Technologia oczyszczania ścieków przed-beztlenowym mikro-porami napowietrzania rowu utleniającego
Wstęp
Analizakonwencjonalny proces rowu utleniającegopokazuje, że poprzez dostosowanie i optymalizację intensywności napowietrzania i wzorców przepływu, ścieki są oczyszczane sekwencyjnie w zbiornikach reakcyjnych beztlenowych, beztlenowych i tlenowych, zapewniając skuteczne usuwanie materii organicznej. Jednak kwestie takie jakwysoka ogólna wartość inwestycjiIniska wydajność przenoszenia tlenusą powszechne, co prowadzi dosuboptymalne usuwanie azotu i fosforu. Aby przezwyciężyć te ograniczenia, przeprowadzono-dokładne badania nad technologią przed-beztlenowego mikroporowatego napowietrzania i utleniania przy rowach, których celem było zwiększenie wydajności operacyjnej miejskich oczyszczalni ścieków i lepsze wykorzystanie zasobów wodnych.
1. Przegląd projektu
Oczyszczalnia ścieków w X City oczyszcza przede wszystkim ścieki bytowe i przemysłowe, ze znaczną ilością ścieków przemysłowych.Projektowana wydajność oczyszczania wynosi 10×10⁴ m³/d. Normy jakości dla dopływów i ścieków przedstawiono wTabela 1. Obecnie 30% oczyszczonych ścieków jest ponownie wykorzystywane jako woda odzyskana dla elektrowni cieplnych, pozostałe 70% jest odprowadzane do rzek. W oparciu o klasyfikacje funkcjonalne wód powierzchniowych i normy usuwania zanieczyszczeń dla oczyszczalni ścieków komunalnych, oczyszczalnia musi spełniać normę oczyszczania klasy 1B. Wraz z ciągłym rozwojem gospodarczym miast i rosnącym zrzutem ścieków, zakład wdrożył przechwytujące oczyszczanie ścieków bytowych, rozbudował sieć kanalizacyjną i przyjął proces rowu utleniającego z przed-beztlenowym mikroporowatym napowietrzaniem, aby zmniejszyć zanieczyszczenie miejskich źródeł wód powierzchniowych.
2. Przebieg procesu przed-beztlenowego mikroporowatego rowu utleniającego napowietrzającego
Sednem tego procesu jest połączenie-przedbeztlenowego zbiornika i mikroporowatego rowu utleniającego napowietrzającego. Sekwencja leczenia jest następująca:ścieki → sito grube → pompownia wlotowa → sito drobne → komora piaskowa wirowa → zbiornik beztlenowy → strefy beztlenowe/tlenowe → osadnik wtórny → zbiornik do dezynfekcji → ścieki. Część osadu z osadnika wtórnego odprowadzana jest do instalacji odwadniania osadu przed jego ostatecznym usunięciem. Proces koncentruje się na uwalnianiu fosforu, biologicznym usuwaniu azotu i usuwaniu fosforu.
2.1 Uwalnianie fosforu
W zbiorniku beztlenowym bakterie fermentacyjne przekształcają biodegradowalne makrocząsteczki w mniejsze molekularne półprodukty, głównie lotne kwasy tłuszczowe (VFA). W długotrwałych warunkach beztlenowych organizmy-akumulujące polifosforany (PAO) rosną powoli i uwalniają fosforany ze swoich komórek do roztworu poprzez rozkład polifosforanów. Proces ten zapewnia energię do pobierania i przekształcania-molekularnych kwasów tłuszczowych w granulki polihydroksymaślanu (PHB).
2.2 Biologiczne usuwanie azotu
Azot amonowy jest przekształcany w azotyny i azotany przez bakterie nitryfikacyjne w warunkach tlenowych. W strefie beztlenowej bakterie denitryfikacyjne redukują azotany do azotu, który jest uwalniany do atmosfery. Proces ten skutecznie zmniejsza zawartość azotu w ściekach.
2.3 Usuwanie fosforu
W warunkach tlenowych PAO wykorzystują źródła węgla i PHB do absorpcji ortofosforanów, syntetyzując polifosforany w swoich komórkach. Nagromadzony fosfor jest następnie usuwany z układu wraz z osadami ściekowymi, co zapewnia skuteczne usuwanie fosforu.
W porównaniu z konwencjonalnymi procesami,przed-beztlenowy mikroporowaty rów utleniający napowietrzający upraszcza operacje, eliminując pierwotną sedymentację lub skracając jej czas trwania. Umożliwia to przedostanie się większych cząstek organicznych z komory piaskowej do układu biologicznego, eliminując niedobory źródła węgla. Naprzemienne warunki beztlenowe-beztlenowe-tlenowe hamują rozwój bakterii nitkowatych, poprawiają osadzanie się osadu i łączą usuwanie azotu, usuwanie fosforu i degradację organiczną. Strefy beztlenowe i beztlenowe tworzą korzystne środowisko do usuwania azotu i fosforu, natomiast strefa tlenowa sprzyja jednoczesnemu uwalnianiu fosforu i nitryfikacji. Aby zapewnić efektywność, należy dokładnie obliczyć objętość strefy tlenowej:
Gdzie:
- X: Stężenie osadu mikrobiologicznego (mg/l)
- Y: Współczynnik wydajności osadu (kgMLSS/kgBOD)
- Se: Stężenie ścieków (mg/L)
- S0: Stężenie napływu (mg/L)
- θC0: Czas retencji hydraulicznej (s)
- Q: Natężenie przepływu napływu (L/s)
- V0: Efektywna objętość reaktora tlenowego (L)
3. Kluczowe aspekty technologii rowu utleniającego przed-beztlenowym mikroporowatym napowietrzaniem
3.1 Technologia zbiorników przed-beztlenowych
W-zbiorniku przedbeztlenowym żyją mikroorganizmy beztlenowe, które wstępnie rozkładają i przekształcają materię organiczną, redukując wytwarzanie osadu i odciążając kolejne etapy oczyszczania.
3.1.1 Przebieg procesu
3.1.1.1 Wstępna obróbka wpływająca
Przesiewanie usuwa zawieszone ciała stałe, takie jak tworzywa sztuczne, włosy i odpady kuchenne, za pomocą zaawansowanych ekranów biologicznych. Regulacja przepływu i jakości zapewnia jednorodność, podczas gdy sedymentacja (naturalna lub wspomagana-chemicznie) usuwa zawieszone ciała stałe oraz materię organiczną/nieorganiczną.
3.1.1.2 Reakcja beztlenowa
Kontrolowana temperatura, pH i czas retencji ułatwiają dokładne wymieszanie osadu beztlenowego i ścieków, usprawniając usuwanie materii organicznej. Reaktory beztlenowe wykorzystują mieszanie lub cyrkulację w celu wspomagania fermentacji, wytwarzając CO₂, CH₄ i ślady H₂S. Następnie następuje separacja gazu-cieczy-ciała stałego i obróbka gazu resztkowego.
3.1.1.3 Oczyszczanie-końcowe i ścieki
Odporne zanieczyszczenia nieorganiczne i organiczne są oczyszczane w procesach tlenowych lub adsorpcji na węglu aktywnym. Monitoring online śledzi aktywność drobnoustrojów i wskaźniki jakości wody (np. stosunek F/M, rozpuszczony tlen). Stosunek F/M powinien wynosić średnio 0,06; zawartość rozpuszczonego tlenu w strefach beztlenowych powinna wynosić 0,5–1 mg/l.
3.1.2 Kontrola procesu
Kluczowe środki obejmują:
Uprawa osadów beztlenowych o dużej zdolności degradacji i zachowaniu optymalnych proporcji składników odżywczych (C:N:P ≈ 100:5:1).
Kontrolowanie ładunku organicznego, temperatury (30–35 stopni) i pH (6,5–7,5). Ładunek organiczny powinien wynosić 3–6 kg BZT₅/(m³·d).
Wdrażanie recyklingu osadów w celu utrzymania stężenia i aktywności mikroorganizmów. Odwodniony osad można ponownie wykorzystać jako nawóz lub paszę.
3.2 Mikroporowata technologia rowu utleniającego napowietrzającego
Wybrzuszenie osadu, często spowodowane przez bakterie nitkowate lub ekspansję zoogloe, pogarsza jego osiadanie. Poniższe równania opisują rozwój drobnoustrojów:
Gdzie:
- Kd: Współczynnik rozkładu mikrobiologicznego (d-1)
- S: Stężenie substratu (mg/L)
- Ks: Współczynnik połowy-nasycenia (mg/l)
- Y: Współczynnik wydajności (kgMLSS/kgCOD)
- μmaks: Maksymalna właściwa szybkość wzrostu (d-1)
- μ: Szybkość wzrostu drobnoustrojów (d-1)
Gdzie:
- Smin: Minimalne stężenie substratu w stanie ustalonym (mg/L)
- Kd: Współczynnik rozkładu mikrobiologicznego (d-1)
- Ks: współczynnik pół-nasycenia, tj. stężenie substratu przy μ=μmax/2μ=μmaks./2 (mg/L)
- Y: Współczynnik wydajności (kgMLSS/kgCOD)
- μmaks: Maksymalna właściwa szybkość wzrostu (d-1)
3.2.1 Parametry projektu procesu
Ścieki przed dotarciem do rowu utleniającego przechodzą przez sita, piaskowniki i zbiorniki beztlenowe (z mieszadłami). Mikroporowate aeratory i zanurzone śmigła tworzą naprzemienne warunki tlenowe i beztlenowe. System składa się z dwóch zbiorników beztlenowych (2,8 godz. HRT) i czterech rowów utleniających (8,64 godz. HRT). Wiek osadu wynosi 11,3 dnia.
3.2.2 Pilotażowy-projekt urządzenia w skali
System pilotażowy obejmuje napowietrzoną komorę piaskową, pompy, selektor beztlenowy, kanał utleniający, pompę zwrotną osadu, osadnik wtórny i pompę ściekową. Selektor anaerobowy (2,35 m3) posiada trzy przedziały z mieszalnikami i monitorami (ORP, pH). Rów utleniający (26,3 m3) posiada wiele wlotów/wylotów oraz mikroporowate dyfuzory. Testy wykazały średnie wpływy: SS 160 mg/L, ChZT 448 mg/L, TP 4 mg/L.
Wniosek
Integracja technologii rowów utleniających przed-beztlenowych i mikroporowatych napowietrzania znacząco poprawia usuwanie azotu i fosforu. Przyszłe wysiłki powinny skupiać się na optymalizacji wieku osadu, rozpuszczonego tlenu i współczynnika refluksu osadu, aby jeszcze bardziej zwiększyć skuteczność oczyszczania.