Hohe MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids) können Abwasseraufbereitungssysteme auf vielfältige Weise schädigen, einschließlich Stofftransport, Sedimentation, Energieverbrauch und Prozessstabilität. Das Kernproblem besteht darin, dass die angemessene Tragfähigkeit für das Überleben von Mikroben und den Prozessbetrieb überschritten wird. Die spezifischen Auswirkungen und die Kernlogik sind wie folgt:
1. Unzureichend gelöster Sauerstoff, was zu Schlammhypoxie/anaeroben Umgebungen führt
Ein hoher MLSS erhöht den Sauerstoffbedarf von Mikroorganismen, verringert die Effizienz der Sauerstoffübertragung im Belebungsbecken erheblich und führt leicht zu lokalen hypoxischen/anaeroben Umgebungen. Die Aktivität aerober Bakterien wird gehemmt, wodurch die Effizienz beim Abbau organischer Stoffe verringert wird. Im Belebungsbecken kommt es zu einer vorzeitigen Denitrifizierung, wodurch eine große Anzahl von Blasen entsteht, die zu einer Aufblähung des Schlamms, zum Aufschwimmen des Schlamms und zu übermäßigem CSB und Ammoniakstickstoff im Abwasser führen.
2. Verschlechterung der Sedimentationsleistung des sekundären Absetzbeckens, was zu einem Anstieg der Schwebstoffe (SS) im Abwasser führt.
Ein hoher MLSS erhöht die Viskosität der Mischflüssigkeit und macht die Schlammflocken leichter. Dies führt leicht zu einer geschichteten Sedimentation im Nachklärbecken, wodurch die Kompressibilität des Schlamms verringert und die Absetzgeschwindigkeit erheblich verringert wird. Gleichzeitig ist hochkonzentrierter Schlamm anfällig für Denitrifikation (die anoxische Zersetzung von Nitraten erzeugt N₂-Blasen, die den Schlamm an die Oberfläche befördern), was zu Schlammverlusten und übermäßigem Abwasser-SS führt. Dies führt auch zu weiteren Schlammverlusten aus dem System, wodurch ein Teufelskreis entsteht.
3. Drastisch erhöhter Energieverbrauch bei der Belüftung und steigende Betriebskosten.
Um den Sauerstoffbedarf bei hohem MLSS zu decken, muss die Belüftungsintensität erhöht werden, was zu einem proportionalen Anstieg des Energieverbrauchs des Gebläses führt. Gleichzeitig erhöht die hohe Viskosität der Mischlauge den Transport- und Mischwiderstand von Pumpen und Mischern, was den Stromverbrauch weiter erhöht. Dadurch steigen die Betriebskosten erheblich, ohne dass es zu Prozessvorteilen kommt.
4. Verkürztes Schlammalter und mikrobielles Ungleichgewicht
Ein hoher MLSS führt in Verbindung mit einer vorzeitigen Schlammentfernung zu einer relativ kürzeren Schlammdauer (SRT) im System. Dies erschwert das Überleben von nitrifizierenden Bakterien und anderen funktionellen Bakterien mit langem -Generationszyklus-, was die Nitrifikationseffizienz erheblich verringert und dazu führt, dass der Ammoniak-Stickstoffgehalt im Abwasser die Standards überschreitet. Gleichzeitig verlagern sich die vorherrschenden Bakterien in Richtung verschmutzungsresistenterer Gattungen, wodurch die Widerstandsfähigkeit des Systems gegenüber Schwankungen der Wasserqualität und -menge drastisch verringert wird.
5. Membranprozess-spezifische Probleme (z. B. MBR): Beschleunigte Membranverschmutzung
In Membranbioreaktoren erhöht ein hoher MLSS die Wahrscheinlichkeit eines Kontakts zwischen Kolloiden und Flocken in der Mischflüssigkeit und der Membranoberfläche erheblich. Dies beschleunigt die Verstopfung der Membranporen, die Verdickung des Filterkuchens und einen schnellen Anstieg des Transmembrandrucks (TMP). Dadurch wird die Häufigkeit der Membranreinigung drastisch erhöht, die Lebensdauer der Membran verkürzt und die Wartungskosten drastisch erhöht.
6. Verlust der Schockfestigkeit des Systems, Neigung zum vollständigen Zusammenbruch
Unter hohen MLSS-Bedingungen ist der Pufferspeicher des Systems extrem klein. Sobald Schwankungen in der Qualität des Zuflusswassers (z. B. CSB, giftige Substanzen) oder der Durchflussrate auftreten, besteht die Gefahr eines Massensterbens von Mikroorganismen aufgrund plötzlicher Umweltveränderungen, was zur Zersetzung des Schlamms führt. Die anschließende Wiederherstellung ist schwierig und zeitaufwändig.
Kernzusammenfassung (Mnemonik):
Hohes Schlammvolumen=unzureichender Sauerstoff, schlechtes Absinken, hoher Energieverbrauch, mikrobielles Ungleichgewicht, Neigung zum Kollaps; Membranprozesse beschleunigen auch die Verstopfung.
Praktische Reaktionsstrategie:
1. Erhöhen Sie den Schlammaustrag sofort, um den MLSS schnell auf den Prozessdesignbereich zu reduzieren (2000–4000 mg/L für herkömmliche Aerobic-Tanks, angepasst an die Prozessanforderungen).
2. Erhöhen Sie vorübergehend die Belüftungsintensität, um lokalisierte Hypoxie zu vermeiden, und überwachen Sie dabei den gelösten Sauerstoff (kontrolliert auf 2–3 mg/l).
3. Überprüfen Sie die hydraulische Belastung des Nachklärbeckens und reduzieren Sie gegebenenfalls die Zuflussrate, um den Absetzdruck des Schlamms zu verringern.
4. Überwachen Sie das Schlammabsetzverhältnis (SV30) und den Schlammvolumenindex (SVI), um festzustellen, ob eine Schlammaufblähung vorliegt, und fügen Sie Flockungsmittel (z. B. PAC) hinzu, um die Absetzleistung zu verbessern.