Качество сточных вод
1. Избыток органических веществ
К факторам, которые в основном влияют на эффективность очистки органических веществ, относятся:
(1) Питательные вещества
В целом питательных веществ, таких как азот и фосфор, в сточных водах достаточно для удовлетворения потребностей микробов, а часто и в избытке. Однако, когда доля промышленных сточных вод относительно высока, необходимо проверить соотношение углерода-азота-фосфора, чтобы убедиться, что оно соответствует стандарту 100:5:1.
● При недостатке азота обычно добавляют соли аммония.
● При недостатке фосфора обычно добавляют фосфорную кислоту или фосфаты.
(2) pH
pH сточных вод обычно нейтральный и находится в пределах от 6,5 до 7,5. Небольшое снижение pH может быть вызвано анаэробным брожением в канализационном трубопроводе. Значительные падения pH в сезон дождей часто происходят из-за городских кислотных дождей, особенно в комбинированных канализационных системах.
Внезапное и значительное изменение pH, будь то увеличение или уменьшение, обычно вызвано большим сбросом промышленных сточных вод. Регулирование pH сточных вод обычно предполагает добавление гидроксида натрия или серной кислоты, но это значительно увеличивает затраты на очистку.
(3) Масла и смазки
При высоком содержании маслянистых веществ в сточных водах эффективность аэрационного оборудования снижается. Без увеличения аэрации эффективность очистки снизится, но увеличение аэрации неизбежно увеличивает эксплуатационные расходы.
Высокое содержание масла также снижает эффективность осаждения активного ила, а в тяжелых случаях может вызвать набухание осадка, что приводит к превышению норм взвешенных твердых частиц (ВВ) в сточных водах. Для притоков с высоким содержанием нефти на этапе предварительной очистки следует добавить оборудование для удаления нефти.
(4) Температура
Температура оказывает широкий спектр воздействия на процесс активного ила.
● Во-первых, это влияет на микробную активность. Зимой, если не принять меры борьбы, эффективность лечения снизится.
● Во-вторых, это влияет на эффективность разделения во вторичных отстойниках; например, изменения температуры могут вызвать появление токов плотности и короткое-замыкание; низкие температуры увеличивают вязкость осадка и снижают эффективность осаждения.
● В-третьих, температура влияет на эффективность аэрации. Летом более высокие температуры снижают насыщение растворенным кислородом, что затрудняет перенос кислорода и снижает эффективность аэрации. Это также снижает плотность воздуха, поэтому для поддержания той же подачи воздуха необходимо увеличить объем воздуха.
2.TP (общий фосфор) превышает стандарты
Биологическое удаление фосфора зависит от организмов,-накапливающих полифосфаты (ПАО), которые выделяют фосфор в анаэробных условиях и поглощают избыток фосфора в аэробных условиях. Фосфор удаляется путем сброса-избыточного ила, богатого фосфором. Причинами превышения нормативов TP для сточных вод являются:
(1) Температура
Температура влияет на удаление фосфора менее явно, чем биологическое удаление азота. В определенном диапазоне биологическое удаление фосфора успешно работает, несмотря на умеренные изменения температуры. Эксперименты показывают, что удаление фосфора предпочтительно при температуре выше 10 градусов, поскольку при низких температурах ПАО растут медленнее.
(2) Значение pH
При pH от 6,5 до 8,0 содержание фосфора и скорость поглощения полифосфатными микроорганизмами остаются стабильными. Когда pH падает ниже 6,5, поглощение фосфора резко снижается. Внезапные падения pH вызывают быстрое увеличение концентрации фосфора как в аэробных, так и в анаэробных зонах; чем больше падение pH, тем больше выделяется фосфора. Это высвобождение не является физиологической или биохимической реакцией ПАО, а чисто химическим эффектом «растворения кислоты». Увеличение высвобождения анаэробного фосфора из-за падения pH приводит к снижению аэробного поглощения фосфора, что указывает на то, что высвобождение является разрушительным и неэффективным. Незначительное поглощение фосфора происходит при повышении pH.
(3) Растворенный кислород (DO)
Каждый мг молекулярного кислорода может потреблять 1,14 мг биоразлагаемой ХПК, подавляя рост ПАО и затрудняя удаление фосфора. Анаэробная зона должна поддерживать низкий уровень растворения кислорода, чтобы способствовать кислотному брожению анаэробов, способствуя высвобождению фосфора ПАО, а также снижать потребление биоразлагаемых органических веществ, позволяя ПАО синтезировать больше ПГБ. И наоборот, аэробная зона требует более высокого содержания растворенного кислорода, чтобы поддерживать ПАО в разложении накопленного ПОБ с целью получения энергии для поглощения растворенного фосфата из сточных вод и синтеза внутриклеточного полифосфата. Уровень растворенного кислорода следует контролировать ниже 0,3 мг/л в анаэробных зонах и выше 2 мг/л в аэробных зонах, чтобы обеспечить эффективное анаэробное высвобождение фосфора и аэробное поглощение.
(4) Нитратный азот в анаэробном резервуаре
Нитратный азот в анаэробной зоне поглощает органические субстраты, ингибируя высвобождение фосфора ПАО и, таким образом, влияя на поглощение фосфора в аэробных условиях. Кроме того, нитратный азот используется денитрифицирующими бактериями в качестве акцепторов электронов для денитрификации, что препятствует процессам ферментации с образованием кислот, необходимых для метаболизма фосфора ПАО, подавляя высвобождение, поглощение и синтез ПАО фосфора. Каждый мг нитратного азота потребляет 2,86 мг биоразлагаемой ХПК, подавляя анаэробное высвобождение фосфора. Обычно нитратный азот поддерживается на уровне ниже 1,5 мг/л.
(5) Возраст осадка
Удаление фосфора в основном достигается за счет сброса избыточного ила; таким образом, количество избыточного ила определяет эффективность удаления. Возраст ила напрямую влияет на объем сброса ила и поглощение фосфора. Меньший возраст ила улучшает удаление фосфора за счет увеличения сброса избыточного ила и удаления фосфора из системы, а также снижения содержания фосфора в сточных водах вторичного осаждения. Однако биологическое удаление азота и фосфора требует достаточного возраста ила для роста нитрифицирующих и денитрифицирующих бактерий, что часто делает удаление фосфора неудовлетворительным. Обычно возраст осадка в системах удаления фосфора контролируется в пределах от 3,5 до 7 дней.
(6) Соотношение COD/TP
При биологическом удалении фосфора решающее значение имеют тип и количество органических субстратов на анаэробной стадии, а также соотношение питательных веществ, необходимых микробам, к фосфору в сточных водах. Различные субстраты вызывают различное высвобождение и поглощение фосфора. Низкомолекулярные, легко разлагаемые органические вещества (например, летучие жирные кислоты) легко используются ПАО для высвобождения накопленного полифосфата и сильного стимулирования высвобождения фосфора. Высокомолекулярные органические вещества, которые-трудно-разлагать, вызывают более слабое высвобождение фосфора. Чем полнее высвобождение фосфора анаэробно, тем больше фосфора усваивается аэробно. ПАО используют энергию анаэробного высвобождения фосфора для поглощения низкомолекулярной органики для выживания в анаэробных условиях. Следовательно, достаточное количество органических веществ (COD/TP > 15) необходимо для выживания PAO и идеального удаления фосфора.
(7) Легко биоразлагаемая ХПК (RBCOD)
Исследования показывают, что такие субстраты, как уксусная, пропионовая и муравьиная кислота, приводят к высокой скорости высвобождения фосфора, которая зависит от концентрации активного ила и микробного состава, а не от концентрации субстрата. Такое высвобождение фосфора следует кинетике нулевого-порядка. Другие органические вещества должны быть преобразованы в эти небольшие молекулы, прежде чем ПАО смогут их метаболизировать.
(8) Гликоген
Гликоген представляет собой крупный разветвленный полисахарид, состоящий из единиц глюкозы и служащий внутриклеточным хранилищем энергии. В ПАО гликоген образуется в аэробной среде, сохраняя энергию, метаболизируемую в анаэробных условиях, с образованием НАДН (предшественника синтеза ФГА), обеспечивая метаболическую энергию. Чрезмерная аэрация или чрезмерное-окисление снижает содержание гликогена в ПАО, вызывая дефицит НАДН в анаэробных условиях и плохое удаление фосфора.
(9) Время гидравлического удержания (HRT)
В хорошо-управляемых муниципальных системах биологического удаления азота и фосфора высвобождение и поглощение фосфора обычно занимают 1,5–2,5 часа и 2,0–3,0 часа соответственно. Высвобождение фосфора несколько более критично; таким образом, анаэробная ЗГТ тщательно контролируется. Слишком короткая анаэробная ЗГТ препятствует высвобождению достаточного количества фосфора и расщеплению органических веществ до низкожирных кислот; слишком долгое время увеличивает стоимость и побочные эффекты. Высвобождение и поглощение фосфора взаимосвязаны: достаточное анаэробное высвобождение улучшает аэробное поглощение и наоборот, создавая положительный цикл. Эксплуатационные данные указывают на то, что подходящими ГЗТ являются анаэробные продолжительности 1 час 15–1 час 45 минут и аэробные 2 часа–3 часа 10 минут.
(10) Коэффициент возврата (R)
В процессах А/О (анаэробных/аэробных) крайне важно поддерживать достаточное количество растворенного кислорода в активном иле, возвращающемся из аэротенка во вторичный отстойник, чтобы предотвратить анаэробное высвобождение фосфора в последнем. Без быстрого удаления ила толстые слои ила вызывают анаэробное высвобождение фосфора, несмотря на высокий уровень содержания кислорода в воде. При этом коэффициенты возврата не должны быть слишком низкими, обеспечивая быстрый слив ила из отстойников. Чрезмерно высокие коэффициенты возврата увеличивают потребление энергии и сокращают время удерживания осадка в аэротенке, ухудшая БПК5 и удаление фосфора. Оптимальные коэффициенты доходности варьируются от 50% до 70%.
3.Механическое и электрическое оборудование
Стабильная работа системы очистки сточных вод и осадка зависит от надежного механического и электрического оборудования, что также влияет на энергопотребление установки.
(1) Барная ситовая машина
Первый шаг в очистке, где возможны неисправности, которые могут остановить приток сточных вод. Общие проблемы:
Заклинивание из-за износа подшипника или механической неисправности. Требует регулярной смазки и осмотра.
Засорение волокнами и пластиковыми пакетами приводит к уменьшению потока и переливу. Требует технической модернизации или ручной чистки.
(2) Подъемные насосы
В основном это погружные насосы. Зазоры рабочего колеса насоса и уплотнительного кольца могут быть забиты мусором, что снижает герметичность и эффективность, что приводит к выходу из строя двигателя. Рекомендуется регулярный осмотр, ротация насоса и улучшенная работа решетчатого сита.
Конструкция систем с переменным притоком и сбором требует, чтобы насосы располагались градиентно с насосами с фиксированной-скоростью и насосами с регулируемой-скоростью, чтобы эффективно справляться с колебаниями.
(3) Воздуходувки
Ключевое и энергоемкое-оборудование. Параметры включают воздушный поток, давление, энергопотребление и шум. Центробежные нагнетатели, обычно используемые, имеют преимущества перед нагнетателями Рутса по эффективности, сроку службы, уровню шума и стабильности. Управление переменной частотой и несколько конфигураций вентиляторов оптимизируют использование энергии.
Для предотвращения эмульгирования и перегрева необходимо регулярное техническое обслуживание маслоохладителей, фильтров и обеспечение надлежащего качества масла.
(4) Аэрационные головки
Преимущественно микропористые мембраны (дисковые, купольные, пластинчатые, трубчатые). Засорение и старение резины снижают эффективность переноса кислорода. Требуется регулярная очистка муравьиной кислотой или воздухом под высоким-давлением с соблюдением мер предосторожности. Сливные краны следует регулярно открывать для удаления конденсата. Сильно засоренные или поврежденные диффузоры следует заменить.
(5) Оборудование для удаления осадка
В некоторых процессах отсутствуют вторичные отстойники (например, SBR, UNITANK), что приводит к стеканию слоя осадка и недостаточному сбросу осадка, что приводит к увеличению потребления энергии и химикатов. Рекомендуется периодический или многоточечный сброс осадка-. Необходимо регулярное техническое обслуживание скребков и всасывающих устройств в отстойниках.
(6) Обезвоживающие машины
Два основных типа: центрифуга и ленточный фильтр-пресс.
4. Центрифуга:
Учитывайте концентрацию осадка, скорость подачи, разницу скоростей, дозировку полимера в твердом осадке, SS фильтрата и извлечение.
Больший перепад скоростей сокращает время задержки осадка, повышая содержание влаги и количество твердых частиц в фильтрате.
Меньший дифференциал улучшает сепарацию, но может привести к засорению.
Отрегулируйте дозировку полимера и скорость подачи для оптимизации.
Общие проблемы:сигналы тревоги из-за недостаточной промывки, перегрева подшипников из-за блокировки смазки, сигналы тревоги двигателя из-за преобразователя частоты и отстоя, который не удаляется из-за небольших хлопьев осадка, особенно в сезон дождей. Скорректируйте эксплуатационные параметры для смягчения последствий.
Ленточный фильтр-пресс:
Осадок сжимается и разрезается между двумя ремнями, проходящими через ролики для удаления воды.
Точки эксплуатации и технического обслуживания включают в себя равномерное распределение осадка, мягкие скребки, системы очистки форсунок, автоматическое отслеживание ленты и блокировочную защиту.
Распространенные проблемы: проскальзывание ленты, ее отклонение, засорение и снижение содержания твердых частиц в основном из-за перегрузки, неправильного натяжения, повреждения роликов и избытка полимера. Регулярная регулировка и чистка необходимы.
Инструменты мониторинга
Высокий уровень примесей и суровая окружающая среда приводят к частым ошибкам измерений или повреждению онлайн-анализаторов, что влияет на управление и автоматизацию.
Необходимы соответствующие устройства предварительной обработки проб воды и анализаторы, соответствующие диапазонам концентраций. Крупное оборудование должно иметь системы управления, совместимые с автоматизацией предприятия, чтобы снизить затраты на связь.
Процедуры технического обслуживания включают плановые запасные части, регулярную калибровку, очистку и замену расходных материалов.
Молниезащита имеет решающее значение для наружных устройств из-за частых ударов молнии на очистных сооружениях. Отсутствие защиты приводит к высоким затратам на ремонт и эксплуатационным рискам.