Технология очистки сточных вод пре-анаэробной микро-поровой аэрационной окислительной канавы
Введение
Анализобычный процесс окисленияпоказывает, что путем регулирования и оптимизации интенсивности аэрации и структуры потока сточные воды обрабатываются последовательно через анаэробные, бескислородные и аэробные реакционные резервуары, обеспечивая эффективное удаление органических веществ. Однако такие проблемы, каквысокие общие инвестицииинизкая эффективность переноса кислородараспространены, что приводит кнеоптимальное удаление азота и фосфора. Чтобы устранить эти ограничения, было проведено-углубленное исследование технологии предварительной-аноксической микропористой аэрации и окислительной очистки сточных вод с целью повышения эффективности работы городских очистных сооружений и улучшения использования водных ресурсов.
1. Обзор проекта
Станция очистки сточных вод в городе X в основном очищает бытовые и промышленные сточные воды, при этом значительный объем промышленных сточных вод.Проектная мощность очистки 10×10⁴ м³/сутки.. Стандарты качества приточных и сточных вод приведены на рис.Таблица 1. В настоящее время 30% очищенных сточных вод повторно используется в качестве оборотной воды для ТЭС, а оставшиеся 70% сбрасываются в реки. На основании функциональной классификации поверхностных вод и стандартов сброса загрязняющих веществ для городских очистных сооружений станция должна соответствовать стандарту сброса класса 1B. В условиях продолжающегося экономического развития города и увеличения сброса сточных вод на заводе была внедрена система улавливающей очистки бытовых сточных вод, расширена канализационная сеть и внедрен процесс пред-бескислородной микропористой аэрации в окислительных канавах, чтобы уменьшить загрязнение городских источников поверхностных вод.
2. Технологическая схема окислительной канавы с предварительной-бескислородной микропористой аэрацией
Ядром этого процесса является сочетание пред-бескислородного резервуара и микропористой аэрационной окислительной канавы. Последовательность лечения следующая:сточные воды → грубая сетка → входная насосная станция → тонкая сетка → вихревая песколовка → анаэробный резервуар → бескислородные/аэробные зоны → вторичный отстойник → резервуар для дезинфекции → сточные воды. Часть осадка из вторичного отстойника сбрасывается на установку обезвоживания осадка перед окончательной утилизацией. Процесс фокусируется на высвобождении фосфора, биологическом удалении азота и удалении фосфора.
2.1 Выброс фосфора
В анаэробном резервуаре ферментативные бактерии преобразуют биоразлагаемые макромолекулы в более мелкие молекулярные промежуточные продукты, в первую очередь летучие жирные кислоты (ЛЖК). В длительных анаэробных условиях полифосфат-накапливающие организмы (ПАО) растут медленно и выделяют фосфат из своих клеток в раствор путем расщепления полифосфатов. Этот процесс обеспечивает энергию для поглощения и преобразования низкомолекулярных жирных кислот в гранулы полигидроксибутирата (ПГБ).
2.2 Биологическое удаление азота
Аммиачный азот превращается в нитрит и нитрат нитрифицирующими бактериями в аэробных условиях. В бескислородной зоне денитрифицирующие бактерии восстанавливают нитрат до газообразного азота, который выбрасывается в атмосферу. Этот процесс эффективно снижает уровень азота в сточных водах.
2.3 Удаление фосфора
В аэробных условиях ПАО используют источники углерода и ПОБ для поглощения ортофосфата, синтезируя полифосфаты внутри своих клеток. Накопленный фосфор впоследствии удаляется из системы вместе с отходами, обеспечивая эффективное удаление фосфора.
По сравнению с традиционными процессами,пред-бескислородная микропористая аэрационная окислительная канава упрощает операции, устраняя первичное осаждение или сокращая его продолжительность.. Это позволяет более крупным органическим частицам из песколовки проникать в биологическую систему, устраняя дефицит источников углерода. Чередующиеся анаэробные-бескислородные-аэробные условия подавляют рост нитчатых бактерий, улучшают осаждаемость ила и объединяют удаление азота, фосфора и разложение органических веществ. Анаэробная и бескислородная зоны создают благоприятную среду для удаления азота и фосфора, а аэробная зона поддерживает одновременное высвобождение фосфора и нитрификацию. Объем аэробной зоны необходимо тщательно рассчитывать, чтобы обеспечить эффективность:
Где:
- X: Концентрация микробного ила (мг/л)
- Y: Коэффициент выхода осадка (кгMLSS/кг БПК)
- Se: Концентрация сточных вод (мг/л)
- S0: Концентрация притока (мг/л)
- θC0: Время гидравлического удержания (с)
- Q: Скорость притока (л/с)
- V0: Эффективный объем аэробного реактора (л)
3. Ключевые аспекты технологии предварительной-аноксической микропористой аэрации окислительной канавы
3.1 Технология предварительно-бескислородных резервуаров
В пред-бескислородном резервуаре обитают анаэробные микроорганизмы, которые предварительно разлагают и трансформируют органические вещества, уменьшая образование осадка и облегчая нагрузку на последующих этапах очистки.
3.1.1 Ход процесса
3.1.1.1 Предварительная обработка притока
Скрининг удаляет взвешенные твердые частицы, такие как пластик, волосы и кухонные отходы, с помощью современных биологических экранов. Регулирование расхода и качества обеспечивает однородность, а седиментация (природная или химическая-) удаляет взвешенные твердые вещества и органические/неорганические вещества.
3.1.1.2 Анаэробная реакция
Контролируемые температура, pH и время выдержки способствуют тщательному смешиванию анаэробного осадка и сточных вод, улучшая удаление органических веществ. Анаэробные реакторы используют смешивание или циркуляцию для ускорения ферментации, производя CO₂, CH4 и следы H₂S. Далее следуют разделение газа-жидкости-твердых веществ и очистка хвостовых газов.
3.1.1.3 После-очистка и сточные воды
Устойчивые неорганические и органические загрязнители очищаются с помощью аэробных процессов или адсорбции активированным углем. Онлайн-мониторинг отслеживает микробную активность и показатели качества воды (например, соотношение F/M, растворенный кислород). Отношение F/M должно составлять в среднем 0,06; растворенный кислород в анаэробных зонах должен составлять 0,5–1 мг/л.
3.1.2 Управление процессом
Ключевые меры включают в себя:
Культивирование анаэробного осадка с высокой способностью к разложению и поддержанием оптимального соотношения питательных веществ (C:N:P ≈ 100:5:1).
Контроль органической нагрузки, температуры (30–35 градусов) и pH (6,5–7,5). Органическая нагрузка должна составлять 3–6 кгБПК₅/(м³·сут).
Внедрение переработки осадка для поддержания концентрации и активности микроорганизмов. Обезвоженный ил можно использовать в качестве удобрения или корма.
3.2 Технология микропористой аэрационной окислительной канавы
Вздутие осадка, часто вызванное нитчатыми бактериями или расширением зооглеи, ухудшает осаждаемость. Следующие уравнения описывают рост микроорганизмов:
Где:
- Kd: Коэффициент микробного распада (d-1)
- S: Концентрация субстрата (мг/л)
- Ks: Коэффициент половинного-насыщения (мг/л)
- Y: Коэффициент выхода (кгMLSS/кгCOD)
- μМакс: Максимальная удельная скорость роста (d-1)
- μ: Скорость роста микроорганизмов (д-1)
Где:
- Sмин: Минимальная концентрация субстрата в устойчивом состоянии (мг/л)
- Kd: Коэффициент микробного распада (d-1)
- Ks: коэффициент половинного-насыщения, т. е. концентрация субстрата, когда µ=μmax/2μ=μмакс/2 (мг/л)
- Y: Коэффициент выхода (кгMLSS/кгCOD)
- μМакс: Максимальная удельная скорость роста (d-1)
3.2.1 Параметры проектирования процесса
Сточные воды перед попаданием в окислительный канал проходят через сита, песколовки и анаэробные резервуары (с мешалками). Микропористые аэраторы и погружные пропеллеры создают чередующиеся аэробные и бескислородные условия. Система включает в себя два анаэробных резервуара (2,8 часа HRT) и четыре окислительных канавы (8,64 часа HRT). Возраст ила 11,3 суток.
3.2.2 Пилотная-разработка масштабного устройства
Пилотная система включает в себя аэрируемую песколовку, насосы, анаэробный селектор, окислительную канаву, шламовый рефлюксный насос, вторичный отстойник и сливной насос. Анаэробный селектор (2,35 м³) имеет три отсека с мешалками и мониторами (ОВП, pH). Окислительная канава (26,3 м³) имеет множество входов/выходов и микропористые диффузоры. Тестирование показало средние значения притока: SS 160 мг/л, COD 448 мг/л, TP 4 мг/л.
Заключение
Интеграция технологий предварительной-бескислородной и микропористой аэрации окислительных каналов значительно улучшает удаление азота и фосфора.. Будущие усилия должны быть направлены на оптимизацию возраста осадка, растворенного кислорода и коэффициента обратного потока осадка для дальнейшего повышения эффективности очистки.