ანაერობული, ანოქსიური და აერობული ზონები: როგორ არის მოწყობილი ჩამდინარე წყლების ბიოლოგიური გაწმენდა

ბიოლოგიურ გაწმენდას ხშირად წარმოიდგენენ როგორც ავზს კომპრესორით: მიაწოდე ჰაერი — და ჩამდინარე წყალი გაიწმინდა. სინამდვილეში სადგური პირობების მონაცვლეობაზე დგას: ზოგ ზონაში ჟანგბადი არ არის, ზოგში შეზღუდულია, ზოგში საკმარისია, და თითოეული ზონა სამუშაოს თავის ნაწილს ასრულებს. განვიხილოთ, რაზეა პასუხისმგებელი თითოეული ზონა და რატომ ჩანს გამოსავალზე რომელიმე მათგანის ამოვარდნა.

რატომ არ არის საკმარისი ავზი ჰაერით

ჩამდინარე წყალს მიკროორგანიზმები წმენდენ. ისინი შლიან ორგანიკას, გარდაქმნიან აზოტის ნაერთებს, წარმოქმნიან აქტიური ლამის ფანტელებს და ბიოაპკს ზედაპირებზე. ისინი მუშაობენ მხოლოდ გარკვეულ პირობებში: ჩამდინარე წყალთან კონტაქტის საკმარისი დრო, შესაფერისი ტემპერატურა და pH, ტოქსიკური ზალპების არარსებობა, ბიომასის შენარჩუნება ნაგებობის შიგნით და მისი სიჭარბის რეგულარული გამოყვანა. როგორ არის დაკავშირებული დაყოვნების დრო ავზების მოცულობასთან, დაწვრილებით წერია სტატიაში ჩამდინარე წყლის დაყოვნების დროის შესახებ.

ჩვეულებრივი სეპტიკი ამ სამუშაოს მხოლოდ ნაწილს ასრულებს. ის აკავებს ნალექს და ნაწილობრივ ადუღებს მას ჟანგბადის გარეშე, მაგრამ გახსნილი ორგანიკა და ამონიუმის აზოტი მასში თითქმის უცვლელად გადის. ამიტომ სეპტიკი შეიძლება სისტემის პირველი საფეხური იყოს, მაგრამ თავისთავად ბიოლოგიური გაწმენდის სადგური არ არის.

საპირისპირო უკიდურესობაა ერთი დიდი აერირებადი ავზი დალექვის ზონის გარეშე. ორგანიკა მასში იჟანგება, მაგრამ აქტიური ლამი წყალთან ერთად მიდის, ბიომასა იკარგება, გამოსავალზე კი მღვრიე წყალია.

სამი რეჟიმი ჟანგბადის მიხედვით

ზონებს შორის განსხვავების ახსნა მოსახერხებელია იმით, თუ რით „სუნთქავენ“ ბაქტერიები. ორგანიკის დასაჟანგად მათ მჟანგავი სჭირდებათ და ისინი ირჩევენ იმას, რომელიც მეტ ენერგიას იძლევა. პირველ რიგში იხარჯება გახსნილი ჟანგბადი. როცა ის აღარ არის, ბაქტერიების ნაწილი ნიტრატების ჟანგბადზე გადადის. როცა ნიტრატებიც მთავრდება, საქმეში სულფატები ერთვება, ორგანიკა კი დუღილს იწყებს. ეს თანმიმდევრობა ხსნის როგორც ანოქსიური ზონის სარგებელს, ისე უმართავი ანაერობული ზონის საფრთხეს: სულფატების აღდგენისას წარმოიქმნება გოგირდწყალბადი ლაყე კვერცხის სუნით.

ანაერობული ზონა თავისთავად დეფექტი არ არის. დაპროექტებულ სქემაში მას თავისი ამოცანა აქვს, მის შემდეგ კი ანოქსიური და აერობული საფეხურები მოდის. პრობლემა იწყება, როცა მთელი სისტემა ანაერობული ხდება: ძველი ბეტონის ავზები აერაციის გარეშე, მრავალწლიანი ნალექი, ცხიმის ქერქი, ჩამდინარე წყალი კვირების განმავლობაში დგას ჟანგბადის გარეშე. მაშინ თითოეულ ავზში ერთდროულად მიმდინარეობს დუღილიც და სულფატების აღდგენაც, ზონებს შორის საზღვრები არ არის და პროცესები შემთხვევით ეწყობა. ასეთ შემთხვევაში მოდერნიზაციის ამოცანაა არა „ყველგან ჰაერის დამატება“, არამედ სისტემისთვის თანმიმდევრობის დაბრუნება: სად არ არის ჟანგბადი განზრახ, სად არის შეზღუდული და სად — საკმარისი.

როგორ არის ზონები ერთმანეთთან დაკავშირებული

გავრცელებული გამდინარე სქემა ანოქსიურ ზონას აერობულის წინ ათავსებს. ერთი შეხედვით ეს უცნაურია: ნიტრატები აერობულ ზონაში წარმოიქმნება, გამოიყენება კი ნაკადის მიმართულებით უფრო ადრე. ლოგიკა ორგანიკაშია. დენიტრიფიკატორ ბაქტერიებს ორგანიკა სჭირდებათ და ყველაზე მეტი მისი შემომავალ ჩამდინარე წყალშია. ამიტომ აერობული ზონის ბოლოდან ნიტრიფიცირებული ლამიანი ნარევის ნაწილს ტუმბოთი ან ერლიფტით ანოქსიური ზონის დასაწყისში აბრუნებენ. ასეთი შიდა რეცირკულაციის ხარჯი ხშირად შემოდინებაზე 2–4-ჯერ მეტია.

მეორე რეცირკულაცია — ლამის დაბრუნება სალექი ზონიდან სქემის დასაწყისში. ის სამუშაო ბიომასას სადგურის შიგნით ინარჩუნებს. მესამე ნაკადი გარეთ არის მიმართული: ჭარბ ლამს რეგულარულად გამოჰყავთ, წინააღმდეგ შემთხვევაში ის ბერდება, მოცულობას იკავებს და თავად ხდება სუნის წყარო.

დენიტრიფიკაცია სასარგებლოა არა მხოლოდ აზოტის მოსაცილებლად. ის პროცესს უბრუნებს ნიტრატებში შეკრული ჟანგბადის ნაწილს და ნიტრიფიკაციაზე დახარჯული ტუტიანობის ნაწილს. ეს ამცირებს ჰაერის მოთხოვნილებას — აერაციის წილზე ენერგოდანახარჯებში დაწვრილებით სტატიაში გამწმენდი ნაგებობის ელექტროენერგიის ხარჯის შესახებ. თუ სქემაში ანოქსიური ზონა არ არის, დენიტრიფიკაცია მაინც შეიძლება დაიწყოს — მეორად სალექარში. აზოტის ბუშტები ლამს ზედაპირზე ამოიტანს და ის ჩაშვებასთან ერთად მიდის. ეს შემთხვევა განხილულია სტატიაში მეორად სალექარში ლამის ამოტივტივების შესახებ.

ზონები სივრცეში და დროში: გამდინარე სქემა, SBR, MBR, ბიოაპკი

გამდინარე სქემაში ზონები ტიხრებით არის გაყოფილი და ჩამდინარე წყალი მათ თანმიმდევრულად გადის. SBR-ში — პერიოდული მოქმედების რეაქტორში — იგივე პირობები ერთ ავზში დროში ცვლის ერთმანეთს: შევსება, აერაცია პაუზებით (პაუზები ანოქსიური პერიოდების როლს ასრულებს), დალექვა, გაწმენდილი წყლის ჩაშვება, ჭარბი ლამის გამოყვანა. ასეთი სქემა მოსახერხებელია არათანაბარი შემოდინებისას, მაგრამ მოითხოვს ავტომატიკას და ფაზების ზუსტად შერჩეულ ხანგრძლივობას: ზედმეტად მოკლე აერაცია ორგანიკის დაჟანგვას ვერ ასწრებს, აერაცია დალექვის დროს კი მღვრიე ჩაშვებას იძლევა. SBR-ის პნევმატური ვარიანტის მაგალითია შემუშავება SOLVIA PneumoSBR.

MBR-ში — მემბრანულ ბიორეაქტორში — სალექ ზონას ცვლის მემბრანები, რომლებიც გაწმენდილ წყალს ლამისგან გამოყოფს. ეს საშუალებას იძლევა მცირე მოცულობაში მეტი ბიომასა შევინარჩუნოთ და სტაბილურად გამჭვირვალე წყალი მივიღოთ. საფასური — მოთხოვნები წინასწარ გაწმენდაზე, მემბრანების გამორეცხვაზე და მემბრანული ბლოკის აერაციაზე.

ბიომასის შენარჩუნების ცალკე ხერხია ბიოაპკი დატვირთვაზე. მიკროორგანიზმები მატარებლის ზედაპირზე მაგრდება და პიკური შემოდინებისას არ ირეცხება. აპკის შიგნით გრადიენტი წარმოიქმნება: გარეთ აერობული ფენაა, უფრო ღრმად — უჟანგბადო, ამიტომ ერთ დატვირთვაში ნაწილობრივ სხვადასხვა პროცესი მიმდინარეობს.

რა გამოჰყავს ბიოლოგია წონასწორობიდან

ჩავარდნის ტიპური მიზეზები ობიექტიდან ობიექტამდე მეორდება. სამზარეულოს ცხიმი ქმნის ქერქს და აპკებს, რომლებიც ჟანგბადის გადაცემას უშლის ხელს. ზალპური ჩაშვებები ღონისძიებების ან აღჭურვილობის რეცხვის შემდეგ ლამს ორგანიკით გადატვირთავს. სარეცხი და სადეზინფექციო საშუალებები დიდი დოზებით ბაქტერიებს თრგუნავს. საწარმოო ჩამდინარე წყლები — რძის, ყველის, ხორცის — იძლევა დატვირთვას, რომელზეც საყოფაცხოვრებო სადგური არ არის გათვლილი. ცივი წყალი ნიტრიფიკაციას ანელებს. ძველი დაგროვილი ლამი ანაერობულ ჯიბეებს ქმნის აერირებად ავზშიც კი.

ამიტომ სამზარეულოებსა და საწარმოებში ბიოლოგიის წინ აყენებენ ცხიმდამჭერს, გამასაშუალოებელს და მაღალი დატვირთვისას ფლოტაციას. ძველ ავზში ჰაერის უბრალო დამატება ნალექის ამოტუმბვისა და ზონების გაყოფის გარეშე ჩვეულებრივ ლამს ამღვრევს და სუნს აძლიერებს. არსებული ავზების მართვად სქემად გადაკეთებას აღწერს შემუშავება SOLVIA Retrofit Module.

შემდეგი ნაბიჯები

იმის გასაგებად, რომელი ზონები აკლია თქვენს სისტემას, შეაგროვეთ საწყისი მონაცემები: ობიექტის ტიპი და მომხმარებელთა რაოდენობა, დღე-ღამური და პიკური ხარჯი, სამზარეულოს, სამრეცხაოს ან წარმოების არსებობა, არსებული სქემა ავზების მოცულობებით, აერაციისა და სალექი ზონის არსებობა, ლამის ბოლო ამოტუმბვის თარიღი და გაწმენდილი წყლის ჩაშვების ადგილი. თუ ანალიზები გაქვთ — ჟბმ, ჟქმ, ამონიუმი, ნიტრატები, შეწონილი ნივთიერებები შესასვლელსა და გამოსავალზე, — შეადარეთ ისინი ცხრილის ბოლო სვეტს: ის მიგანიშნებთ, რომელი ზონა მუშაობს ცუდად. ჩაშვების მოთხოვნებს ადგენს წყალკანალი ან ადგილობრივი მარეგულირებელი და ჩაშვების ნებართვაში ისინი თითოეული მოედნისთვის თავისია.

აღჭურვილობა ბიოლოგიამდე და მის შემდეგ საფეხურებისთვის — ფლოტატორები, ლამელური სალექარები, წნეხები — თავმოყრილია ჩამდინარე წყლების სამრეწველო გაწმენდის განყოფილებაში, ჭარბი ლამის დასამუშავებლად კი — ნალექის გაუწყლოების განყოფილებაში.