Avloppsreningsteknik för pre-anaerob mikro-porer Luftning Oxidationsdike
Introduktion
Analys avkonventionell oxidationsdikeprocessavslöjar att genom att justera och optimera luftningsintensitet och flödesmönster, behandlas avloppsvatten sekventiellt genom anaeroba, anoxiska och aeroba reaktionstankar, vilket säkerställer effektivt avlägsnande av organiskt material. Däremot kan frågor som t.exhög total investeringochlåg syreöverföringseffektivitetär vanliga, vilket leder tillsuboptimalt avlägsnande av kväve och fosfor. För att komma till rätta med dessa begränsningar har en-djupgående forskning utförts om den pre-anoxiska mikroporösa avloppsoxidationsdikets avloppsvattenreningsteknik, i syfte att förbättra effektiviteten hos reningsverk för avloppsvatten från städer och förbättra utnyttjandet av vattenresurser.
1. Projektöversikt
Avloppsreningsverket i X City renar i första hand hushållsavlopp och industriavloppsvatten, med en betydande volym industriavlopp.Den designade behandlingskapaciteten är 10×10⁴ m³/d. Kvalitetsstandarderna för influent och effluent visas iTabell 1. För närvarande återanvänds 30 % av det renade avloppsvattnet som återvunnet vatten för termiska kraftverk, medan de återstående 70 % släpps ut i floder. Baserat på ytvattenfunktionsklassificeringar och utsläppsstandarderna för föroreningar för reningsverk för stadsavloppsvatten måste anläggningen uppfylla utsläppsstandarden Grad 1B. Med pågående urban ekonomisk utveckling och ökande utsläpp av avloppsvatten har anläggningen implementerat interceptiv avloppsrening för hushållsavloppsvatten, utökat avloppsnätet och antagit den pre-anoxiska mikroporösa luftningsoxidationsdikeprocessen för att minska föroreningen av urbana ytvattenkällor.
2. Processflödet för det pre-anoxiska mikroporösa luftningsoxidationsdiket
Kärnan i denna process är kombinationen av en pre-anoxisk tank och ett mikroporöst oxidationsdike för luftning. Behandlingssekvensen är som följer:avloppsvatten → grovsil → inloppspumphus → finsil → virvelkornskammare → anaerob tank → anoxiska/aeroba zoner → sekundär sedimentationstank → desinfektionstank → avloppsvatten. En del av slammet från den sekundära sedimentationstanken släpps ut till slamavvattningsanläggningen före slutförvaring. Processen fokuserar på fosforutsläpp, biologiskt kväveborttagning och fosforavskiljning.
2.1 Fosforfrisättning
I den anaeroba tanken omvandlar fermentativa bakterier biologiskt nedbrytbara makromolekyler till mindre molekylära mellanprodukter, främst flyktiga fettsyror (VFA). Under långvariga anaeroba förhållanden växer polyfosfat-ackumulerande organismer (PAO) långsamt och frigör fosfat från sina celler till lösningen genom att bryta ner polyfosfater. Denna process ger energi för upptag och omvandling av låg-molekylära fettsyror till granulat av polyhydroxibutyrat (PHB).
2.2 Biologiskt kväveavlägsnande
Ammoniakkväve omvandlas till nitrit och nitrat genom att nitrifiera bakterier under aeroba förhållanden. I den anoxiska zonen reducerar denitrifierande bakterier nitrat till kvävgas, som släpps ut i atmosfären. Denna process minskar effektivt kvävenivåerna i avloppsvattnet.
2.3 Fosforavlägsnande
Under aeroba förhållanden använder PAOs kolkällor och PHB för att absorbera ortofosfat och syntetisera polyfosfater i sina celler. Den ackumulerade fosforn tas sedan bort från systemet tillsammans med avfallsslammet, vilket ger en effektiv fosforavskiljning.
Jämfört med konventionella processer,det pre-anoxiska mikroporösa luftningsoxidationsdiket förenklar driften genom att eliminera primär sedimentering eller minska dess varaktighet. Detta tillåter större organiska partiklar från gruskammaren att komma in i det biologiska systemet, vilket åtgärdar brister i kolkällor. De alternerande anaeroba-anoxiska-aeroba förhållandena hämmar filamentös bakterietillväxt, förbättrar slammets sedimentering och integrerar kväveavlägsnande, fosforborttagning och organisk nedbrytning. De anaeroba och anoxiska zonerna skapar gynnsamma miljöer för kväve- och fosforavskiljning, medan den aeroba zonen stödjer samtidig fosforfrisättning och nitrifikation. Volymen av den aeroba zonen måste beräknas noggrant för att säkerställa effektiviteten:
Där:
- X: Mikrobiell slamkoncentration (mg/L)
- Y: Slamavkastningskoefficient (kgMLSS/kgBOD)
- Se: Avloppsvattenkoncentration (mg/L)
- S0: Influenskoncentration (mg/L)
- θC0: Hydraulisk retentionstid (er)
- Q: Influensflöde (L/s)
- V0: Effektiv volym av aerob reaktor (L)
3. Nyckelaspekter av Pre-Anoxic Microporous Aeration Oxidation Ditch Technology
3.1 Pre-Anoxic Tank Technology
Den pre-anoxiska tanken är värd för anaeroba mikroorganismer som preliminärt sönderdelas och omvandlar organiskt material, vilket minskar slamproduktionen och minskar belastningen på efterföljande behandlingssteg.
3.1.1 Processflöde
3.1.1.1 Influent förbehandling
Screening tar bort suspenderade partiklar som plast, hår och köksavfall med hjälp av avancerade biologiska skärmar. Flödes- och kvalitetsreglering säkerställer homogenitet, medan sedimentering (naturlig eller kemisk-assisterad) tar bort suspenderade fasta ämnen och organiskt/oorganiskt material.
3.1.1.2 Anaerob reaktion
Kontrollerad temperatur, pH och retentionstid underlättar noggrann blandning av anaerobt slam och avloppsvatten, vilket förbättrar avlägsnandet av organiskt material. Anaeroba reaktorer använder blandning eller cirkulation för att främja jäsning, producera CO₂, CH4 och spår av H₂S. Gas-vätskeseparation-fastämnesseparation och restgasbehandling följer.
3.1.1.3 Efter-behandling och avloppsvatten
Resistenta oorganiska och organiska föroreningar behandlas via aeroba processer eller adsorption av aktivt kol. Onlineövervakning spårar mikrobiell aktivitet och vattenkvalitetsindikatorer (t.ex. F/M-förhållande, löst syre). F/M-förhållandet bör i genomsnitt vara 0,06; löst syre i anaeroba zoner bör vara 0,5–1 mg/L.
3.1.2 Processkontroll
Viktiga åtgärder inkluderar:
Odla anaerobt slam med hög nedbrytningsförmåga och bibehålla optimala näringsförhållanden (C:N:P ≈ 100:5:1).
Kontrollerar organisk belastning, temperatur (30–35 grader) och pH (6,5–7,5). Den organiska belastningen bör vara 3–6 kgBOD₅/(m³·d).
Implementera slamåtervinning för att upprätthålla mikrobiell koncentration och aktivitet. Avvattnat slam kan återanvändas som gödningsmedel eller foder.
3.2 Mikroporös Aeration Oxidation Ditch Technology
Slambuktning, ofta orsakad av filamentösa bakterier eller zoogloea-expansion, försämrar sättningsförmågan. Följande ekvationer beskriver mikrobiell tillväxt:
Där:
- Kd: Mikrobiell sönderfallskoefficient (d-1)
- S: Substratkoncentration (mg/L)
- Ks: Halv-mättnadskoefficient (mg/L)
- Y: Avkastningskoefficient (kgMLSS/kgCOD)
- μmax: Maximal specifik tillväxthastighet (d-1)
- μ: Mikrobiell tillväxthastighet (d-1)
Där:
- Smin: Minsta substratkoncentration vid steady state (mg/L)
- Kd: Mikrobiell sönderfallskoefficient (d-1)
- Ks: Halv-mättnadskoefficient, dvs substratkoncentrationen när μ=μmax/2μ=μmax/2 (mg/L)
- Y: Avkastningskoefficient (kgMLSS/kgCOD)
- μmax: Maximal specifik tillväxthastighet (d-1)
3.2.1 Processdesignparametrar
Avloppsvatten passerar genom silar, gruskammare och anaeroba tankar (med blandare) innan det kommer in i oxidationsdiket. Mikroporösa luftare och nedsänkta propellrar skapar alternerande aeroba/anoxiska förhållanden. Systemet inkluderar två anaeroba tankar (2,8h HRT) och fyra oxidationsdiken (8,64h HRT). Slamåldern är 11,3 dagar.
3.2.2 Pilot-Scale Device Design
Pilotsystemet inkluderar en luftad gruskammare, pumpar, anaerob väljare, oxidationsdike, slamåterflödespump, sekundär sedimentator och avloppspump. Den anaeroba väljaren (2,35 m³) har tre fack med blandare och monitorer (ORP, pH). Oxidationsdiket (26,3 m³) har flera in-/utlopp och mikroporösa diffusorer. Tester visade inflytande medelvärden: SS 160 mg/L, COD 448 mg/L, TP 4 mg/L.
Slutsats
Integreringen av pre-anoxisk och mikroporös teknik för oxidationsdike för luftning förbättrar avsevärt avlägsnandet av kväve och fosfor. Framtida ansträngningar bör fokusera på att optimera slammets ålder, löst syre och slammets återflödesförhållande för att ytterligare förbättra behandlingens effektivitet.