Tehnologija čiščenja odplak pred-anaerobnega oksidacijskega jarka za prezračevanje mikro-por
Uvod
Analizaobičajni postopek oksidacijerazkriva, da se s prilagajanjem in optimiziranjem intenzivnosti prezračevanja in vzorcev pretoka odpadna voda zaporedno čisti skozi anaerobne, anoksične in aerobne reakcijske rezervoarje, kar zagotavlja učinkovito odstranjevanje organskih snovi. Vendar pa vprašanja, kot je nprvisoka skupna naložbainnizka učinkovitost prenosa kisikaso pogoste, kar vodi dosuboptimalno odstranjevanje dušika in fosforja. Za obravnavo teh omejitev je bila izvedena-poglobljena raziskava pred-anoksične mikroporozne tehnologije čiščenja odpadne vode z oksidacijskim jarkom, katere cilj je povečati operativno učinkovitost mestnih čistilnih naprav in izboljšati uporabo vodnih virov.
1. Pregled projekta
Čistilna naprava v mestu X čisti predvsem gospodinjske odplake in industrijske odpadne vode, s precejšnjo količino industrijskih odplak.Projektirana zmogljivost čiščenja je 10×10⁴ m³/d. Standardi kakovosti za dotok in odtok so prikazani vTabela 1. Trenutno se 30 % očiščenih odplak ponovno uporabi kot predelana voda za termoelektrarne, medtem ko se preostalih 70 % izpusti v reke. Na podlagi funkcionalnih klasifikacij površinskih voda in standardov izpustov onesnaževal za komunalne čistilne naprave mora naprava izpolnjevati standard izpustov stopnje 1B. Z nenehnim gospodarskim razvojem mest in naraščajočim izpustom odpadne vode je tovarna uvedla prestrezno čiščenje gospodinjskih odpadnih voda, razširila kanalizacijsko omrežje in sprejela pred-anoksični mikroporozni oksidacijski proces z jarkom za zmanjšanje onesnaževanja mestnih površinskih vodnih virov.
2. Potek procesa pre-anoksičnega mikroporoznega prezračevalnega oksidacijskega jarka
Jedro tega postopka je kombinacija pred-anoksičnega rezervoarja in mikroporoznega prezračevalnega oksidacijskega jarka. Zaporedje zdravljenja je naslednje:odpadna voda → grobo sito → dovodna črpalna hiša → fino sito → vrtinčna komora za pesek → anaerobni rezervoar → anoksična/aerobna območja → sekundarni sedimentacijski rezervoar → dezinfekcijski rezervoar → odpadna voda. Del blata iz sekundarnega usedalnika se pred končnim odlaganjem odvaja v napravo za odvodnjavanje blata. Postopek se osredotoča na sproščanje fosforja, biološko odstranjevanje dušika in odstranjevanje fosforja.
2.1 Sproščanje fosforja
V anaerobnem rezervoarju fermentacijske bakterije pretvorijo biološko razgradljive makromolekule v manjše molekularne intermediate, predvsem hlapne maščobne kisline (VFA). V dolgotrajnih anaerobnih pogojih polifosfat-akumulacijski organizmi (PAO) počasi rastejo in sproščajo fosfat iz svojih celic v raztopino z razgradnjo polifosfatov. Ta proces zagotavlja energijo za privzem in pretvorbo nizko{3}}molekularnih maščobnih kislin v zrnca polihidroksibutirata (PHB).
2.2 Biološka odstranitev dušika
Dušik iz amoniaka se pretvori v nitrit in nitrat z nitrifikacijskimi bakterijami v aerobnih pogojih. V anoksičnem območju denitrifikacijske bakterije reducirajo nitrat v plin dušik, ki se sprosti v ozračje. Ta postopek učinkovito zmanjša vsebnost dušika v odpadni vodi.
2.3 Odstranjevanje fosforja
V aerobnih pogojih PAO uporabljajo vire ogljika in PHB za absorpcijo ortofosfata in sintetizirajo polifosfate v svojih celicah. Nakopičeni fosfor se nato odstrani iz sistema z odpadnim blatom, s čimer se doseže učinkovito odstranjevanje fosforja.
V primerjavi z običajnimi postopki,pred-anoksični mikroporozni prezračevalni oksidacijski jarek poenostavlja operacije z odpravo primarne sedimentacije ali skrajšanjem njenega trajanja. To omogoča večjim organskim delcem iz komore za pesek, da vstopijo v biološki sistem, s čimer odpravijo pomanjkljivosti vira ogljika. Izmenični anaerobni-anoksični-aerobni pogoji zavirajo rast nitastih bakterij, izboljšujejo usedanje blata in vključujejo odstranjevanje dušika, odstranjevanje fosforja in organsko razgradnjo. Anaerobna in anoksična cona ustvarjata ugodna okolja za odstranjevanje dušika in fosforja, medtem ko aerobna cona podpira hkratno sproščanje fosforja in nitrifikacijo. Prostornino aerobne cone je treba natančno izračunati, da se zagotovi učinkovitost:
kje:
- X: Koncentracija mikrobnega blata (mg/L)
- Y: Koeficient izkoristka blata (kgMLSS/kgBOD)
- Se: Koncentracija iztoka (mg/L)
- S0: Vplivna koncentracija (mg/L)
- θC0: Hidravlični zadrževalni čas (s)
- Q: Vtočni pretok (L/s)
- V0: Efektivna prostornina aerobnega reaktorja (L)
3. Ključni vidiki tehnologije pred-anoksičnega mikroporoznega prezračevalnega oksidacijskega jarka
3.1 Tehnologija pred-anoksičnih rezervoarjev
Pred{0}}anoksični rezervoar gosti anaerobne mikroorganizme, ki predhodno razgradijo in preoblikujejo organske snovi, s čimer zmanjšajo nastajanje blata in zmanjšajo obremenitev na naslednjih stopnjah čiščenja.
3.1.1 Potek procesa
3.1.1.1 Predobdelava vplivov
Presejanje odstranjuje suspendirane trdne snovi, kot so plastika, lasje in kuhinjski odpadki, z naprednimi biološkimi siti. Regulacija pretoka in kakovosti zagotavljata homogenost, medtem ko sedimentacija (naravna ali kemična-pomoč) odstrani suspendirane trdne snovi in organske/anorganske snovi.
3.1.1.2 Anaerobna reakcija
Nadzorovana temperatura, pH in zadrževalni čas olajšajo temeljito mešanje anaerobnega blata in odpadne vode, kar izboljša odstranjevanje organskih snovi. Anaerobni reaktorji uporabljajo mešanje ali kroženje za spodbujanje fermentacije, pri čemer nastajajo CO₂, CH₄ in sledi H₂S. Sledi ločevanje plina-tekoče-trdne snovi in obdelava izpušnih plinov.
3.1.1.3 Naknadno-čiščenje in odpadne vode
Odporna anorganska in organska onesnaževala se čistijo z aerobnimi postopki ali adsorpcijo z aktivnim ogljem. Spletno spremljanje sledi mikrobni aktivnosti in indikatorjem kakovosti vode (npr. razmerje F/M, raztopljeni kisik). Razmerje F/M naj bo v povprečju 0,06; raztopljeni kisik v anaerobnih conah mora biti 0,5–1 mg/l.
3.1.2 Nadzor procesa
Ključni ukrepi vključujejo:
Gojenje anaerobnega blata z visoko sposobnostjo razgradnje in ohranjanje optimalnih razmerij hranil (C:N:P ≈ 100:5:1).
Nadzorovanje organske obremenitve, temperature (30–35 stopinj) in pH (6,5–7,5). Organska obremenitev naj bo 3–6 kgBOD₅/(m³·d).
Izvajanje recikliranja blata za vzdrževanje koncentracije in aktivnosti mikrobov. Odvodnjeno blato je mogoče ponovno uporabiti kot gnojilo ali krmo.
3.2 Tehnologija mikroporoznega prezračevalnega oksidacijskega jarka
Izbočenje blata, ki ga pogosto povzročijo nitaste bakterije ali širjenje zoogloee, poslabša posedanje. Naslednje enačbe opisujejo rast mikrobov:
kje:
- Kd: Koeficient mikrobnega razpada (d-1)
- S: Koncentracija substrata (mg/L)
- Ks: koeficient polovične{0}}nasičenosti (mg/L)
- Y: Koeficient donosa (kgMLSS/kgCOD)
- μmaks: največja specifična stopnja rasti (d-1)
- μ: Stopnja mikrobne rasti (d-1)
kje:
- Smin: Najmanjša koncentracija substrata v stanju dinamičnega ravnovesja (mg/L)
- Kd: Koeficient mikrobnega razpada (d-1)
- Ks: koeficient polovične{0}}nasičenosti, tj. koncentracija substrata pri μ=μmax/2μ=μmax/2 (mg/l)
- Y: Koeficient donosa (kgMLSS/kgCOD)
- μmaks: največja specifična stopnja rasti (d-1)
3.2.1 Parametri načrtovanja procesa
Odpadna voda prehaja skozi sita, komore za pesek in anaerobne rezervoarje (z mešalniki), preden vstopi v oksidacijski jarek. Mikroporozni aeratorji in potopljeni propelerji ustvarjajo izmenično aerobne/anoksične pogoje. Sistem vključuje dva anaerobna rezervoarja (2,8h HRT) in štiri oksidacijske jarke (8,64h HRT). Starost blata je 11,3 dni.
3.2.2 Načrt-pilotne naprave
Pilotni sistem vključuje komoro za prezračevanje peska, črpalke, anaerobni selektor, oksidacijski jarek, povratno črpalko za blato, sekundarni usedalnik in črpalko za odpadno vodo. Anaerobni selektor (2,35 m³) ima tri prekate z mešalniki in monitorji (ORP, pH). Oksidacijski jarek (26,3 m³) ima več dovodov/odvodov in mikroporozne difuzorje. Testiranje je pokazalo vplivno povprečje: SS 160 mg/L, COD 448 mg/L, TP 4 mg/L.
Zaključek
Integracija pred-anoksičnih in mikroporoznih tehnologij prezračevalnih oksidacijskih jarkov bistveno izboljša odstranjevanje dušika in fosforja. Prihodnja prizadevanja bi se morala osredotočiti na optimizacijo starosti blata, raztopljenega kisika in refluksnega razmerja blata, da bi še izboljšali učinkovitost obdelave.