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Note d'application: Gestion de l'inventaire de la biomasse à l'aide 2nd Generation ATP®

Introduction

Le procédé de boues activées est utilisé pour concentrer la biomasse qui dégrade naturellement les substances carbonées présentes dans la plupart des eaux usées industrielles et municipales. Une pratique courante dans ces usines consiste à se tromper sur le côté élevé de la concentration de biomasse pour augmenter la capacité contre le « chargement de limaces ». Bien que ce principe soit valable dans la mesure où une biomasse supplémentaire équivaut à une capacité supplémentaire à dégrader les eaux usées entrantes, cette approche présente divers inconvénients, notamment :

  1. Famine–peut favoriser une biomasse « lente », qui fonctionne à un rendement inférieur au pic d'efficacité. Cela peut se produire lorsque la plante a accumulé une trop grande population de biomasse ou si la plante connaît de faibles débits et/ou une baisse de la nourriture disponible.
  2. Mauvais établissement–un inventaire de solides totaux élevé crée une concurrence et se traduit par des avantages pour les micro-organismes filamenteux.
  3. Mauvais transfert de masse– l'augmentation de la concentration en solides crée une résistance supplémentaire au transfert de masse pour l'aération, diminuant l'efficacité et augmentant les besoins en énergie.
  4. Pompage accru–l'augmentation de la recirculation des solides crée une usure supplémentaire des pompes et nécessite plus d'assèchement, augmentant ainsi les besoins en énergie.
  5. Digestion aérobie– l'augmentation de la concentration en solides augmente la possibilité de digestion aérobie de la biomasse ancienne ou morte ainsi que des constituants des eaux usées difficiles à dégrader. La digestion de la vieille biomasse consomme des additifs de processus coûteux tels que l'oxygène et, le cas échéant, des nutriments supplémentaires.

La plupart des usines de traitement contrôlent l'âge des boues en s'appuyant sur des directives générales pour maintenir les objectifs de solides en suspension de liqueur mixte (MLSS) ou de solides volatils en suspension de liqueur mixte (MLVSS). Malheureusement, ces tests ne reflètent pas avec précision la concentration de biomasse viable dans un système à boues activées et ne sont donc pas suffisamment fiables pour optimiser pleinement l'inventaire des solides. Le MLSS ne peut pas faire la distinction entre la biomasse et les autres matières particulaires, tandis que le MLVSS ne peut pas faire la distinction entre la biomasse active et la matière organique non cellulaire, la biomasse malsaine et la biomasse morte.

LuminUltra's Cellulaire ATP (cATP) -un indicateur de la véritable quantité de biomasse active -fournit la tranquillité d'esprit nécessaire aux opérateurs de processus et aux ingénieurs pour réduire la quantité de solides totaux dans leur système et se concentrer davantage sur le contrôle et le maintien d'une population de biomasse active stable.

Parce que cATP ne représente que la partie active des solides, il réagit rapidement et avec sensibilité aux changements de processus, en particulier la quantité d'aliments entrant dans le processus.

Cette pratique proposée n'est pas nouvelle - il y a plus de 30 ans, des chercheurs de l'Université du Maryland (Levin et al., 1975) a démontré la faisabilité de réduire l'inventaire total des solides en s'appuyant sur ATP mesures pour améliorer la capacité de traitement dans un processus municipal de traitement des eaux usées. En réduisant le flux de boues de retour de plus de 40 %, la production de déchets biosolides (c.-à-d. WAS) a été réduite de 35 % tandis que la réduction de la DBO et du COT dans l'usine s'est améliorée.

Mesures quotidiennes de cATP peut être utilisé pour quantifier la biomasse active dans le procédé et confirmer la présence d'une biomasse suffisante pour dégrader les constituants des eaux usées entrant dans le procédé chaque jour. La purge du système des solides permettra à la biomasse active de repeupler le processus pour créer une plus grande efficacité. De plus, moins de particules en suspension entraîne une plus grande efficacité de transfert de masse, réduisant la puissance requise pour atteindre un point de consigne d'OD spécifique.

Remarque: L'optimisation de l'inventaire des solides peut nécessiter une attention particulière dans certaines situations en raison des exigences spécifiques d'âge des boues (par exemple, la nitrification nécessite des âges de boues longs pour permettre à la population de bactéries nitrifiantes de mûrir). Pour cette raison, des soins particuliers peuvent être nécessaires. Sélectionnez un SRT adapté au processus.

Stratégie

L'objectif de ce processus est de réduire l'inventaire total des solides tout en maintenant la même population de biomasse active. Au cours de ce processus d'optimisation, il est impératif que MLSS et ATP les données soient collectées quotidiennement pour tous les emplacements des réacteurs et RAS afin que la stabilisation du processus puisse être surveillée et maintenue.

1. Il n'y a pas deux processus de traitement biologique des eaux usées identiques, et il est donc recommandé d'établir une base de données pour les processus qui sont nouveaux pour ATP essai. Il est recommandé qu'une ligne de base se compose d'un minimum de 20 échantillons prélevés sur une période de 3 à 4 semaines. Il est préférable de lancer un processus d'optimisation lorsque la composition des eaux usées entrantes et la charge volumétrique sont relativement stables. Cela garantira que toutes les réponses de processus sont associées à l'optimisation et n'influencent pas les changements.

2. Optimiser l'objectif d'inventaire total des solides sur une période de plusieurs jours en utilisant de petits changements progressifs et en observant la réponse biologique.

La principale méthode pour réduire l'inventaire total des solides sera l'ajustement des débits RAS et WAS. Dans cet exemple, le niveau de stock est progressivement diminué à partir de son point de départ (A) dans une série de changements progressifs en augmentant temporairement le taux de WAS tout en diminuant simultanément le taux de RAS pour « purger » le système des solides. Chaque changement est maintenu pendant quelques jours tout en surveillant cATP. Ce processus de cycle du taux d'élimination du WAS éliminera la biomasse active ainsi que la biomasse morte et les solides non biologiques. Cependant, seule la biomasse active repoussera.

Il est recommandé d'effectuer des changements d'étape de 10 % de l'inventaire total du bioréacteur lors de chaque « purge ». Ce niveau est suffisamment important pour favoriser un changement fiable mais suffisamment faible pour garantir que la capacité de traitement n'est pas affectée de manière négative. Par exemple, si l'inventaire total du bioréacteur est de 40,000 4,000 kg, alors l'opérateur augmenterait le WAS et diminuerait le RAS pour illiciter une purge de 36,000 XNUMX kg de solides sur quelques jours pour arriver à un niveau d'inventaire de XNUMX XNUMX kg.

Remarque: Il est impératif au cours de ce processus que les opérateurs prennent des mesures pour équilibrer les flux RAS et WAS afin de maintenir un lit de boue stable dans le décanteur secondaire. Une augmentation temporaire des taux de WAS sans un équilibrage suffisant des taux de RAS entraînera une dégradation de la couche de boues et pourrait entraîner un transfert de floc dans l'effluent final.

3. Après chaque purge, surveillez la réponse de cATP. Il devrait augmenter progressivement et éventuellement revenir à la ligne de base d'origine (B). Si la population ne se rétablit pas (C) ou si les performances du processus souffrent après une purge, revenir au niveau d'inventaire de solides précédent et en faire la nouvelle cible de contrôle (D).

4. Le programme d'optimisation est terminé lorsque :

  • Le cATP ne récupère pas (C), auquel cas revenir à l'inventaire de solides précédent (D)
  • Un ABR acceptable est obtenu selon les plages typiques

5. Poursuivre une surveillance intensive pendant au moins deux semaines suivant le programme d'optimisation tout en maintenant la nouvelle cible d'inventaire pour assurer le maintien de la capacité de traitement. Il est important de maintenir le nouvel inventaire à un niveau stable pendant ce processus pour permettre une adaptation et une stabilisation suffisantes dans ATP paramètres. Concentrez-vous sur la surveillance de la cATP, BSI, ABR et qualité des effluents (p. ex. DCO, P, NH3) pendant cette période.

6. Utilisez la cible d'inventaire nouvellement établie pour établir un nouvel ensemble de cibles de contrôle, telles que F/M et SRT :

  • Utilisez le SRT sélectionné et la nouvelle cible d'inventaire pour calculer le taux WAS à l'état stable requis. Il est recommandé que le WAS soit retiré en continu plutôt que dans des « slugs » comme moyen de promouvoir des conditions d'état d'équilibre.
  • Utilisez la nouvelle cible d'inventaire et les informations de chargement COD historiques pour calculer la nouvelle cible F/M. Concentrez-vous sur sCOD au lieu de tCOD.

7. Si désiré, les opérateurs peuvent optimiser davantage la consommation d'électricité en optimisant les cibles d'oxygène dissous en utilisant la même approche. Cependant, l'amélioration de la viabilité des solides obtenue grâce à cet exercice devrait améliorer le transfert de masse d'oxygène sans aucun effort supplémentaire, réduisant ainsi les besoins en électricité pour l'aération.

Conseils supplémentaires

Si le taux RAS est trop élevé et le taux WAS est trop faible

Il en résulte des âges de boues élevés. Cela signifie que la digestion aérobie des boues se produit probablement, ce qui est très inefficace et gaspille de l'énergie. Cette condition favorise également la croissance des filaments gonflants en raison du faible F/M. Les filaments saillants ont un avantage concurrentiel sur les cellules intérieures pour obtenir des niveaux de nourriture relativement bas.

Caractéristiques probables: SVI élevé, présence d'organismes en vrac, faible élimination de la DBO par unité de biomasse, BSI plus élevé.

Si le taux RAS est décédé et que le taux WAS est augmenté

Moins d'énergie est gaspillée en digérant les boues aérobies. Les bactéries en forme de bâtonnet à croissance plus rapide surpassent les organismes filamenteux pour la nourriture à condition que le F/M ait été suffisamment augmenté. En conséquence, une population plus vigoureuse est produite. Moins de nouvelle biomasse est produite parce que la DBO des anciens organismes a été éliminée dans le WAS, laissant principalement la DBO de l'affluent des eaux usées. Avec moins de biomasse, l'efficacité de l'aération s'améliore, offrant potentiellement une plus grande réduction de la DBO par unité de biomasse pour la même quantité d'énergie. Plus que probablement, une plus grande efficacité d'aération améliore la dégradation de la DBO particulaire en augmentant le flux d'eau contenant des enzymes extracellulaires sur la surface des particules.

Caractéristiques probables : bon SVI, le réseau filamenteux ne prédomine pas et dans la structure du floc, élimination élevée de la DBO par unité de biomasse, faible BSI, c plus élevéATP par mg de VSS.

Si le taux RAS est trop faible et le taux WAS est trop élevé

Le risque d'abaisser la capacité de traitement de sorte qu'il ne parvient pas à traiter les pics de DBO devient élevé. De plus, si le F/M devient trop élevé, la biomasse aura tendance à défloculer dans le réacteur puisqu'il n'y a aucun intérêt à ce qu'elles restent associées dans un floc. Avec la défloculation, les solides seront perdus dans le clarificateur sous forme de pin floc. Bien que l'approche de cet état soit risquée, elle fournirait la pression de sélection évolutive la plus élevée pour augmenter la proportion de bactéries à haute performance. De même, être trop prudent réduit la proportion de bactéries performantes.

Caractéristiques probables: Pinfloc entraînant une mauvaise décantation, potentiel de déchets non traités en raison d'une biomasse insuffisante.

Clause de non-responsabilité: Ce document ne remplace pas un avis professionnel. LuminUltra et ses sociétés affiliées n'acceptent aucune responsabilité pour les décisions ou actions prises à la suite de l'utilisation de ce document.

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