ช่องทางออกซิเดชันของการเติมอากาศแบบก่อน-ไมโครแบบไม่ใช้ออกซิเจน-: เทคโนโลยีการกำจัดสารอาหารขั้นสูง

เทคโนโลยีบำบัดน้ำเสียของรู-ไมโครเติมอากาศแบบไมโคร-รูพรุน ร่องออกซิเดชัน

การแนะนำ

การวิเคราะห์ของกระบวนการออกซิเดชั่นแบบธรรมดาเผยให้เห็นว่าด้วยการปรับและเพิ่มประสิทธิภาพความเข้มของการเติมอากาศและรูปแบบการไหลของน้ำเสีย น้ำเสียจะได้รับการบำบัดตามลำดับผ่านถังปฏิกิริยาแบบไม่ใช้ออกซิเจน ออกซิเจน และแบบแอโรบิก เพื่อให้มั่นใจว่าการกำจัดอินทรียวัตถุมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ประเด็นต่างๆ เช่นการลงทุนโดยรวมสูงและประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนต่ำเป็นเรื่องธรรมดานำไปสู่การกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสต่ำกว่าปกติ- เพื่อแก้ไขข้อจำกัดเหล่านี้ เราได้ดำเนินการวิจัยเชิงลึก-เกี่ยวกับเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียแบบออกซิเดชันของรูพรุนพรุนขนาดเล็กก่อน-ที่เป็นพิษ โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานของโรงบำบัดน้ำเสียในเมือง และปรับปรุงการใช้ทรัพยากรน้ำ

1. ภาพรวมโครงการ

โรงงานบำบัดน้ำเสียใน X City บำบัดน้ำเสียชุมชนและน้ำเสียอุตสาหกรรมเป็นหลัก โดยมีปริมาณน้ำทิ้งทางอุตสาหกรรมที่มีนัยสำคัญความสามารถในการบำบัดที่ออกแบบไว้คือ 10×10⁴ m³/d- มาตรฐานคุณภาพสำหรับสิ่งไหลเข้าและน้ำทิ้งแสดงอยู่ในตารางที่ 1- ปัจจุบัน 30% ของน้ำทิ้งที่ผ่านการบำบัดจะถูกนำมาใช้ซ้ำเป็นน้ำที่นำกลับมาใช้ใหม่สำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ในขณะที่ 70% ที่เหลือจะถูกปล่อยลงสู่แม่น้ำ จากการจำแนกประเภทการทำงานของน้ำผิวดินและมาตรฐานการปล่อยมลพิษสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียในเมือง โรงงานจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยมลพิษระดับ 1B ด้วยการพัฒนาเศรษฐกิจในเมืองอย่างต่อเนื่องและการปล่อยน้ำเสียที่เพิ่มขึ้น โรงงานได้ดำเนินการบำบัดน้ำเสียแบบดักจับสำหรับน้ำเสียในครัวเรือน ขยายเครือข่ายท่อระบายน้ำทิ้ง และใช้กระบวนการออกซิเดชันของรูพรุนเติมอากาศแบบพรุนก่อน-ที่เป็นพิษเพื่อลดมลภาวะของแหล่งน้ำผิวดินในเมือง

2. ผังกระบวนการของช่องออกซิเดชันของการเติมอากาศแบบมีรูพรุนขนาดเล็กก่อน- Anoxic

แกนหลักของกระบวนการนี้คือการผสมผสานระหว่างถังพรี-ที่ปราศจากออกซิเจนและช่องออกซิเดชันของการเติมอากาศที่มีรูพรุนขนาดเล็ก ลำดับการรักษามีดังนี้:น้ำเสีย → เครื่องกรองหยาบ → โรงปั๊มทางเข้า → เครื่องกรองละเอียด → ห้องกรวดน้ำวน → ถังไร้ออกซิเจน → โซนที่เป็นพิษ/แอโรบิก → ถังตกตะกอนรอง → ถังฆ่าเชื้อ → น้ำทิ้ง- กากตะกอนส่วนหนึ่งจากถังตกตะกอนทุติยภูมิจะถูกปล่อยออกไปยังระบบบำบัดน้ำเสียจากตะกอนก่อนที่จะกำจัดขั้นสุดท้าย กระบวนการนี้มุ่งเน้นไปที่การปล่อยฟอสฟอรัส การกำจัดไนโตรเจนทางชีวภาพ และการกำจัดฟอสฟอรัส

2.1 การปล่อยฟอสฟอรัส

ในถังไร้ออกซิเจน แบคทีเรียหมักจะเปลี่ยนโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพให้กลายเป็นตัวกลางโมเลกุลที่มีขนาดเล็กลง โดยส่วนใหญ่เป็นกรดไขมันระเหย (VFA) ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนที่ยืดเยื้อ โพลีฟอสเฟต-สิ่งมีชีวิตที่สะสม (PAO) จะเติบโตอย่างช้าๆ และปล่อยฟอสเฟตออกจากเซลล์ของมันลงในสารละลายโดยการสลายตัวของโพลีฟอสเฟต กระบวนการนี้ให้พลังงานสำหรับการดูดซึมและการแปลงกรดไขมันโมเลกุลต่ำ-ให้เป็นเม็ดโพลีไฮดรอกซีบิวทีเรต (PHB)

2.2 การกำจัดไนโตรเจนทางชีวภาพ

แอมโมเนียไนโตรเจนจะถูกแปลงเป็นไนไตรต์และไนเตรตโดยแบคทีเรียไนตริไฟอิงภายใต้สภาวะแอโรบิก ในเขตที่เป็นพิษ แบคทีเรียที่ทำให้เกิดการสลายตัวจะลดไนเตรตเป็นก๊าซไนโตรเจน ซึ่งถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ กระบวนการนี้ช่วยลดระดับไนโตรเจนในน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2.3 การกำจัดฟอสฟอรัส

ภายใต้สภาวะแอโรบิก PAO ใช้แหล่งคาร์บอนและ PHB เพื่อดูดซับออร์โธฟอสเฟต และสังเคราะห์โพลีฟอสเฟตภายในเซลล์ ฟอสฟอรัสที่สะสมจะถูกกำจัดออกจากระบบพร้อมกับกากตะกอนของเสีย ทำให้สามารถกำจัดฟอสฟอรัสได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เมื่อเทียบกับกระบวนการทั่วไปช่องออกซิเดชันของการเติมอากาศพรุนขนาดเล็กก่อน-ที่เป็นพิษทำให้การทำงานง่ายขึ้นโดยกำจัดการตกตะกอนหลักหรือลดระยะเวลาของการตกตะกอน- ซึ่งช่วยให้อนุภาคอินทรีย์ที่มีขนาดใหญ่กว่าจากห้องกรวดเข้าสู่ระบบชีวภาพ เพื่อจัดการกับการขาดแหล่งคาร์บอน สภาวะแอนแอโรบิก-ที่ไม่เป็นพิษ-แบบสลับกันจะยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียที่เป็นเส้นใย ปรับปรุงการตกตะกอนของตะกอน และผสมผสานการกำจัดไนโตรเจน การกำจัดฟอสฟอรัส และการย่อยสลายสารอินทรีย์ โซนแอนแอโรบิกและแอนซิกสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัส ในขณะที่โซนแอโรบิกรองรับการปล่อยฟอสฟอรัสและไนตริฟิเคชั่นพร้อมกัน ต้องคำนวณปริมาตรของโซนแอโรบิกอย่างระมัดระวังเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพ:

ที่ไหน:

• X: ความเข้มข้นของกากตะกอนจุลินทรีย์ (มก./ลิตร)
• Y: ค่าสัมประสิทธิ์ผลผลิตตะกอน (kgMLSS/kgBOD)
• S_e​ : ความเข้มข้นของน้ำทิ้ง (มก./ลิตร)
• S₀​ : ความเข้มข้นที่ไหลออกมา (มก./ลิตร)
• θ_C0: เวลากักเก็บไฮดรอลิก (s)
• Q: อัตราการไหลที่ไหลเข้า (ลิตร/วินาที)
• V₀: ปริมาตรประสิทธิผลของเครื่องปฏิกรณ์แบบแอโรบิก (L)

3. ประเด็นสำคัญของเทคโนโลยีการแยกออกซิเดชันการเติมอากาศแบบมีรูพรุนขนาดเล็กก่อน-แบบ Anoxic

3.1 เทคโนโลยีถัง Anoxic ก่อน-

ถังก่อน-เป็นพิษเป็นโฮสต์ของจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งจะสลายตัวและเปลี่ยนรูปอินทรียวัตถุเบื้องต้น ลดการผลิตตะกอน และบรรเทาภาระในขั้นตอนการบำบัดต่อๆ ไป

3.1.1 ผังกระบวนการ

3.1.1.1 การปรับสภาพที่มีอิทธิพล

การคัดกรองจะกำจัดของแข็งแขวนลอย เช่น พลาสติก ผม และขยะในครัวโดยใช้การกรองทางชีวภาพขั้นสูง การควบคุมการไหลและคุณภาพทำให้แน่ใจถึงความเป็นเนื้อเดียวกัน ในขณะที่การตกตะกอน (โดยธรรมชาติหรือสารเคมี-ช่วย) จะกำจัดของแข็งแขวนลอยและสารอินทรีย์/อนินทรีย์

3.1.1.2 ปฏิกิริยาไร้อากาศ

อุณหภูมิ ค่า pH และเวลากักเก็บที่ควบคุมได้ช่วยให้สามารถผสมตะกอนไร้อากาศและน้ำเสียได้อย่างละเอียด เพิ่มประสิทธิภาพการกำจัดสารอินทรีย์ เครื่องปฏิกรณ์แบบไม่ใช้ออกซิเจนใช้การผสมหรือการหมุนเวียนเพื่อส่งเสริมการหมัก ทำให้เกิด CO₂, CH₄ และ H₂S ปริมาณเล็กน้อย ตามด้วยการแยกก๊าซ-ของเหลว-ของแข็งและการบำบัดก๊าซส่วนท้าย

3.1.1.3 หลัง-การบำบัดและน้ำทิ้ง

สารมลพิษอนินทรีย์และอินทรีย์ที่ต้านทานได้รับการบำบัดผ่านกระบวนการแอโรบิกหรือการดูดซับถ่านกัมมันต์ การตรวจสอบแบบออนไลน์จะติดตามกิจกรรมของจุลินทรีย์และตัวบ่งชี้คุณภาพน้ำ (เช่น อัตราส่วน F/M ออกซิเจนที่ละลายในน้ำ) อัตราส่วน F/M ควรเฉลี่ย 0.06; ออกซิเจนที่ละลายในโซนไร้ออกซิเจนควรมีค่าเท่ากับ 0.5–1 มก./ลิตร

3.1.2 การควบคุมกระบวนการ

มาตรการสำคัญ ได้แก่ :

การเพาะเลี้ยงตะกอนแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่มีความสามารถในการย่อยสลายสูงและรักษาอัตราส่วนสารอาหารที่เหมาะสม (C:N:P µ 100:5:1)

ควบคุมปริมาณสารอินทรีย์ อุณหภูมิ (30–35 องศา) และ pH (6.5–7.5) ปริมาณสารอินทรีย์ควรอยู่ที่ 3–6 kgBOD₅/(m³·d)

การดำเนินการรีไซเคิลตะกอนเพื่อรักษาความเข้มข้นและกิจกรรมของจุลินทรีย์ กากตะกอนน้ำเสียสามารถนำกลับมาใช้ใหม่เป็นปุ๋ยหรืออาหารสัตว์ได้

3.2 เทคโนโลยีการปล่อยออกซิเดชั่นการเติมอากาศแบบพรุนขนาดเล็ก

ตะกอนที่ปูดมักเกิดจากแบคทีเรียที่เป็นเส้นใยหรือการขยายตัวของ Zoogloea ส่งผลให้ความสามารถในการปรับตัวลดลง สมการต่อไปนี้อธิบายการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์:

ที่ไหน:

• K_d: ค่าสัมประสิทธิ์การสลายตัวของจุลินทรีย์ (d^-1)
• S: ความเข้มข้นของสารตั้งต้น (มก./ลิตร)
• K_s​: ครึ่งหนึ่ง-ค่าสัมประสิทธิ์ความอิ่มตัว (มก./ลิตร)
• Y: ค่าสัมประสิทธิ์ผลผลิต (kgMLSS/kgCOD)
• μ_{สูงสุด}: อัตราการเติบโตจำเพาะสูงสุด (ง^-1)
• μ: อัตราการเติบโตของจุลินทรีย์ (d^-1)
•  

ที่ไหน:

• S_นาที: ความเข้มข้นของสารตั้งต้นขั้นต่ำที่สภาวะคงตัว (มก./ลิตร)
• K_d: ค่าสัมประสิทธิ์การสลายตัวของจุลินทรีย์ (d^-1)
• Ks: ครึ่งหนึ่ง-สัมประสิทธิ์ความอิ่มตัว กล่าวคือ ความเข้มข้นของสารตั้งต้นเมื่อ μ=μmax/2μ=μสูงสุด​/2 (มก./ลิตร)
• Y: ค่าสัมประสิทธิ์ผลผลิต (kgMLSS/kgCOD)
• μ_{สูงสุด}: อัตราการเติบโตจำเพาะสูงสุด (ง^-1)

3.2.1 พารามิเตอร์การออกแบบกระบวนการ

น้ำเสียจะไหลผ่านตะแกรง ห้องกรวด และถังไร้ออกซิเจน (พร้อมเครื่องผสม) ก่อนที่จะเข้าสู่คูออกซิเดชัน เครื่องเติมอากาศที่มีรูพรุนขนาดเล็กและใบพัดที่จมอยู่ใต้น้ำจะสร้างสภาวะแอโรบิก/ขาดออกซิเจนสลับกัน ระบบประกอบด้วยถังไร้ออกซิเจน 2 ถัง (2.8 ชม. HRT) และช่องออกซิเดชัน 4 ช่อง (8.64 ชม. HRT) อายุตะกอนคือ 11.3 วัน

3.2.2 นักบิน-ปรับขนาดการออกแบบอุปกรณ์

ระบบนำร่องประกอบด้วยห้องกรวดเติมอากาศ ปั๊ม ตัวเลือกแบบไม่ใช้ออกซิเจน คูออกซิเดชั่น ปั๊มไหลย้อนตะกอน สารตั้งตะกอนรอง และปั๊มน้ำทิ้ง ตัวเลือกแอนนาโรบิก (2.35 ม.) มีช่องสามช่องพร้อมเครื่องผสมและจอภาพ (ORP, pH) ช่องออกซิเดชั่น (26.3 ม.) มีช่องทางเข้า/ออกหลายช่องและตัวกระจายอากาศที่มีรูพรุนขนาดเล็ก การทดสอบแสดงให้เห็นค่าเฉลี่ยที่มีอิทธิพล: SS 160 มก./ลิตร, COD 448 มก./ลิตร, TP 4 มก./ลิตร

บทสรุป

การบูรณาการเทคโนโลยีคลองออกซิเดชันการเติมอากาศก่อน-และพรุนพรุน ช่วยปรับปรุงการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสได้อย่างมาก- ความพยายามในอนาคตควรมุ่งเน้นไปที่การปรับอายุของตะกอน ออกซิเจนที่ละลายในน้ำ และอัตราส่วนกรดไหลย้อนของตะกอนให้เหมาะสม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดต่อไป