מה צריך לקחת בחשבון במהלך הטיפול הביולוגי בשפכים?

טֶמפֶּרָטוּרָה

לטמפרטורה יש תפקיד מכריע בתהליך הטיפוח הביולוגי. נכון לעכשיו, למרות שפרויקט טיפול בשפכים זה עדיין לא השיג בקרת טמפרטורה מדויקת של המערכת הביולוגית, המדידה והניתוח של הטמפרטורה בכל מערכת תגובה ביולוגית ובכל שלב תפעולי עדיין מספקים הדרכה לתהליך ההתאקלמות והטיפוח הביולוגי של הבוצה. הוא מספק בסיס להסבר תופעות שונות בתהליך הטיפוח הביולוגי ומסייע להנהלה ולמפעילים לבצע שיפוטים נכונים ובזמן לגבי תפעול וניהול המערכת.

הטמפרטורה משפיעה באופן משמעותי על רמת הפעילות של מיקרואורגניזמים בבוצה פעילה (כולל תהליכים אנאירוביים, פקולטטיביים ואירוביים), ומשפיעה גם על גורמים כמו חמצן מומס וקצב אוורור, כמו גם קצב התגובות הביולוגיות.

סוגים שונים של מיקרואורגניזמים גדלים בטווחי טמפרטורה שונים, בערך 5 מעלות עד 80 מעלות. בטווח טמפרטורות זה ניתן לחלק אותם לטמפרטורת גידול מינימלית, טמפרטורת גידול מקסימלית וטמפרטורת גידול אופטימלית. בהתבסס על טווח הטמפרטורות שאליו מסתגלים מיקרואורגניזמים, ניתן לסווג אותם לשלוש קטגוריות: מזופילים, תרמופילים וכירפילים.

מיקרואורגניזמים מזופילים גדלים בטמפרטורות הנעות בין 20 מעלות ל-45 מעלות, מיקרואורגניזמים פסיכופילים גדלים מתחת ל-20 מעלות, ומיקרואורגניזמים תרמופילים גדלים מעל 45 מעלות. בטיפול בשפכים ביולוגי אירובי, חיידקים מזופילים הם הדומיננטיים, עם טמפרטורת גדילה ורבייה אופטימלית של 20 מעלות עד 37 מעלות. כאשר הטמפרטורה עולה על טמפרטורת הגידול המקסימלית, החלבונים של מיקרואורגניזמים דנטורים במהירות, ומערכות האנזים שלהם נהרסות, וכתוצאה מכך אובדן פעילות; במקרים חמורים, מיקרואורגניזמים עלולים למות. טמפרטורות נמוכות מפחיתות את הפעילות המטבולית של מיקרואורגניזמים, מה שמוביל למצב של גדילה והפסקת רבייה, למרות שהם עדיין שומרים על חיוניותם.

בטיפול ביולוגי אנאירובי, טווח הטמפרטורות האופטימלי עבור מתנוגנים מזופיליים הוא בין 20 מעלות ל-40 מעלות, בעוד עבור חיידקים תרמופילים הוא 50 מעלות עד 60 מעלות. טיפול ביולוגי אנאירובי משתמש בדרך כלל בטמפרטורות של 33 מעלות עד 38 מעלות ו-50 מעלות עד 57 מעלות.

ערך pH

למיקרואורגניזמים שונים יש טווחי סבילות pH שונים. לדוגמה, לחיידקים, אקטינומיציטים, אצות ופרוטוזואה יש טווח סבילות ל-pH של 4 עד 10. רוב החיידקים משגשגים בסביבות ניטרליות עד מעט בסיסיות (pH 6.5-7.5); חיידקים מחמצנים גופרית- מעדיפים סביבות חומציות, עם pH אופטימלי של 3, אבל יכולים לחיות גם בסביבות עם pH של 1.5; שמרים ועובשים דורשים סביבה חומצית או מעט חומצית, עם pH אופטימלי של 3.0-6.0, ויכולים להסתגל לטווח pH של 1.5-10. שמירה על טווח ה-pH האופטימלי חיונית בתהליכי טיפול בשפכים ביולוגיים.

לדוגמא, בעת שימוש בתהליך בוצה פעילה לטיפול בשפכים, אם ה-pH של המשקאות המעורבים במיכל האוורור יגיע ל-9.0, הפרוטוזואה ישתנה מפעילות לאטית, החומרים הדביקים בלהקות החיידקים יתפרקו, מבנה הבוצה הפעילה ייפגע ויעילות הטיפול תקטן משמעותית. אם ה-pH המשפיע יורד לפתע, המשקה המעורב במיכל האוורור הופך לחומצי, גם מבנה הבוצה המופעלת ישתנה, ותופיע כמות גדולה של בוצה צפה במיכל השקיעה המשני. ובכן-למערכות ביולוגיות מעובדות ובוגרות יש עמידות חזקה לעומסי הלם. עם זאת, תנודות pH משמעותיות יכולות להשפיע על יעילות הכור ואף לגרום לרעילות מיקרוביאלית, מה שמוביל לכשל בכור. הסיבה לכך היא ששינויי pH יכולים לשנות את מטען התא, להשפיע על ספיגת חומרי הזנה ופעילות האנזים במטבוליזם המיקרוביאלי.

לכן, בטיפול בשפכים באמצעות מערכות ביולוגיות, יש חשיבות מכרעת לספק למיקרואורגניזמים טווח pH אופטימלי כדי להבטיח פעולה מיטבית.

צריכת חמצן כימית (COD)

בדיקות COD עומדות בקפדנות בסטנדרטים הלאומיים לניתוח איכות מי שפכים. COD היא כמות החמצן הנצרכת כאשר מחמצנים כימיים מחמצנים מזהמים אורגניים במים, מבוטאת במ"ג/ליטר. COD גבוה יותר מצביע על רמות גבוהות יותר של מזהמים אורגניים במים. חומרי החמצון הנפוצים כוללים אשלגן דיכרומט ואשלגן פרמנגנט. כאשר אשלגן פרמנגנט משמש כמחמצן, הערך הנמדד נקרא CODMn או פשוט OC. כאשר אשלגן דיכרומט משמש כמחמצן, הערך הנמדד נקרא CODCr או פשוט COD. אם הרכב החומר האורגני בשפכים יציב יחסית, קיים קשר פרופורציונלי מסוים בין דרישת חמצן כימית (COD) לדרישת חמצן ביוכימית (BOD). באופן כללי, ההבדל בין COD של אשלגן דיכרומט לבין השלב הראשון של BOD יכול להיות מיוצג כחומר האורגני שלא ניתן לפרק על ידי מיקרואורגניזמים אירוביים.

בדיקה וניתוח COD הם חלק חשוב מההזמנת והתפעול של טיפול בשפכים. מצד אחד, זה עוזר להבין את תנאי ההשפעה והקולחים של כל יחידת טיפול בזרימת התהליך, מבטיח השפעה יציבה ומונע תנודות גדולות והשפעות מערכת. מצד שני, על ידי התבוננות בשינויים ב-COD בשפכים ובקולחים לפני ואחרי כל יחידת טיפול, זה עוזר להבין את השפעת הטיפול ויעילות היחידה. ניתן לסכם את הפונקציות החשובות שלו בשלוש הנקודות הבאות:

1. מתן ריכוזי השפעות ושפכים מפורטים, המאפשרים לאנשי ההנהלה להתאים את תנאי ההפעלה בהתאם על בסיס שינויי ריכוז, הבטחת פעילות תקינה ויציבה של מערכת הטיפול בשפכים;

2. כאינדיקטור טכני חשוב, המשקף את מצב התפעול ויעילות הטיפול של כל יחידת טיפול;

3. מתן בסיס לניתוח, שיפוט והסבר סביר של תופעות וחריגות שונות המתרחשות במערכת כולה.