Pre-anaeroobse mikro-pooride õhutamise oksüdatsioonikraavi reoveepuhastustehnoloogia
Sissejuhatus
Analüüstavapärane oksüdatsioonikraavi protsessnäitab, et aeratsiooni intensiivsust ja voolumustreid reguleerides ja optimeerides puhastatakse heitvett järjestikku läbi anaeroobsete, anoksiliste ja aeroobsete reaktsioonipaakide, tagades tõhusa orgaanilise aine eemaldamise. Küll aga sellised probleemid nagusuur üldine investeeringjamadal hapnikuülekande efektiivsuson levinud, mis viibmitteoptimaalne lämmastiku ja fosfori eemaldamine. Nende piirangute kõrvaldamiseks on läbi viidud -anoksilise mikropoorse aeratsiooniga oksüdatsiooniga kraavireoveepuhastustehnoloogia põhjalik uurimustöö, mille eesmärk on tõsta linnareoveepuhastite töötõhusust ja parandada veeressursside kasutamist.
1. Projekti ülevaade
X City reoveepuhastis puhastatakse peamiselt olmereo- ja tööstusreovett, kus on märkimisväärne hulk tööstuslikku heitvett.Projekteeritud puhastusvõimsus on 10×10⁴ m³/d. Sisse- ja heitvee kvaliteedistandardid on näidatudTabel 1. Praegu kasutatakse 30% puhastatud heitveest taaskasutatud veena soojuselektrijaamades, ülejäänud 70% juhitakse jõgedesse. Pinnavee funktsionaalse klassifikatsiooni ja asulareoveepuhastite saasteainete heite standardite alusel peab jaam vastama 1B klassi heitestandardile. Linnamajanduse jätkuva arengu ja reovee väljajuhtimise suurenemise tõttu on tehas rakendanud olmereovee pealtkuulavat reoveepuhastust, laiendanud kanalisatsioonivõrku ja võtnud kasutusele anoksilise mikropoorse aeratsiooniga oksüdeerimise protsessi, et vähendada linnade pinnaveeallikate reostust.
2. Anoksilise mikropoorse aeratsiooni oksüdatsioonikraavi-protsessi vool
Selle protsessi tuumaks on eel-anoksilise paagi ja mikropoorse aeratsiooni oksüdatsioonikraavi kombinatsioon. Ravi järjestus on järgmine:reovesi → jäme sõel → sisselaske pumbamaja → peensõel → keeristerakamber → anaeroobne paak → anoksilised/aeroobsed tsoonid → sekundaarne settepaak → desinfitseerimispaak → heitvesi. Osa sekundaarse settepaagi mudast juhitakse enne lõplikku kõrvaldamist muda veetustusseadmesse. Protsess keskendub fosfori vabanemisele, bioloogilisele lämmastiku eemaldamisele ja fosfori eemaldamisele.
2.1 Fosfori eraldumine
Anaeroobses paagis muudavad fermentatiivsed bakterid biolagunevad makromolekulid väiksemateks molekulaarseteks vaheühenditeks, peamiselt lenduvateks rasvhapeteks (VFA). Pikaajalistes anaeroobsetes tingimustes kasvavad polüfosfaate{1}}akumuleerivad organismid (PAO) aeglaselt ja vabastavad polüfosfaate lagundades oma rakkudest fosfaati lahusesse. See protsess annab energiat madala-molekulaarsete rasvhapete omastamiseks ja polühüdroksübutüraadi (PHB) graanuliteks muundamiseks.
2.2 Bioloogiline lämmastiku eemaldamine
Ammoniaaklämmastik muudetakse aeroobsetes tingimustes nitrifitseerivate bakterite toimel nitritiks ja nitraadiks. Anoksilises tsoonis redutseerivad denitrifitseerivad bakterid nitraadi lämmastikgaasiks, mis eraldub atmosfääri. See protsess vähendab tõhusalt lämmastiku taset reovees.
2.3 Fosfori eemaldamine
Aeroobsetes tingimustes kasutavad PAO-d ortofosfaadi absorbeerimiseks süsinikuallikaid ja PHB-d, sünteesides oma rakkudes polüfosfaate. Seejärel eemaldatakse kogunenud fosfor süsteemist koos jääkmudaga, saavutades tõhusa fosfori eemaldamise.
Võrreldes tavapäraste protsessidega,anoksiline mikropoorne aeratsiooni oksüdatsioonikraav{0}} lihtsustab toiminguid, kõrvaldades esmase settimise või lühendades selle kestust. See võimaldab suurematel orgaanilistel osakestel liivakambrist siseneda bioloogilisse süsteemi, kõrvaldades süsinikuallika puudused. Vahelduvad anaeroobsed -anoksilised-aeroobsed tingimused pärsivad filamentsete bakterite kasvu, parandavad muda settivust ning integreerivad lämmastiku eemaldamise, fosfori eemaldamise ja orgaanilise lagunemise. Anaeroobne ja anoksiline tsoon loovad soodsa keskkonna lämmastiku ja fosfori eemaldamiseks, aeroobne tsoon aga toetab samaaegset fosfori vabanemist ja nitrifikatsiooni. Tõhususe tagamiseks tuleb aeroobse tsooni maht hoolikalt arvutada:
Kus:
- X: Mikroobse muda kontsentratsioon (mg/l)
- Y: muda saagise koefitsient (kgMLSS/kgBOD)
- Se: heitvee kontsentratsioon (mg/l)
- S0: mõjutav kontsentratsioon (mg/l)
- θC0: hüdrauliline retentsiooniaeg (s)
- Q: sissevoolu voolukiirus (l/s)
- V0: aeroobse reaktori efektiivne maht (L)
3. Anoksilise-anoksilise mikropoorse aeratsiooni oksüdatsioonikraavi tehnoloogia põhiaspektid
3.1 Eel-anoksilise paagi tehnoloogia
Anoksilises paagis on anaeroobsed mikroorganismid, mis lagundavad ja muundavad orgaanilist ainet, vähendades muda teket ja leevendades koormust järgmistel töötlemisetappidel.
3.1.1 Protsessi voog
3.1.1.1 Mõjuainete eeltöötlus
Sõelumisel eemaldatakse hõljuvad tahked ained, nagu plast, juuksed ja köögijäätmed, kasutades täiustatud bioloogilisi ekraane. Voolu ja kvaliteedi reguleerimine tagavad homogeensuse, samas kui settimine (loodusliku või keemilise -abiga) eemaldab hõljuvad tahked ained ja orgaanilise/anorgaanilise aine.
3.1.1.2 Anaeroobne reaktsioon
Kontrollitud temperatuur, pH ja retentsiooniaeg hõlbustavad anaeroobse muda ja reovee põhjalikku segamist, parandades orgaanilise aine eemaldamist. Anaeroobsetes reaktorites kasutatakse segamist või tsirkulatsiooni, et soodustada fermentatsiooni, tekitades CO₂, CH4 ja H2S jälgi. Järgnevad gaasi-vedela-tahke aine eraldamine ja jääkgaasi töötlemine.
3.1.1.3 Järel-puhastus ja heitvesi
Resistentseid anorgaanilisi ja orgaanilisi saasteaineid töödeldakse aeroobsete protsesside või aktiivsöe adsorptsiooni teel. Veebiseire jälgib mikroobide aktiivsust ja veekvaliteedi näitajaid (nt F/M suhe, lahustunud hapnik). F/M suhe peaks olema keskmiselt 0,06; lahustunud hapniku sisaldus anaeroobsetes tsoonides peaks olema 0,5–1 mg/l.
3.1.2 Protsessi juhtimine
Peamised meetmed hõlmavad järgmist:
Suure lagundusvõimega anaeroobse muda kultiveerimine ja optimaalsete toitainete vahekordade säilitamine (C:N:P ≈ 100:5:1).
Orgaanilise koormuse, temperatuuri (30–35 kraadi) ja pH (6,5–7,5) reguleerimine. Orgaaniline koormus peaks olema 3–6 kgBOD₅/(m³·d).
Muda ringlussevõtu rakendamine mikroobide kontsentratsiooni ja aktiivsuse säilitamiseks. Veetustatud muda saab uuesti kasutada väetisena või söödana.
3.2 Mikropoorse aeratsiooni oksüdatsioonikraavi tehnoloogia
Muda pundumine, mida sageli põhjustavad niitjad bakterid või zoogloea laienemine, halvendab settivust. Järgmised võrrandid kirjeldavad mikroobide kasvu:
Kus:
- Kd: Mikroobide lagunemise koefitsient (d-1)
- S: substraadi kontsentratsioon (mg/l)
- Ks: pool{0}}küllastuskoefitsient (mg/l)
- Y: tulukoefitsient (kgMLSS/kgCOD)
- μmax: maksimaalne kasvu erikiirus (d-1)
- μ: mikroobide kasvukiirus (d-1)
Kus:
- Smin: substraadi minimaalne kontsentratsioon püsiseisundis (mg/l)
- Kd: Mikroobide lagunemise koefitsient (d-1)
- Ks: pool{0}}küllastuskoefitsient, st substraadi kontsentratsioon, kui μ=μmax/2μ=μmax/2 (mg/l)
- Y: tulukoefitsient (kgMLSS/kgCOD)
- μmax: maksimaalne kasvu erikiirus (d-1)
3.2.1 Protsessi kavandamise parameetrid
Reovesi läbib enne oksüdatsioonikraavi sisenemist sõelad, liivakambrid ja anaeroobsed mahutid (koos segistitega). Mikropoorsed aeraatorid ja sukelpropellerid loovad vaheldumisi aeroobseid/anoksilisi tingimusi. Süsteem sisaldab kahte anaeroobset paaki (2,8h HRT) ja nelja oksüdatsioonikraavi (8,64h HRT). Muda vanus on 11,3 päeva.
3.2.2 Piloot-seadme mastaabikujundus
Pilootsüsteem sisaldab aereeritud liivakambrit, pumpasid, anaeroobset selektorit, oksüdatsioonikraavi, muda tagasivoolupumpa, sekundaarset settit ja heitveepumpa. Anaeroobsel selektoril (2,35 m³) on kolm sektsiooni koos segistite ja monitoridega (ORP, pH). Oksüdatsioonikraavil (26,3 m³) on mitu sisse-/väljalaskeava ja mikropoorsed difuusorid. Testimine näitas mõjuvaid keskmisi: SS 160 mg/L, KHT 448 mg/L, TP 4 mg/L.
Järeldus
Anoksilise ja mikropoorse aeratsiooni oksüdatsioonikraavi tehnoloogiate integreerimine{0}} parandab oluliselt lämmastiku ja fosfori eemaldamist. Edasised jõupingutused peaksid keskenduma muda vanuse, lahustunud hapniku ja muda tagasivoolu suhte optimeerimisele, et veelgi parandada töötlemise tõhusust.