ما هو الأكسجين المذاب (DO)

DO هو اختصار للأكسجين المذوب (Dissolved Oxygen) ، وهو معلمة توصف تركيز الأكسجين في المحلول المائي ، وهو الأكسجين الحر المذوب في الماء.ووحدة الأكسجين المذوب هي ملغ/لتر، ويعبر عنها بالملغ من الأكسجين في كل لتر من الماء.كمية الأكسجين المذاب في الماء هي مؤشر على قدرة المياه على التطهير الذاتي.الأكسجين المذاب عالية تفضي إلى تحلل الملوثات المختلفة في المياه، وبالتالي تجعل المياه يمكن تنقيتها بسرعة أكبر؛ وعلى العكس من ذلك، الأكسجين المذاب منخفضة، وتحلل الملوثات في المياه أبطأ.

في إدارة التشغيل اليومي ، يجب ألا تكون قيمة DO مرتفعة جدًا ولا منخفضة جدًا.في الوقت الحاضر ، يجب التحكم في قيمة DO المعترف بها في الصناعة في حوالي 2 ملغ / لتر ، وينبغي أن يتوقف التشغيل الفعلي على الظروف المحددة لكل مصنع.

ومع ذلك ، فإن معامل المعالجة لأغراض إزالة النيتروجين بالنيتروجين البيولوجي ، قيمة DO أعلى عادة من القيمة المطلوبة للمعالجة التقليدية ، لأن بكتيريا النتر هي البكتيريا الهوائية المتحولة ، وتوقف نشاطها بدون الأكسجين ، ومعدل استهلاك الأكسجين أقل بكثير من بكتيريا تحلل المواد العضوية ، وبالتالي يحتاج نظام النتر إلى الحفاظ على تركيزات عالية من DO.

ثانياً: قانون التغير غير العادي للأكسجين المذوب (DO)

وتظهر الشذوذات في DO في الظاهرتين المرتفعتين والمنخفضة جدا.ويمكن تقسيم ظاهرة انخفاض DO إلى انخفاض حاد في DO لفترة معينة وانخفاض تدريجي في DO في نفس الظروف الهباء.

1 - انخفاض حاد في الأسباب الرئيسية.

1) التغير المفاجئ في جودة المياه الداخلة

تدفقات عالية التركيز في مياه الصرف الصحي العضوية (BOD القابلة للذوبان).تشير المياه العادمة العضوية عالية التركيز بشكل رئيسي إلى مياه الصرف الصحي لتجهيز الأغذية ، ومياه الصرف الصحي لصناعة البيرة ، ومياه الصرف الصحي لصناعة الورق ، إلخ ، ويمكن إزالة BOD بسهولة من خلال الحمأة المنشطة ، مما يؤدي إلى زيادة استهلاك الأوكسجين ، وانخفاض DO.

تصريف مياه الصرف الصحي عالية استهلاك الأوكسجين.ويمكن أن يؤدي تدفق الحمأة المتراكمة في شبكة أنابيب الصرف الصحي أو خزان الترسيب، وتدفق الكميات الكبيرة من السوائل السائدة من خزان التركيز أو خزان الهضم، وتدفق مياه الصرف الصناعي مثل مياه الصرف الصناعي المستهلكة للأوزون العالية للشحوم، ومياه الصرف الصناعي في مصانع تجهيز الجلود، والطباعة، والألياف، ومياه الصرف الصناعي التركيب الكيميائي، إلى انخفاض حاد في انخفاض الديون.

يؤثر على تدفق مياه الصرف الصحي لنقل الأكسجين.المواد الخشطة السطحية (مثل الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة والإيثانول، وما إلى ذلك)، والمواد عالية اللزوجة، والدهون، وما إلى ذلك في مياه الصرف الصحي سوف تتجمع على واجهة الغاز والسائل، وتعيق انتشار نقل جزيئات الأكسجين.وبما أنها تزيد من مقاومة عملية نقل الأكسجين ، فإنها تسبب انخفاض معامل نقل الأكسجين ، وانخفاض كفاءة النقل ، وبالتالي انخفاض DO.

تدفق مياه الصرف الصحي ذات التركيز العالي من FeOمياه الصرف الصحي ذات التركيز العالي FeO تأتي أساسا من المياه الجوفية أو مناجم ومصانع الحديد ومصانع الكابلات ومؤسسات الصناعة والتعدين الأخرى ، وتحتوي هذه المياه الصرف الصحي على كميات كبيرة من أكسيد الحديد ، وسهلة الأكسدة إلى Fe3 + ، واستهلاك كميات كبيرة من الأكسجين ، مما يؤدي إلى انخفاض DO.

2) تفاعل النيتروجين في خزان الهواء

صيغة تفاعل النيتر هي:

NH4 +2O2 NO3- +2H++H2O→

يجب أن تلبي تفاعل النترلة هذه الشروط: درجة حرارة المياه المناسبة ، PH و DO ، و SRT > 1 / Vn ، حيث SRT يشير إلى عمر الحمأة ، و Vn يشير إلى معدل النمو النسبي للبكتيريا النترلة.

باستخدام نفس SRT تشغيل محطة معالجة مياه الصرف الصحي، معدل النمو النسبي للبكتيريا النترية Vn يرتفع مع ارتفاع درجة الحرارة، أو بسبب انخفاض حاد في انبعاثات الحمأة المتبقية، عندما تلبي شروط النترية، سوف يحدث تفاعل النترية فجأة، من الصيغة أعلاه يمكن أن نرى أن النترية سوف تستهلك الأكسجين في الوقت نفسه، مما يؤدي إلى انخفاض DO.

2، DO انخفاض تدريجي الأسباب الرئيسية

الحفاظ على نفس الظروف تهب، DO انخفض تدريجيا، ويرجع ذلك في الغالب إلى انسداد رأس التهوية أو شيخوخة غشاء التهوية.الأسباب المحتملة للانسداد هي الغبار المفرط في الهواء ، والترشيح غير الكامل للنافاخ ، وزيت تبريد النافاخ يدخل الأنابيب ، والصدأ داخل أنبوب الهواء ، والصدأ الركايا انسداد رأس الهواء مما يؤدي إلى انخفاض DO.

سيؤدي شيخوخة غشاء الهواء إلى سماكة الفقاعات وتشتتها ، والفقاعات الكبيرة تقلل من مساحة الاتصال بين المرحلة الغازية والسائلة ، وتقصر وقت الاتصال بين الاثنين ، وبالتالي تقلل كفاءة نقل الأكسجين ، وفي نفس الحالة الهوية ، سينخفض DO تدريجيا.

3 - الأسباب الرئيسية لزيادة DO بشكل حاد

بسبب الانبعاثات الكبيرة من الحمأة المتبقية ، أو توسع الحمأة في خزان الترسيب الثاني ، فقدان الحمأة مع المياه المخرجة ، أو تحميل المياه المدخلة مرتفع جدًا يمكن أن يؤدي إلى انخفاض تركيز الحمأة المنشطة في خزان الهواء ، وسوف ينخفض استهلاك الأكسجين ، ثم يرتفع DO.

تركيز المياه المنخفضة جدا.بالنسبة لنظام الصرف الصحي من الملوثات الأمطارية ، بسبب هطول الأمطار لفترة طويلة وتدفق كبير من مياه ذوبان الثلج ، سيؤدي إلى انخفاض حمولة المياه في حوض التهوية ، مما يزيد من DO.

تدفق المواد السامة والضارة.لأن تدفق مياه الصرف الصناعي سيؤدي إلى دخول مياه الصرف الصحي السامة والخطرة ، مما يؤدي إلى انخفاض معدل الهوائية للحمأة المنشطة ، وارتفاع DO.إذا كانت الكمية الزائدة من المعادن الثقيلة مثبطات البكتيريا ومبيدات البكتيريا، مسحوق التبييض، والكلور السائل، وما إلى ذلك لها قوة قاتلة قوية للبكتيريا، وهذه المواد يمكن أن تؤدي إلى وفاة عدد كبير من البكتيريا.

تدفقات كبيرة من مياه الصرف الصحي المحتوية على مؤكسدة قوية.المؤكسدة القوية مثل برمنغنات البوتاسيوم يمكن أن تؤكسد المواد الخلوية للبكتيريا مما يعيق عملية التمثيل الغذائي الطبيعية للبكتيريا ، وحتى الموت ، والنتيجة هي حتما انخفاض الطلب على الأكسجين الميكروبي مما يجعل DO يرتفع.

توقف تفاعل النتر.عندما يتوقف تفاعل النيترات بسبب انخفاض درجة حرارة المياه أو تقصير عمر الحمأة ، ينخفض استهلاك الأكسجين ويزداد DO.

بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه ، يمكن أن تؤثر درجة حرارة المياه أيضًا على DO.في نطاق درجة الحرارة التي لا يتأثر فيها نظام الإنزيم الميكروبي بتشويه ، فإن ارتفاع درجة حرارة الماء سيؤدي إلى زيادة نشاط الميكروبي وتحسين سرعة التفاعل.كما أن ارتفاع درجة حرارة المياه مفيد للعمليات الفيزيائية مثل الاختلاط والتحريك والترسب ، ولكن لا يفيد في نقل الأكسجين.

بالنسبة للعمليات الكيميائية الحيوية ، يعتقد عموما أن درجة حرارة الماء هي الأفضل عندما تكون 20 ~ 30 درجة مئوية ، وأكثر من 35 درجة مئوية وأقل من 10 درجة مئوية تأثير التنقية يتم تخفيضه.عندما ترتفع درجة حرارة المياه فجأة ، مثل درجة حرارة المياه التي تزيد عن 40 درجة مئوية ، فإنه سيؤدي إلى تدهور البروتين ، وفقدان نشاط الأكسجين ، مما يؤدي إلى تدهور جودة المياه المعالجة.

ثالثاً: الاستجابة غير العادية للأكسجين المذوب (DO)

الأكسجين المذوب هو التحكم في تشغيل الخلية التهوية لعملية الحمأة المنشطة ومؤشراتها الهامة ، ويمكن تمييز نشاط الحمأة المنشطة باستخدام استهلاك الأكسجين المذوب.الطلب على الأكسجين الحمأة المنشطة جيدة كبيرة، بعد أخذ العينات في خليط DO تختفي بسرعة، حتى لو كان الأكسجين المشبعة لعدة دقائق ويستهلك، وفقد الحمأة النشطة بعد بضع دقائق لن تستهلك.

نظرًا للاختلافات في حجم المكثفات الحمأة المنشطة ، فإن الحد الأدنى لتركيز الأكسجين المذاب المطلوب هو مختلف ، كلما كانت المكثفات أصغر ، وكلما كانت مساحة الاتصال مع مياه الصرف الصحي أكبر ، وأكثر ملاءمة لاستيعاب العينة ، كان تركيز الأكسجين المذاب المطلوب أقل ؛ على العكس من ذلك ، كلما كانت المكثفات أكبر ، كان تركيز الأكسجين المذاب المطلوب أكبر.

الأكسجين المذوب لا يمكن أن يكون منخفضة جدا، لأن الأكسجين المذوب منخفض جدا لا يمكن أن تلبي احتياجات الأكسجين من عملية التمثيل الغذائي الميكروبي خزان الهواء مما يؤدي إلى انخفاض عدد الكائنات الحية الدقيقة، مما يعيق عملية التمثيل الغذائي الطبيعية، وتنمية البكتيريا الخيطية، وانخفاض وظيفة تنقية الحمأة، والملوثات العضوية تحلل غير كامل، والتأثير على تأثير المياه.إذا كان مخرج المياه DO منخفضة جدا لفترة طويلة، يمكن أن يؤدي أيضا إلى إزالة النيتروجين في حوض الترسيب الثاني مما يجعل الحمأة تطفو.

الأكسجين الذائب لا يمكن أن يكون مرتفعا جدا، لأن الأكسجين الذائب مرتفعا جدا يعني استهلاك الكثير من الطاقة، وسوف يؤدي أيضا إلى زيادة الجرعة الزائدة من الفطريات المفضلة عالية DO، مما يؤثر على نتائج المعالجة.

وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي التهوية المفرطة إلى عدم ترسب جزء من الحمأة وتصبح الحمأة العائمة، ولكن أيضا يمكن أن تسبب تفكك الحمأة أو بيروكسيد، بحيث يتم تدمير توازن المغذيات الحيوية الحمأة النشطة، مما يقلل الكتلة الحيوية الميكروبات وفقدان النشاط، وانخفاض القدرة على الامتزاز، وتقلص الكتلة، وانخفاض مؤشر حجم الحمأة SVI؛ والتهوية المفرطة أيضا يمكن أن تحدث زيادة رغوة حوض التهوية وغيرها من الظواهر غير الطبيعية.وبالتالي ، فإن الأكسجين الذائب في الخلية الهوية ليس أعلى أفضل.

بالنسبة لطريقة الحمأة المنشطة التقليدية وعملية تشويهها ، يجب تقليل قيمة DO قدر الإمكان دون التأثير على المياه المخرجة.بالنسبة لعملية الحمأة المنشطة التقليدية ، تظهر الحاجة القصوى إلى الأكسجين في المرحلة الأولى من حوض التهوية ، أي المنطقة I ، حيث تبدأ مياه الصرف الصحي في الاتصال بالحمأة.بالنسبة لعملية الحمأة المنشطة التي لا تتطلب إزالة النيتروجين ، يتم التحكم في الأكسجين المذوب في المنطقة I (منطقة المياه المدخلة) بين 0.8 ~ 1.2 ملغ / لتر ، والمنطقة II (منطقة الوسطى) بين 1.0 ~ 1.5 ملغ / لتر ، والمنطقة الثالثة (منطقة المياه المخرجة) في حوالي 2 ملغ / لتر لتلبية احتياجات العلاج.الأكسجين الذائب أعلى قليلا في منطقة المخرج من أجل امتصاص الفوسفور بشكل كامل ومنع الحمأة من العائمة اللاهوائية في خزان الترسيب الثاني.

تعكس الشذوذات غير المباشرة أيضًا شذوذات جودة المياه الداخلة أو التحكم في العملية ، وينبغي اتخاذ تدابير مضادة مختلفة جنبا إلى جنب مع أسبابها.إذا كان بسبب مشكلة جودة المياه الداخلة ، فينبغي تعزيز التواصل مع إدارة حماية البيئة ، ومعرفة مصدر جودة المياه ، وتعزيز إدارة المصدر ، أو تجنب الذروة في الوقت المناسب ، وخفض كمية المياه الداخلة في فترات زمنية.إذا كان DO غير طبيعي بسبب التحكم في العملية ، يجب تعديلها وفقا لأسباب الظاهرة المذكورة أعلاه.

بالإضافة إلى ذلك ، في فصل الصيف بسبب ارتفاع درجة حرارة المياه ، يجب زيادة كمية التهوية بشكل مناسب ، والعكس هو في فصل الشتاء.انخفاض الأكسجين الذائب الناجم عن انسداد نظام التهوية يجب أن تجري عملية إصلاح شاملة للخلية التهوية ، وتنظيف أو استبدال غشاء التهوية ، وتنظيف انسداد داخل أنبوب التهوية ، بحيث يمكن للهواء أن يدخل الخلية التهوية بسلاسة ، وتوفير كمية الأكسجين الذائب الطبيعية للميكروبات.

باختصار ، فإن الأكسجين المذاب DO هو أداة مهمة للغاية للتحكم في العملية في طريقة الحمأة المنشطة ، وحجم قيمته يمكن أن يؤثر على سلسلة من المؤشرات.عندما يكون DO غير طبيعي ، يجب دمج أسبابها ، وتحليلها بعناية ، وتطبيق العلاج ، والتعديل في الوقت المناسب ، ومحاولة السيطرة على الشذوذ في الحد الأدنى ، بحيث تصل مياه الصرف الصحي إلى مستوى التصريف.