Pirms-anaerobās mikro-poru aerācijas oksidācijas grāvja notekūdeņu attīrīšanas tehnoloģija
Ievads
Analīze parparastais oksidācijas grāvju processatklāj, ka, pielāgojot un optimizējot aerācijas intensitāti un plūsmas modeļus, notekūdeņi tiek secīgi attīrīti caur anaerobo, anoksisko un aerobo reakciju tvertnēm, nodrošinot efektīvu organisko vielu noņemšanu. Tomēr tādi jautājumi kālielas kopējās investīcijasunzema skābekļa pārneses efektivitāteir izplatīti, kas noved pieneoptimāla slāpekļa un fosfora atdalīšana. Lai novērstu šos ierobežojumus, ir veikta-padziļināta izpēte par pirms{-anoksisko mikroporu aerācijas oksidācijas grāvju notekūdeņu attīrīšanas tehnoloģiju, kuras mērķis ir uzlabot komunālo notekūdeņu attīrīšanas iekārtu darbības efektivitāti un uzlabot ūdens resursu izmantošanu.
1. Projekta pārskats
Notekūdeņu attīrīšanas iekārta X City galvenokārt attīra sadzīves notekūdeņus un rūpnieciskos notekūdeņus ar ievērojamu rūpniecisko notekūdeņu daudzumu.Projektētā attīrīšanas jauda ir 10×10⁴ m³/d. Ieplūdes un notekūdeņu kvalitātes standarti ir parādīti1. tabula. Pašlaik 30% attīrīto notekūdeņu tiek atkārtoti izmantoti kā reģenerētais ūdens termoelektrostacijām, bet atlikušie 70% tiek novadīti upēs. Pamatojoties uz virszemes ūdeņu funkcionālo klasifikāciju un piesārņojošo vielu izplūdes standartiem komunālo notekūdeņu attīrīšanas iekārtām, iekārtai jāatbilst 1.B pakāpes izplūdes standartam. Turpinoties pilsētas ekonomiskajai attīstībai un pieaugot notekūdeņu novadīšanai, rūpnīcā ir ieviesta sadzīves notekūdeņu notekūdeņu attīrīšana, paplašināts kanalizācijas tīkls un ieviests pirms-anoksiskās mikroporainās aerācijas oksidācijas grāvja process, lai samazinātu pilsētas virszemes ūdens avotu piesārņojumu.
2. Procesa plūsma pirms-mikroporu aerācijas oksidācijas grāvja
Šī procesa pamatā ir pirms-anoksiska tvertnes un mikroporaina aerācijas oksidācijas grāvja kombinācija. Ārstēšanas secība ir šāda:notekūdeņi → rupjais siets → ieplūdes sūkņu māja → smalkais siets → virpuļsmilšu kamera → anaerobā tvertne → anoksiskās/aerobās zonas → sekundārā sedimentācijas tvertne → dezinfekcijas tvertne → notekūdeņi. Daļa dūņu no sekundārās sedimentācijas tvertnes tiek novadīta uz dūņu atūdeņošanas iekārtu pirms galīgās apglabāšanas. Process koncentrējas uz fosfora izdalīšanos, bioloģisko slāpekļa atdalīšanu un fosfora atdalīšanu.
2.1. Fosfora izdalīšanās
Anaerobajā tvertnē fermentatīvās baktērijas pārvērš bioloģiski noārdāmās makromolekulas mazākos molekulāros starpproduktos, galvenokārt gaistošās taukskābēs (VFA). Ilgstoši anaerobos apstākļos polifosfātus akumulējošie organismi (PAO) aug lēni un, sadalot polifosfātus, atbrīvo no šūnām fosfātus šķīdumā. Šis process nodrošina enerģiju zemu -molekulāro taukskābju uzņemšanai un pārvēršanai polihidroksibutirāta (PHB) granulās.
2.2. Bioloģiskā slāpekļa noņemšana
Amonjaka slāpeklis aerobos apstākļos tiek pārveidots par nitrītiem un nitrātiem, nitrificējot baktērijas. Anoksiskajā zonā denitrificējošās baktērijas reducē nitrātus līdz slāpekļa gāzei, kas izdalās atmosfērā. Šis process efektīvi samazina slāpekļa līmeni notekūdeņos.
2.3. Fosfora atdalīšana
Aerobos apstākļos PAO izmanto oglekļa avotus un PHB, lai absorbētu ortofosfātu, sintezējot polifosfātus savās šūnās. Uzkrātais fosfors pēc tam tiek izvadīts no sistēmas kopā ar atkritumu dūņām, panākot efektīvu fosfora izvadīšanu.
Salīdzinot ar parastajiem procesiem,pirms-anoksiskā mikroporainā aerācijas oksidācijas grāvis vienkāršo darbības, novēršot primāro sedimentāciju vai samazinot tās ilgumu. Tas ļauj lielākām organiskajām daļiņām no smilšu kameras iekļūt bioloģiskajā sistēmā, novēršot oglekļa avota trūkumus. Mainīgie anaerobie -anoksiskie-aerobie apstākļi kavē pavedienu baktēriju augšanu, uzlabo dūņu nogulsnēšanos un integrē slāpekļa atdalīšanu, fosfora atdalīšanu un organisko sadalīšanos. Anaerobās un anoksiskās zonas rada labvēlīgu vidi slāpekļa un fosfora atdalīšanai, savukārt aerobā zona atbalsta vienlaicīgu fosfora izdalīšanos un nitrifikāciju. Aerobās zonas tilpums ir rūpīgi jāaprēķina, lai nodrošinātu efektivitāti:
Kur:
- X: Mikrobu dūņu koncentrācija (mg/l)
- Y: dūņu izplūdes koeficients (kgMLSS/kgBOD)
- Se: notekūdeņu koncentrācija (mg/l)
- S0: ieplūstošā koncentrācija (mg/l)
- θC0: hidrauliskās aiztures laiks (s)
- Q: ieplūdes plūsmas ātrums (l/s)
- V0: Aerobā reaktora efektīvais tilpums (L)
3. Pirms{1}}anoksiskās mikroporainās aerācijas oksidācijas grāvju tehnoloģijas galvenie aspekti
3.1. Pre-Anoxic Tank Technology
Pirms-anoksiskā tvertnē atrodas anaerobie mikroorganismi, kas sākotnēji sadala un pārveido organiskās vielas, samazinot dūņu veidošanos un atvieglojot slodzi turpmākajos apstrādes posmos.
3.1.1. Procesa plūsma
3.1.1.1. Ietekmes pirmapstrāde
Skrīnings noņem suspendētās cietās vielas, piemēram, plastmasu, matus un virtuves atkritumus, izmantojot uzlabotus bioloģiskos sietus. Plūsmas un kvalitātes regulēšana nodrošina viendabīgumu, savukārt sedimentācija (dabiskā vai ķīmiskā{1}}palīdzība) atdala suspendētās cietās vielas un organiskās/neorganiskās vielas.
3.1.1.2. Anaerobā reakcija
Kontrolēta temperatūra, pH un aiztures laiks veicina rūpīgu anaerobo dūņu un notekūdeņu sajaukšanos, uzlabojot organisko vielu atdalīšanu. Anaerobos reaktoros tiek izmantota sajaukšana vai cirkulācija, lai veicinātu fermentāciju, radot CO₂, CH4 un H2S pēdas. Tālāk seko gāzes-šķidruma-cieto vielu atdalīšana un izplūdes gāzu apstrāde.
3.1.1.3. Pēc-attīrīšana un notekūdeņi
Izturīgos neorganiskos un organiskos piesārņotājus apstrādā ar aerobiem procesiem vai aktīvās ogles adsorbciju. Tiešsaistes monitorings izseko mikrobu aktivitāti un ūdens kvalitātes rādītājus (piemēram, F/M attiecību, izšķīdušo skābekli). F/M attiecībai jābūt vidēji 0,06; izšķīdušā skābekļa daudzumam anaerobās zonās jābūt 0,5–1 mg/l.
3.1.2. Procesa kontrole
Galvenie pasākumi ietver:
Anaerobās dūņas ar augstu noārdīšanās spēju un optimālu barības vielu attiecību uzturēšanu (C:N:P ≈ 100:5:1).
Organiskās slodzes, temperatūras (30–35 grādi) un pH (6,5–7,5) kontrole. Organiskajai slodzei jābūt 3–6 kgBOD₅/(m³·d).
Dūņu pārstrādes ieviešana, lai uzturētu mikrobu koncentrāciju un aktivitāti. Atūdeņotās dūņas var izmantot kā mēslojumu vai barību.
3.2. Mikroporu aerācijas oksidācijas grāvju tehnoloģija
Dūņu izspiedums, ko bieži izraisa pavedienveida baktērijas vai zoogloea izplešanās, pasliktina nogulsnēšanos. Mikrobu augšanu raksturo šādi vienādojumi:
Kur:
- Kd: Mikrobu sabrukšanas koeficients (d-1)
- S: substrāta koncentrācija (mg/l)
- Ks: pus{0}}piesātinājuma koeficients (mg/l)
- Y: ienesīguma koeficients (kgMLSS/kgCOD)
- μmaks: maksimālais īpatnējais augšanas ātrums (d-1)
- μ: mikrobu augšanas ātrums (d-1)
Kur:
- Smin: Minimālā substrāta koncentrācija līdzsvara stāvoklī (mg/l)
- Kd: Mikrobu sabrukšanas koeficients (d-1)
- Ks: pus{0}}piesātinājuma koeficients, ti, substrāta koncentrācija, ja μ=μmax/2μ=μmax/2 (mg/l)
- Y: ienesīguma koeficients (kgMLSS/kgCOD)
- μmaks: maksimālais īpatnējais augšanas ātrums (d-1)
3.2.1. Procesa projektēšanas parametri
Notekūdeņi pirms nonākšanas oksidācijas grāvī iet caur sietiem, smilšu kamerām un anaerobām tvertnēm (ar maisītājiem). Mikroporainie aeratori un iegremdētie propelleri rada mainīgus aerobos/anoksiskos apstākļus. Sistēmā ietilpst divas anaerobās tvertnes (2,8 h HRT) un četri oksidācijas grāvji (8,64 h HRT). Dūņu vecums ir 11,3 dienas.
3.2.2. Izmēģinājuma-mērogošanas ierīces dizains
Izmēģinājuma sistēma ietver gāzētu smilšu kameru, sūkņus, anaerobo selektoru, oksidācijas grāvi, dūņu atteces sūkni, sekundāro nostādni un notekūdeņu sūkni. Anaerobajam selektoram (2,35 m³) ir trīs nodalījumi ar maisītājiem un monitoriem (ORP, pH). Oksidācijas grāvī (26,3 m³) ir vairākas ieplūdes/izplūdes atveres un mikroporaini difuzori. Testēšana uzrādīja ietekmīgos vidējos rādītājus: SS 160 mg/L, ĶSP 448 mg/L, TP 4 mg/L.
Secinājums
Pirms-anoksiskās un mikroporainās aerācijas oksidācijas grāvju tehnoloģiju integrācija ievērojami uzlabo slāpekļa un fosfora atdalīšanu. Turpmākajos centienos būtu jākoncentrējas uz dūņu vecuma, izšķīdušā skābekļa un dūņu atteces koeficienta optimizēšanu, lai vēl vairāk uzlabotu apstrādes efektivitāti.