Pre{0}}anaerob mikro-pórusos levegőztető oxidációs árok szennyvízkezelési technológiája
Bevezetés
Elemzése ahagyományos oxidációs árkos eljárásfeltárja, hogy a levegőztetés intenzitásának és áramlási mintáinak beállításával és optimalizálásával a szennyvizet egymás után anaerob, anoxikus és aerob reakciótartályokon keresztül kezelik, biztosítva a hatékony szervesanyag-eltávolítást. Azonban olyan kérdések, mint plmagas összbefektetésésalacsony oxigénátviteli hatékonysággyakoriak, ami ahhoz vezetszuboptimális nitrogén- és foszforeltávolítás. E korlátok kiküszöbölése érdekében mélyreható kutatást végeztek- az anoxikus, mikroporózus levegőztető oxidációs árkos szennyvíztisztító technológiával kapcsolatban, amelynek célja a városi szennyvíztisztító telepek működési hatékonyságának növelése és a vízkészlet-felhasználás javítása.
1. Projekt áttekintése
Az X városi szennyvíztisztító telep elsősorban háztartási szennyvizet és ipari szennyvizet tisztít, jelentős mennyiségű ipari szennyvízzel.A tervezett kezelési kapacitás 10×10⁴ m³/nap. A befolyó és szennyvíz minőségi előírásai a következőkben láthatók1. táblázat. Jelenleg a tisztított szennyvíz 30%-át hasznosítják visszanyert vízként a hőerőművek számára, a fennmaradó 70%-ot pedig folyókba engedik. A felszíni vizek funkcionális besorolása és a települési szennyvíztisztító telepekre vonatkozó szennyezőanyag-kibocsátási szabványok alapján az üzemnek meg kell felelnie az 1B fokozatú kibocsátási szabványnak. A folyamatban lévő városi gazdasági fejlődés és a növekvő szennyvízkibocsátás miatt az üzem bevezette a háztartási szennyvíz interceptív szennyvízkezelését, kibővítette a csatornahálózatot, és bevezette a pre-anoxikus mikroporózus levegőztető oxidációs folyamatot a városi felszíni vízforrások szennyezésének csökkentése érdekében.
2. Az anoxikus mikroporózus levegőztető oxidációs árok folyamatának folyamata-
Ennek a folyamatnak a lényege egy pre{0}}anoxikus tartály és egy mikroporózus levegőztető oxidációs árok kombinációja. A kezelési sorrend a következő:szennyvíz → durva szita → bemeneti szivattyúház → finomszűrő → örvényszemcse kamra → anaerob tartály → anoxikus/aerob zónák → másodlagos ülepítő tartály → fertőtlenítő tartály → szennyvíz. A másodlagos ülepítő tartályból származó iszap egy része a végső elhelyezés előtt az iszapvíztelenítőbe kerül. A folyamat a foszforfelszabadításra, a biológiai nitrogéneltávolításra és a foszfor eltávolítására összpontosít.
2.1 Foszforkibocsátás
Az anaerob tartályban a fermentációs baktériumok a biológiailag lebomló makromolekulákat kisebb molekuláris intermedierekké, elsősorban illékony zsírsavavá (VFA-k) alakítják át. Hosszan tartó anaerob körülmények között a polifoszfát{1}}felhalmozó szervezetek (PAO) lassan növekednek, és a polifoszfátok lebontásával foszfátot szabadítanak fel sejtjeikből az oldatba. Ez a folyamat energiát biztosít az alacsony molekulatömegű zsírsavak felvételéhez és polihidroxi-butirát (PHB) szemcsékké alakításához.
2.2 Biológiai nitrogéneltávolítás
Az ammónia-nitrogént aerob körülmények között nitrifikáló baktériumok nitritté és nitráttá alakítják. Az anoxikus zónában a denitrifikáló baktériumok a nitrátot nitrogéngázzá redukálják, amely a légkörbe kerül. Ez az eljárás hatékonyan csökkenti a szennyvíz nitrogénszintjét.
2.3 Foszfor eltávolítása
Aerob körülmények között a PAO-k szénforrásokat és PHB-t használnak az ortofoszfát elnyelésére, polifoszfátokat szintetizálva sejtjeikben. A felgyülemlett foszfort ezt követően a hulladékiszappal együtt eltávolítják a rendszerből, így biztosítva a hatékony foszfor eltávolítást.
A hagyományos eljárásokhoz képesta pre-anoxikus mikroporózus levegőztető oxidációs árok leegyszerűsíti a műveleteket azáltal, hogy megszünteti az elsődleges ülepedést vagy csökkenti annak időtartamát. Ez lehetővé teszi, hogy a szemcsekamrából nagyobb szerves részecskék bejussanak a biológiai rendszerbe, kiküszöbölve a szénforrás hiányosságait. A váltakozó anaerob -anoxikus-aerob körülmények gátolják a fonalas baktériumok növekedését, javítják az iszap ülepedhetőségét, és integrálják a nitrogén-, foszfor- és szerves lebontást. Az anaerob és anoxikus zóna kedvező környezetet teremt a nitrogén- és foszforeltávolításhoz, míg az aerob zóna támogatja az egyidejű foszforleadást és nitrifikációt. Az aerob zóna térfogatát gondosan ki kell számítani a hatékonyság érdekében:
Ahol:
- X: Mikrobás iszap koncentrációja (mg/L)
- Y: Iszaphozam együtthatója (kgMLSS/kgBOD)
- Se: Szennyvíz koncentrációja (mg/l)
- S0: Befolyó koncentráció (mg/l)
- θC0: Hidraulikus tartási idő (s)
- Q: befolyó áramlási sebesség (L/s)
- V0: Az aerob reaktor effektív térfogata (L)
3. Az anoxikus mikropórusos levegőztető oxidációs árok technológia fő szempontjai-
3.1 Pre-anoxikus tartály technológia
A pre-anoxikus tartály anaerob mikroorganizmusokat tartalmaz, amelyek előzetesen lebontják és átalakítják a szerves anyagokat, csökkentve az iszapképződést, és enyhítve a további kezelési szakaszok terhelését.
3.1.1 Folyamatfolyamat
3.1.1.1 Befolyás előkezelés
A szűrés eltávolítja a lebegő szilárd anyagokat, például a műanyagokat, a hajat és a konyhai hulladékot, fejlett biológiai szűrőkkel. Az áramlás- és minőségszabályozás biztosítja a homogenitást, míg az ülepítés (természetes vagy kémiailag{1}}segített) eltávolítja a lebegő szilárd anyagokat és a szerves/szervetlen anyagokat.
3.1.1.2 Anaerob reakció
A szabályozott hőmérséklet, pH és retenciós idő elősegíti az anaerob iszap és a szennyvíz alapos keveredését, javítva a szerves anyagok eltávolítását. Az anaerob reaktorok keverést vagy keringtetést alkalmaznak az erjedés elősegítésére, CO₂, CH4 és nyomokban H2S termelésére. A gáz-folyékony-szilárd elválasztás és a véggáz kezelés következik.
3.1.1.3 -utáni kezelés és szennyvíz
A rezisztens szervetlen és szerves szennyező anyagok kezelése aerob eljárásokkal vagy aktív szén adszorpcióval történik. Az online monitorozás nyomon követi a mikrobiális aktivitást és a vízminőségi mutatókat (pl. F/M arány, oldott oxigén). Az F/M aránynak átlagosan 0,06-nak kell lennie; Az anaerob zónák oldott oxigéntartalmának 0,5-1 mg/l-nek kell lennie.
3.1.2 Folyamatvezérlés
A legfontosabb intézkedések a következők:
Nagy lebontóképességű anaerob iszap termesztése és optimális tápanyagarányok fenntartása (C:N:P ≈ 100:5:1).
Szerves terhelés, hőmérséklet (30-35 fok) és pH (6,5-7,5) szabályozása. A szerves terhelés 3-6 kgBOD₅/(m³·d) legyen.
Iszap-újrahasznosítás megvalósítása a mikrobiális koncentráció és aktivitás fenntartása érdekében. A víztelenített iszap újrahasznosítható műtrágyaként vagy takarmányként.
3.2 Mikroporózus levegőztető oxidációs árok technológia
Az iszap kidudorodása, amelyet gyakran fonalas baktériumok vagy a zoogloea kiterjedése okoz, rontja az ülepedhetőséget. A következő egyenletek írják le a mikrobiális növekedést:
Ahol:
- Kd: Mikrobiális bomlási együttható (d-1)
- S: Szubsztrát koncentráció (mg/L)
- Ks: Fel{0}}telítettségi együttható (mg/l)
- Y: Hozam együttható (kgMLSS/kgCOD)
- μmax: Maximális fajlagos növekedési sebesség (d-1)
- μ: Mikrobaszaporodási sebesség (d-1)
Ahol:
- Smin: Minimális szubsztrát koncentráció egyensúlyi állapotban (mg/L)
- Kd: Mikrobiális bomlási együttható (d-1)
- Ks: Fél-telítettségi együttható, azaz a szubsztrát koncentrációja, amikor μ=μmax/2μ=μmax/2 (mg/l)
- Y: Hozam együttható (kgMLSS/kgCOD)
- μmax: Maximális fajlagos növekedési sebesség (d-1)
3.2.1 Folyamattervezési paraméterek
A szennyvíz szitákon, szemcsekamrákon és anaerob tartályokon (keverővel) halad át, mielőtt az oxidációs árokba kerül. A mikropórusos levegőztetők és a merülő propellerek váltakozó aerob/anoxikus körülményeket teremtenek. A rendszer két anaerob tartályt (2,8 órás HRT) és négy oxidációs árkot (8,64 órás HRT) tartalmaz. Az iszap kora 11,3 nap.
3.2.2 Pilot-Scale Device Design
A kísérleti rendszer tartalmaz egy levegőztetett szemcsekamrát, szivattyúkat, anaerob szelektort, oxidációs árkot, iszap visszafolyó szivattyút, másodlagos ülepítőt és szennyvíz szivattyút. Az anaerob szelektor (2,35 m³) három rekesszel rendelkezik keverőkkel és monitorokkal (ORP, pH). Az oxidációs árok (26,3 m³) több bemenettel/kimenettel és mikroporózus diffúzorral rendelkezik. A tesztelés befolyásoló átlagokat mutatott: SS 160 mg/L, KOI 448 mg/L, TP 4 mg/L.
Következtetés
A pre-anoxikus és mikroporózus levegőztető oxidációs ároktechnológiák integrálása jelentősen javítja a nitrogén- és foszforeltávolítást. A jövőbeni erőfeszítéseknek az iszap korának, az oldott oxigénnek és az iszap visszafolyási arányának optimalizálására kell összpontosítaniuk a kezelés hatékonyságának további javítása érdekében.