การวิเคราะห์เปรียบเทียบประสิทธิภาพการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสระหว่างกระบวนการบาร์เดนโฟและ AAO
1 ภาพรวมโครงการและผังกระบวนการ
1.1 ภาพรวมโครงการ
โรงบำบัดน้ำเสียแห่งที่ 5 แห่งซีอาน (เดิมเรียกว่า "โรงบำบัดน้ำเสียแห่งที่ 5" ซึ่งต่อไปนี้จะเรียกว่า "WuWu") มีกำลังการผลิตออกแบบรวม 400,000 ลบ.ม./วัน ครอบคลุมพื้นที่ 387.57 หมู่ (ประมาณ 258,380 ตร.ม.) ให้บริการพื้นที่ทั้งหมดประมาณ 5,330 เฮกตาร์และมีประชากรประมาณ 900,000 โรงงานสามารถบำบัดน้ำเสียในครัวเรือนและน้ำเสียอุตสาหกรรมโดยใช้กระบวนการ AAO ทั่วไปหรือกระบวนการ Bardenpho ห้าขั้นตอน โครงสร้างการบำบัดน้ำเสียหลัก ได้แก่ ตะแกรงหยาบ สถานีปั๊มยก ตะแกรงละเอียด ห้องกรวดมวลเบา ถังตกตะกอนปฐมภูมิ ถังปฏิกิริยาทางชีวภาพ ถังตกตะกอนทุติยภูมิ ถังตกตะกอน-ประสิทธิภาพสูง ตัวกรองชนิด V- และถังฆ่าเชื้อแบบสัมผัส โดยน้ำทิ้งสุดท้ายจะปล่อยลงสู่แม่น้ำ Ba คุณภาพน้ำทิ้งเป็นไปตามมาตรฐานเกรด A ที่ระบุไว้ในตารางที่ 1 ของ "มาตรฐานการปล่อยน้ำเสียที่ครอบคลุมลุ่มแม่น้ำเหลืองของมณฑลส่านซี" (DB61/224-2018) (หมายเหตุ: ขีดจำกัด TN เป็นไปตามข้อกำหนด 12 มก./ลิตรที่กำหนดไว้ใน "แผนปฏิบัติการสามปีสำหรับโครงการปรับปรุง ครอบคลุม และกำจัดกลิ่นสำหรับโครงการปรับปรุงระบบบำบัดน้ำเสียในเมืองซีอาน (2018-2020)" (เอกสารสำนักงานเทศบาล [2018] หมายเลข. 100)) อิทธิพลการออกแบบและคุณภาพน้ำทิ้งจะแสดงอยู่ในตารางที่ 1.
1.2 ผังกระบวนการ
ผังงานเปรียบเทียบกระบวนการ Bardenpho กับกระบวนการ AAO แบบดั้งเดิมจะแสดงอยู่ในนั้นรูปที่ 1 และ 2.
2 พารามิเตอร์การออกแบบ
2.1 การออกแบบที่มีอิทธิพลและคุณภาพน้ำทิ้ง
2.2 พารามิเตอร์การทำงาน
ถังชีวภาพที่เข้าร่วมในการเปรียบเทียบมีขนาดที่เหมือนกัน ถังชีวภาพแต่ละถังแบ่งออกเป็น 3 ช่อง โดยช่องเดียวมีขนาด ยาว × กว้าง × สูง=86 ม. × 15 ม. × 9 ม. ความเข้มข้นของ MLSS เฉลี่ยในถังชีวภาพอยู่ในช่วงระหว่าง 6,500~7,000 มก./ลิตร เวลากักเก็บไฮดรอลิก (HRT) สำหรับกระบวนการ AAO ทั่วไปคือ: โซนไร้อากาศ 1.983 ชม., โซน Anoxic 5.534 ชม., โซนแอโรบิก 9.029 ชม. รวมเป็น 16.546 ชม. ตัวประกันสำหรับกระบวนการ Bardenpho ได้แก่: โซนแอนแอโรบิก 1.983 ชม., โซนแอโรบิกแรก 4.643 ชม., โซนแอโรบิกแรก 7.163 ชม., โซนแอโรบิกที่สอง 1.973 ชม., โซนแอโรบิกที่สอง 0.822 ชม. รวมทั้งหมด 16.584 ชม.
3 ความเป็นมาของโครงการ วัตถุประสงค์การวิจัย และระเบียบวิธี
3.1 ความเป็นมาของโครงการและวัตถุประสงค์การวิจัย
กระบวนการบำบัดทางชีวภาพหลักที่ WuWu คือกระบวนการ AAO ทั่วไปและกระบวนการ Bardenpho กระบวนการ AAO แบบเดิมเป็นวิธีบำบัดทางชีวภาพทั่วไปในโรงบำบัดน้ำเสีย ด้วยการปรับปรุงมาตรฐานการปล่อยน้ำเสียของจีนอย่างต่อเนื่อง กระบวนการ Bardenpho ซึ่งได้มาจากกระบวนการ AAO แบบเดิมและเป็นที่รู้จักในด้านประสิทธิภาพการกำจัดไนโตรเจนที่สูงขึ้น ได้ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในโรงบำบัดน้ำเสียในประเทศ เพื่ออำนวยความสะดวกในการเลือกกระบวนการที่ดีขึ้น WuWu ได้ทำการเปรียบเทียบอย่างครอบคลุมของกระบวนการ AAO และ Bardenpho แบบเดิมจากมุมมองของการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัส นี่เป็นพื้นฐานสำหรับการอัพเกรดโรงบำบัดน้ำเสียชุมชนอื่นๆ และการออกแบบโครงการใหม่
3.2 ระเบียบวิธีวิจัย
ถังชีวภาพแต่ละถังที่ WuWu มีความสามารถในการบำบัดรายวันที่ 50,000 m³/d สำหรับการทดลองเปรียบเทียบนี้ ได้เลือกถังชีวภาพซีรีส์ A1 และ B1 ซีรีส์ A1 ใช้กระบวนการ Bardenpho โดยระบบทางชีวภาพจะแบ่งออกเป็น: โซนไร้อากาศ, โซน Anoxic แรก, โซนแอโรบิกแรก, โซน Anoxic ที่สอง และโซนแอโรบิกที่สอง ซีรีส์ B1 ใช้กระบวนการ AAO แบบเดิม โดยระบบชีวภาพจะแบ่งออกเป็น: โซนไร้อากาศ โซนอ็อกซิก และโซนแอโรบิก ในระหว่างการทดลอง ทั้งสองชุดดำเนินการภายใต้สภาวะที่เหมือนกัน โดยมีจุดสุ่มตัวอย่างกระจายไปตามการไหลของกระบวนการตามที่ต้องการ
วิธีการตรวจวัดมลพิษ: วัด TP โดยใช้วิธีแอมโมเนียมโมลิบเดตสเปกโตรโฟโตเมตริก TN โดยใช้วิธีอัลคาไลน์โพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตการย่อยด้วยรังสียูวีสเปกโตรโฟโตเมตริก NH₃-N โดยใช้วิธีการสเปกโตรโฟโตเมตริกรีเอเจนต์ของ Nessler COD โดยใช้วิธีโพแทสเซียมไดโครเมตสเปกโตรโฟโตเมตริก
4 ความท้าทายในการดำเนินงานและสถานะปัจจุบัน
กระบวนการ AAO แบบเดิมยังเป็นอีกรูปแบบหนึ่งของกระบวนการแอคทิเวเต็ดสเลจ์ AO การกำจัด TN นั้นขึ้นอยู่กับการหมุนเวียนซ้ำทั้งหมด มาตรฐานน้ำทิ้งที่สูงขึ้นและอัตราการกำจัดที่จำเป็นมากขึ้น จำเป็นต้องมีการไหลเวียนหมุนเวียนมากขึ้น ควบคู่ไปกับการใช้พลังงานและสารเคมีที่เพิ่มขึ้น สำหรับมาตรฐานเกรด A กระบวนการ AAO แบบเดิมยังคงเป็นที่ยอมรับได้ อย่างไรก็ตาม สำหรับมาตรฐาน TN ที่เข้มงวดยิ่งขึ้น กระบวนการแบบเดิมไม่เหมาะอีกต่อไป
กระบวนการ Bardenpho เป็นกระบวนการห้า-โดยทั่วไป ด้วยการเพิ่มโซนหลัง-ดีไนตริฟิเคชั่นหลังกระบวนการ AAO แบบเดิม จะทำลายข้อจำกัดของการกำจัด TN ซึ่งขึ้นอยู่กับอัตราส่วนการหมุนเวียน ดังนั้นจึงเป็นการเพิ่มการกำจัดไนโตรเจน เนื่องจากโรงบำบัดน้ำเสียต้องเผชิญกับมาตรฐานการปล่อย TN ที่เข้มงวดมากขึ้น กระบวนการ Bardenpho จึงแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญ
5 ผลการวิจัยและการอภิปราย
5.1 การกำจัด NH₃-N
ระดับ NH₃-N ที่อิทธิพลของโซนไร้ออกซิเจนและน้ำทิ้งของถังชีวภาพสำหรับ A1 และ B1 ได้รับการตรวจติดตามซ้ำๆ ตลอด 15 วัน ผลลัพธ์จะแสดงในรูปที่ 3. การกำจัด NH₃-N โดยเฉลี่ยสำหรับกระบวนการ Bardenpho คือ 12.7 มก./ลิตร ในขณะที่สำหรับกระบวนการ AAO แบบทั่วไปคือ 11.68 มก./ลิตร ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าภายใต้เงื่อนไขตามฤดูกาล ช่วงเวลา การกระจายอิทธิพลที่สม่ำเสมอ และด้วยการเพิ่มแหล่งคาร์บอนในโซนก่อน-เป็นพิษ กระบวนการ Bardenpho สามารถกำจัด NH₃-N ได้ดีกว่ากระบวนการ AAO แบบเดิม
5.2 การกำจัดเทนเนสซี
ระดับ TN ที่อิทธิพลของโซนแอนแอโรบิกและน้ำทิ้งของถังชีวภาพสำหรับ A1 และ B1 ได้รับการตรวจติดตามซ้ำๆ ตลอด 10 วัน ผลลัพธ์จะแสดงในรูปที่ 4. การกำจัด TN โดยเฉลี่ยสำหรับกระบวนการ Bardenpho คือ 6.23 มก./ลิตร ในขณะที่สำหรับกระบวนการ AAO แบบทั่วไปคือ 2.65 มก./ลิตร ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าภายใต้สภาวะเดียวกัน กระบวนการ Bardenpho สามารถกำจัด TN โดยรวมได้ดีกว่ากระบวนการ AAO ทั่วไป
5.3 การกำจัด TP
ระดับ TP ที่อิทธิพลของโซนไร้ออกซิเจนและน้ำทิ้งของถังชีวภาพสำหรับ A1 และ B1 ได้รับการตรวจติดตามซ้ำๆ ตลอด 22 วัน ผลลัพธ์จะแสดงในรูปที่ 5. การกำจัด TP โดยเฉลี่ยสำหรับกระบวนการ Bardenpho คือ 0.561 มก./ลิตร ในขณะที่สำหรับกระบวนการ AAO แบบทั่วไปคือ 0.449 มก./ลิตร ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าภายใต้สภาวะเดียวกัน กระบวนการ Bardenpho สามารถกำจัด TP โดยรวมได้ดีกว่ากระบวนการ AAO ทั่วไป
5.4 การลบซีโอดี
ระดับซีโอดีที่อิทธิพลของโซนแอนแอโรบิกและน้ำทิ้งของถังชีวภาพสำหรับ A1 และ B1 ถูกติดตามซ้ำๆ ตลอด 9 วัน ผลลัพธ์จะแสดงในรูปที่ 6. ปริมาณการใช้ COD โดยเฉลี่ยสำหรับกระบวนการ Bardenpho คือ 13 มก./ลิตร ในขณะที่สำหรับกระบวนการ AAO แบบทั่วไปคือ 19 มก./ลิตร ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน กระบวนการ AAO แบบเดิมมีความต้องการ COD สูงกว่ากระบวนการ Bardenpho
6 บทสรุปและแนวโน้ม
6.1 บทสรุป
ภายใต้เงื่อนไขการปฏิบัติงานตามฤดูกาลเดียวกัน กระบวนการ Bardenpho แสดงให้เห็นถึงแนวโน้มโดยรวมของประสิทธิภาพการกำจัด TN, TP และ NH₃-N ในน้ำเสียที่เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการ AAO ทั่วไป
ปัจจุบันการใช้สารกำจัดฟอสฟอรัสต่อปีในการบำบัดน้ำเสียด้วยกระบวนการ AAO แบบเดิมที่ WuWu อยู่ที่ประมาณ 2,961 ตัน สำหรับกระบวนการบาร์เดนโฟมีประมาณ 2,000 ตัน ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนต่อปีได้ประมาณ 450,000 หยวน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่สำคัญ
การดำเนินงานของกระบวนการ Bardenpho จะเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานการปล่อยน้ำเสียที่เข้มงวดอย่างต่อเนื่องของจีน และลดมลพิษในระบบน้ำปลายน้ำของแม่น้ำ Ba สิ่งนี้จะนำไปสู่การปรับปรุงคุณภาพน้ำอย่างมีนัยสำคัญ ทั้งในด้านการรับรู้และในแง่ของระดับมลพิษที่ลดลง โดยค่อยๆ ฟื้นฟูการทำงานของสิ่งแวดล้อม มีความสำคัญเป็นพิเศษในการปกป้องสภาพแวดล้อมทางนิเวศของแหล่งน้ำที่อยู่ปลายน้ำ โดยพื้นฐานแล้ว การบำบัดน้ำเสียจะควบคุมมลพิษของน้ำเสียในเมืองสู่แหล่งน้ำใต้ดิน ดังนั้นจึงมีบทบาทในการปกป้องแหล่งน้ำในเมืองและแหล่งน้ำท้ายน้ำ โดยค่อยๆ ฟื้นฟูสภาพแวดล้อมทางนิเวศวิทยาที่ปนเปื้อน สิ่งนี้จะช่วยปรับปรุงสภาพแวดล้อมความเป็นอยู่ของผู้อยู่อาศัยในเมืองและสภาพแวดล้อมการผลิตสำหรับอุตสาหกรรมและการพาณิชย์อย่างมีนัยสำคัญ ยกระดับภาพลักษณ์ภายนอกของเมือง และมีส่วนช่วยในการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมอย่างมีสุขภาพดีและยั่งยืน