Modifitseeritud AAO protsessi rakendamine söekaevanduse olmereoveepuhastuses
Olmereovesi söekaevandustes pärineb peamiselt töötajate sööklatest, ühiselamutest, kontoritest, pesuruumidest ja vannitubadest, kusjuures vannikanalisatsioon moodustab üle 55% kogumahust. Suplusvee väljavool on suhteliselt kontsentreeritud, mis põhjustab olulisi voolukõikumisi. Suplusvee äravool, mida iseloomustab madalam orgaaniline kontsentratsioon ja suurem heljuv tahke aine (SS), erineb oluliselt tavalisest olmereoveest. Selle järkjärguline äravoolumuster koos teiste reoveevoogudega aitab kaasa veekvaliteedi olulisele varieeruvusele.
Enamik Hiina söekaevandusi asub kaugetes piirkondades, kus muda transpordikulud on kõrged. Seetõttu tuleks valida madalama muda saagisega töötlemisprotsessid. Kaevanduste arenedes ja töötajate arvu suurenedes ületab reoveevool sageli algse kavandatud võimsuse, mistõttu on vaja protsesse, mis on võimelised kohanema vee kvaliteedi ja kvantiteedi muutustega sama jalajälje piires. Üha karmiva keskkonnapoliitika kohaselt, mis nõuab puhastatud heitvee täielikku taaskasutamist ilma tühjendamiseta, peavad protsessid tagama heitvee kõrge ja stabiilse kvaliteedi.
Praegu on olmereoveepuhastuses eelistatud AAO (anaeroobne-anoksiline-oksik) protsess. Selles artiklis analüüsitakse söekaevanduse olmereovee modifitseeritud AAO protsessi (AAO + Suspended Carrier Process) rakendamise tõhusust selle ainulaadsete omaduste põhjal.
1. Muudetud AAO protsess
AAO protsess on kõige lihtsam voolukonfiguratsioon samaaegseks lämmastiku ja fosfori eemaldamiseks. Filamentsed bakterid ei saa laialdaselt vohada vahelduvates anaeroobsetes, anoksilistes ja aeroobsetes tingimustes, vältides muda kogunemist. See ei nõua keemilist lisamist, vaid kerget segamist anaeroobsetes ja anoksilistes mahutites, mille tulemuseks on madalad tegevuskulud. Muda on kõrge fosforisisaldusega, mis annab sellele hea väetiseväärtuse.
However, nitrogen removal and phosphorus removal in the AAO process are interdependent and often conflicting. Nitrifying bacteria require a long sludge age, while phosphorus removal needs a short sludge age. Limited by the sludge age required for simultaneous脱氮, enhancing phosphorus removal, especially in low-carbon wastewater, is challenging. Denitrification efficiency relates to the internal recycle ratio; excessive ratios offer limited improvement, while insufficient ratios reduce effectiveness. Typically requiring >200%, see sisemine taaskasutus kulutab märkimisväärselt energiat. Sekundaarsesse selgitisse sisenev heitvesi peab säilitama teatud lahustunud hapniku (DO) taseme, et vältida anaeroobseid tingimusi ja fosfori vabanemist, kuid mitte liiga kõrge, et vältida ringlussevõetud segavedeliku kaudu anoksilise paagi denitrifikatsiooni häirimist.
Modifitseeritud AAO protsess (AAO + peatatud kandja protsess) leevendab neid puudusi tõhusalt. See suurendab mikroobide massi bioloogilistes mahutites, suurendab mahulist koormust, saavutab hüdraulilise retentsiooniaja (HRT) ja muda retentsiooniaja (SRT) täieliku eraldamise, tugevdab hüdrauliliste ja orgaaniliste löökide vastupanuvõimet, tagab hea heitvee kvaliteedi isegi madala süsinikusisaldusega allikate korral, toodab vähem ja stabiilsem allavoolu muda käitlemisvõimsuse nõudeid (vähendab setteid). Heitvesi võib vastata veekvaliteedi standarditele "Linnade taaskasutamise vee taaskasutamine-linnade mitmesuguse vee kvaliteedistandard" (GB/T 18920-2020) ja "Code for Design of Coal Preparation Engineering" (GB 50359-2016) kivisöe pesemise kohta. Hou Feng jt. rakendas maa-aluses reoveepuhastusjaamas AAO+suspended carrier protsessi, saavutades klassi 1A standardid "Saasteainete heitestandardi olmepuhastusjaamadesse" (GB 18918-2002) kohta, kusjuures põhinäitajad (COD, BOD5, NH3-N, TP) saavutasid pinnavee kvaliteedistandardite GB Viron IV klassi standardid. 3838-2002). Hao Ruigang jt. kasutas söekaevanduse olmereoveejaama laiendamisel "A/O Bio-contact oksüdatsiooni + perforeeritud keerise flokulatsiooni + kaldtoru settimist + aktiivset liivafiltratsiooni", saavutades 1A klassist parema heitvee kvaliteedi. Yan Ziyu jt. Samuti saavutas häid tulemusi biokile protsesside abil olemasoleva söekaevanduse olmereoveepuhastuse moderniseerimiseks. Modifitseeritud AAO protsess võimaldab olemasolevates tehastes võimsust suurendada ja heitvee kvaliteeti minimaalsete muudatustega parandada.
See protsess hõlmab suspendeeritud kandjate lisamist anoksilistele ja aeroobsetele mahutitele, ühendades aktiivmuda ja biokile protsesside eelised. Sellel on suur mahuline koormus, suur biomass, kõrge töötlemise efektiivsus, tugev kohanemisvõime 水质和水量的变化, täiustatud protsessi stabiilsus ja hea toitainete eemaldamine. See moodustab väga spetsiifilisi aktiivseid biokilesid, suurendades efektiivsust reaktori mahu ja stabiilsuse kohta, võimaldades väiksemaid reaktoreid. Sloughing biokile muda sisaldab rohkem algloomi/metaloomi, on suurema tihedusega ja suurema osakese suurusega, mille tulemuseks on hea settivus ja tahkete ainete lihtne vedeliku eraldamine. See võimaldab täielikku SRT-HRT eraldamist, välistab muda kogunemise ja sobib lahustuvate orgaaniliste ainete rikka reovee jaoks.
2.1 Juhtumiuuring
Zichangi linnast umbes 16 km kaugusel Yan'ani linnas asuvas söekaevanduses on olmereoveepuhasti projekteeritud võimsusega 1200 m³/d. Protsess on järgmine: "Ekraan + tasanduspaak + AAO koos riputatud kandjatega + täiustatud töötlemine (koagulatsioon-settimine-filtreerimine) + desinfitseerimine". Muda töödeldakse "gravitatsioonilise paksenemise + kruvivajutusega veetustamise teel". Heitvesi vastab söepesuvee rangematele piirangutele *GB/T 18920-2020* ja GB 50359-2016. Töödeldud vett taaskasutatakse kaevanduses Greenery ja söe valmistamise tehases täiendava veena. Disaini sisse-/heitvee kvaliteet on seesTabel 1. Protsessi voog on näidatud jooniselJoonis 1.
Reovesi läheb läbi sõela (vahe 5 mm, paigaldusnurk 75 kraadi) tasanduspaaki (P×B×H=14.0 m×6,0 m×6,0 m, efektiivne sügavus 2,95 m, maht 247,8 m³, HRT 4,13 h), mis vastab GB 50810-2012 nõuetele. Kaks segistit takistavad settimist. Kolm sukelpumpa (2 töökorras +1 ooterežiimis, Q=32.5 m³/h, H=17 m, N=4 kW) tõstavad vett bioloogilistesse mahutitesse.
Bioloogiline süsteem koosneb kahest paralleelsest rongist. rongi kohta:
- Anaeroobne paak: P × P × K=2.0 m × 5,0 m × 5,0 m, efektiivne sügavus 4,5 m, HRT 1,5 h.
- Anoksiline paak: P × B × K =4.0 m × 5,0 m × 5,0 m, efektiivne sügavus 4,25 m, HRT 2,83 h.
- Aeroobne paak: P × P × K=15.0 m × 5,0 m × 5,0 m, efektiivne sügavus 4,0 m, HRT 10,0 h. Süsteemi HRT kogupikkus on 15,75 h. Aeroobsesse mahutisse paigaldatakse rippkandurid (täiteaste 80%, eripind 600 m²/m³). Projekteeritud õhu-vee{12}}suhe on 13,7:1. Kasutatakse kolme Rootsi puhurit (2 töökorras +1 ooterežiimi, Q=6.84 m³/min, N=11 kW, P=44.1 kPa). Muda ringlussevõtu suhe on 100%, segavedeliku ringlussevõtu suhe on 200%.
Kahe ristkülikukujulise perifeerse-sisend-/väljalaskeava sekundaarse selgitaja (P × B × K=5.0 m × 5,0 m × 3,5 m) pinnakoormuse kiirus on 1,2 m³/(m² × h) ja HRT 2,5 tundi.
Integreeritud veepuhastaja (kombineerib koagulatsiooni, settimist, filtreerimist) tagab täiustatud töötluse SS-i ja fosfori edasiseks eemaldamiseks.
Muda töötlemine hõlmab gravitatsioonilist paksendamist (Φ2,5 m × 5,0 m süsinikterasest paak), millele järgneb kruvipressiga veetustamine. Polüakrüülamiidi (PAM) doseeritakse enne veetustamist 3,0–5,0 kg/t kuivaine. Igapäevane veetustatud mudakook on alla 150 kg või võrdne niiskusesisaldusega 80% või sellega võrdne, transporditakse -kohalt välja.
Desinfitseerimiseks kasutatakse kohapealset-ClO2 generaatorit (efektiivne klooriannus 120 g/h), mis doseeritakse läbipaistva süvendi sisselaskeavasse. Selge kaevu efektiivne maht on 250 m³, mis tagab kokkupuuteaega 4,2 tundi.
Tehas on varustatud ulatusliku võrguseirega (vooluhulgamõõturid, jääkkloor, pH, DO, COD, hägusus, muda tase/kontsentratsioon) ning pumpade, puhurite, tagasipesu, kemikaalide doseerimise ja segamise automaatjuhtimissüsteemidega, mis tagavad intelligentse ja järelevalveta töö.
2.2 Toimivuse analüüs
Tehas lõpetas kasutuselevõtu 2021. aastal ja on töötanud üle kahe aasta. 2024. aasta sisse-/heitvee tegelik kvaliteet on näidatudTabel 2.
Sissevoolava BHT5/N suhe on 5,5, mis näitab madala süsinikusisaldusega ---lämmastiku (C/N) suhtega heitvett, mis suvel väheneb veelgi sademete imbumise ja harjumuste muutumise tõttu. Talvine äärmuslik temperatuur võib Yan'anis ulatuda -21 kraadini. Tegelik heitvee kvaliteet on disainist parem, eemaldamise määrad ulatuvad: KHT 97,8%, BHT5 99.7%, SS 99,7%, NH3-N 93,5%, TP 87,10%, vastab 绿化 ja söepesu standarditele.
Aktiivne biokile mass anoksilistes/aeroobsetes mahutites on koguni 125 g/m² kandja, mis on võrdne MLSS-iga 13 g/l -neli korda tavalisest aktiivmudast. Mikroorganismid on endogeense hingamise faasis, mille tulemusel moodustub igapäevane muda umbes 1/3 tavapärastest meetoditest, parema settivusega, mis võimaldab kasutada väiksemaid mudatöötlusseadmeid.
Kuigi bio{0}}kontaktoksüdatsioon võib toimida ilma muda ringlussevõtuta, on Xiong Ren et al. näitab, et ringlussevõtuga süsteemid saavutavad kõrgemad COD, TN, NH3-N, SS eemaldamise määrad ja vähendavad muda saagist 29,6%. See konstruktsioon sisaldab segavedeliku ringlussevõttu, mille toimimise paindlikkus põhineb heitvee kvaliteedil.
Tehas (1200 m³/p) võtab enda alla 1350,3 m², kapitaliinvesteering on 20 miljonit CNY ja tegevuskulud 1,05 CNY/m³.
Võrreldes tavapärase AAO-ga, mis nõuab tõhusaks madalal{0}}temperatuuril töötamiseks laiendatud SRT-d, säilitab see muudetud protsess samaaegse toitainete eemaldamise lihtsuse, rikastades samal ajal bioloogilist kooslust kandjatega. SRT-HRT eraldamine suurendab bio-stabiilsust, tagades usaldusväärse töö madala C/N ja madalal{4}}temperatuuri tingimustes. Stabiilset heitvett saab säilitada vähese muda ringlussevõtuga või üldse mitte, mis võimaldab vähendada muda kohapealset hulka ja vähendada muda käitlemise kulusid. Selle lihtsus ja täiteaine puudumine muudavad selle väga sobivaks söekaevanduse olmereovee puhastamiseks.
3. AAO protsessi optimeerimise uuring
Muudetud AAO protsessid on tavaliselt kavandatud vastavalt parameetritele, mis on esitatud jaotises "Välisreovee projekteerimise standard" (GB 50014-2021). Siiski on vaja optimeerida söekaevanduse reoveele omaseid tööparameetreid (HRT, SRT, aeratsioon, ringlussevõtu suhted, MLSS), et teha kindlaks optimaalsed tingimused tulevaseks projekteerimiseks ja kasutamiseks.
Tavalises AAO-s suunatakse muda aeroobsest mahutist anaeroobsesse mahutisse, kandes nitraati ja kõrget DO-d, mis võib kahjustada bioloogilist fosfori eemaldamist. Võib kaaluda Kaplinna ülikooli (UCT) protsessi, kus muda suunatakse ringlusse anoksiidsesse paaki, nitrifitseeritud vedelik anoksilisest paaki ja lisatakse täiendav ringlus anoksilisest paakist anaeroobsesse paaki, et tõhustada bio-P eemaldamist.
Muda töötlemine võib moodustada 50–60% tehase tegevuskuludest. Tuleks kasutusele võtta in-situ muda vähendamise tehnoloogiad. Kõrge MLSS modifitseeritud AAO bio{5}}paakides viib kõrge F/M suhteni, kus võib toimuda ainevahetuse katkemine, mis soodustab muda vähendamist ja alandab muda käitlemise kulusid. Tulevikus tuleks keskenduda in-situ vähendamise tehnoloogiate rakendamisele, nagu krüptiline kasv mikro-lüüsi kaudu, oksiline-settimine-anaeroobne (OSA) protsess ja ainevahetuse katkestamine söekaevanduse reoveepuhastuses.
See protsess sobib söekaevanduste olemasolevate AAO tehaste moderniseerimiseks. Kandjate lisamine anoksilistele/aeroobsetele mahutitele võib parandada heitvee kvaliteeti, suurendada võimsust ja suurendada süsteemi stabiilsust. Rangemate heitveenõuetega tehaste puhul võib sekundaarse selgiti asendamine MBR-süsteemiga vee kvaliteeti veelgi parandada.
4. Järeldus
- Modifitseeritud AAO protsess sobib söekaevanduste olemasolevate AAO süsteemide uuendamiseks, et suurendada stabiilsust, suurendada võimsust või täita rangemaid standardeid.
- Söekaevanduse olmereovee puhastamisel võib heitvesi vastata samaaegselt *GB/T 18920-2002* teede kastmise/haljastuse standarditele ja GB 50359-2016 söepesuvee standarditele, mis näitab tugevat kohanemisvõimet vee kvaliteedi ja koguse muutustega.
- Protsess toodab stabiilset muda, millel on hea settivus ja lihtne eraldamine, tekib vähem setet ja vähenevad muda töötlemise kulud.