Сравнительный анализ эффективности удаления азота и фосфора между процессами Барденфо и ААО
1 Обзор проекта и ход процесса
1.1 Обзор проекта
Сианьская станция очистки сточных вод №5 (ранее «Станция очистки сточных вод №5», именуемая в дальнейшем «УУ») имеет общую проектную мощность 400 000 м³/сутки и занимает площадь 387,57 му (приблизительно 258 380 м²). Он обслуживает общую площадь около 5330 га и население около 900 000 человек. Завод может очищать бытовые и промышленные сточные воды, используя либо традиционный процесс AAO, либо пятистадийный процесс Барденфо. Основные сооружения очистки сточных вод включают в себя сита грубой очистки, насосные станции, сита тонкой очистки, песколовки с аэрацией, первичные отстойники, резервуары для биологических реакций, вторичные отстойники, высокоэффективные отстойники, фильтры типа В- и резервуары контактной дезинфекции, конечные сточные воды сбрасываются в реку Ба. Качество сточных вод соответствует стандарту класса А, указанному в Таблице 1 «Комплексного стандарта сброса сточных вод в бассейне Желтой реки провинции Шэньси» (DB61/224-2018). (Примечание: Предел TN соответствует требованию 12 мг/л, предусмотренному в «Трехлетнем плане действий проекта модернизации, покрытия и дезодорации муниципальных городских очистных сооружений Сианя (2018-2020 гг.)» (Документ муниципального управления [2018] № . 100)). Расчетное качество приходящей и сточной воды показано на рис.Таблица 1.
1.2 Ход процесса
Блок-схемы, сравнивающие процесс Барденфо с традиционным процессом AAO, показаны на рисунке.Рисунки 1 и 2.
2 конструктивных параметра
2.1 Расчетное качество поступающей и сточной воды
2.2 Рабочие параметры
Биологические резервуары, участвующие в сравнении, имеют одинаковые размеры. Каждый биологический резервуар разделен на 3 канала, размеры одного канала составляют Д × Ш × В=86 м × 15 м × 9 м. Средняя концентрация MLSS в биологических резервуарах колеблется в пределах 6500–7000 мг/л. Время гидравлического удерживания (HRT) для традиционного процесса AAO составляет: анаэробная зона 1,983 часа, бескислородная зона 5,534 часа, аэробная зона 9,029 часа, всего 16,546 часов. HRT для процесса Барденфо составляют: анаэробная зона 1,983 часа, первая аноксическая зона 4,643 часа, первая аэробная зона 7,163 часа, вторая аноксическая зона 1,973 часа, вторая аэробная зона 0,822 часа, всего 16,584 часа.
3 Предыстория проекта, цель исследования и методология
3.1 Предыстория проекта и цель исследования
Основными процессами биологической очистки в WuWu являются традиционный процесс AAO и процесс Барденфо. Традиционный процесс AAO является распространенным методом биологической очистки на очистных сооружениях. Благодаря постоянному совершенствованию стандартов сброса сточных вод в Китае процесс Барденфо, созданный на основе обычного процесса AAO и известный своей более высокой эффективностью удаления азота, получил широкое распространение на отечественных очистных сооружениях. Чтобы облегчить выбор процесса, WuWu провел всестороннее сравнение традиционных процессов AAO и Bardenpho с точки зрения удаления азота и фосфора. Это создает основу для модернизации других муниципальных очистных сооружений бытовых сточных вод и разработки новых проектов.
3.2 Методология исследования
Ежедневная производительность каждого биологического резервуара WuWu составляет 50 000 м³/день. Для данного сравнительного эксперимента были выбраны биологические резервуары серий А1 и В1. В серии A1 используется процесс Барденфо, биологическая система которого последовательно разделена на: анаэробную зону, первую бескислородную зону, первую аэробную зону, вторую бескислородную зону и вторую аэробную зону. В серии B1 используется традиционный процесс AAO, биологическая система которого последовательно разделена на: анаэробную зону, бескислородную зону и аэробную зону. В ходе эксперимента обе серии работали в одинаковых условиях, точки отбора проб распределялись по ходу технологического процесса по мере необходимости.
Методы измерения загрязняющих веществ: TP измеряли с использованием спектрофотометрического метода молибдата аммония; TN с использованием УФ-спектрофотометрического метода расщепления щелочного персульфата калия; NH₃-N, используя спектрофотометрический метод с реагентом Несслера; ХПК с использованием спектрофотометрического метода дихромата калия.
4 операционные проблемы и текущий статус
Обычный процесс ААО также является вариантом процесса АО с активным илом. Удаление его TN полностью зависит от рециркуляции. Более высокие стандарты сточных вод и более высокие требуемые скорости удаления требуют увеличения потоков рециркуляции, что сопровождается увеличением потребления энергии и химикатов. Для стандартов класса А традиционный процесс AAO по-прежнему приемлем. Однако для более строгих стандартов TN традиционные процессы явно больше не подходят.
Процесс Барденфо – это типичный пятиэтапный-этапный процесс. Добавление зоны пост-денитрификации после традиционного процесса ААО снимает ограничение на удаление TN, зависящее от степени рециркуляции, тем самым улучшая удаление азота. Поскольку очистные сооружения сталкиваются со все более строгими стандартами сброса TN, процесс Барденфо демонстрирует значительные преимущества.
5 Результаты исследования и обсуждение
5.1 Удаление NH₃-N
Уровни NH₃-N в притоке анаэробных зон и стоках биологических резервуаров для А1 и В1 контролировались неоднократно в течение 15 дней. Результаты показаны вРисунок 3. Среднее удаление NH₃-N для процесса Барденфо составило 12,7 мг/л, тогда как для обычного процесса ААО оно составило 11,68 мг/л. Результаты показывают, что при одинаковых сезонных условиях, периоде времени, равномерном распределении притока и с добавлением источника углерода в пред-бескислородной зоне процесс Барденфо обеспечил лучшее удаление NH₃-N, чем традиционный процесс AAO.
5.2 Удаление ТН
Уровни TN в притоке анаэробных зон и стоках биологических резервуаров для А1 и В1 контролировались неоднократно в течение 10 дней. Результаты показаны вРисунок 4. Среднее удаление TN для процесса Барденфо составило 6,23 мг/л, тогда как для обычного процесса AAO оно составило 2,65 мг/л. Результаты показывают, что при тех же условиях процесс Барденфо обеспечивает лучшее общее удаление TN, чем традиционный процесс AAO.
5.3 Удаление ТП
Уровни ТФ в притоке анаэробных зон и стоках биологических резервуаров для А1 и В1 контролировались неоднократно в течение 22 дней. Результаты показаны вРисунок 5. Среднее удаление TP для процесса Барденфо составило 0,561 мг/л, тогда как для обычного процесса AAO оно составило 0,449 мг/л. Результаты показывают, что при тех же условиях процесс Барденфо обеспечивает лучшее удаление TP в целом, чем традиционный процесс AAO.
5.4 Удаление наложенного платежа
Уровни ХПК в притоке анаэробных зон и стоках биологических резервуаров А1 и В1 контролировались неоднократно в течение 9 дней. Результаты показаны вРисунок 6. Среднее потребление ХПК для процесса Барденфо составило 13 мг/л, тогда как для традиционного процесса ААО оно составило 19 мг/л. Результаты показывают, что при тех же условиях традиционный процесс AAO имел более высокую потребность в ХПК, чем процесс Барденфо.
6 Заключение и перспективы
6.1 Заключение
При тех же сезонных условиях эксплуатации процесс Барденфо продемонстрировал общую тенденцию к более высокой эффективности удаления TN, TP и NH₃-N из сточных вод по сравнению с традиционным процессом AAO.
В настоящее время ежегодное использование агента удаления фосфора для очистки сточных вод с помощью традиционного процесса AAO в WuWu составляет примерно 2961 тонну; для процесса Барденфо он составляет примерно 2000 тонн. Это означает ежегодную экономию средств в размере около 450 000 юаней, демонстрируя значительную экономическую выгоду.
Эксплуатация процесса Барденфо будет в значительной степени соответствовать требованиям постоянно ужесточающихся стандартов сброса сточных вод в Китае и снизить загрязнение в водной системе нижнего течения реки Ба. Это приведет к значительному улучшению качества воды, как с точки зрения восприятия, так и с точки зрения снижения уровня загрязнения, постепенно восстанавливая экологические функции. Особое значение это имеет для охраны экологической среды нижних водоемов. По сути, очистка сточных вод контролирует загрязнение городских сточных вод источниками подземных вод. Таким образом, он играет защитную роль для городских источников водоснабжения и источников воды ниже по течению, постепенно восстанавливая загрязненную экологическую среду. Это существенно улучшит условия жизни горожан и производственную среду для промышленности и торговли, улучшит внешний имидж города, будет способствовать здоровому и устойчивому развитию экономики и общества.