Allgemeine Faktoren zur Bestimmung der Kohlenstoffquellenzugabe
Ungleichgewicht zwischen dem Verhältnis des biologischen Sauerstoffbedarfs (BSB) und des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB): Wenn das BSB/CSB-Verhältnis im Abwasser unter 0,3 liegt, deutet dies darauf hin, dass der Gehalt an biologisch abbaubaren organischen Stoffen im Abwasser gering und die mikrobielle Aktivität begrenzt ist. Zu diesem Zeitpunkt sollte eine geeignete Kohlenstoffquelle hinzugefügt werden, um die Abbaufähigkeit der Mikroorganismen zu verbessern.
Anforderungen an Nitrifikations- und Denitrifikationsprozesse: Im Prozess der anaeroben Ammoniakoxidation oder Denitrifikation wird ausreichend organischer Kohlenstoff als Elektronenspender benötigt, um eine effiziente Stickstoffumwandlung zu erreichen. Wenn die Kohlenstoffquelle im System nicht ausreicht, kann die Denitrifikationsreaktion blockiert werden und eine zusätzliche Kohlenstoffquellenergänzung ist erforderlich.
Verringerte Schlammabsetzleistung: Die Kohlenstoffquelle hat einen wichtigen Einfluss auf die Flockungs- und Absetzeigenschaften des Schlamms. Wenn festgestellt wird, dass die Schlammabsetzleistung nachgelassen hat und der SVI-Wert gestiegen ist, kann dies auf die Verringerung der durch den mikrobiellen Stoffwechsel produzierten Polysaccharide zurückzuführen sein. Durch die entsprechende Zugabe einer Kohlenstoffquelle können die normale Struktur und Funktion des Schlamms wiederhergestellt werden.
Betrieb im Winter bei niedrigen Temperaturen: Bei niedrigen Temperaturen ist die Aktivität der Mikroorganismen deutlich reduziert und die Fähigkeit zur Selbstsynthese von Kohlenstoffquellen geschwächt. Um den stabilen Betrieb des biochemischen Systems zu gewährleisten, kann es erforderlich sein, die Menge der hinzugefügten Kohlenstoffquelle zu erhöhen.
Die Abwasserqualität entspricht nicht dem Standard: Wenn beim herkömmlichen Behandlungsverfahren die Abwasserqualität immer noch nicht den Abflussstandard erfüllt, insbesondere wenn der CSB-Index anhaltend hoch ist, ist dies auch ein Hinweis darauf, dass es möglicherweise notwendig ist, die biologische Abbauwirkung der Schadstoffe durch Zugabe einer Kohlenstoffquelle zu verbessern.
Ungleichgewicht zwischen der Effizienz der biochemischen Behandlung und dem CNP-Verhältnis: Wenn das Verhältnis von Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor (CNP) im Abwasser unausgeglichen ist, insbesondere wenn nicht genügend Kohlenstoff vorhanden ist, d. h. wenn das CN-Verhältnis unter dem für das normale Wachstum und den Stoffwechsel von Mikroorganismen erforderlichen Bereich liegt (im Allgemeinen zwischen 4-6 liegend), muss eine zusätzliche Kohlenstoffquelle hinzugefügt werden, um den Energiebedarf der Mikroorganismen im Prozess des biologischen Abbaus zu decken.
Einhaltung des Gesamtstickstoffgehalts oder kundenspezifische Anforderungen: Um das Ziel der Gesamtstickstoffentfernung (TN) zu erreichen, muss bei Prozessen wie der Nitrifikation und Denitrifikation eine Kohlenstoffquelle hinzugefügt werden, wenn die organische Substanz im Rohwasser nicht ausreicht, um genügend Kohlenstoffquelle bereitzustellen, damit die denitrifizierenden Bakterien NOx-N zu Stickstoff reduzieren können.
Belebtschlammkultur und Akklimatisierungsphase: In neu gebauten oder wieder in Betrieb genommenen Kläranlagen erfordern die anfänglichen Kultur- und Akklimatisierungsphasen der mikrobiellen Gemeinschaften im Belebtschlamm oft ausreichende Kohlenstoffquellen, um eine schnelle mikrobielle Vermehrung zu fördern und ein stabiles Ökosystem zu bilden.
Kostenoptimierung bei der Behandlung von Industrieabwasser: Bei einigen Industrieabwässern werden Kohlenstoffquellen in Betracht gezogen, wenn die Zugabe wirtschaftlicher und wirksamer Kohlenstoffquellen den wirtschaftlichen Nutzen des gesamten Abwasserbehandlungsprozesses steigern und sicherstellen kann, dass die Abwasserqualität den Standards entspricht.
Stoßbelastungsreaktion unter besonderen Bedingungen: Wenn die Kläranlage durch Schadstoffe in hoher Konzentration beeinträchtigt wird oder jahreszeitliche Veränderungen zu großen Schwankungen in der Zulaufwasserqualität führen, kann es auch erforderlich sein, die Menge der zugesetzten Kohlenstoffquelle vorübergehend zu erhöhen, um die Stoßfestigkeit und stabile Betriebsleistung des Systems zu verbessern.
Bei Abwasserbehandlungsprozessen, insbesondere bei der Stickstoff- und Phosphorentfernung, spielt die Zugabe von Kohlenstoffquellen eine entscheidende Rolle. Einerseits ist es ein wichtiger „Brennstoff“ für Mikroorganismen, um biochemische Reaktionen durchzuführen. Andererseits hat es einen entscheidenden Einfluss auf die Optimierung des Behandlungsprozesses und die Verbesserung der Effizienz der Stickstoff- und Phosphorentfernung.
Wann also gelangen wir zu dem Schluss, dass dem Abwasser eine Kohlenstoffquelle zugesetzt werden muss?
Nitrifikations-Denitifikationsprozess: Die biologische Denitrifikation umfasst im Wesentlichen zwei Phasen: Ammoniakoxidation (Nitrifikation) und Nitratreduktion (Denitrifikation). Während des Nitrifikationsprozesses können Mikroorganismen zwar organische Stoffe im Abwasser als Energiequelle nutzen, aber wenn der BOD/N-Wert des Zulaufs zu niedrig ist, d. h. wenn biologisch abbaubarer organischer Kohlenstoff relativ gering ist, können Mikroorganismen möglicherweise nicht genügend Energie gewinnen, um den Nitrifikationsprozess abzuschließen, was sich direkt auf den nachfolgenden Denitrifikationsprozess auswirkt. Daher trägt in diesem Fall die Ergänzung einer angemessenen Menge externer Kohlenstoffquellen wie Natriumacetat und anderer leicht abbaubarer organischer Stoffe dazu bei, den stabilen Verlauf der Nitrifikation und Denitrifikation sicherzustellen und eine effiziente Denitrifikation zu erreichen.
Anaerobe Phosphorfreisetzung und aerobe Phosphorabsorptionsphase: Beim Phosphorentfernungsprozess setzen Polyphosphatbakterien zunächst unter anaeroben Bedingungen Phosphat frei, um Energie zu gewinnen, und akkumulieren dann intrazelluläres Phosphat wieder, indem sie unter aeroben Bedingungen organische Kohlenstoffquellen absorbieren. Wenn der organische Kohlenstoffgehalt im Zulauf nicht ausreicht, um die Mikroorganismen bei der vollständigen Nutzung des Phosphorelements in diesem alternierenden Stoffwechselprozess zu unterstützen, müssen zusätzliche Kohlenstoffquellen hinzugefügt werden, um eine bessere Absorption und Speicherung von Phosphor durch Mikroorganismen zu fördern und so die Effizienz der Phosphorentfernung zu verbessern.
Systemwiederherstellung und stabiler Betrieb: Wenn die Kläranlage Stoßbelastungen, verringerte Schlammaktivität oder eine Erholungsphase nach der Systemanpassung erfährt, kann die angemessene Zugabe von Kohlenstoffquellen die mikrobielle Aktivität aktivieren und wiederbeleben, die Schlammsedimentationsleistung verbessern und die Behandlungseffizienz des gesamten Systems wiederherstellen und stabilisieren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wissenschaftliches und vernünftiges Urteilsvermögen sowie die rechtzeitige Zugabe von Kohlenstoffquellen eine der wichtigsten Maßnahmen zur Optimierung der Auswirkungen der Stickstoff- und Phosphorentfernung sind. Es müssen genaue Entscheidungen auf der Grundlage der tatsächlichen Betriebsparameter der Kläranlage (wie BOD, N-, P-Konzentrationen, mikrobielle Aktivität usw.) und der Prozesseigenschaften getroffen werden.