Tło projektu
- Lokalizacja:Oczyszczalnia ścieków należąca do grupy chemicznej w Zhejiang
- Trudność:Wykorzystano proces A2O do usunięcia dużej ilości azotu Kjeldahla ze ścieków wcześniej. Jednak jego dopływ składał się z różnych ścieków produkcyjnych, zawierających dużą ilość jonów Ca²⁺ i S²⁻ w supernatancie żużla karbidowego ze ścieków acetylenowych. Jony te poważnie wpływały na proces nitryfikacji mikrobiologicznej i pracę instalacji.
- Nasze środki:1. Dodaj urządzenia do obróbki wstępnej na etapie początkowym. 2. Przekształć wtórny etap aerobowy w proces MBBR.
Materiały i metody eksperymentalne
Jakość wody surowej
Dopływ do instalacji pilotażowej pochodził ze ścieków ze zbiornika homogenizacyjnego oczyszczalni ścieków. W tabeli 1 przedstawiono wskaźniki jakości wód dopływowych. Zgodnie z wymogami doświadczalnymi podwyższono dopływający azot amonowy, stosując jako uzupełnienie azotu siarczan amonu w celu utrzymania stężenia TKN na poziomie 120-220 mg/l.
Przebieg procesu i główne wyposażenie
Obecny proces w oczyszczalni to proces A2O (Rysunek 1), przy czym etap AO wykorzystuje metodę osadu czynnego, a końcowy zbiornik tlenowy dodaje elastyczne wypełniacze. Projektowy przepływ wynosi 14 400 m³/d. Proces jednostki pilotażowej pokazano na rysunku 2, przy natężeniu przepływu 100 l/h i ciągłej pracy 24-godzinnej.
Główne cechy jednostki pilotażowej obejmują dodanie urządzenia do obróbki wstępnej i konwersję wtórnego etapu tlenowego do procesu MBBR. Ta hybrydowa konstrukcja-z zawieszeniem eliminuje potrzebę stosowania osadnika wtórnego. Tabela 2 zawiera dane techniczne i wymiary wyposażenia podstawowego.
Wyniki i dyskusja
1. Warunki uruchomienia i eksploatacji
Prace pilotażowe rozpoczęto w kwietniu 2007 r., począwszy od zaszczepienia drobnoustrojów. Dodany osad pochodził z początkowego zbiornika aerobowego zakładu. Bakterie nitryfikacyjne MBBR hodowano w ściekach bytowych i wodzie kranowej uzdatnionej-siarczanem amonu, z dodatkiem NaHCO₃ w celu regulacji zasadowości i stopniowego zwiększania ładunku azotu amonowego. Następnie zwiększono objętość wody dopływającej w głównym zbiorniku tlenowym, osiągając pożądane warunki po około miesiącu, co umożliwiło ciągłe testowanie dopływu. Podczas pracy MLSS w zbiornikach beztlenowych i tlenowych wynosił 4832 mg/L, natomiast w zbiorniku MBBR MLSS w postaci zawiesiny wynosił 5091 mg/L. Poziomy DO w zbiorniku beztlenowym wynosiły 3 mg/l, a w zbiorniku MBBR wahały się w granicach 3-4 mg/l, przy pH 7,4-7,5, co sprzyjało wzrostowi bakterii nitryfikacyjnych.
2. Skuteczność obróbki wstępnej
Do zbiornika wstępnego-napowietrzania dodano FeSO₄ i NaHCO₃, dostosowując pH do około 7,7 i monitorując stężenia Ca²⁺ i S²⁻ w ściekach. Stężenie Ca²⁺ w ściekach wynosiło około 300 mg/l, natomiast S²⁻ obniżono do poziomu, który nie hamuje aktywności drobnoustrojów na etapie oczyszczania biologicznego. Jednakże obróbka wstępna była mniej skuteczna w usuwaniu Ca²⁺, pozostawiając stosunkowo wysokie stężenie.
3. Skuteczność usuwania ChZT
Stężenie ChZT na wlocie podwyższono do 1000 mg/l zgodnie z wymaganiami testu. Ze względu na dwuetapową-konfigurację aerobową z wstępną-denitryfikacją, zużycie ChZT było szczególnie wysokie podczas denitryfikacji. Według raportów do całkowitej denitryfikacji potrzebny jest stosunek ChZT:TKN powyżej 6,6:1; jednakże stosunek eksperymentalny wynosił od 4,5 do 8,3, co dawało średni stopień denitryfikacji 69%. Chociaż dopływający ChZT był stosunkowo wysoki, stężenie ChZT na odpływie pozostawało poniżej 100 mg/l. Rysunek 3 ilustruje stężenie ChZT w ściekach w okresie testowym od sierpnia do września 2007 r., wykazując stężenia w zakresie 40–80 mg/l i średni stopień usuwania wynoszący 93,3%, spełniając chińską „Kompleksową normę odprowadzania ścieków” (GB 8978-1996) normę odprowadzania klasy I.
4. Skuteczność usuwania azotu amoniakalnego
W okresie testowym od sierpnia do września 2007 r. stężenie dopływającego TKN mieściło się w zakresie 120–220 mg/l, a stopień usuwania przekraczał 95%. Proces ten skutecznie usuwał azot Kjeldahla dzięki zastosowanemu na ostatnim etapie procesowi MBBR, który obejmował zarówno osady zawieszone, jak i związane, zwiększając w ten sposób stężenie osadu i zwiększając odporność systemu na obciążenia udarowe. Ładunek azotu amonowego wynosił 0,018 kg/(kg·d). Jednakże, ponieważ nocne temperatury we wrześniu zaczęły znacznie różnić się w porównaniu z sierpniem, nastąpił niewielki spadek ogólnej wydajności usuwania TKN.
5. Analiza jonów wapnia w napełniaczach zbiorników MBBR
Raporty wskazują, że osadzanie się Ca²⁺ hamuje nitryfikację. W trakcie pracy oczyszczalni osadzanie się jonów wapnia na elastycznych wypełniaczach w zbiorniku tlenowym hamowało rozwój drobnoustrojów, zmniejszając efektywność nitryfikacji w końcowym zbiorniku tlenowym. Ponieważ obróbka wstępna nie była skuteczna w usuwaniu Ca²⁺, przeprowadzono niezbędny monitoring Ca²⁺ w procesie MBBR. Pomiary zawartości wapnia wyniosły 2,13% w maju, 1,89% w lipcu i 1,04% we wrześniu, co wskazuje na osadzanie się Ca²⁺ na wypełniaczach. Jednakże, ze względu na ruchomy charakter wypełniaczy MBBR, osadzony Ca²⁺ byłby automatycznie usuwany pod wpływem napowietrzania, zapobiegając niekorzystnemu wpływowi na nitryfikację.
Wnioski
W ramach tego badania pilotażowego przeprowadzonego przez AquaSust zakład zmodernizowano,-dodając urządzenia do wstępnej obróbki na początkowym etapie i specjalizując się w procesie MBBR na etapie aerobowym. Ostateczne dane wykazały następujące pozytywne wyniki:
1. Po skutecznej obróbce wstępnej stężenie S²⁻ w ściekach było niskie, chociaż skuteczność usuwania Ca²⁺ pozostała niska. Utrzymano ogólną stabilność procesu, co przyniosło korzyści dalszemu oczyszczaniu biologicznemu.
2. Gdy stężenie ChZT na dopływie osiągnęło 1000 mg/l, ChZT na wylocie pozostawało poniżej 80 mg/l, przy średnim współczynniku usuwania ChZT wynoszącym 93,3%, co spełniało wymagania.
3. W procesie MBBR konsekwentnie osiągano wysoki stopień usuwania azotu Kjeldahla, średnio ponad 95% przy ładunku azotu amonowego wynoszącego 0,018 kg/(kg·d).
4. Monitorowanie jonów wapnia w napełniaczach zbiorników MBBR wykazało, że zapobiegnięto znacznemu osadzaniu się, unikając niekorzystnego wpływu na nitryfikację.