Pozadí projektu
- Umístění:Čistírna odpadních vod v rámci chemické skupiny v Zhejiang
- Obtížnost:Použil proces A2O k odstranění vysokého Kjeldahlova dusíku z odpadních vod dříve. Jeho přítok však sestával z různých výrobních odpadních vod, obsahujících velké množství iontů Ca2+ a S2⁻ v supernatantu karbidové strusky z acetylenové odpadní vody. Tyto ionty vážně ovlivnily proces mikrobiální nitrifikace a provoz závodu.
- Naše opatření:1. Přidejte zařízení pro předúpravu v počáteční fázi. 2. Převeďte sekundární aerobní fázi na proces MBBR.
Experimentální materiály a metody
Kvalita surové vody
Přítok pro poloprovoz byl odvozen z odtoku z homogenizační nádrže čistírny odpadních vod. Tabulka 1 uvádí ukazatele kvality přítokové vody. Podle experimentálních požadavků byla zvýšena koncentrace dusíku v přítoku, přičemž jako doplněk dusíku byl použit síran amonný, aby se udržela koncentrace TKN 120-220 mg/l.
Procesní tok a hlavní zařízení
Současný proces čistírny je proces A2O (obrázek 1), s fází AO využívající metodu aktivovaného kalu a konečnou aerobní nádrží s přidáním elastických plniv. Návrhový průtok je 14 400 m³/d. Proces pilotní jednotky je znázorněn na obrázku 2 s průtokem 100 l/h a nepřetržitým 24hodinovým provozem.
Mezi hlavní charakteristiky pilotní jednotky patří přidání zařízení pro předúpravu a konverze sekundárního aerobního stupně na proces MBBR. Toto hybridní zavěšené-připojené provedení eliminuje potřebu sekundární sedimentační nádrže. Tabulka 2 uvádí specifikace a rozměry primárního zařízení.
Výsledky a diskuse
1. Spuštění a provozní podmínky
Pilotní jednotka byla zahájena v dubnu 2007 a začala s mikrobiální inokulací. Přidaný kal byl získáván z počáteční aerobní nádrže závodu. Nitrifikační bakterie MBBR byly kultivovány s domácími odpadními vodami a síranem amonným -upravenou vodou z vodovodu, s přidáním NaHCO₃ k regulaci alkality a postupnému zvyšování zatížení amoniakem dusíkem. Objem přítokové vody v primární aerobní nádrži byl poté zvýšen, přičemž požadovaných podmínek bylo dosaženo přibližně po jednom měsíci, což umožnilo kontinuální testování přítoku. Během provozu byla MLSS v anoxické a aerobní nádrži 4 832 mg/l, zatímco v nádrži MBBR byla suspendovaná MLSS 5 091 mg/l. Hladiny DO v anoxické nádrži byly 3 mg/l a v nádrži MBBR byly mezi 3-4 mg/l, s pH 7,4-7,5, což podporovalo příznivé podmínky pro růst nitrifikačních bakterií.
2. Účinnost předúpravy
FeSO4 a NaHC03 byly přidány do předprovzdušňovací nádrže, přičemž se pH upravilo na přibližně 7,7, přičemž se monitorovaly koncentrace Ca2+ a S2⁻ ve výtoku. Koncentrace Ca2+ v odpadních vodách byla kolem 300 mg/l, zatímco S2⁻ byl snížen na úrovně, které by neinhibovaly mikrobiální aktivitu ve stádiu biologického čištění. Předběžná úprava však byla méně účinná pro odstranění Ca2+, takže zůstala relativně vysoká koncentrace.
3. Účinnost odstraňování COD
Koncentrace CHSK v přítoku byla zvýšena na 1000 mg/l podle požadavků testu. Kvůli dvou-aerobnímu nastavení s před-denitrifikací byla spotřeba CHSK zvláště vysoká během denitrifikace. Podle zpráv je pro úplnou denitrifikaci nutný poměr CHSK:TKN nad 6,6:1; avšak experimentální poměr byl mezi 4,5-8,3, což vedlo k průměrné rychlosti denitrifikace 69 %. Přestože byla CHSK v přítoku relativně vysoká, koncentrace CHSK ve výtocích zůstala pod 100 mg/l. Obrázek 3 ilustruje koncentraci CHSK v odpadních vodách během testovacího období od srpna do září 2007, ukazuje koncentrace mezi 40-80 mg/l a průměrnou rychlost odstraňování 93,3 %, splňující čínský „Comprehensive Discharge Standard of Wastewater“ (GB 8978-1996) třída I vypouštěcí norma.
4. Účinnost odstraňování amoniakového dusíku
Během zkušebního období od srpna do září 2007 se koncentrace TKN v přítoku pohybovala mezi 120-220 mg/l, přičemž míra odstraňování přesahovala 95 %. Tento proces účinně odstranil Kjeldahlův dusík díky procesu MBBR použitému v poslední fázi, který zahrnoval suspendované i připojené formy kalu, čímž se zvýšila koncentrace kalu a zvýšila se odolnost systému vůči rázovému zatížení. Zátěž amoniakovým dusíkem byla 0,018 kg/(kg·d). Protože se však noční teploty v září začaly výrazně lišit oproti srpnu, došlo k mírnému poklesu celkové účinnosti odstraňování TKN.
5. Analýza vápenatých iontů v MBBR Tank Fillers
Zprávy ukazují, že ukládání Ca2+ inhibuje nitrifikaci. V provozu čistírny depozice vápenatých iontů na pružných náplních v aerobní nádrži inhibovala mikrobiální růst a snižovala účinnost nitrifikace ve finální aerobní nádrži. Protože předúprava byla pro odstranění Ca2+ neúčinná, bylo provedeno nezbytné monitorování Ca2+ v procesu MBBR. Naměřené hodnoty obsahu vápníku byly 2,13 % v květnu, 1,89 % v červenci a 1,04 % v září, což ukazuje na ukládání Ca2+ na plnivech. Avšak vzhledem k pohyblivé povaze plniv MBBR by se usazený Ca2⁺ automaticky uvolňoval vlivem provzdušňování, čímž by se zabránilo nepříznivým účinkům na nitrifikaci.
Závěry
Tato pilotní studie společnosti AquaSust modernizovala závod přidáním zařízení pro před{0}}úpravu v počáteční fázi a specializací na proces MBBR v aerobní fázi. Konečná data ukázala pozitivní výsledky takto:
1. Po účinné předúpravě byla koncentrace S2⁻ ve výtoku nízká, ačkoli účinnost odstraňování Ca2⁺ zůstala nízká. Celková stabilita procesu byla zachována, což je přínosem pro následné biologické čištění.
2. Když koncentrace CHSK na přítoku dosáhla 1 000 mg/l, zůstala CHSK na odpadních vodách pod 80 mg/l s průměrnou mírou odstranění CHSK 93,3 %, což splňuje požadavky.
3. Proces MBBR trvale dosahoval vysoké rychlosti odstraňování dusíku podle Kjeldahla, v průměru přes 95 % se zatížením amoniakovým dusíkem 0,018 kg/(kg·d).
4. Monitorování vápenatých iontů v plnicích nádržích MBBR ukázalo, že bylo zabráněno významnému usazování, čímž se zabránilo nepříznivým účinkům na nitrifikaci.