Пред{0}}анаеробен микро-отвод за окисляване на порите: Усъвършенствана технология за отстраняване на хранителни вещества

Технология за пречистване на отпадъчни води от пре-анаеробна окислителна канавка за аериране на микро-пори

Въведение

Анализ наконвенционален процес на окисляванеразкрива, че чрез регулиране и оптимизиране на интензитета на аериране и моделите на потока, отпадъчните води се третират последователно през анаеробни, аноксични и аеробни реакционни резервоари, осигурявайки ефективно отстраняване на органични вещества. Въпреки това въпроси катовисока обща инвестицияиниска ефективност на пренос на кислородса чести, което води донеоптимално отстраняване на азот и фосфор. За преодоляване на тези ограничения е проведено-задълбочено изследване на технологията за пречистване на отпадъчни води с пре-аноксична микропореста аерация и окисление, целяща подобряване на оперативната ефективност на градските пречиствателни станции за отпадъчни води и подобряване на използването на водните ресурси.

1. Преглед на проекта

Пречиствателната станция за отпадъчни води в X City пречиства основно битови и промишлени отпадъчни води със значителен обем промишлени отпадъчни води.Проектираният капацитет за пречистване е 10×10⁴ m³/d. Стандартите за качество на входящи и отпадъчни води са показани вТаблица 1. В момента 30% от пречистените отпадъчни води се използват повторно като регенерирана вода за топлоелектрически централи, докато останалите 70% се изхвърлят в реките. Въз основа на функционалните класификации на повърхностните води и стандартите за изхвърляне на замърсители за градски пречиствателни станции за отпадъчни води, инсталацията трябва да отговаря на стандарта за заустване от степен 1B. С продължаващото градско икономическо развитие и нарастващото заустване на отпадъчни води, заводът е внедрил интерцептивно пречистване на битови отпадъчни води, разширил е канализационната мрежа и е възприел процеса на пре-аноксична микропореста аерация с окисляване, за да намали замърсяването на градските повърхностни водоизточници.

2. Процес на пре-аноксична микропореста аерационна окислителна канавка

Ядрото на този процес е комбинацията от пред{0}}аноксичен резервоар и микропорест аерационен окислителен канал. Последователността на лечението е както следва:отпадъчни води → грубо сито → входна помпена камера → фино сито → вихрова песъчинъчна камера → анаеробен резервоар → аноксични/аеробни зони → резервоар за вторично утаяване → резервоар за дезинфекция → отпадъчни води. Част от утайката от вторичния утаителен резервоар се изхвърля в съоръжението за обезводняване на утайката преди окончателното обезвреждане. Процесът се фокусира върху освобождаване на фосфор, биологично отстраняване на азот и отстраняване на фосфор.

2.1 Освобождаване на фосфор

В анаеробния резервоар ферментационните бактерии превръщат биоразградимите макромолекули в по-малки молекулни междинни продукти, предимно летливи мастни киселини (VFA). При продължителни анаеробни условия полифосфат{1}}акумулиращите организми (PAO) растат бавно и отделят фосфат от клетките си в разтвора, като разграждат полифосфатите. Този процес осигурява енергия за усвояването и превръщането на ниско{3}}молекулни мастни киселини в гранули полихидроксибутират (PHB).

2.2 Биологично отстраняване на азот

Амонячният азот се превръща в нитрит и нитрат от нитрифициращи бактерии при аеробни условия. В аноксичната зона денитрифициращите бактерии редуцират нитратите до азотен газ, който се освобождава в атмосферата. Този процес ефективно намалява нивата на азот в отпадъчните води.

2.3 Отстраняване на фосфор

При аеробни условия PAOs използват източници на въглерод и PHB, за да абсорбират ортофосфат, синтезирайки полифосфати в клетките си. Натрупаният фосфор впоследствие се отстранява от системата с отпадъчните утайки, като се постига ефективно отстраняване на фосфора.

В сравнение с конвенционалните процеси,пре-аноксичната микропореста аерационна окислителна канавка опростява операциите чрез елиминиране на първичната седиментация или намаляване на нейната продължителност. Това позволява на по-големите органични частици от камерата за песъчинки да навлязат в биологичната система, като се справят с недостатъците на източника на въглерод. Редуващите се анаеробни-аноксични-аеробни условия инхибират растежа на филаментозни бактерии, подобряват утаяването на утайката и интегрират отстраняването на азота, отстраняването на фосфора и органичното разграждане. Анаеробните и аноксичните зони създават благоприятна среда за отстраняване на азот и фосфор, докато аеробната зона поддържа едновременно освобождаване на фосфор и нитрификация. Обемът на аеробната зона трябва да бъде внимателно изчислен, за да се осигури ефективност:

където:

• X: Концентрация на микробна утайка (mg/L)
• Y: Коефициент на добив на утайка (kgMLSS/kgBOD)
• S_e​: Концентрация на отпадъчни води (mg/L)
• S₀​: Влиятелна концентрация (mg/L)
• θ_C0: Хидравлично време на задържане (s)
• Q: Входящ дебит (L/s)
• V₀: Ефективен обем на аеробен реактор (L)

3. Ключови аспекти на технологията за пре-аноксична микропореста аерация за окисление

3.1 Пред-технология за аноксичен резервоар

Пред{0}}аноксичният резервоар е домакин на анаеробни микроорганизми, които предварително разграждат и трансформират органичната материя, намалявайки производството на утайки и облекчавайки натоварването на следващите етапи на пречистване.

3.1.1 Поток на процеса

3.1.1.1 Предварителна обработка на влиянието

Пресяването премахва суспендирани твърди частици като пластмаси, косми и кухненски отпадъци с помощта на усъвършенствани биологични сита. Регулирането на потока и качеството осигурява хомогенност, докато утаяването (естествено или химично-подпомогнато) премахва суспендираните твърди вещества и органичните/неорганични вещества.

3.1.1.2 Анаеробна реакция

Контролираната температура, pH и времето на задържане улесняват цялостното смесване на анаеробната утайка и отпадъчните води, подобрявайки отстраняването на органични вещества. Анаеробните реактори използват смесване или циркулация за насърчаване на ферментацията, произвеждайки CO₂, CH₄ и следи от H₂S. Следва отделяне на газ-течност-твърдо вещество и обработка на остатъчен газ.

3.1.1.3 Пост-третиране и отпадъчни води

Устойчивите неорганични и органични замърсители се третират чрез аеробни процеси или адсорбция с активен въглен. Онлайн мониторингът проследява микробната активност и показателите за качеството на водата (напр. съотношение F/M, разтворен кислород). Съотношението F/M трябва да бъде средно 0,06; разтвореният кислород в анаеробните зони трябва да бъде 0,5–1 mg/L.

3.1.2 Контрол на процеса

Основните мерки включват:

Култивиране на анаеробна утайка с висок капацитет на разграждане и поддържане на оптимални хранителни съотношения (C:N:P ≈ 100:5:1).

Контролиране на органично натоварване, температура (30–35 градуса) и pH (6,5–7,5). Органичното натоварване трябва да бъде 3–6 kgBOD₅/(m³·d).

Прилагане на рециклиране на утайки за поддържане на микробната концентрация и активност. Обезводнената утайка може да се използва повторно като тор или храна.

3.2 Микропореста аерационна технология за окисляване

Издуването на утайката, често причинено от нишковидни бактерии или разширяване на зооглоята, влошава утаяването. Следните уравнения описват микробния растеж:

където:

• K_d: Коефициент на микробен разпад (d^-1)
• S: Концентрация на субстрата (mg/L)
• K_s​: Коефициент на-полунасищане (mg/L)
• Y: Коефициент на добив (kgMLSS/kgCOD)
• μ_макс: Максимален специфичен темп на растеж (d^-1)
• μ: Скорост на микробен растеж (d^-1)
•  

където:

• S_мин: Минимална концентрация на субстрата в стационарно състояние (mg/L)
• K_d: Коефициент на микробен разпад (d^-1)
• Ks: Коефициент на полу{0}}насищане, т.е. концентрацията на субстрата, когато μ=μmax/2μ=μmax​/2 (mg/L)
• Y: Коефициент на добив (kgMLSS/kgCOD)
• μ_макс: Максимален специфичен темп на растеж (d^-1)

3.2.1 Параметри на дизайна на процеса

Отпадъчните води преминават през сита, камери за песъчинки и анаеробни резервоари (с миксери), преди да навлязат в окислителната канавка. Микропорестите аератори и потопените витла създават редуващи се аеробни/аноксични условия. Системата включва два анаеробни резервоара (2.8h HRT) и четири окислителни канала (8.64h HRT). Възрастта на утайката е 11,3 дни.

3.2.2 Дизайн на пилотно-устройство

Пилотната система включва аерирана камера за песъчинки, помпи, анаеробен селектор, окислителна канавка, помпа за обратен хладник на утайки, вторичен утаител и помпа за отпадъчни води. Анаеробният селектор (2,35 m³) има три отделения с миксери и монитори (ORP, pH). Окислителната канавка (26,3 m³) включва множество входове/изходи и микропорести дифузори. Тестването показа влиятелни средни стойности: SS 160 mg/L, COD 448 mg/L, TP 4 mg/L.

Заключение

Интегрирането на технологии за пре-аноксична и микропореста аерация за окисляване значително подобрява отстраняването на азот и фосфор. Бъдещите усилия трябва да се съсредоточат върху оптимизирането на възрастта на утайката, разтворения кислород и съотношението на обратен хладник на утайката, за да се подобри допълнително ефективността на обработката.