Pozadie projektu
- miesto:Čistiareň odpadových vôd v rámci chemickej skupiny v Zhejiang
- obtiažnosť:Použil proces A2O na odstránenie vysokého Kjeldahlovho dusíka z odpadovej vody bofore. Jeho prítok však pozostával z rôznych výrobných odpadových vôd, obsahujúcich veľké množstvo iónov Ca2+ a S2⁻ v supernatante karbidovej trosky z acetylénovej odpadovej vody. Tieto ióny vážne ovplyvnili proces mikrobiálnej nitrifikácie a prevádzku závodu.
- Naše opatrenia:1. Pridajte zariadenia na predúpravu v počiatočnom štádiu. 2. Premeňte sekundárne aeróbne štádium na proces MBBR.
Experimentálne materiály a metódy
Kvalita surovej vody
Prítok do poloprevádzkového zariadenia bol odvodený z odtoku z homogenizačnej nádrže čistiarne odpadových vôd. Tabuľka 1 uvádza ukazovatele kvality prítokovej vody. Podľa experimentálnych požiadaviek bola zvýšená koncentrácia amoniakálneho dusíka, pričom síran amónny bol použitý ako doplnok dusíka na udržanie koncentrácie TKN 120-220 mg/l.
Priebeh procesu a hlavné vybavenie
Súčasný proces čistiarne je proces A2O (obrázok 1), pričom stupeň AO využíva metódu aktivovaného kalu a konečná aeróbna nádrž pridáva elastické plnivá. Projektovaný prietok je 14 400 m³/d. Proces pilotnej jednotky je znázornený na obrázku 2 s prietokom 100 l/h a nepretržitou 24-hodinovou prevádzkou.
Medzi hlavné charakteristiky pilotnej jednotky patrí pridanie zariadenia na predúpravu a konverzia sekundárnej aeróbnej fázy na proces MBBR. Tento hybridný závesný-pripojený dizajn eliminuje potrebu sekundárnej sedimentačnej nádrže. Tabuľka 2 uvádza špecifikácie a rozmery primárneho zariadenia.
Výsledky a diskusia
1. Spustenie a prevádzkové podmienky
Pilotná jednotka bola spustená v apríli 2007, pričom sa začalo s mikrobiálnou inokuláciou. Pridaný kal pochádzal z počiatočnej aeróbnej nádrže závodu. Nitrifikačné baktérie MBBR boli kultivované v domácej odpadovej vode a vo vode z vodovodu upravenej síranom amónnym-, s pridaným NaHCO₃ na reguláciu alkality a postupné zvyšovanie zaťaženia amoniakovým dusíkom. Objem prítokovej vody v primárnej aeróbnej nádrži sa potom zvýšil, pričom požadované podmienky sa dosiahli približne po jednom mesiaci, čo umožnilo nepretržité testovanie prítoku. Počas prevádzky bola MLSS v anoxickej a aeróbnej nádrži 4 832 mg/l, zatiaľ čo v nádrži MBBR bola suspendovaná MLSS 5 091 mg/l. Hladiny DO v anoxickej nádrži boli 3 mg/l a v nádrži MBBR boli medzi 3-4 mg/l, s pH 7,4-7,5, čo podporovalo priaznivé podmienky pre rast nitrifikačných baktérií.
2. Účinnosť predúpravy
FeSO4 a NaHC03 sa pridali do prevzdušňovacej nádrže, čím sa pH upravilo na približne 7,7, pričom sa monitorovali koncentrácie Ca2+ a S2⁻ vo výtokoch. Koncentrácia Ca2+ vo výtokoch bola okolo 300 mg/l, zatiaľ čo S2⁻ bol znížený na hladiny, ktoré by neinhibovali mikrobiálnu aktivitu v štádiu biologického čistenia. Predspracovanie však bolo menej účinné na odstránenie Ca2+, pričom zostala relatívne vysoká koncentrácia.
3. Účinnosť odstraňovania COD
Prítoková koncentrácia CHSK sa zvýšila na 1 000 mg/l podľa požiadaviek testu. Vďaka dvojstupňovému aeróbnemu nastaveniu s pred-denitrifikáciou bola spotreba CHSK počas denitrifikácie obzvlášť vysoká. Podľa správ je na úplnú denitrifikáciu potrebný pomer CHSK:TKN nad 6,6:1; avšak experimentálny pomer bol medzi 4,5-8,3, čo viedlo k priemernej denitrifikácii 69 %. Hoci prítoková CHSK bola relatívne vysoká, koncentrácia CHSK vo výtoku zostala pod 100 mg/l. Obrázok 3 ilustruje koncentráciu CHSK v odpadovej vode počas testovacieho obdobia od augusta do septembra 2007, pričom ukazuje koncentrácie medzi 40 – 80 mg/l a priemernú rýchlosť odstraňovania 93,3 %, čo spĺňa čínsky „Comprehensive Discharge Standard of Wastewater“ (GB 8978-1996) I. trieda vypúšťacieho štandardu.
4. Účinnosť odstraňovania amoniakového dusíka
Počas testovacieho obdobia od augusta do septembra 2007 bola pritekajúca koncentrácia TKN medzi 120-220 mg/l, s rýchlosťou odstraňovania presahujúcou 95 %. Tento proces účinne odstránil Kjeldahlov dusík vďaka procesu MBBR použitému v poslednom štádiu, ktorý zahŕňal suspendované aj pripojené formy kalu, čím sa zvýšila koncentrácia kalu a zvýšila sa odolnosť systému voči nárazovému zaťaženiu. Záťaž amoniakovým dusíkom bola 0,018 kg/(kg.d). Keďže sa však nočné teploty v septembri začali výrazne líšiť v porovnaní s augustom, došlo k miernemu poklesu celkovej účinnosti odstraňovania TKN.
5. Analýza vápnikových iónov v plnivách nádrží MBBR
Správy ukazujú, že ukladanie Ca2+ inhibuje nitrifikáciu. V prevádzke čistiarne ukladanie vápenatých iónov na flexibilné plnivá v aeróbnej nádrži inhibovalo rast mikróbov, čím sa znížila účinnosť nitrifikácie v konečnej aeróbnej nádrži. Pretože predbežná úprava bola na odstránenie Ca2+ neúčinná, vykonalo sa nevyhnutné monitorovanie Ca2+ v procese MBBR. Namerané hodnoty obsahu vápnika boli 2,13 % v máji, 1,89 % v júli a 1,04 % v septembri, čo naznačuje ukladanie Ca2+ na plnivá. Avšak kvôli pohyblivej povahe plnív MBBR by sa uložený Ca2⁺ automaticky uvoľnil vplyvom prevzdušňovania, čím by sa zabránilo nepriaznivým účinkom na nitrifikáciu.
Závery
Táto pilotná štúdia spoločnosti AquaSust modernizovala závod pridaním zariadení na pred{0}}úpravu v počiatočnom štádiu a špecializáciou na proces MBBR v aeróbnom štádiu. Konečné údaje ukázali pozitívne výsledky takto:
1. Po účinnej predbežnej úprave bola koncentrácia S2⁻ v odpade nízka, hoci účinnosť odstraňovania Ca2⁺ zostala nízka. Celková stabilita procesu bola zachovaná, čo prospelo následnému biologickému čisteniu.
2. Keď koncentrácia CHSK na prítoku dosiahla 1 000 mg/l, CHSK na výtoku zostala pod 80 mg/l, s priemernou rýchlosťou odstraňovania CHSK 93,3 %, čo spĺňa požiadavky.
3. Proces MBBR konzistentne dosahoval vysokú mieru odstraňovania dusíka podľa Kjeldahla, v priemere viac ako 95 % so zaťažením amoniakovým dusíkom 0,018 kg/(kg·d).
4. Monitorovanie vápenatých iónov v plničoch nádrží MBBR ukázalo, že sa zabránilo výraznému usadzovaniu, čím sa predišlo nepriaznivým účinkom na nitrifikáciu.