Před-Anaerobní mikro-provzdušňování pórů Oxidační příkop: Pokročilá technologie odstraňování živin

Technologie čištění odpadních vod pre-anaerobní mikro{1}}póry aerace oxidační příkop

Zavedení

Analýzakonvenční oxidační příkopový procesodhaluje, že úpravou a optimalizací intenzity provzdušňování a vzorců proudění se odpadní voda čistí postupně přes anaerobní, anoxické a aerobní reakční nádrže, což zajišťuje účinné odstraňování organické hmoty. Nicméně problémy jako napřvysoké celkové investiceanízká účinnost přenosu kyslíkujsou běžné, což vede ksuboptimální odstranění dusíku a fosforu. K vyřešení těchto omezení byl proveden-hloubkový výzkum technologie čištění odpadních vod s pre-oxidací mikroporézního aeračního příkopu s cílem zvýšit provozní efektivitu městských čistíren odpadních vod a zlepšit využití vodních zdrojů.

1. Přehled projektu

Čistírna odpadních vod v X City čistí především splaškové a průmyslové odpadní vody s významným objemem průmyslových odpadních vod.Navrhovaná kapacita čištění je 10×10⁴ m³/d. Normy kvality pro přítok a odtok jsou uvedeny vTabulka 1. V současné době se 30 % vyčištěných odpadních vod znovu využívá jako regenerovaná voda pro tepelné elektrárny, zatímco zbývajících 70 % se vypouští do řek. Na základě funkční klasifikace povrchových vod a norem vypouštění znečišťujících látek pro čistírny městských odpadních vod musí zařízení splňovat vypouštěcí normu stupně 1B. S pokračujícím městským ekonomickým rozvojem a rostoucím vypouštěním odpadních vod závod zavedl záchytné čištění odpadních vod z domácností, rozšířil kanalizační síť a zavedl proces pre-anoxické mikroporézní aerační oxidace, aby se snížilo znečištění městských povrchových vodních zdrojů.

2. Procesní tok pre-anoxického mikroporézního provzdušňovacího oxidačního příkopu

Jádrem tohoto procesu je kombinace pre-anoxické nádrže a mikroporézního provzdušňovacího oxidačního příkopu. Pořadí ošetření je následující:odpadní voda → hrubé síto → komora vstupního čerpadla → jemné síto → vířivá komora s pískem → anaerobní nádrž → anoxické/aerobní zóny → sekundární sedimentační nádrž → dezinfekční nádrž → odpadní voda. Část kalu z dosazovací nádrže je před konečnou likvidací vypouštěna do odvodňovacího zařízení kalu. Proces se zaměřuje na uvolňování fosforu, biologické odstraňování dusíku a odstraňování fosforu.

2.1 Uvolňování fosforu

V anaerobní nádrži fermentační bakterie přeměňují biologicky odbouratelné makromolekuly na menší molekulární meziprodukty, především těkavé mastné kyseliny (VFA). Za dlouhodobých anaerobních podmínek rostou organismy akumulující polyfosfáty (PAO) pomalu a uvolňují fosfát ze svých buněk do roztoku rozkladem polyfosfátů. Tento proces poskytuje energii pro příjem a přeměnu nízko-mastných kyselin na granule polyhydroxybutyrátu (PHB).

2.2 Biologické odstraňování dusíku

Amoniakální dusík se přeměňuje na dusitany a dusičnany nitrifikačními bakteriemi za aerobních podmínek. V anoxické zóně denitrifikační bakterie redukují dusičnany na plynný dusík, který se uvolňuje do atmosféry. Tento proces účinně snižuje hladinu dusíku v odpadní vodě.

2.3 Odstraňování fosforu

Za aerobních podmínek využívají PAO zdroje uhlíku a PHB k absorpci orthofosfátu a syntetizují polyfosfáty ve svých buňkách. Nahromaděný fosfor je následně ze systému odstraněn s odpadním kalem, čímž se dosáhne účinného odstranění fosforu.

Ve srovnání s konvenčními procesy,pre-anoxický mikroporézní provzdušňovací oxidační příkop zjednodušuje operace tím, že eliminuje primární sedimentaci nebo zkracuje její dobu. To umožňuje větším organickým částicím z komory s pískem vstoupit do biologického systému, čímž se řeší nedostatky zdroje uhlíku. Střídavé anaerobní -anoxické-aerobní podmínky inhibují růst vláknitých bakterií, zlepšují usazování kalu a integrují odstraňování dusíku, fosforu a organickou degradaci. Anaerobní a anoxická zóna vytváří příznivé prostředí pro odstraňování dusíku a fosforu, zatímco aerobní zóna podporuje současné uvolňování fosforu a nitrifikaci. Objem aerobní zóny musí být pečlivě vypočítán, aby byla zajištěna účinnost:

Kde:

• X: Koncentrace mikrobiálního kalu (mg/L)
• Y: Koeficient výtěžnosti kalu (kgMLSS/kgBOD)
• S_e​: Koncentrace odpadních vod (mg/l)
• S₀​: Přítoková koncentrace (mg/l)
• θ_C0: Hydraulický retenční čas (s)
• Q: Rychlost přítoku (l/s)
• V₀: Efektivní objem aerobního reaktoru (L)

3. Klíčové aspekty pre-anoxické mikroporézní aerační oxidační příkopové technologie

3.1 Před-technologie Anoxic Tank

Pre-anoxická nádrž hostí anaerobní mikroorganismy, které předběžně rozkládají a transformují organickou hmotu, čímž snižují produkci kalu a snižují zátěž v následných fázích čištění.

3.1.1 Průběh procesu

3.1.1.1 Předběžná úprava přítoku

Screening odstraňuje suspendované pevné látky, jako jsou plasty, vlasy a kuchyňský odpad, pomocí moderních biologických sít. Regulace toku a kvality zajišťuje homogenitu, zatímco sedimentace (přírodní nebo chemická{1}}pomocná) odstraňuje suspendované pevné látky a organické/anorganické látky.

3.1.1.2 Anaerobní reakce

Řízená teplota, pH a retenční doba usnadňují důkladné promíchání anaerobního kalu a odpadní vody, čímž se zlepšuje odstraňování organické hmoty. Anaerobní reaktory využívají míchání nebo cirkulaci k podpoře fermentace, produkující CO2, CH4 a stopy H2S. Následuje separace plynu-kapaliny-pevné látky a úprava koncového plynu.

3.1.1.3 Post-Úprava a odpadní voda

Odolné anorganické a organické znečišťující látky jsou zpracovávány aerobními procesy nebo adsorpcí aktivního uhlí. Online monitorování sleduje mikrobiální aktivitu a ukazatele kvality vody (např. poměr F/M, rozpuštěný kyslík). Poměr F/M by měl být v průměru 0,06; rozpuštěný kyslík v anaerobních zónách by měl být 0,5–1 mg/l.

3.1.2 Řízení procesu

Mezi klíčová opatření patří:

Kultivace anaerobního kalu s vysokou degradační kapacitou a udržováním optimálních poměrů živin (C:N:P ≈ 100:5:1).

Kontrola organické zátěže, teploty (30–35 stupňů) a pH (6,5–7,5). Organické zatížení by mělo být 3–6 kg BSK₅/(m³·d).

Provádění recyklace kalu pro udržení mikrobiální koncentrace a aktivity. Odvodněný kal lze znovu použít jako hnojivo nebo krmivo.

3.2 Technologie mikroporézního provzdušňování a oxidace

Vyboulení kalu, často způsobené vláknitými bakteriemi nebo expanzí zoogloea, zhoršuje usazování. Následující rovnice popisují mikrobiální růst:

Kde:

• K_d: Koeficient mikrobiálního rozpadu (d^-1)
• S: Koncentrace substrátu (mg/L)
• K_s​: Poloviční-koeficient nasycení (mg/L)
• Y: Koeficient výtěžnosti (kgMLSS/kgCOD)
• μ_max: Maximální specifická rychlost růstu (d^-1)
• μ: Rychlost mikrobiálního růstu (d^-1)
•  

Kde:

• S_min: Minimální koncentrace substrátu v ustáleném stavu (mg/l)
• K_d: Koeficient mikrobiálního rozpadu (d^-1)
• Ks: poloviční-koeficient nasycení, tj. koncentrace substrátu, když μ=μmax/2μ=μmax/2 (mg/l)
• Y: Koeficient výtěžnosti (kgMLSS/kgCOD)
• μ_max: Maximální specifická rychlost růstu (d^-1)

3.2.1 Parametry návrhu procesu

Odpadní voda před vstupem do oxidačního příkopu prochází síty, pískovými komorami a anaerobními nádržemi (s míchadly). Mikroporézní provzdušňovače a ponořené vrtule vytvářejí střídavé aerobní/anoxické podmínky. Systém obsahuje dvě anaerobní nádrže (2,8h HRT) a čtyři oxidační příkopy (8,64h HRT). Stáří kalu je 11,3 dne.

3.2.2 Pilotní-rozsah návrhu zařízení

Pilotní systém zahrnuje provzdušňovanou komoru na písek, čerpadla, anaerobní selektor, oxidační příkop, kalové zpětné čerpadlo, sekundární usazovač a čerpadlo na odpadní vodu. Anaerobní selektor (2,35 m³) má tři komory s mixéry a monitory (ORP, pH). Oxidační příkop (26,3 m³) má několik vstupů/výstupů a mikroporézní difuzory. Testování ukázalo průměry přílivu: SS 160 mg/l, CHSK 448 mg/l, TP 4 mg/l.

Závěr

Integrace pre-anoxických a mikroporézních provzdušňovacích oxidačních technologií výrazně zlepšuje odstraňování dusíku a fosforu. Budoucí úsilí by se mělo zaměřit na optimalizaci stáří kalu, rozpuštěného kyslíku a poměru zpětného toku kalu, aby se dále zvýšila účinnost čištění.