في العديد معالجة مياه الصرف الصحي البلدية النباتات، ولا يزال نقل المصفاة الثانوية يلقى اللوم عليه بشكل روتيني MLSS هو "مرتفع جدا" أو "منخفض جدا".
في الواقع، MLSS يخبرنا فقط كمية الحمأة الموجودة —ليس ما إذا كان ذلك الطين يمكن أن يستقر فعلا.
ما يحدد في النهاية أداء التوضيح الثانوي هو هيكل الكتلة :
تداخله، وتوزيع حجمه، وسلامته، ومقاومته للإجهاد الهيدروليكي والبيولوجي.
يمكن للكتتل المنظمة جيدا أن تستقر بكفاءة حتى عند ارتفاع مستويات MLSS، بينما الكتتل السيئة التكوين ستخرج من الكابح حتى عندما يبقى MLSS ضمن ما يسمى ب "النطاق الطبيعي".
لماذا يعد MLSS وحده مؤشرا مضللا
MLSS يعكس تركيز المواد الصلبة المعلقة الكلي، لكنه كذلك ليس وصف:
- كثافة الكتلة
- محتوى EPS (المواد البوليمرية خارج الخلية)
- قوة التماسك الميكروبي
- مقاومة قوى القص والطفو
لهذا السبب غالبا ما تتعرض النباتات لما يلي:
- نقل الطين
- المواد الصلبة "الشبيهة بالثلج" في مياه الصرف
- ارتفاع SS أو العكارة
- الطين يرتفع أو يتدحرج في المصفاة
دون أي تجربة واضحة في MLSS.
هيكل الكتلة: المتغير الحقيقي للتحكم
من الناحية الفيزيائية، ينجح التوضيح الثانوي فقط عندما تظهر الكتل:
- كاف الكثافة الفعالة
- كاف حجم الجسيمات (>100–150 ميكرومتر)
- خلايا ومواد غير عضوية مستقرة لشبكة EPS
- انخفاض القابلية للقص، وتعلق الغازات، والتشظية
بمجرد انهيار بنية الكتلة الصغيرة، يفشل فصل الجاذبية — بغض النظر عن MLSS.
العوامل الرئيسية التي تدمر بنية الكتلة
1. حمل عضوي منخفض طويل الأمد (ظروف المجاعة)
في ظروف منخفضة طويلة الأمد من مستوى F/M، تتحول الكائنات الدقيقة إلى التنفس الداخلي. خلال هذه المرحلة، ينخفض إنتاج EPS بينما تتدهور مواد الربط القائمة تدريجيا. تصبح الكتل أجوفاء، هشة، وعرضة للكسر.
عندما ينخفض مستوى F/M لفترات طويلة (مثلا <0.05 كجم BOD/kg MLSS·d):
- تدخل الكائنات الدقيقة التنفس الداخلي
- انخفاض إنتاج ربحية السهم
- الهياكل العظمية المجوفة
- تصبح الجسيمات هشة وسهلة التجزئة
النتيجة: كتل خفيفة وناعمة ترفض الاستقرار.
في المحطات التي تعمل تحت قوة تأثير مزمنة منخفضة، يعتمد المشغلون أحيانا على جرعات PAC لاستعادة الأداء المستقر. بينما يمكن ل PAC إعادة تجميع الجسيمات الدقيقة مؤقتا من خلال تعادلها وامتصاصها، إلا أنه لا يستطيع تعويض الإنتاج البيولوجي ل EPS. بدون استعادة تحميل كاف من الركيزة، يبقى التحسن الكيميائي قصير الأمد.
2. الصدمات السامة أو المثبطة
حتى التركيزات المنخفضة للسموم الصناعية مثل المعادن الثقيلة أو المركبات الفينولية يمكن أن تثبط جزئيا النشاط الميكروبي. غالبا ما تكون الطبقات الخارجية للكتلات هي الأولى التي تتفكك، حيث تطلق المواد الصلبة الدقيقة في السائل المختلط.
حتى التعرض المنخفض ل:
- المعادن الثقيلة
- الفينولات
- السيانيدات
- بعض المواد العضوية الصناعية
يمكن:
- تثبيط الأيض الميكروبي
- قتل الكتلة الحيوية المحيطية
- سبب تفكك الكتلة الجزئي
تشمل الأعراض النموذجية:
- طين رمادي أو شاحب
- زيادة مفاجئة في الجسيمات الدقيقة
- العكارة المستمرة للمياه الجارية
في هذه الحالات، قد يلاحظ المشغلون حمأة شاحبة أو رمادية، ضباب فاض مستمر، وتوضيح ضعيف لا يستجيب لتعديلات MLSS. المواد المخثرة مثل أملاح الحديديين أو PAC يمكن أن تساعد في التقاط المواد الصلبة المجزأة، لكن الاسترداد يكون أسرع بكثير عندما يتم تثبيت الرقم الهيدروجيني والقلوية — وغالبا مع بيكربونات الصوديوم في الأنظمة الحساسة لفقدان القلوية الناتج عن النترية.
3. التهوية المفرطة والإجهاد القصي
يسبب التهوية الزائدة إجهادا ميكانيكيا وكيميائيا حيويا معا. قوى القص القوية تمزق التكتلات فعليا، بينما يسرع الأكسجين المذاب المرتفع أكسدة EPS. الجسيمات الناتجة أخف وزنا وأصغر وأقل قابلية للاستقرار.
ارتفاع DO (>4 ملغ/لتر) والخلط العدواني يضيفان تأثيرا مزدوجا:
- القص الميكانيكي يكسر الكتل جسديا
- الأكسدة المتسارعة تدهور استقرار EPS
والنتيجة هي شظايا خيوطية تشبه النودلز فقدان كتلة الترسيب الفعالة في الصفاء.
في الأنظمة عالية القص، غالبا ما يلاحظ المشغلون أن الألوم يصبح أقل فعالية، بينما PAC عالي الأساسيات ينتج كتلات أكثر كثافة ومرونة. في بعض الحالات، الجرعة المنخفضة PAM الكاتيوني يستخدم لتعزيز الترابط بين الجسيمات، رغم ضرورة التحكم الدقيق لتجنب الجرعة الزائدة وإعادة التثبيت.
4. ظروف pH القصوى
تماسك الكتلة حساس جدا للرقم الهيدروجيني. عندما ينخفض الرقم الهيدروجيني إلى أقل من 6 أو فوق 9، تحمل بوليمرات EPS شحنات مماثلة، مما يزيد من التنافر الكهروستاتيكي ويضعف سلامة الكتلة القططية. تكون الأنظمة منخفضة القلوية عرضة بشكل خاص أثناء التنتري، حيث يمكن أن تؤدي الانخفاض السريع في الحموضة إلى زعزعة التجمعات خلال ساعات.
عندما ينجرف الرقم الهيدروجيني المؤثر خارج النطاق البيولوجي الأمثل (≈6.5–8.5):
- بوليمرات EPS تكتسب شحنات متشابهة
- يزداد التنافر الكهروستاتيكي
- جدران الخلايا ومصفوفات الربط تضعف
تتفكك الفصائل إلى حطام دقيق وبطيء يستقر دون توضيح.
الحفاظ على القلوية مع بيكربونات الصوديوم يوفر التخزين المؤقت دون تجاوز pH بشكل عدواني، بينما رماد الصودا يتم تطبيقه أحيانا عندما يتطلب الأمر تصحيحا أقوى. تسمح ظروف الرقم الهيدروجيني المستقرة باستعادة تكوين التكتلات البيولوجية بشكل طبيعي، مما يقلل الاعتماد على التوضيح الكيميائي الطارئ.
5. عمر الطين المفرط (SRT الممتد بشكل مفرط)
يؤدي عمر الطين الممتد إلى شيخوخة الكتلة الحيوية وتحلل EPS. على الرغم من أن الطين المعتق قد يبدو كثيفا في البداية، إلا أنه يصبح هشا ويفتت بسهولة تحت الهيدروليك المصفي. غالبا ما يؤدي ذلك إلى انتقال متقطع يزداد سوءا أثناء تقلبات التدفق.
يؤدي عمر الطين الطويل جدا إلى:
- شيخوخة الكتلة الحيوية وانخفاض النشاط
- تحلل EPS
- زيادة الهشاشة
قد يستقر الحمأة القديمة بسرعة في البداية، لكنها تتلاشى بسهولة تحت اضطراب هيدروليكي خفيف—مما يسبب انتقالا إلى أسفل التيار.
يمكن تحقيق تحسين قصير الأمد بإضافة مواد التخثر، لكن التعافي المستدام يعتمد على تعديل معدلات هدر الحمأة لاستعادة عمر مناسب للحمأة. المعالجة الكيميائية في هذا السياق تعمل كمثبت وليس كحل أولي.
6. نسبة عالية من SS غير عضوي / نسبة MLVSS منخفضة
عندما يحتوي التأثير على مواد صلبة معلقة غير عضوية زائدة، ينخفض نسبة الكتلة الحيوية النشطة. يصبح "الغراء" البيولوجي الذي يربط الجسيمات معا غير كاف، مما يؤدي إلى تجمعات ضعيفة وغير متماسكة.
عندما يحتوي التأثير على المواد الصلبة الخاملة بشكل مفرط:
- انخفاض نسبة الكتلة الحيوية النشطة
- قدرة الارتباط العضوي تضعف
- تصبح الكتل غنية بالمعادن لكنها ضعيفة التماسك
غالبا ما يؤدي ذلك إلى جسيمات صغيرة وكثيفة لكنها غير متماسكة التي تهرب بتدفق العادات.
في مثل هذه الحالات، PAC أو المواد المخثرة القائمة على الحديديين وهي فعالة بشكل خاص لأنها ترتبط بالذرات غير العضوية وتزيد من كثافة الكتل الكلي. المختارات المختارة بشكل صحيح تقلل بشكل كبير من SS الناتج عن انتقال المعادن.
الأعراض النموذجية لفشل جهاز التصفية المدفوع بالكتلة
| الملاحظة | إشارة السبب الجذري |
|---|---|
| "ثلج" أو ضباب مياه الصرف | تجزئة الكتلة |
| SV30 عالي لكن MLSS طبيعي | ضعف تماسك الكتلة |
| الطين العائم أو المتدحرج | ارتباط الغاز + البنية الضعيفة |
| المجهر: الحواف المكسورة | تدهور EPS |
| SVI يرتفع بشكل غير متوقع | عدم الاستقرار الهيكلي |
كيفية تشخيص المشكلة الحقيقية
بدلا من التفاعل فقط مع إدارة العلوم والكتابة المختلطة، أعط الأولوية ل:
- اتجاهات SVI و SV30 ، وليس القيم ذات النقطة الواحدة
- شكل التكتلات المجهرية (مضغوط مقابل منتشر)
- نسبة MLVSS/MLSS
- ملفات DO وشدة القص
- فحص السمية المؤثرة
- استقرار الرقم الهيدروجيني وتخزين القلوية
التركيز التشغيلي: إصلاح الهيكل، وليس الرقم
عادة ما تشمل الإجراءات التصحيحية الفعالة:
- استعادة الحمل العضوي المناسب
- تقليل شدة التهوية غير الضرورية
- تعديل هدر الحمأة لتجنب التقدم في العمر
- تثبيت الرقم الهيدروجيني المؤثر والقلوية
- تحديد وعزل مصادر التأثير السامة
- الاستخدام قصير الأمد للمواد المخثرة (مثل PAC) كمساعد هيكلي، ليست بديلا عن الصحة البيولوجية
الخلاصة النهائية
انتقال التوضيح الثانوي هو نادرا ما تكون مشكلة بسيطة في MLSS .
غالبا ما يكون مشكلة بنية FLOC متخفية في صورة مشكلة تركيز .
النباتات التي تحول تركيزها من "كم لدينا من الحمأة؟"
إلى "ما نوع الهيكل الطيني الذي ننتجه فعليا؟"
سيحل أعطال البوضوح بشكل أسرع—ومع إصلاحات كيميائية أو هيدروليكية تفاعلية أقل.