Предыстория проекта
- Расположение:Завод по очистке сточных вод химической группы в Чжэцзяне
- Сложность:Раньше для удаления высокого содержания азота по Кьельдалю из сточных вод использовался процесс A2O. Но его притоком были различные производственные сточные воды, содержащие большое количество ионов Ca²⁺ и S²⁻ в надосадочной жидкости карбидного шлака из ацетиленовых сточных вод. Эти ионы серьезно повлияли на процесс микробной нитрификации и работу установки.
- Наши меры:1. Добавьте оборудование предварительной обработки на начальном этапе.. 2. Преобразуйте вторичную аэробную стадию в процесс MBBR.
Экспериментальные материалы и методы
Качество сырой воды
Сток для пилотной установки был получен из сточных вод резервуара гомогенизации очистных сооружений. В таблице 1 представлены показатели качества поступающей воды. Согласно требованиям эксперимента концентрацию входящего аммиачного азота повышали, используя в качестве азотной добавки сульфат аммония для поддержания концентрации ТКН на уровне 120-220 мг/л.
Технологическая схема и основное оборудование
Текущий процесс на очистных сооружениях представляет собой процесс A2O (рис. 1), в котором на этапе АО используется метод активного ила, а в конечном аэробном резервуаре добавляются эластичные наполнители. Проектный дебит – 14 400 м³/сут. Процесс пилотной установки показан на рисунке 2 с расходом 100 л/ч и непрерывной круглосуточной работой.
Основные характеристики пилотной установки включают добавление установки предварительной очистки и перевод вторичной аэробной стадии на процесс MBBR. Эта гибридная подвесная-прикрепленная государственная конструкция исключает необходимость во вторичном отстойнике. В таблице 2 приведены технические характеристики и размеры основного оборудования.
Результаты и обсуждение
1. Условия запуска и эксплуатации.
Пилотная установка была запущена в апреле 2007 года и началась с микробной инокуляции. Добавленный ил был получен из первоначального аэробного резервуара завода. Нитрифицирующие бактерии MBBR культивировались в бытовых сточных водах и водопроводной воде, обработанной сульфатом аммония-, с добавлением NaHCO₃ для регулирования щелочности и постепенного увеличения нагрузки аммиачного азота. Затем объем поступающей воды в основной аэробный резервуар увеличивали, достигая желаемых условий примерно через месяц, что позволяло проводить непрерывное тестирование приточной воды. Во время работы MLSS в бескислородных и аэробных резервуарах составлял 4832 мг/л, тогда как в резервуаре MBBR взвешенный MLSS составлял 5091 мг/л. Уровни растворенного кислорода в бескислородном резервуаре составляли 3 мг/л, а в резервуаре MBBR - в пределах 3-4 мг/л при pH 7,4-7,5, что способствовало благоприятным условиям для роста нитрифицирующих бактерий.
2. Эффективность предварительной обработки
FeSO₄ и NaHCO₃ добавляли в резервуар предварительной -аэрации, доводя pH примерно до 7,7 и контролируя концентрации в сточных водах Ca²⁺ и S²⁻. Концентрация Ca²⁺ в сточных водах составляла около 300 мг/л, а S²⁻ была снижена до уровня, который не подавлял микробную активность на этапе биологической очистки. Однако предварительная обработка была менее эффективной для удаления Ca²⁺, в результате чего концентрация оставалась относительно высокой.
3. Эффективность удаления ХПК
Концентрация ХПК в притоке была повышена до 1000 мг/л в соответствии с требованиями испытаний. Благодаря двухэтапной аэробной установке с предварительной-денитрификацией потребление ХПК было особенно высоким во время денитрификации. По имеющимся данным, для полной денитрификации необходимо соотношение ХПК:ТКН выше 6,6:1; однако экспериментальное соотношение составляло 4,5–8,3, что приводило к средней степени денитрификации 69%. Хотя ХПК входящих потоков был относительно высоким, концентрация ХПК в сточных водах оставалась ниже 100 мг/л. Рисунок 3 иллюстрирует концентрацию ХПК в сточных водах в течение периода испытаний с августа по сентябрь 2007 года, показывая концентрации между 40-80 мг/л и средней скоростью удаления 93,3%, что соответствует китайскому «Комплексному стандарту сброса сточных вод» (GB 8978-1996) стандарту сброса класса I.
4. Эффективность удаления аммиачного азота.
В течение периода испытаний с августа по сентябрь 2007 г. концентрация входящего TKN составляла 120–220 мг/л, при этом степень удаления превышала 95%. Этот процесс эффективно удаляет азот Кьельдаля благодаря процессу MBBR, используемому на последнем этапе, который включает как взвешенные, так и прикрепленные формы ила, тем самым увеличивая концентрацию ила и повышая устойчивость системы к ударным нагрузкам. Загрузка аммиачного азота составила 0,018 кг/(кг·сут). Однако, поскольку ночные температуры в сентябре стали существенно меняться по сравнению с августом, произошло небольшое снижение общей эффективности удаления ТКН.
5. Анализ ионов кальция в наполнителях резервуаров MBBR.
Отчеты показывают, что отложение Ca²⁺ подавляет нитрификацию. Во время работы очистных сооружений осаждение ионов кальция на гибких наполнителях аэробного резервуара подавляло рост микробов, снижая эффективность нитрификации в конечном аэробном резервуаре. Поскольку предварительная обработка оказалась неэффективной для удаления Ca²⁺, был проведен необходимый мониторинг Ca²⁺ в процессе MBBR. Измерения содержания кальция составили 2,13% в мае, 1,89% в июле и 1,04% в сентябре, что указывает на отложение Ca²⁺ на наполнителях. Однако из-за подвижности наполнителей MBBR отложившийся Ca²⁺ автоматически теряется под воздействием аэрации, предотвращая неблагоприятное воздействие на нитрификацию.
Выводы
В рамках пилотного исследования AquaSust завод был модернизирован путем добавления оборудования предварительной-очистки на начальном этапе и специализации на процессе MBBR на аэробной стадии. Окончательные данные показали следующие положительные результаты:
1. После эффективной предварительной обработки концентрация S²⁻ в сточных водах была низкой, хотя эффективность удаления Ca²⁺ оставалась низкой. Общая стабильность процесса сохранялась, что способствовало последующей биологической очистке.
2. Когда концентрация ХПК в сточных водах достигла 1000 мг/л, ХПК в сточных водах оставалась ниже 80 мг/л, при этом средний уровень удаления ХПК составлял 93,3%, что соответствовало требованиям.
3. Процесс MBBR последовательно достигал высокой степени удаления азота по Кьельдалю, в среднем более 95% при нагрузке аммиачного азота 0,018 кг/(кг·сут).
4. Мониторинг ионов кальция в наполнителях резервуаров MBBR показал, что значительные отложения были предотвращены, что позволило избежать неблагоприятного воздействия на нитрификацию.