Jakość ścieków
1. Nadmiar materii organicznej
Czynnikami wpływającymi głównie na skuteczność oczyszczania materii organicznej są:
(1) Składniki odżywcze
Ogólnie rzecz biorąc, składniki odżywcze, takie jak azot i fosfor, zawarte w ściekach są wystarczające do zaspokojenia potrzeb mikrobiologicznych, a często w nadmiarze. Jeżeli jednak udział ścieków przemysłowych jest stosunkowo wysoki, należy sprawdzić stosunek węgla-azotu-fosforu, aby upewnić się, że spełnia on normę 100:5:1.
● W przypadku niedoboru azotu zwykle dodaje się sole amonowe.
● W przypadku niedoboru fosforu zwykle dodaje się kwas fosforowy lub fosforany.
(2) pH
Odczyn ścieków jest zazwyczaj obojętny i waha się od 6,5 do 7,5. Nieznaczny spadek pH może być spowodowany fermentacją beztlenową w rurociągu kanalizacyjnym. Znaczące spadki pH w porze deszczowej są często spowodowane miejskimi kwaśnymi deszczami, zwłaszcza w ogólnospławnych systemach kanalizacyjnych.
Nagła i duża zmiana pH, zarówno wzrost, jak i spadek, jest zwykle spowodowana dużym zrzutem ścieków przemysłowych. Regulacja pH ścieków zwykle polega na dodaniu wodorotlenku sodu lub kwasu siarkowego, ale to znacznie zwiększa koszty oczyszczania.
(3) Oleje i smary
Gdy zawartość substancji oleistych w ściekach jest wysoka, wydajność napowietrzania urządzeń napowietrzających będzie spadać. Bez zwiększenia napowietrzania wydajność oczyszczania spadnie, ale zwiększenie napowietrzenia nieuchronnie podnosi koszty operacyjne.
Wysoka zawartość oleju zmniejsza również skuteczność osadzania osadu czynnego, a w ciężkich przypadkach może powodować pęcznienie osadu, prowadząc do zawieszania się substancji stałych (SS) w ściekach przekraczających normy. W przypadku dopływu o dużej zawartości oleju, na etapie obróbki wstępnej należy dodać sprzęt do usuwania oleju.
(4) Temperatura
Temperatura ma szeroki wpływ na proces osadu czynnego.
● Po pierwsze, wpływa na aktywność mikrobiologiczną. Zimą, jeśli nie zostaną podjęte żadne środki kontrolne, skuteczność leczenia spadnie.
● Po drugie, wpływa to na wydajność separacji w osadnikach wtórnych; na przykład zmiany temperatury mogą powodować prądy gęstości i-zwarcia; niskie temperatury zwiększają lepkość osadu i zmniejszają wydajność osadzania.
● Po trzecie, temperatura wpływa na skuteczność napowietrzania. Latem wyższe temperatury obniżają nasycenie rozpuszczonym tlenem, utrudniając transfer tlenu i zmniejszając wydajność napowietrzania. Zmniejsza także gęstość powietrza, dlatego aby utrzymać ten sam dopływ powietrza, należy zwiększyć jego ilość.
2.TP (Fosfor całkowity) przekracza normy
Biologiczne usuwanie fosforu opiera się na organizmach-akumulujących polifosforany (PAO), które uwalniają fosfor w warunkach beztlenowych i absorbują nadmiar fosforu w warunkach tlenowych. Fosfor jest usuwany poprzez odprowadzanie-bogatego w fosfor osadu nadmiernego. Przyczyny przekraczania norm przez TP w ściekach obejmują:
(1) Temperatura
Temperatura wpływa na usuwanie fosforu w mniejszym stopniu niż biologiczne usuwanie azotu. W pewnym zakresie biologiczne usuwanie fosforu przebiega skutecznie pomimo umiarkowanych zmian temperatury. Eksperymenty pokazują, że usuwanie fosforu jest preferowane w temperaturach powyżej 10 stopni, ponieważ PAO rosną wolniej w niskich temperaturach.
(2) Wartość pH
Pomiędzy pH 6,5 a 8,0 zawartość fosforu i szybkość pobierania przez mikroorganizmy polifosforanowe pozostają stabilne. Gdy pH spadnie poniżej 6,5, pobór fosforu gwałtownie maleje. Nagłe spadki pH powodują szybki wzrost stężenia fosforu zarówno w strefie tlenowej, jak i beztlenowej; im większy spadek pH, tym więcej uwalnianego fosforu. To uwalnianie nie jest fizjologiczną ani biochemiczną reakcją PAO, ale czysto chemicznym efektem „rozpuszczenia kwasu”. Większe beztlenowe uwalnianie fosforu w wyniku spadku pH skutkuje niższym tlenowym pobieraniem fosforu, co wskazuje, że uwalnianie jest destrukcyjne i nieskuteczne. Nieznaczne wchłanianie fosforu następuje wraz ze wzrostem pH.
(3) Rozpuszczony tlen (DO)
Każdy mg tlenu cząsteczkowego może pochłonąć 1,14 mg biodegradowalnego ChZT, hamując wzrost PAO i utrudniając usuwanie fosforu. Strefa beztlenowa powinna utrzymywać niski poziom DO, aby sprzyjać fermentacji kwasowej przez beztlenowce, promując uwalnianie fosforu przez PAO i zmniejszając zużycie biodegradowalnej materii organicznej, umożliwiając PAO syntezę większej ilości PHB. I odwrotnie, strefa tlenowa wymaga wyższego DO, aby wspierać PAO w degradacji zmagazynowanego PHB w celu uzyskania energii do absorpcji rozpuszczonego fosforanu ze ścieków i syntezy wewnątrzkomórkowego polifosforanu. DO powinien być kontrolowany poniżej 0,3 mg/l w strefach beztlenowych i powyżej 2 mg/l w strefach tlenowych, aby zapewnić skuteczne beztlenowe uwalnianie i pobieranie fosforu przez tlen.
(4) Azot azotanowy w zbiorniku beztlenowym
Azot azotanowy w strefie beztlenowej pochłania substraty organiczne, hamując uwalnianie fosforu z PAO i wpływając w ten sposób na pobieranie fosforu w warunkach tlenowych. Ponadto azot azotanowy jest wykorzystywany przez bakterie denitryfikacyjne jako akceptory elektronów do denitryfikacji, co zakłóca procesy fermentacji wytwarzające kwasy potrzebne do metabolizmu fosforu PAO, hamując uwalnianie, pobieranie i syntezę fosforu PAO. Każdy mg azotu azotanowego pochłania 2,86 mg biodegradowalnego ChZT, hamując beztlenowe uwalnianie fosforu. Zazwyczaj azot azotanowy jest kontrolowany poniżej 1,5 mg/l.
(5) Wiek osadu
Usuwanie fosforu odbywa się głównie poprzez odprowadzanie osadu nadmiernego; zatem ilość osadu nadmiernego określa skuteczność usuwania. Wiek osadu ma bezpośredni wpływ na objętość odprowadzanego osadu i pobór fosforu. Niższy wiek osadu poprawia usuwanie fosforu poprzez zwiększenie zrzutu osadu nadmiernego i usuwania fosforu z systemu, redukując fosfor w ściekach z wtórnej sedymentacji. Jednakże biologiczne usuwanie azotu i fosforu wymaga odpowiedniego wieku osadu, aby umożliwić rozwój bakterii nitryfikacyjnych i denitryfikacyjnych, co często powoduje, że usuwanie fosforu jest niezadowalające. Ogólnie rzecz biorąc, wiek osadu w systemach usuwania fosforu jest kontrolowany w zakresie od 3,5 do 7 dni.
(6) Stosunek ChZT/TP
W biologicznym usuwaniu fosforu rodzaj i ilość substratów organicznych w fazie beztlenowej oraz stosunek składników odżywczych potrzebnych drobnoustrojom do fosforu w ściekach mają decydujący wpływ na skuteczność usuwania. Różne substraty powodują różne uwalnianie i pobieranie fosforu. PAO chętnie wykorzystują niskocząsteczkowe, łatwo rozkładające się substancje organiczne (np. lotne kwasy tłuszczowe) do uwalniania zmagazynowanego polifosforanu i silnie indukują uwalnianie fosforu. Trudno-rozkład-organiczne o dużej masie cząsteczkowej powodują słabsze uwalnianie fosforu. Im pełniejsze uwalnianie fosforu w warunkach beztlenowych, tym większe pobieranie fosforu w warunkach tlenowych. PAO wykorzystują energię z beztlenowego uwalniania fosforu do absorpcji niskocząsteczkowych substancji organicznych w celu przetrwania w warunkach beztlenowych. Dlatego wystarczająca ilość materii organicznej (ChZT/TP > 15) jest niezbędna do przetrwania PAO i idealnego usunięcia fosforu.
(7) Łatwo biodegradowalny ChZT (RBCOD)
Badania pokazują, że substraty takie jak kwas octowy, propionowy i mrówkowy prowadzą do dużych szybkości uwalniania fosforu, które zależą od stężenia osadu czynnego i składu mikrobiologicznego, a nie od stężenia substratu. Takie uwalnianie fosforu podlega kinetyce-rzędu zerowego. Inne substancje organiczne muszą zostać przekształcone w te małe cząsteczki, zanim PAO będą mogły je metabolizować.
(8) Glikogen
Glikogen jest dużym rozgałęzionym polisacharydem złożonym z jednostek glukozy i służy jako wewnątrzkomórkowy magazyn energii. W PAO glikogen tworzy się w środowiskach tlenowych, przechowując energię metabolizowaną w warunkach beztlenowych w celu wytworzenia NADH (prekursora syntezy PHA), zapewniając energię metaboliczną. Nadmierne napowietrzanie lub nadmierne-utlenianie zmniejsza ilość glikogenu w PAO, powodując niedobór NADH w warunkach beztlenowych i słabe usuwanie fosforu.
(9) Czas retencji hydraulicznej (HRT)
W dobrze-działających miejskich biologicznych systemach usuwania azotu i fosforu uwalnianie i pobieranie fosforu zwykle zajmuje odpowiednio 1,5–2,5 godziny i 2,0–3,0 godziny. Uwalnianie fosforu jest nieco bardziej krytyczne; dlatego też beztlenowa HTZ jest ściśle monitorowana. Zbyt krótka beztlenowa HTZ uniemożliwia wystarczające uwolnienie fosforu i rozkład materii organicznej do niskich kwasów tłuszczowych; zbyt długi zwiększa koszty i skutki uboczne. Uwalnianie i pobieranie fosforu są ze sobą powiązane: wystarczające uwalnianie w warunkach beztlenowych poprawia pobieranie w warunkach tlenowych i odwrotnie, tworząc dodatni cykl. Dane operacyjne wskazują, że odpowiednie HTZ to 1 godz. 15–1 godz. 45 m w trybie beztlenowym i 2 godz.– 3 godz. 10 m w aerobiku.
(10) Współczynnik zwrotu (R)
W procesach A/O (beztlenowych/aerobowych) niezwykle ważne jest utrzymanie wystarczającej ilości rozpuszczonego tlenu w osadzie czynnym powracającym ze zbiornika napowietrzającego do osadnika wtórnego, aby zapobiec uwalnianiu się w nim beztlenowego fosforu. Bez szybkiego usuwania osadu grube warstwy osadu powodują beztlenowe uwalnianie fosforu pomimo wysokiego poziomu DO. Zatem współczynniki powrotów nie powinny być zbyt niskie, co zapewni szybkie usunięcie osadu z osadników. Zbyt wysokie współczynniki powrotu zwiększają zużycie energii i skracają czas przebywania osadu w zbiorniku napowietrzającym, pogarszając usuwanie BZT5 i fosforu. Optymalne wskaźniki zwrotu wahają się od 50% do 70%.
3.Sprzęt mechaniczny i elektryczny
Stabilna praca oczyszczalni ścieków i osadów zależy od niezawodności urządzeń mechanicznych i elektrycznych, co ma również wpływ na energochłonność oczyszczalni.
(1) Maszyna do sitodruku
Pierwszy etap oczyszczania, podatny na wady mogące zatrzymać dopływ ścieków. Typowe problemy:
Zakleszczenie spowodowane zużyciem łożyska lub awarią mechaniczną. Wymaga regularnego smarowania i kontroli.
Zablokowanie przez włókna, plastikowe torby powodujące zmniejszony przepływ i przelewanie. Wymaga aktualizacji technicznych lub ręcznego czyszczenia.
(2) Pompy podnoszące
Głównie pompy głębinowe. Szczeliny w wirniku pompy i pierścieniu uszczelniającym mogą zostać zatkane przez zanieczyszczenia, zmniejszając szczelność i wydajność, powodując awarię silnika. Zalecane są regularne przeglądy, rotacja pompy i ulepszona obsługa sita słupkowego.
Projekt systemu o zmiennym dopływie i zbieraniu wymaga ułożenia pomp w sposób gradientowy z pompami o stałej- i zmiennej-prędkości, aby skutecznie radzić sobie z wahaniami.
(3) Dmuchawy
Kluczowy i energochłonny sprzęt. Parametry obejmują przepływ powietrza, ciśnienie, zużycie energii i hałas. Powszechnie stosowane dmuchawy odśrodkowe mają przewagę nad dmuchawami Rootsa pod względem wydajności, żywotności, hałasu i stabilności. Sterowanie zmienną częstotliwością i konfiguracje wielu dmuchaw optymalizują zużycie energii.
Aby zapobiec emulgowaniu i przegrzaniu, konieczna jest regularna konserwacja chłodnic oleju, filtrów oraz dbanie o odpowiednią jakość oleju.
(4) Głowice napowietrzające
Przeważnie membrany mikroporowate (typu dysk, kopuła, płyta, rurka). Zatykanie i starzenie się gumy zmniejszają efektywność przenoszenia tlenu. Konieczne jest regularne czyszczenie kwasem mrówkowym lub-powietrzem pod wysokim ciśnieniem, przy zachowaniu środków bezpieczeństwa. Zawory spustowe powinny być regularnie otwierane w celu usunięcia kondensatu. Mocno zatkane lub uszkodzone dyfuzory należy wymienić.
(5) Sprzęt do usuwania osadu
W niektórych procesach brakuje zbiorników do sedymentacji wtórnej (np. SBR, UNITANK), co powoduje lejkowanie warstwy osadu i niewystarczające odprowadzanie osadu, co zwiększa zużycie energii i środków chemicznych. Zalecany jest przerywany lub wielopunktowy-zrzut osadu. Konieczna jest regularna konserwacja urządzeń zgarniających i ssących w osadnikach.
(6) Maszyny odwadniające
Dwa główne typy: wirówka i prasa filtracyjna taśmowa.
4.Wirówka:
Weź pod uwagę stężenie osadu, szybkość podawania, różnicę prędkości, dawkę polimeru na placki stałe, SS filtratu i odzysk.
Większa różnica prędkości skraca retencję osadu, zwiększając zawartość wilgoci i frakcję stałą filtratu.
Mniejsza różnica poprawia separację, ale stwarza ryzyko zatkania.
Dostosuj dawkę polimeru i szybkość podawania, aby zoptymalizować.
Typowe problemy:alarmy spowodowane nieodpowiednim myciem, przegrzaniem łożysk na skutek zablokowania smarowania, alarmami silnika z przetwornicy częstotliwości oraz brakiem odprowadzania szlamu z powodu małych kłaczków osadu, szczególnie w porze deszczowej. Dostosuj parametry operacyjne, aby złagodzić.
Prasa filtracyjna pasowa:
Osad jest ściskany i ścinany pomiędzy dwoma pasami przechodzącymi przez walce w celu usunięcia wody.
Punkty operacyjne i konserwacyjne obejmują równomierne rozprowadzanie osadu, miękkie zgarniacze, systemy czyszczenia dysz, automatyczne śledzenie pasa i zabezpieczenia blokujące.
Typowe problemy: poślizg paska, odchylenie paska, zatykanie i zmniejszanie się ilości cząstek stałych, głównie z powodu przeciążenia, niewłaściwego napięcia, uszkodzonych rolek i nadmiaru polimeru. Regularna regulacja i czyszczenie są niezbędne.
Instrumenty monitorujące
Wysokie zanieczyszczenie i trudne środowisko powodują częste błędy pomiarowe lub uszkodzenia analizatorów online, wpływając na kontrolę i automatyzację.
Niezbędne są odpowiednie urządzenia do wstępnej obróbki próbek wody i analizatory dopasowane do zakresów stężeń. Duże urządzenia powinny mieć systemy sterowania kompatybilne z automatyką zakładu, aby obniżyć koszty komunikacji.
Procedury konserwacji obejmują planowane części zamienne, regularną kalibrację, czyszczenie i wymianę materiałów eksploatacyjnych.
Ochrona odgromowa jest kluczowa dla urządzeń zewnętrznych ze względu na częste uderzenia pioruna w oczyszczalnie ścieków. Brak ochrony prowadzi do wysokich kosztów napraw i ryzyka operacyjnego.