Primerjalna analiza učinkovitosti odstranjevanja dušika in fosforja med postopkoma Bardenpho in AAO
1 Pregled projekta in tok procesa
1.1 Pregled projekta
Obrat za predelano vodo št. 5 Xi'an (prej »Čistilna naprava št. 5,« v nadaljnjem besedilu »WuWu«) ima skupno projektirano zmogljivost 400.000 m³/d, ki pokriva površino 387,57 mu (približno 258.380 m²). Obsega skupno površino približno 5.330 hektarjev in ima približno 900.000 prebivalcev. Obrat lahko čisti gospodinjske odplake in industrijsko odpadno vodo z običajnim postopkom AAO ali pet{12}}stopenjskim postopkom Bardenpho. Glavne strukture za čiščenje odpadne vode vključujejo groba sita, dvižne črpalne postaje, fina sita, prezračevane komore za pesek, primarne sedimentacijske rezervoarje, biološke reakcijske rezervoarje, sekundarne sedimentacijske rezervoarje, visoko{14}}učinkovite sedimentacijske rezervoarje, filtre tipa V- in kontaktne dezinfekcijske rezervoarje, pri čemer se končna odplaka izpusti v reko Ba. Kakovost odpadne vode je v skladu s standardom stopnje A, navedenim v tabeli 1 »Celovitega standarda za izpust odpadne vode v porečju Rumene reke province Shaanxi« (DB61/224-2018). (Opomba: Omejitev TN sledi zahtevi 12 mg/L, določeni v triletnem akcijskem načrtu projekta nadgradnje, prekrivanja in dezodoracije mestne čistilne naprave mestne čistilne vode Xi'an (2018–2020)« (dokument občinskega urada [2018] št. . 100)). Kakovost projektirane dotočne in odpadne vode je prikazana vTabela 1.
1.2 Potek procesa
Diagrami poteka, ki primerjajo postopek Bardenpho s tradicionalnim postopkom AAO, so prikazani vSliki 1 in 2.
2 Parametri načrtovanja
2.1 Projektirana kakovost dotočne in odpadne vode
2.2 Parametri delovanja
Biološki rezervoarji, ki sodelujejo v primerjavi, imajo enake dimenzije. Vsak biološki rezervoar je razdeljen na 3 kanale, z eno dimenzijo kanala D × Š × V=86 m × 15 m × 9 m. Povprečna koncentracija MLSS v bioloških rezervoarjih se giblje med 6.500 ~ 7.000 mg/L. Hidravlični retenzijski časi (HRT) za konvencionalni postopek AAO so: anaerobna cona 1,983 h, anoksična cona 5,534 h, aerobna cona 9,029 h, skupaj 16,546 h. HRT za postopek Bardenpho so: anaerobna cona 1,983 h, prva anoksična cona 4,643 h, prva aerobna cona 7,163 h, druga anoksična cona 1,973 h, druga aerobna cona 0,822 h, skupaj 16,584 h.
3 Ozadje projekta, raziskovalni cilj in metodologija
3.1 Ozadje projekta in raziskovalni cilj
Glavna postopka biološke obdelave v WuWu sta konvencionalni postopek AAO in postopek Bardenpho. Konvencionalni postopek AAO je običajna biološka metoda čiščenja v čistilnih napravah. Z nenehnim izboljševanjem kitajskih standardov za odvajanje odpadne vode je bil postopek Bardenpho, ki izhaja iz običajnega postopka AAO in znan po večji učinkovitosti odstranjevanja dušika, široko sprejet v domačih čistilnih napravah. Da bi olajšal boljšo izbiro postopka, je WuWu izvedel obsežno primerjavo običajnih procesov AAO in Bardenpho z vidika odstranjevanja dušika in fosforja. To je podlaga za nadgradnjo ostalih komunalnih čistilnih naprav in zasnovo novih projektov.
3.2 Raziskovalna metodologija
Vsak biološki rezervoar v WuWu ima dnevno zmogljivost čiščenja 50.000 m³/d. Za ta primerjalni poskus sta bila izbrana biološka rezervoarja serije A1 in B1. Serija A1 uporablja postopek Bardenpho, pri čemer je njen biološki sistem zaporedno razdeljen na: anaerobno cono, prvo anoksično cono, prvo aerobno cono, drugo anoksično cono in drugo aerobno cono. Serija B1 uporablja običajen postopek AAO, pri čemer je njen biološki sistem zaporedno razdeljen na: anaerobno cono, anoksično cono in aerobno cono. Med poskusom sta obe seriji delovali pod enakimi pogoji, z vzorčevalnimi točkami, ki so bile po potrebi razporejene vzdolž procesa.
Metode merjenja onesnaževal: TP smo izmerili s spektrofotometrično metodo z amonijevim molibdatom; TN z uporabo ultravijolične spektrofotometrične metode razkroja z alkalnim kalijevim persulfatom; NH3-N z uporabo Nesslerjeve reagentne spektrofotometrične metode; COD z uporabo spektrofotometrične metode s kalijevim dikromatom.
4 Operativni izzivi in trenutno stanje
Konvencionalni postopek AAO je tudi različica postopka AO z aktivnim blatom. Njegovo odstranjevanje TN je v celoti odvisno od recirkulacije. Višji standardi za odpadne vode in večje zahtevane stopnje odstranjevanja zahtevajo večje recirkulacijske tokove, ki jih spremlja večja poraba energije in kemikalij. Za standarde razreda A je običajni postopek AAO še vedno sprejemljiv. Vendar pa za strožje standarde TN običajni procesi očitno niso več primerni.
Postopek Bardenpho je tipičen pet{0}}stopenjski postopek. Z dodajanjem po-denitrifikacijske cone po običajnem postopku AAO prekine omejitev, da je odstranitev TN odvisna od razmerja recirkulacije, s čimer se poveča odstranitev dušika. Ker se čistilne naprave soočajo z vedno strožjimi standardi izpusta TN, postopek Bardenpho dokazuje pomembne prednosti.
5 Raziskovalni rezultati in razprava
5.1 Odstranitev NH3-N
Ravni NH3-N pri dotoku anaerobnih con in iztoku bioloških rezervoarjev za A1 in B1 so spremljali večkrat v 15 dneh. Rezultati so prikazani vSlika 3. Povprečna odstranitev NH3-N za postopek Bardenpho je bila 12,7 mg/L, medtem ko je bila za konvencionalni postopek AAO 11,68 mg/L. Rezultati kažejo, da je pri enakih sezonskih pogojih, časovnem obdobju, enakomerni porazdelitvi dotoka in z dodatkom vira ogljika v pred-anoksičnem območju postopek Bardenpho dosegel boljšo odstranitev NH₃-N kot običajni postopek AAO.
5.2 Odstranitev TN
Ravni TN pri dotoku anaerobnih con in iztoku bioloških rezervoarjev za A1 in B1 so spremljali večkrat v 10 dneh. Rezultati so prikazani vSlika 4. Povprečna odstranitev TN za postopek Bardenpho je bila 6,23 mg/L, medtem ko je bila za konvencionalni postopek AAO 2,65 mg/L. Rezultati kažejo, da je pod enakimi pogoji postopek Bardenpho dosegel boljšo skupno odstranitev TN kot običajni postopek AAO.
5.3 Odstranitev TP
Ravni TP na dotoku anaerobnih con in iztoku bioloških rezervoarjev za A1 in B1 so spremljali večkrat v 22 dneh. Rezultati so prikazani vSlika 5. Povprečna odstranitev TP za postopek Bardenpho je bila 0,561 mg/L, medtem ko je bila za konvencionalni postopek AAO 0,449 mg/L. Rezultati kažejo, da je pod enakimi pogoji postopek Bardenpho dosegel boljšo splošno odstranitev TP kot običajni postopek AAO.
5.4 Odstranitev COD
Ravni KPK na dotoku anaerobnih con in iztoku bioloških rezervoarjev za A1 in B1 so spremljali večkrat v 9 dneh. Rezultati so prikazani vSlika 6. Povprečna poraba COD za postopek Bardenpho je bila 13 mg/L, medtem ko je bila za konvencionalni postopek AAO 19 mg/L. Rezultati kažejo, da je v enakih pogojih konvencionalni postopek AAO imel višjo zahtevo COD kot postopek Bardenpho.
6 Zaključek in obeti
6.1 Zaključek
V enakih sezonskih delovnih pogojih je postopek Bardenpho pokazal splošni trend boljše učinkovitosti odstranjevanja TN, TP in NH₃-N v odpadni vodi v primerjavi z običajnim postopkom AAO.
Trenutno je letna poraba sredstva za odstranjevanje fosforja za čiščenje odpadne vode s konvencionalnim postopkom AAO v WuWu približno 2961 ton; za postopek Bardenpho je približno 2000 ton. To pomeni letni prihranek stroškov v višini približno 450.000 RMB, kar dokazuje pomembne gospodarske koristi.
Delovanje procesa Bardenpho bo v veliki meri izpolnjevalo zahteve kitajskih nenehno zaostrovanih standardov za odvajanje odpadne vode in zmanjšalo onesnaženje v spodnjem toku vodnega sistema reke Ba. To bo vodilo do znatnih izboljšav kakovosti vode, tako zaznavnega kot v smislu zmanjšane ravni onesnaženosti, s postopnim obnavljanjem okoljskih funkcij. Posebej pomembna je za varovanje ekološkega okolja vodnih teles spodnjega toka. V bistvu čiščenje odpadne vode nadzoruje onesnaženje mestne odpadne vode v vire podzemne vode. Zato igra zaščitno vlogo za mestne vire oskrbe z vodo in vodne vire nižje ter postopoma obnavlja onesnažena ekološka okolja. To bo bistveno izboljšalo življenjsko okolje za prebivalce mest in proizvodno okolje za industrijo in trgovino, izboljšalo zunanjo podobo mesta ter prispevalo k zdravemu in trajnostnemu razvoju gospodarstva in družbe.