berikan perhatian khusus pada oksigen terlarut di ujung tangki aerobik, bukan hanya di bagian hulu.
2. Secara proaktif mengurangi aerasi selama-periode beban rendah
Jika terjadi hujan atau konsentrasi influen rendah, segera kurangi laju aerasi untuk menjaga cadangan PHB bakteri pengumpul polifosfat-.
3. Miliki pendekatan alternatif ketika menyelidiki total fosfor yang berlebihan
Jika pelepasan fosfor pada tahap anaerobik normal, namun fosfor dalam limbah masih tinggi, periksa aerasi yang berlebihan. Periksa juga waktu retensi tangki sedimentasi sekunder, DO yang terbawa oleh refluks, nitrogen nitrat yang berlebihan, dan pembuangan lumpur yang cukup. Jangan langsung menambahkan bahan kimia penghilang fosfor dalam jumlah besar-hal ini akan meningkatkan biaya dan mungkin menutupi masalah sebenarnya.
4. Bersabarlah setelah penyesuaian DO
Setelah memastikan bahwa aerasi yang berlebihan menyebabkan penurunan penurunan fosfor, kurangi tingkat DO dan biarkan sistem beberapa saat. Penyesuaian parameter yang terlalu sering justru dapat mengejutkan komunitas bakteri berulang kali dan memperlambat pemulihannya.
5. Mencegah "Aliran Balik Oksigen" Jika air-DO tinggi dari tangki aerobik memasuki tangki anaerobik atau anoksik melalui resirkulasi lumpur atau resirkulasi cairan campuran, hal ini akan mengganggu lingkungan anaerobik dan secara langsung memengaruhi sintesis PHB oleh bakteri pengumpul polifosfat-. Sistem resirkulasi idealnya memiliki zona penyangga anoksik atau mengontrol rasio resirkulasi untuk mengurangi masuknya oksigen.
Pada akhirnya, kunci penghilangan fosfor biologis AAO bukanlah meningkatkan aerasi secara drastis atau sekadar menambahkan sumber karbon, melainkan menjaga keseimbangan "akun energi" PHB untuk bakteri pengumpul polifosfat.
Aerasi yang tidak memadai menyebabkan penyerapan fosfor tidak memadai; aerasi yang berlebihan akan menguras polifosfat-akumulasi "simpanan" bakteri sebelum waktunya, sehingga secara signifikan mengurangi atau bahkan menghilangkan efektivitas penghilangan fosfor secara biologis. Untuk pengoperasian dan pemeliharaan, pengendalian oksigen terlarut dalam tangki aerobik adalah hal yang terpenting. Ketika kadar fosfor total melebihi standar, mempertimbangkan beberapa lapisan dan melakukan pengukuran tambahan seringkali lebih efektif daripada menyesuaikan parameter secara membabi buta atau menambahkan bahan kimia.
Catatan: PHB adalah singkatan dari poly- -hydroxybutyric acid, yang merupakan zat penyimpan energi pada bakteri polifosfat.