A nitrogén és foszfor eltávolítási hatékonyságának összehasonlító elemzése a Bardenpho és az AAO folyamatok között
1 Projekt áttekintése és folyamatfolyamata
1.1 A projekt áttekintése
A Xi'an No.5 regenerált víz üzem (korábban "No.5 szennyvíztisztító telep", a továbbiakban: "WuWu") teljes tervezési kapacitása 400 000 m³/nap, 387,57 mu (körülbelül 258 380 m²) területen. Összesen mintegy 5330 hektárnyi területet és hozzávetőleg 900.000 lakost szolgál ki. Az üzem a háztartási szennyvizet és az ipari szennyvizet a hagyományos AAO-eljárással vagy az ötlépcsős Bardenpho-eljárással{12}} tudja kezelni. A fő szennyvízkezelő szerkezetek közé tartoznak a durvaszűrők, átemelő szivattyúállomások, finomszűrők, levegőztetett szemcsekamrák, elsődleges ülepítő tartályok, biológiai reakciótartályok, másodlagos ülepítő tartályok, nagy hatékonyságú ülepítő tartályok, V-típusú szűrők és érintkező fertőtlenítő tartályok, a végső kivezetéssel a Baent folyóba. A szennyvíz minősége megfelel a „Shaanxi tartomány sárga folyómedencei átfogó szennyvízkibocsátási szabvány” (DB61/224-2018) 1. táblázatában meghatározott A fokozatú szabványnak. (Megjegyzés: A TN-határérték a „Hsziani települési települési szennyvíztisztító telep helyreállításának korszerűsítésének, lefedésének és szagtalanításának projekt hároméves cselekvési tervében (2018–2020)” (2018-2020-as önkormányzati hivatali dokumentum). 100 számú 12 mg/l-es követelményt követi. A tervezési befolyó és elfolyó víz minősége az ábrán látható1. táblázat.
1.2 Folyamatfolyamat
A Bardenpho eljárást a hagyományos AAO eljárással összehasonlító folyamatábrák láthatók1. és 2. ábra.
2 Tervezési paraméterek
2.1 A befolyó és kifolyó víz minőségének tervezése
2.2 Működési paraméterek
Az összehasonlításban részt vevő biológiai tartályok mérete megegyezik. Minden biológiai tartály 3 csatornára van osztva, egyetlen csatorna mérete: H × Szé × M=86 m × 15 m × 9 m. Az átlagos MLSS-koncentráció a biológiai tartályokban 6500-7000 mg/l között van. A hidraulikus retenciós idők (HRT) a hagyományos AAO eljáráshoz: anaerob zóna 1,983 óra, anoxikus zóna 5,534 óra, aerob zóna 9,029 óra, összesen 16,546 óra. A Bardenpho folyamat HRT-i a következők: Anaerob zóna 1,983 óra, első anoxikus zóna 4,643 óra, első aerob zóna 7,163 óra, második anoxikus zóna 1,973 óra, második aerob zóna 0,822 óra, összesen 16,584 óra.
3 A projekt háttere, kutatási célja és módszertana
3.1 A projekt háttere és a kutatás célja
A WuWu fő biológiai kezelési folyamatai a hagyományos AAO eljárás és a Bardenpho eljárás. A hagyományos AAO eljárás a szennyvíztisztító telepeken elterjedt biológiai tisztítási módszer. A kínai szennyvízkibocsátási szabványok folyamatos fejlesztésével a hagyományos AAO eljárásból származó, magasabb nitrogéneltávolítási hatékonyságáról ismert Bardenpho eljárást széles körben alkalmazták a háztartási szennyvíztisztító telepeken. A jobb folyamatválasztás elősegítése érdekében a WuWu átfogó összehasonlítást végzett a hagyományos AAO és Bardenpho folyamatokkal a nitrogén- és foszforeltávolítás szempontjából. Ez alapot ad a többi települési háztartási szennyvíztisztító telep korszerűsítéséhez és új projektek tervezéséhez.
3.2 Kutatási módszertan
A WuWu minden biológiai tartályának napi kezelési kapacitása 50 000 m³/d. Ehhez az összehasonlító kísérlethez az A1 és B1 sorozatú biológiai tartályokat választottuk ki. Az A1 sorozat a Bardenpho eljárást alkalmazza, amelynek biológiai rendszere egymás után fel van osztva: anaerob zóna, első anoxikus zóna, első aerob zóna, második anoxikus zóna és második aerob zóna. A B1 sorozat a hagyományos AAO eljárást alkalmazza, biológiai rendszere sorrendben a következő részekre oszlik: anaerob zóna, anoxikus zóna és aerob zóna. A kísérlet során mindkét sorozat azonos körülmények között működött, a mintavételi pontokat a folyamat folyama mentén szükség szerint elosztottuk.
Szennyezőanyag mérési módszerek: A TP mérése ammónium-molibdát spektrofotometriás módszerrel történt; TN lúgos kálium-perszulfát emésztéses UV spektrofotometriás módszerrel; NH₃-N a Nessler-féle reagens spektrofotometriás módszerrel; KOI kálium-dikromát spektrofotometriás módszerrel.
4 Működési kihívások és jelenlegi állapot
A hagyományos AAO eljárás is az AO eleveniszapos eljárás egy változata. A TN eltávolítása teljes mértékben a recirkulációtól függ. A magasabb kibocsátási normák és a nagyobb szükséges eltávolítási arányok nagyobb recirkulációs áramlást tesznek szükségessé, ami megnövekedett energia- és vegyszerfelhasználással jár. Az A fokozatú szabványok esetében a hagyományos AAO eljárás továbbra is elfogadható. A szigorúbb TN szabványokhoz azonban a hagyományos eljárások nyilvánvalóan már nem alkalmasak.
A Bardenpho-eljárás tipikusan öt{0}}lépcsős folyamat. Azáltal, hogy a hagyományos AAO eljárás után egy utólagos-denitrifikációs zónát adunk hozzá, megtöri a TN eltávolításának korlátozását, amely a recirkulációs aránytól függ, ezáltal fokozza a nitrogén eltávolítását. Mivel a szennyvíztisztító telepek egyre szigorúbb TN-kibocsátási szabványokkal szembesülnek, a Bardenpho-eljárás jelentős előnyökkel jár.
5 Kutatási eredmények és megbeszélés
5.1 NH₃-N Eltávolítás
Az NH₃-N-szinteket az anaerob zónák befolyásánál, valamint az A1 és B1 biológiai tartályok elfolyó vizét 15 napon keresztül ismételten figyelték. Az eredmények a következőben jelennek meg3. ábra. Az átlagos NH₃-N eltávolítás a Bardenpho-eljárásnál 12,7 mg/l volt, míg a hagyományos AAO-eljárásnál 11,68 mg/L. Az eredmények azt mutatják, hogy azonos szezonális körülmények között, időintervallumban, egyenletes befolyási eloszlás mellett és szénforrás hozzáadásával a pre-anoxikus zónában a Bardenpho-eljárás jobb NH₃-N-eltávolítást ért el, mint a hagyományos AAO eljárás.
5.2 TN eltávolítása
A TN szinteket az anaerob zónák befolyásánál, valamint az A1 és B1 biológiai tartályok elfolyó vizét 10 napon keresztül ismételten monitoroztuk. Az eredmények a következőben jelennek meg4. ábra. Az átlagos TN eltávolítás a Bardenpho eljárásnál 6,23 mg/L, míg a hagyományos AAO eljárásnál 2,65 mg/L volt. Az eredmények azt mutatják, hogy azonos körülmények között a Bardenpho eljárás jobb általános TN-eltávolítást ért el, mint a hagyományos AAO eljárás.
5.3 TP eltávolítása
A TP-szinteket az anaerob zónák befolyásánál, valamint az A1 és B1 biológiai tartályok elfolyó vizét 22 napon keresztül ismételten monitoroztuk. Az eredmények a következőben jelennek meg5. ábra. Az átlagos TP eltávolítás a Bardenpho eljárásnál 0,561 mg/L, míg a hagyományos AAO eljárásnál 0,449 mg/L volt. Az eredmények azt mutatják, hogy azonos körülmények között a Bardenpho eljárás jobb általános TP-eltávolítást ért el, mint a hagyományos AAO eljárás.
5.4 KOI eltávolítás
A KOI-szinteket az anaerob zónák befolyásánál, valamint az A1 és B1 biológiai tartályok elfolyó vizét 9 napon keresztül ismételten monitoroztuk. Az eredmények a következőben jelennek meg6. ábra. Az átlagos KOI fogyasztás a Bardenpho eljárásnál 13 mg/L, míg a hagyományos AAO eljárásnál 19 mg/L volt. Az eredmények azt mutatják, hogy azonos körülmények között a hagyományos AAO eljárás nagyobb KOI-igénnyel rendelkezett, mint a Bardenpho eljárás.
6 Következtetések és kilátások
6.1 Következtetés
Ugyanazon szezonális működési feltételek mellett a Bardenpho-eljárás általános tendenciát mutatott a TN, TP és NH₃-N szennyvízben történő eltávolításának jobb hatékonyságában, mint a hagyományos AAO eljárás.
Jelenleg a foszforeltávolító szer éves felhasználása a szennyvíz hagyományos AAO eljárással történő kezelésére WuWu-ban körülbelül 2961 tonna; a Bardenpho-folyamat esetében ez körülbelül 2000 tonna. Ez mintegy 450 000 RMB éves költségmegtakarítást jelent, ami jelentős gazdasági előnyökről tanúskodik.
A Bardenpho folyamat működése nagymértékben megfelel majd Kína folyamatosan szigorodó szennyvízkibocsátási szabványainak, és csökkenti a szennyezést a Ba-folyó alvízi rendszerében. Ez a vízminőség jelentős javulását eredményezi, mind érzékelési szempontból, mind a szennyezettségi szint csökkentése tekintetében, fokozatosan helyreállítva a környezeti funkciókat. Különös jelentősége van az alsó víztestek ökológiai környezetének védelmében. A szennyvízkezelés alapvetően szabályozza a települési szennyvíz felszín alatti vízforrásokba való szennyezését. Emiatt védő szerepet tölt be a városi vízellátó források és az alsóbbrendű vízforrások számára, fokozatosan helyreállítva a szennyezett ökológiai környezetet. Ez jelentősen javítja a városi lakosok lakókörnyezetét, az ipar és a kereskedelem termelési környezetét, javítja a város külső arculatát, valamint hozzájárul a gazdaság és a társadalom egészséges és fenntartható fejlődéséhez.