Pre{0}}anaerobinio mikro-porų aeravimo oksidacijos griovio nuotekų valymo technologija
Įvadas
AnalizėĮprastas oksidacijos griovio procesasatskleidžia, kad reguliuojant ir optimizuojant aeracijos intensyvumą ir srauto modelius, nuotekos nuosekliai valomos per anaerobinių, anoksinių ir aerobinių reakcijų rezervuarus, užtikrinant efektyvų organinių medžiagų pašalinimą. Tačiau tokie klausimai kaipdidelės bendros investicijosirmažas deguonies perdavimo efektyvumasyra dažni, vedantys įneoptimalus azoto ir fosforo pašalinimas. Siekiant pašalinti šiuos apribojimus, buvo atlikti išsamūs iki{-anoksinės mikroporinės aeracijos griovio nuotekų valymo technologijos tyrimai, siekiant pagerinti miesto nuotekų valymo įrenginių veiklos efektyvumą ir vandens išteklių naudojimą.
1. Projekto apžvalga
X City nuotekų valymo įrenginiai pirmiausia valo buitines ir gamybines nuotekas, iš kurių nemažai patenka pramoninių nuotekų.Projektuojamas valymo pajėgumas yra 10×10⁴ m³/d. Įtekamųjų ir nuotekų kokybės standartai pateikti1 lentelė. Šiuo metu 30 % išvalytų nuotekų pakartotinai panaudojama kaip regeneruotas vanduo šiluminėms elektrinėms, o likusieji 70 % išleidžiami į upes. Remiantis paviršinio vandens funkcinėmis klasifikacijomis ir miesto nuotekų valymo įrenginių teršalų išleidimo standartais, įrenginys turi atitikti 1B laipsnio išleidimo standartą. Vykstant miesto ekonominei plėtrai ir didėjant nuotekų išleidimui, gamykloje įdiegtas pertraukiamasis buitinių nuotekų valymas, išplėtotas kanalizacijos tinklas ir pritaikytas iki-anoksinės mikroporinės aeracijos oksidacijos griovio procesas, siekiant sumažinti miesto paviršinio vandens šaltinių taršą.
2. Pre{1}}anoksinio mikroporinio aeracijos oksidacijos griovio proceso eiga
Šio proceso esmė yra prieš-anoksinio rezervuaro ir mikroporingo aeracijos oksidacijos griovio derinys. Gydymo seka yra tokia:nuotekos → šiurkštus sietas → įleidimo siurblinė → smulkus sietas → sūkurinė smėlio kamera → anaerobinis rezervuaras → anoksinės/aerobinės zonos → antrinis sedimentacijos rezervuaras → dezinfekcijos bakas → nuotekos. Dalis dumblo iš antrinio nusodinimo rezervuaro išleidžiama į dumblo nusausinimo įrenginį prieš galutinį šalinimą. Procese pagrindinis dėmesys skiriamas fosforo išskyrimui, biologiniam azoto pašalinimui ir fosforo pašalinimui.
2.1 Fosforo išsiskyrimas
Anaerobiniame rezervuare fermentacinės bakterijos paverčia biologiškai skaidomas makromolekules į mažesnius molekulinius tarpinius produktus, pirmiausia lakiąsias riebalų rūgštis (VFA). Ilgai trunkančiomis anaerobinėmis sąlygomis polifosfatus{1}}akumuliuojantys organizmai (PAO) auga lėtai ir skaidydami polifosfatus iš savo ląstelių išskiria fosfatą į tirpalą. Šis procesas suteikia energijos mažos-molekulinės riebalų rūgštims pasisavinti ir paversti polihidroksibutirato (PHB) granulėmis.
2.2 Biologinis azoto pašalinimas
Amoniakinis azotas aerobinėmis sąlygomis paverčiamas nitritais ir nitratais nitrifikuojančios bakterijos. Anoksinėje zonoje denitrifikuojančios bakterijos nitratus redukuoja į azoto dujas, kurios patenka į atmosferą. Šis procesas efektyviai sumažina azoto kiekį nuotekose.
2.3 Fosforo šalinimas
Aerobinėmis sąlygomis PAO naudoja anglies šaltinius ir PHB, kad absorbuotų ortofosfatą, sintezuodami polifosfatus savo ląstelėse. Susikaupęs fosforas vėliau pašalinamas iš sistemos kartu su atliekų dumblu ir taip užtikrinamas efektyvus fosforo pašalinimas.
Palyginti su įprastais procesais,prieš-anoksinis mikroporinis aeracinis oksidacijos griovys supaprastina operacijas pašalindamas pirminį nuosėdų susidarymą arba sumažindamas jos trukmę. Tai leidžia didesnėms organinėms dalelėms iš smėlio kameros patekti į biologinę sistemą ir pašalinti anglies šaltinio trūkumus. Kintamos anaerobinės -anoksinės-aerobinės sąlygos stabdo gijinių bakterijų augimą, pagerina dumblo nusėdimą ir integruoja azoto pašalinimą, fosforo pašalinimą ir organinį skaidymą. Anaerobinės ir anoksinės zonos sukuria palankią aplinką azoto ir fosforo šalinimui, o aerobinė zona palaiko tuo pačiu metu vykstantį fosforo išsiskyrimą ir nitrifikaciją. Siekiant užtikrinti efektyvumą, aerobinės zonos tūris turi būti kruopščiai apskaičiuojamas:
Kur:
- X: Mikrobinio dumblo koncentracija (mg/l)
- Y: Dumblo išeigos koeficientas (kgMLSS/kgBOD)
- Se: nuotekų koncentracija (mg/l)
- S0: įtekančioji koncentracija (mg/l)
- θC0: hidraulinio sulaikymo laikas (s)
- Q: įtekančio srauto greitis (l/s)
- V0: efektyvus aerobinio reaktoriaus tūris (L)
3. Pagrindiniai prieš-anoksinės mikroporinės aeracijos oksidacijos griovio technologijos aspektai
3.1 Prieš-anoksinio bako technologija
Prieš-anoksiniame rezervuare yra anaerobinių mikroorganizmų, kurie iš anksto skaido ir transformuoja organines medžiagas, sumažindami dumblo susidarymą ir sumažindami apkrovą tolesniuose apdorojimo etapuose.
3.1.1 Proceso eiga
3.1.1.1 Pirminis įtakų apdorojimas
Atranka pašalina suspenduotas medžiagas, tokias kaip plastikas, plaukai ir virtuvės atliekos, naudojant pažangius biologinius ekranus. Srauto ir kokybės reguliavimas užtikrina homogeniškumą, o sedimentacija (natūrali arba cheminė{1}}pagalba) pašalina suspenduotas kietąsias medžiagas ir organines/neorganines medžiagas.
3.1.1.2 Anaerobinė reakcija
Kontroliuojama temperatūra, pH ir sulaikymo laikas palengvina kruopštų anaerobinio dumblo ir nuotekų sumaišymą, pagerina organinių medžiagų pašalinimą. Anaerobiniuose reaktoriuose naudojamas maišymas arba cirkuliacija, skatinanti fermentaciją, gaminant CO₂, CH4 ir H2S pėdsakus. Toliau seka dujų-skysčių-atskyrimas ir išmetamųjų dujų apdorojimas.
3.1.1.3 Po-valymas ir nuotekos
Atsparūs neorganiniai ir organiniai teršalai apdorojami aerobiniais procesais arba aktyvintosios anglies adsorbcija. Internetinis stebėjimas seka mikrobų aktyvumą ir vandens kokybės rodiklius (pvz., F/M santykį, ištirpusį deguonį). F/M santykis turėtų būti vidutiniškai 0,06; ištirpusio deguonies kiekis anaerobinėse zonose turi būti 0,5–1 mg/l.
3.1.2 Proceso valdymas
Pagrindinės priemonės apima:
Kultivuojamas anaerobinis dumblas, turintis didelį skaidymo pajėgumą ir palaikant optimalius maistinių medžiagų santykius (C:N:P ≈ 100:5:1).
Kontroliuoti organinę apkrovą, temperatūrą (30–35 laipsniai) ir pH (6,5–7,5). Organinė apkrova turi būti 3–6 kgBOD₅/(m³·d).
Dumblo perdirbimo įgyvendinimas, siekiant išlaikyti mikrobų koncentraciją ir aktyvumą. Nusausintą dumblą galima panaudoti kaip trąšą arba pašarą.
3.2 Mikroporinės aeracijos oksidacijos griovio technologija
Dumblo išsipūtimas, kurį dažnai sukelia siūlinės bakterijos arba zoogloea išsiplėtimas, pablogina nusėdimą. Šios lygtys apibūdina mikrobų augimą:
Kur:
- Kd: Mikrobų skilimo koeficientas (d-1)
- S: substrato koncentracija (mg/l)
- Ks: pusės{0}}sotumo koeficientas (mg/l)
- Y: derlingumo koeficientas (kgMLSS/kgCOD)
- μmaks: Didžiausias savitasis augimo greitis (d-1)
- μ: mikrobų augimo greitis (d-1)
Kur:
- Smin: Minimali substrato koncentracija esant pastoviai būsenai (mg/l)
- Kd: Mikrobų skilimo koeficientas (d-1)
- Ks: pusės{0}}sotumo koeficientas, ty substrato koncentracija, kai μ=μmax/2μ=μmaks./2 (mg/l)
- Y: derlingumo koeficientas (kgMLSS/kgCOD)
- μmaks: Didžiausias savitasis augimo greitis (d-1)
3.2.1 Proceso projektavimo parametrai
Prieš patekdamos į oksidacijos griovį, nuotekos praeina pro tinklelius, smėlio kameras ir anaerobines talpyklas (su maišytuvais). Mikroporiniai aeratoriai ir panardinami sraigtai sukuria kintamas aerobines/anoksines sąlygas. Sistemą sudaro du anaerobiniai rezervuarai (2,8 val. HRT) ir keturi oksidacijos grioviai (8,64 val. HRT). Dumblo amžius – 11,3 dienos.
3.2.2 Bandomasis-įrenginio mastelio dizainas
Bandomoji sistema apima aeruojamą smėlio kamerą, siurblius, anaerobinį selektorių, oksidacijos griovį, dumblo refliukso siurblį, antrinį nusodintuvą ir nuotekų siurblį. Anaerobinis selektorius (2,35 m³) turi tris skyrius su maišytuvais ir monitoriais (ORP, pH). Oksidacijos griovyje (26,3 m³) yra daug įvadų / išleidimo angų ir mikroporiniai difuzoriai. Tyrimas parodė įtakingus vidurkius: SS 160 mg/L, COD 448 mg/L, TP 4 mg/L.
Išvada
Integruota prieš-anoksinė ir mikroporinė aeracinės oksidacijos griovio technologijos žymiai pagerina azoto ir fosforo pašalinimą. Ateities pastangos turėtų būti sutelktos į dumblo senėjimo, ištirpusio deguonies ir dumblo refliukso santykio optimizavimą, kad būtų dar labiau padidintas apdorojimo efektyvumas.