Kvalita odpadních vod
1. Přebytek organické hmoty
Mezi faktory, které ovlivňují především účinnost čištění organické hmoty, patří:
(1) Živiny
Obecně platí, že živiny jako dusík a fosfor v odpadních vodách jsou dostatečné pro mikrobiální potřeby a často v přebytku. Pokud je však podíl průmyslových odpadních vod relativně vysoký, je třeba zkontrolovat poměr uhlíku-dusík-fosfor, aby bylo zajištěno, že splňuje normu 100:5:1.
● Pokud je dusíku nedostatek, obvykle se přidávají amonné soli.
● Pokud je fosforu nedostatek, obvykle se přidává kyselina fosforečná nebo fosforečnany.
(2) pH
pH odpadní vody je obvykle neutrální, v rozmezí 6,5 až 7,5. Mírné snížení pH může být způsobeno anaerobní fermentací v kanalizačním potrubí. Významné poklesy pH během období dešťů jsou často způsobeny městskými kyselými dešti, zejména v kombinovaných kanalizačních systémech.
Náhlá a velká změna pH, ať už zvýšení nebo snížení, je obvykle způsobena velkým vypouštěním průmyslových odpadních vod. Úprava pH odpadní vody obvykle zahrnuje přidání hydroxidu sodného nebo kyseliny sírové, což však výrazně zvyšuje náklady na čištění.
(3) Oleje a tuky
Při vysokém obsahu olejových látek v odpadních vodách se sníží účinnost provzdušňování aeračního zařízení. Bez zvýšení provzdušňování se účinnost čištění sníží, ale zvýšení provzdušňování nevyhnutelně zvyšuje provozní náklady.
Vysoký obsah oleje také snižuje schopnost usazování aktivovaného kalu a ve vážných případech může způsobit hromadění kalu, což vede k tomu, že suspendované pevné látky (SS) v odpadní vodě překračují normy. U přítoku s vysokým obsahem oleje by mělo být ve fázi předběžné úpravy přidáno zařízení na odstraňování oleje.
(4) Teplota
Teplota má široký rozsah vlivů na proces aktivovaného kalu.
● Za prvé, ovlivňuje mikrobiální aktivitu. V zimě, pokud nebudou přijata žádná kontrolní opatření, se účinnost léčby sníží.
● Za druhé, ovlivňuje separační výkon v sekundárních sedimentačních nádržích; například změny teploty mohou způsobit hustotní proudy a zkrat-; nízké teploty zvyšují viskozitu kalu a snižují usazovací výkon.
● Za třetí, teplota ovlivňuje účinnost provzdušňování. V létě vyšší teploty snižují nasycení rozpuštěným kyslíkem, což ztěžuje přenos kyslíku a snižuje účinnost provzdušňování. Snižuje také hustotu vzduchu, takže pro zachování stejného přívodu vzduchu je třeba zvýšit objem vzduchu.
2.TP (Total Phosphorus) překračuje normy
Biologické odstraňování fosforu závisí na organismech akumulujících polyfosforečnany (PAO), které uvolňují fosfor za anaerobních podmínek a absorbují přebytečný fosfor za aerobních podmínek. Fosfor se odstraňuje vypouštěním přebytečného kalu- bohatého na fosfor. Mezi příčiny překročení norem TP v odpadních vodách patří:
(1) Teplota
Teplota ovlivňuje odstraňování fosforu méně zřetelně než biologické odstraňování dusíku. V určitém rozsahu biologické odstraňování fosforu úspěšně funguje i přes mírné změny teploty. Experimenty ukazují, že odstraňování fosforu je výhodné při teplotách nad 10 stupňů, protože PAO rostou pomaleji při nízkých teplotách.
(2) Hodnota pH
Mezi pH 6,5 a 8,0 zůstává obsah fosforu a rychlost příjmu polyfosfátovými mikroorganismy stabilní. Když pH klesne pod 6,5, příjem fosforu prudce klesá. Náhlé poklesy pH způsobují rychlé zvýšení koncentrace fosforu v aerobních i anaerobních zónách; čím větší je pokles pH, tím více fosforu se uvolňuje. Toto uvolňování není fyziologickou nebo biochemickou reakcí PAO, ale čistě chemickým účinkem „rozpouštění kyseliny“. Větší uvolňování anaerobního fosforu v důsledku poklesu pH má za následek nižší absorpci aerobního fosforu, což naznačuje, že uvolňování je destruktivní a neúčinné. Při zvýšení pH dochází k mírnému vychytávání fosforu.
(3) rozpuštěný kyslík (DO)
Každý mg molekulárního kyslíku může spotřebovat 1,14 mg biologicky odbouratelné CHSK, což inhibuje růst PAO a brání odstraňování fosforu. Anaerobní zóna by měla udržovat nízkou DO, aby se podpořilo kyselé kvašení anaeroby, podpořilo uvolňování fosforu PAO a snížila spotřeba biodegradabilní organické hmoty, což umožní PAO syntetizovat více PHB. Naopak aerobní zóna vyžaduje vyšší DO pro podporu PAO při degradaci uloženého PHB pro získání energie pro absorpci rozpuštěného fosfátu z odpadních vod a pro syntézu intracelulárního polyfosfátu. DO by mělo být kontrolováno pod 0,3 mg/l v anaerobních zónách a nad 2 mg/l v aerobních zónách, aby se zajistilo účinné uvolňování anaerobního fosforu a aerobní příjem.
(4) Dusičnanový dusík v anaerobní nádrži
Dusičnanový dusík v anaerobní zóně spotřebovává organické substráty, inhibuje uvolňování fosforu PAO a tím ovlivňuje příjem fosforu za aerobních podmínek. Dusičnanový dusík je také využíván denitrifikačními bakteriemi jako akceptory elektronů pro denitrifikaci, což interferuje s fermentačními procesy produkujícími kyseliny potřebné pro metabolismus PAO fosforu, potlačuje uvolňování PAO fosforu, příjem a syntézu PHB. Každý mg dusičnanového dusíku spotřebuje 2,86 mg biologicky rozložitelné CHSK, čímž se potlačuje uvolňování anaerobního fosforu. Typicky je dusičnanový dusík regulován pod 1,5 mg/l.
(5) Stáří kalu
Odstranění fosforu se dosahuje hlavně vypouštěním přebytečného kalu; tedy množství přebytečného kalu určuje účinnost odstraňování. Stáří kalu přímo ovlivňuje objem vypouštěného kalu a příjem fosforu. Nižší stáří kalu zlepšuje odstraňování fosforu zvýšením vypouštění přebytečného kalu a odstraňováním systémového fosforu, čímž se snižuje fosfor v odpadní vodě ze sekundární sedimentace. Biologické odstraňování dusíku a fosforu však vyžaduje dostatečné stáří kalu pro růst nitrifikačních a denitrifikačních bakterií, což často činí odstraňování fosforu neuspokojivým. Obecně je stáří kalu v systémech na odstraňování fosforu řízeno mezi 3,5 a 7 dny.
(6) Poměr CHSK/TP
Při biologickém odstraňování fosforu kriticky ovlivňuje účinnost odstraňování typ a množství organických substrátů v anaerobní fázi a poměr živin potřebných pro mikroby k fosforu v odpadních vodách. Různé substráty vyvolávají různé uvolňování a příjem fosforu. Nízkomolekulární, snadno odbouratelné organické látky (např. těkavé mastné kyseliny) PAO snadno používají k uvolnění uloženého polyfosfátu a silné indukci uvolňování fosforu. Vysoká molekulová hmotnost, těžko{5}}rozložitelné-organické látky způsobují slabší uvolňování fosforu. Čím úplnější je anaerobní uvolňování fosforu, tím větší je aerobní vychytávání fosforu. PAO využívají energii z uvolňování anaerobního fosforu k absorpci nízkomolekulárních organických látek pro přežití v anaerobních podmínkách. Dostatek organické hmoty (CHSK/TP > 15) je tedy nezbytný pro přežití PAO a ideální odstranění fosforu.
(7) Snadno biologicky odbouratelná CHSK (RBCOD)
Studie ukazují, že substráty jako kyselina octová, propionová a mravenčí vedou k vysokým rychlostem uvolňování fosforu, které závisí na koncentraci aktivovaného kalu a mikrobiálním složení, nikoli na koncentraci substrátu. Takové uvolňování fosforu se řídí kinetikou nultého{1}}řádu. Jiné organické látky musí být převedeny na tyto malé molekuly, než je PAO mohou metabolizovat.
(8) Glykogen
Glykogen je velký rozvětvený polysacharid složený z glukózových jednotek a slouží jako intracelulární zásobárna energie. V PAO se glykogen tvoří v aerobním prostředí a ukládá energii metabolizovanou za anaerobních podmínek za vzniku NADH (prekurzor syntézy PHA), který poskytuje metabolickou energii. Nadměrné provzdušňování nebo nad{2}}oxidace snižuje glykogen v PAO, což způsobuje nedostatek NADH v anaerobních podmínkách a špatné odstraňování fosforu.
(9) Hydraulická retenční doba (HRT)
V dobře{0}}provozovaných městských biologických systémech odstraňování dusíku a fosforu vyžaduje uvolňování a příjem fosforu obvykle 1,5–2,5 hodiny, respektive 2,0–3,0 hodiny. Uvolňování fosforu je poněkud kritičtější; proto je anaerobní HRT pečlivě sledována. Příliš krátká anaerobní HRT brání dostatečnému uvolňování fosforu a rozkladu organické hmoty na nízké mastné kyseliny; příliš dlouhá doba zvyšuje náklady a vedlejší účinky. Uvolňování a vychytávání fosforu spolu souvisí: dostatečné anaerobní uvolňování zlepšuje aerobní vychytávání a naopak, vytváří pozitivní cyklus. Provozní údaje ukazují vhodné HRT jako 1h15m–1h45m anaerobní a 2h–3h10m aerobní.
(10) Poměr návratnosti (R)
V A/O (anaerobních/aerobních) procesech je kritické udržovat dostatek rozpuštěného kyslíku v aktivovaném kalu vracejícím se z provzdušňovací nádrže do sekundární sedimentační nádrže, aby se zabránilo uvolňování anaerobního fosforu v posledně uvedené. Bez rychlého odstranění kalu způsobují silné vrstvy kalu anaerobní uvolňování fosforu navzdory vysokému DO. Návratové poměry by tedy neměly být příliš nízké, aby bylo zajištěno rychlé vypouštění kalu z usazovacích nádrží. Příliš vysoké vratné poměry zvyšují spotřebu energie a zkracují dobu zadržení kalu v provzdušňovací nádrži, což zhoršuje odstraňování BSK5 a fosforu. Optimální návratnost se pohybuje mezi 50 % a 70 %.
3.Mechanické a elektrické zařízení
Stabilní provoz čistírny odpadních vod a kalů závisí na spolehlivém mechanickém a elektrickém vybavení, což má vliv i na spotřebu energie zařízení.
(1) Stroj na barové síto
První krok v čištění, náchylný k poruchám, které mohou zastavit přítok odpadních vod. Běžné problémy:
Zablokování v důsledku opotřebení ložisek nebo mechanické poruchy. Vyžaduje pravidelné mazání a kontrolu.
Blokování vlákny, plastovými sáčky způsobující snížený průtok a přetečení. Vyžaduje technické vylepšení nebo ruční čištění.
(2) Zvedací čerpadla
Většinou ponorná čerpadla. Mezery oběžného kola čerpadla a těsnicího kroužku mohou být ucpány nečistotami, což snižuje těsnění a účinnost a způsobuje selhání motoru. Doporučuje se pravidelná kontrola, otáčení čerpadla a vylepšený provoz barového síta.
Návrh systému s proměnným přítokem a sběrem vyžaduje čerpadla uspořádaná do gradientů s čerpadly s pevnou -rychlostí a proměnnou{1}} rychlostí, aby bylo možné efektivně zvládat výkyvy.
(3) Dmychadla
Klíčové a energeticky-náročné vybavení. Mezi parametry patří průtok vzduchu, tlak, spotřeba energie a hluk. Běžně používaná odstředivá dmychadla s výhodami oproti Rootsovým dmychadlům v účinnosti, životnosti, hluku a stabilitě. Řízení s proměnnou frekvencí a konfigurace více ventilátorů optimalizují spotřebu energie.
Pravidelná údržba olejových chladičů, filtrů a zajištění správné kvality oleje je nezbytné, aby se zabránilo emulgaci a přehřívání.
(4) Provzdušňovací hlavice
Většinou mikroporézní membrány (diskové, kupolové, talířové, trubicové typy). Zanášení a stárnutí pryže snižují účinnost přenosu kyslíku. Je nutné pravidelné čištění kyselinou mravenčí nebo vysokotlakým-vzduchem, přičemž je třeba dodržovat bezpečnostní opatření. Vypouštěcí ventily by se měly pravidelně otevírat, aby se odstranil kondenzát. Silně ucpané nebo poškozené difuzory by měly být vyměněny.
(5) Zařízení na odstraňování kalu
U některých procesů chybí sekundární usazovací nádrže (např. SBR, UNITANK), což způsobuje trychtýřování kalové vrstvy a nedostatečné vypouštění kalu, což zvyšuje spotřebu energie a chemikálií. Doporučuje se přerušované nebo vícebodové vypouštění kalu-. Je nutná pravidelná údržba škrabáků a sacích zařízení v sedimentačních nádržích.
(6) Odvodňovací stroje
Dva hlavní typy: odstředivka a pásový kalolis.
4. Odstředivka:
Zvažte koncentraci kalu, rychlost dávkování, rozdíl rychlosti, dávkování polymeru na pevné částice koláče, filtrát SS a regeneraci.
Větší rozdíl otáček zkracuje zadržování kalu, zvyšuje obsah vlhkosti a pevných částic filtrátu.
Menší diferenciál zlepšuje separaci, ale hrozí ucpání.
Optimalizujte dávkování polymeru a rychlost podávání.
Běžné problémy:alarmy kvůli nedostatečnému mytí, přehřátí ložisek z ucpání mazání, alarmy motoru z frekvenčního měniče a nevypouštění kalu kvůli malým vločkám kalu, zejména v období dešťů. Upravte provozní parametry pro zmírnění.
Lis na pásový filtr:
Kal se stlačuje a stříhá mezi dvěma pásy procházejícími přes válce, aby se odstranila voda.
Mezi body provozu a údržby patří rovnoměrná distribuce kalu, měkké škrabky, systémy čištění trysek, automatické sledování pásu a blokovací ochrany.
Běžné problémy: prokluzování řemenu, odchylka řemene, ucpání a pevné částice koláče klesají většinou kvůli přetížení, nesprávnému napnutí, poškozeným válečkům a přebytku polymeru. Nezbytné je pravidelné seřizování a čištění.
Monitorovací nástroje
Vysoká nečistota a drsné prostředí způsobují časté chyby měření nebo poškození online analyzátorů, což má dopad na řízení a automatizaci.
Jsou nezbytné správné jednotky pro předúpravu vzorků vody a analyzátory přizpůsobené koncentračním rozsahům. Velká zařízení by měla mít řídicí systémy kompatibilní s automatizací závodu, aby se snížily náklady na komunikaci.
Postupy údržby zahrnují plánované náhradní díly, pravidelnou kalibraci, čištění a výměnu spotřebního materiálu.
Ochrana před bleskem je pro venkovní zařízení klíčová kvůli častým úderům blesku do čističek odpadních vod. Nedostatek ochrany vede k vysokým nákladům na opravy a provozním rizikům.