מתקן טיהור שפכים נאבק בשלושה מעגלים קסומים.

כמפעל לבקרת זיהום, המשימה החשובה ביותר של מתקן טיהור שפכים היא להבטיח שהשפכים עומדים בתקנים. עם זאת, עם תקני הפליטה המחמירים יותר ויותר והאגרסיביות של פקחי הגנת הסביבה, הדבר הביא ללחץ תפעולי גדול על מתקן טיהור השפכים. באמת נהיה קשה יותר ויותר להוציא את המים.

על פי תצפיתו של המחבר, הסיבה הישירה לקושי בהגעה לתקן ניקוז המים היא שבדרך כלל קיימים שלושה מעגלי קסמים במפעלי הביוב של ארצי.

הראשון הוא מעגל קסמים של פעילות בוצה נמוכה (MLVSS/MLSS) וריכוז בוצה גבוה; השני הוא מעגל קסמים של ככל שכמות הכימיקלים להסרת זרחן גדולה יותר, כך תפוקת הבוצה גדולה יותר; השלישי הוא עומס יתר ארוך טווח של מתקן טיהור שפכים, לא ניתן לשפץ את הציוד, סובל ממחלות כל השנה, מה שמוביל למעגל קסמים של קיבולת טיהור שפכים מופחתת.

#1

מעגל קסמים של פעילות בוצה נמוכה וריכוז בוצה גבוה

פרופסור וואנג הונגצ'ן ערך מחקר על 467 מתקני ביוב. בואו נסתכל על נתוני פעילות הבוצה וריכוזה: מבין 467 מתקני הביוב הללו, ל-61% ממתקני טיהור השפכים יש MLVSS/MLSS נמוך מ-0.5, לכ-30% ממתקני הטיהור יש MLVSS/MLSS נמוך מ-0.4.

ריכוז הבוצה של 2/3 ממתקני טיהור השפכים עולה על 4000 מ"ג/ליטר, ריכוז הבוצה של 1/3 ממתקני טיהור השפכים עולה על 6000 מ"ג/ליטר, וריכוז הבוצה של 20 מתקני טיהור שפכים עולה על 10000 מ"ג/ליטר.

מהן ההשלכות של התנאים הנ"ל (פעילות בוצה נמוכה, ריכוז בוצה גבוה)? למרות שראינו הרבה מאמרים טכניים שמנתחים את האמת, אבל במילים פשוטות, יש תוצאה אחת, כלומר, תפוקת המים עולה על התקן.

ניתן להסביר זאת משני היבטים. מצד אחד, לאחר שריכוז הבוצה גבוה, על מנת למנוע הצטברות בוצה, יש צורך להגביר את האוורור. הגדלת כמות האוורור לא רק תגדיל את צריכת החשמל, אלא גם תגדיל את החלק הביולוגי. העלייה בחמצן המומס תחטוף את מקור הפחמן הנדרש לדניטריפיקציה, דבר שישפיע ישירות על אפקט הדניטריפיקציה והסרת הזרחן של המערכת הביולוגית, וכתוצאה מכך עודף חנקן ופולס.

מצד שני, ריכוז הבוצה הגבוה גורם לעלייה בממשק הבוץ-מים, והבוצה הולכת לאיבוד בקלות עם השפכים של מיכל השיקוע המשני, מה שיגרום לחסימה של יחידת הטיפול המתקדמת או לגרום ל-COD ו-SS בשפכים לחרוג מהתקן.

לאחר שנדבר על ההשלכות, בואו נדבר על הסיבה שבגללה רוב מתקני השפכים סובלים מבעיה של פעילות בוצה נמוכה וריכוז בוצה גבוה.

למעשה, הסיבה לריכוז הבוצה הגבוה היא פעילות הבוצה הנמוכה. מכיוון שפעילות הבוצה נמוכה, על מנת לשפר את אפקט הטיפול, יש להגביר את ריכוז הבוצה. פעילות הבוצה הנמוכה נובעת מהעובדה שמי הזרימה מכילים כמות גדולה של חול סיגים, אשר נכנס ליחידת הטיפול הביולוגי ומצטבר בהדרגה, דבר המשפיע על פעילות המיקרואורגניזמים.

יש הרבה סיגים וחול במים הנכנסים. האחת היא שאפקט היירוט של הסורג חלש מדי, והשנייה היא שיותר מ-90% ממפעלי טיהור השפכים במדינה שלי לא בנו מיכלי שיקוע ראשוניים.

יש אנשים שעשויים לשאול, מדוע לא לבנות מיכל שקיעה ראשוני? זה נוגע לרשת הצינורות. ישנן בעיות כגון חיבור שגוי, חיבור מעורב וחיבור חסר ברשת הצינורות במדינה שלי. כתוצאה מכך, לאיכות מי הזרימה של מתקני ביוב יש בדרך כלל שלושה מאפיינים: ריכוז מוצקים אנאורגניים גבוה (ISS), COD נמוך, יחס C/N נמוך.

ריכוז המוצקים האנורגניים במי הזרימה גבוה, כלומר, תכולת החול גבוהה יחסית. במקור, מיכל השיקוע הראשוני היה יכול להפחית חלק מהחומרים האנאורגניים, אך מכיוון ש-COD של מי הזרימה נמוך יחסית, רוב מפעלי השפכים פשוט לא בונים מיכל שיקוע ראשוני.

בסופו של דבר, פעילות בוצה נמוכה היא מורשת של "מפעלים כבדים ורשתות קלות".

אמרנו שריכוז בוצה גבוה ופעילות נמוכה יובילו לעודף חנקן ופולס בשפכים. נכון לעכשיו, אמצעי התגובה של רוב מתקני השפכים הם הוספת מקורות פחמן וחומרי פלוקולנט אנאורגניים. עם זאת, הוספת כמות גדולה של מקורות פחמן חיצוניים תוביל לעלייה נוספת בצריכת החשמל, בעוד שהוספת כמות גדולה של חומר פלוקולנט תייצר כמות גדולה של בוצה כימית, וכתוצאה מכך עלייה בריכוז הבוצה והפחתה נוספת בפעילות הבוצה, ויצירת מעגל קסמים.

#2

מעגל קסמים שבו ככל שכמות הכימיקלים להסרת זרחן גדולה יותר, כך ייצור הבוצה גדול יותר.

השימוש בכימיקלים להסרת זרחן הגדיל את ייצור הבוצה ב-20% עד 30%, או אף יותר.

בעיית הבוצה הייתה דאגה מרכזית של מתקני טיהור שפכים במשך שנים רבות, בעיקר משום שאין דרך מוצא לבוצה, או שהדרך החוצה אינה יציבה.

זה מוביל להארכת גיל הבוצה, וכתוצאה מכך לתופעת הזדקנות הבוצה, ואף לחריגות חמורות יותר כמו התנפחות בוצה.

לבוצה המורחבת יש יכולת פלוקולציה ירודה. עם אובדן השפכים ממיכל השיקוע המשני, יחידת הטיפול המתקדמת נחסמת, אפקט הטיפול מצטמצם וכמות מי השטיפה החוזרת עולה.

העלייה בכמות מי השטיפה החוזרת תוביל לשתי תוצאות, האחת היא הפחתת אפקט הטיפול של החלק הביוכימי הקודם.

כמות גדולה של מי שטיפה חוזרת מוחזרת למיכל האוורור, מה שמקטין את זמן ההחזקה ההידראולי בפועל של המבנה ומפחית את אפקט הטיפול של הטיפול המשני;

השני הוא להפחית עוד יותר את אפקט העיבוד של יחידת עיבוד העומק.

מכיוון שכמות גדולה של מי שטיפה חוזרת חייבת להיות מוחזרת למערכת הסינון המתקדמת לטיפול, קצב הסינון גדל ויכולת הסינון בפועל מצטמצמת.

אפקט הטיפול הכולל הופך ירוד, מה שעלול לגרום לרמות הזרחן וה-COD הכוללות בשפכים לחרוג מהתקן. על מנת להימנע מחריגה מהתקן, מתקן השפכים יגביר את השימוש בחומרי סילוק זרחן, מה שיגדיל עוד יותר את כמות הבוצה.

לתוך מעגל קסמים.

#3

מעגל קסמים של עומס יתר ארוך טווח על מתקני ביוב והפחתת כושר טיהור השפכים

טיפול בשפכים תלוי לא רק באנשים, אלא גם בציוד.

ציוד ביוב נלחם בחזית טיהור המים מזה זמן רב. אם לא יתוקן באופן קבוע, בעיות יתרחשו במוקדם או במאוחר. עם זאת, ברוב המקרים, לא ניתן לתקן ציוד ביוב, מכיוון שברגע שציוד מסוים מפסיק לפעול, תפוקת המים צפויה לעלות על התקן. תחת מערכת הקנסות היומיים, לא כולם יכולים להרשות זאת לעצמם.

מבין 467 מתקני טיהור שפכים עירוניים שסקר פרופסור וואנג הונגצ'ן, לכשני שלישים מהם שיעורי עומס הידראולי גדולים מ-80%, לכשליש גדולים מ-120%, ו-5 מתקני טיהור שפכים גדולים מ-150%.

כאשר קצב העומס ההידראולי גדול מ-80%, למעט בכמה מתקני טיהור שפכים גדולים במיוחד, מתקני טיהור השפכים הכלליים אינם יכולים לסגור את המים לצורך תחזוקה בהנחה שהשפכים עומדים בתקן, ואין מים גיבויים למאווררים ולמכלי יניקה ומגרדים של מיכלי שקיעה משניים. ניתן לשפץ או להחליף לחלוטין את הציוד התחתון רק כאשר הוא מרוקן.

כלומר, כ-2/3 ממפעלי השפכים אינם יכולים לתקן את הציוד בהנחה של הבטחת עמידה בתקן בשפכים.

על פי מחקרו של פרופסור וואנג הונגצ'ן, אורך החיים של מאווררים הוא בדרך כלל 4-6 שנים, אך רבע ממפעלי השפכים לא ביצעו תחזוקת אוורור במאווררים במשך 6 שנים. מגרד הבוץ, שיש לרוקן ולתקן, בדרך כלל לא מתוקן כל השנה.

הציוד פועל במצב תקין כבר זמן רב, ויכולת טיהור המים הולכת ומחמירה. על מנת לעמוד בלחץ של יציאת המים, אין דרך לעצור אותו לצורך תחזוקה. במעגל קסמים כזה, תמיד תהיה מערכת טיהור שפכים שעלולה להתמודד עם קריסה.

#4

לכתוב בסוף

לאחר שהגנת הסביבה נקבעה כמדיניות הלאומית הבסיסית של ארצי, תחומי בקרת המים, הגז, המוצקים, הקרקע וזיהום אחר התפתחו במהירות, וביניהם ניתן לומר שתחום טיהור השפכים הוא המוביל. רמה לא מספקת, תפעול מתקן השפכים נקלע לדילמה, ובעיית רשת הצינורות והבוצה הפכו לשני חסרונות עיקריים של תעשיית טיהור השפכים של ארצי.

ועכשיו, הגיע הזמן לפצות על החסרונות.