Сравнителен анализ на ефективността на отстраняване на азот и фосфор между процесите Bardenpho и AAO
1 Общ преглед на проекта и поток на процеса
1.1 Преглед на проекта
Заводът за рециклирана вода № 5 в Сиан (бивш „Станция за пречистване на отпадъчни води № 5“, наричан по-нататък „WuWu“) има общ проектен капацитет от 400 000 m³/ден, покриващ площ от 387,57 mu (приблизително 258 380 m²). Обслужва обща площ от около 5330 хектара и население от приблизително 900 000 души. Инсталацията може да пречиства битови и промишлени отпадни води, като използва или конвенционалния процес AAO, или пет-етапния процес Bardenpho. Основните структури за пречистване на отпадъчни води включват груби сита, подемни помпени станции, фини сита, аерирани камери за песъчинки, резервоари за първично утаяване, резервоари за биологична реакция, резервоари за вторично утаяване, високо-ефективни утаителни резервоари, филтри от тип V- и резервоари за контактна дезинфекция, като крайните отпадъчни води се изхвърлят в река Ба. Качеството на отпадъчните води отговаря на стандарта за клас А, посочен в таблица 1 от „Изчерпателния стандарт за изхвърляне на отпадъчни води в басейна на жълтата река на провинция Шанси“ (DB61/224-2018). (Забележка: Ограничението за TN следва изискването от 12 mg/L, посочено в „Тригодишен план за действие за проект за надграждане, покриване и дезодориране на общинската градска пречиствателна станция за отпадъчни води в Сиан (2018-2020 г.)“ (Документ на общинската служба [2018] № . 100)). Проектното качество на входящата и отпадъчната вода е показано вТаблица 1.
1.2 Поток на процеса
Блок-схеми, сравняващи процеса Bardenpho с традиционния процес AAO, са показани вФигури 1 и 2.
2 Параметри на дизайна
2.1 Проектно качество на входящата и изходящата вода
2.2 Работни параметри
Биологичните резервоари, участващи в сравнението, имат еднакви размери. Всеки биологичен резервоар е разделен на 3 канала, с размери на един канал Д × Ш × В=86 m × 15 m × 9 m. Средната концентрация на MLSS в биологичните резервоари варира между 6500~7000 mg/L. Времената на хидравлично задържане (HRT) за конвенционалния AAO процес са: Анаеробна зона 1,983 часа, Аноксична зона 5,534 часа, Аеробна зона 9,029 часа, общо 16,546 часа. HRT за процеса Bardenpho са: анаеробна зона 1,983 h, първа аноксична зона 4,643 h, първа аеробна зона 7,163 h, втора аноксична зона 1,973 h, втора аеробна зона 0,822 h, общо 16,584 h.
3 История на проекта, цел на изследването и методология
3.1 История на проекта и цел на изследването
Основните процеси на биологично третиране в WuWu са конвенционалният AAO процес и процесът Bardenpho. Конвенционалният AAO процес е често срещан метод за биологично третиране в пречиствателните станции за отпадъчни води. С непрекъснатото подобряване на стандартите за изхвърляне на отпадъчни води в Китай, процесът Bardenpho, произлизащ от конвенционалния процес AAO и известен с по-високата си ефективност на отстраняване на азот, е широко възприет от битовите пречиствателни станции за отпадъчни води. За да улесни по-добрия избор на процес, WuWu проведе цялостно сравнение на конвенционалните процеси AAO и Bardenpho от гледна точка на отстраняването на азот и фосфор. Това дава основа за надграждане на други общински пречиствателни станции за битови отпадъчни води и проектиране на нови проекти.
3.2 Методология на изследването
Всеки биологичен резервоар в WuWu има дневен капацитет за третиране от 50 000 m³/ден. За този сравнителен експеримент бяха избрани биологични резервоари от сериите A1 и B1. Серията A1 използва процеса Bardenpho, като неговата биологична система е последователно разделена на: анаеробна зона, първа аноксична зона, първа аеробна зона, втора аноксична зона и втора аеробна зона. Серията B1 използва конвенционалния AAO процес, като неговата биологична система е последователно разделена на: анаеробна зона, аноксична зона и аеробна зона. По време на експеримента и двете серии работят при идентични условия, като точките за вземане на проби са разпределени по протежение на потока на процеса според изискванията.
Методи за измерване на замърсителите: TP се измерва с помощта на спектрофотометричен метод с амониев молибдат; TN, използвайки UV спектрофотометричен метод с алкално разграждане с калиев персулфат; NH3-N, използвайки спектрофотометричния метод на реагента на Неслер; COD, използвайки спектрофотометричен метод с калиев дихромат.
4 Оперативни предизвикателства и текущо състояние
Конвенционалният AAO процес също е вариант на AO процеса с активирана утайка. Неговото отстраняване на TN зависи изцяло от рециркулацията. По-високите стандарти за отпадъчни води и по-високите изисквани скорости на отстраняване налагат по-големи рециркулационни потоци, придружени от повишена консумация на енергия и химикали. За стандартите от степен A конвенционалният процес на AAO все още е приемлив. Въпреки това, за по-строгите TN стандарти конвенционалните процеси очевидно вече не са подходящи.
Процесът Bardenpho е типичен пет{0}}етапен процес. Чрез добавяне на пост{2}}зона за денитрификация след конвенционалния AAO процес, се нарушава ограничението на отстраняването на TN да зависи от коефициента на рециркулация, като по този начин се подобрява отстраняването на азот. Тъй като пречиствателните станции за отпадъчни води са изправени пред все по-строги стандарти за заустване на TN, процесът Bardenpho демонстрира значителни предимства.
5 Резултати от изследването и дискусия
5.1 Отстраняване на NH3-N
Нивата на NH3-N при вливането на анаеробните зони и изтичането на биологичните резервоари за A1 и B1 бяха наблюдавани многократно в продължение на 15 дни. Резултатите са показани вФигура 3. Средното отстраняване на NH3-N за процеса Bardenpho е 12,7 mg/L, докато за конвенционалния AAO процес е 11,68 mg/L. Резултатите показват, че при същите сезонни условия, период от време, равномерно разпределение на вливащия поток и с добавяне на източник на въглерод в пре-аноксичната зона, процесът Bardenpho постига по-добро отстраняване на NH3-N от конвенционалния процес на AAO.
5.2 Премахване на TN
Нивата на TN при вливането на анаеробните зони и изтичането на биологичните резервоари за A1 и B1 бяха наблюдавани многократно в продължение на 10 дни. Резултатите са показани вФигура 4. Средното отстраняване на TN за процеса Bardenpho е 6,23 mg/L, докато за конвенционалния процес AAO е 2,65 mg/L. Резултатите показват, че при същите условия процесът Bardenpho постига по-добро цялостно отстраняване на TN в сравнение с конвенционалния процес AAO.
5.3 Премахване на TP
Нивата на TP при вливането на анаеробните зони и изтичането на биологичните резервоари за A1 и B1 бяха наблюдавани многократно в продължение на 22 дни. Резултатите са показани вФигура 5. Средното отстраняване на TP за процеса Bardenpho е 0,561 mg/L, докато за конвенционалния процес на AAO е 0,449 mg/L. Резултатите показват, че при същите условия, процесът Bardenpho постига по-добро цялостно отстраняване на TP от конвенционалния процес на AAO.
5.4 Премахване на COD
Нивата на COD при вливането на анаеробните зони и изтичането на биологичните резервоари за A1 и B1 бяха наблюдавани многократно в продължение на 9 дни. Резултатите са показани вФигура 6. Средната консумация на COD за процеса Bardenpho е 13 mg/L, докато за конвенционалния процес AAO е 19 mg/L. Резултатите показват, че при същите условия конвенционалният AAO процес е имал по-високо търсене на COD от процеса Bardenpho.
6 Заключение и прогноза
6.1 Заключение
При същите сезонни работни условия процесът Bardenpho демонстрира обща тенденция на превъзходна ефективност на отстраняване на TN, TP и NH3-N в отпадъчните води в сравнение с конвенционалния процес на AAO.
В момента годишната употреба на агент за отстраняване на фосфор за третиране на отпадъчни води с конвенционалния процес на AAO в WuWu е приблизително 2961 тона; за процеса Bardenpho е приблизително 2000 тона. Това означава годишно спестяване на разходи от около 450 000 RMB, демонстрирайки значителни икономически ползи.
Работата на процеса Bardenpho ще отговори до голяма степен на изискванията на непрекъснато затягащите се стандарти за заустване на отпадъчни води в Китай и ще намали замърсяването във водната система на река Ба надолу по течението. Това ще доведе до значителни подобрения в качеството на водата, както на възприемане, така и по отношение на намалени нива на замърсяване, постепенно възстановяване на екологичните функции. Той има особено значение за опазването на екологичната среда на водните басейни надолу по течението. По същество пречистването на отпадъчните води контролира замърсяването на градските отпадъчни води в източниците на подземни води. Следователно той играе защитна роля за градските водоснабдителни източници и водоизточниците надолу по течението, като постепенно възстановява замърсената екологична среда. Това значително ще подобри жизнената среда за градските жители и производствената среда за промишлеността и търговията, ще подобри външния имидж на града и ще допринесе за здравословното и устойчиво развитие на икономиката и обществото.