Πιλοτική μελέτη για την αναβάθμιση της μονάδας επεξεργασίας λυμάτων ενός Ομίλου χημικών με χρήση τεχνολογίας MBBR

Ιστορικό έργου

• Τοποθεσία:Μια μονάδα επεξεργασίας λυμάτων υπό μια ομάδα χημικών στο Zhejiang
• Δυσκολία:Χρησιμοποίησε τη διαδικασία A2O για να αφαιρέσει το υψηλό άζωτο Kjeldahl από το bofore των λυμάτων. Αλλά η εισροή του αποτελούνταν από διάφορα λύματα παραγωγής, που περιείχαν μεγάλη ποσότητα ιόντων Ca2+ και S2- στο υπερκείμενο υγρό της σκωρίας καρβιδίου από τα λύματα ακετυλενίου. Αυτά τα ιόντα επηρέασαν σοβαρά τη διαδικασία μικροβιακής νιτροποίησης και τη λειτουργία της μονάδας.
• Τα μέτρα μας:1. Προσθέστε εγκαταστάσεις προεπεξεργασίας στο αρχικό στάδιο. 2. Μετατρέψτε το δευτερεύον αερόβιο στάδιο σε διαδικασία MBBR.

Ποιότητα ακατέργαστου νερού

Η εισροή για την πιλοτική μονάδα προήλθε από τα λύματα της δεξαμενής ομογενοποίησης της μονάδας επεξεργασίας λυμάτων. Ο Πίνακας 1 παρουσιάζει τους δείκτες ποιότητας του νερού εισροής. Σύμφωνα με τις πειραματικές απαιτήσεις, αυξήθηκε η συγκέντρωση αζώτου της αμμωνίας εισροής, με το θειικό αμμώνιο να χρησιμοποιείται ως συμπλήρωμα αζώτου για τη διατήρηση μιας συγκέντρωσης TKN 120-220 mg/L.

 

Ροή διεργασίας και κύριος εξοπλισμός

Η τρέχουσα διαδικασία της μονάδας επεξεργασίας είναι η διαδικασία A2O (Εικόνα 1), με το στάδιο AO να χρησιμοποιεί τη μέθοδο της ενεργοποιημένης ιλύος και την τελική αερόβια δεξαμενή να προσθέτει ελαστικά πληρωτικά. Ο ρυθμός ροής σχεδιασμού είναι 14.400 m³/d. Η διαδικασία της πιλοτικής μονάδας φαίνεται στο Σχήμα 2, με ρυθμό ροής 100 L/h και συνεχή 24ωρη λειτουργία.

Τα κύρια χαρακτηριστικά της πιλοτικής μονάδας περιλαμβάνουν την προσθήκη μιας εγκατάστασης προεπεξεργασίας και τη μετατροπή του δευτερεύοντος αερόβιου σταδίου σε διαδικασία MBBR. Αυτός ο σχεδιασμός υβριδικής αιωρούμενης-προσαρτημένης κατάστασης εξαλείφει την ανάγκη για δευτερεύουσα δεξαμενή καθίζησης. Ο Πίνακας 2 παραθέτει τις προδιαγραφές και τις διαστάσεις του κύριου εξοπλισμού.

1. Συνθήκες Εκκίνησης και Λειτουργίας

Η πιλοτική μονάδα ξεκίνησε τον Απρίλιο του 2007, ξεκινώντας με μικροβιακό ενοφθαλμισμό. Η προστιθέμενη λάσπη προερχόταν από την αρχική αερόβια δεξαμενή του εργοστασίου. Τα νιτροποιητικά βακτήρια του MBBR καλλιεργήθηκαν με οικιακά λύματα και νερό βρύσης επεξεργασμένο με θειικό αμμώνιο{{3}, με NaHC03 που προστέθηκε για να ρυθμίσει την αλκαλικότητα και να αυξήσει σταδιακά το φορτίο αζώτου αμμωνίας. Ο όγκος του εισερχόμενου νερού στην κύρια αερόβια δεξαμενή στη συνέχεια αυξήθηκε, φτάνοντας τις επιθυμητές συνθήκες μετά από περίπου ένα μήνα, επιτρέποντας τη συνεχή δοκιμή εισροής. Κατά τη λειτουργία, το MLSS στις ανοξικές και αερόβιες δεξαμενές ήταν 4.832 mg/L, ενώ στη δεξαμενή MBBR το αιωρούμενο MLSS ήταν 5.091 mg/L. Τα επίπεδα DO στην ανοξική δεξαμενή ήταν 3 mg/L και στη δεξαμενή MBBR ήταν μεταξύ 3-4 mg/L, με pH 7,4-7,5, προάγοντας ευνοϊκές συνθήκες για την ανάπτυξη νιτροποιητικών βακτηρίων.

2. Αποτελεσματικότητα προεπεξεργασίας

FeS04 και NaHC03 προστέθηκαν στη δεξαμενή προ{0}αερισμού, ρυθμίζοντας το ρΗ περίπου στο 7,7, με παρακολούθηση των συγκεντρώσεων Ca2+ και S2- εκροών. Η συγκέντρωση Ca2+ της εκροής ήταν περίπου 300 mg/L, ενώ το S2- μειώθηκε σε επίπεδα που δεν θα ανέστειλαν τη μικροβιακή δραστηριότητα στο στάδιο της βιολογικής επεξεργασίας. Ωστόσο, η προεπεξεργασία ήταν λιγότερο αποτελεσματική για την απομάκρυνση Ca2+, αφήνοντας μια σχετικά υψηλή συγκέντρωση.

3. Αποτελεσματικότητα αφαίρεσης αντικαταβολής

Η εισερχόμενη συγκέντρωση COD αυξήθηκε στα 1.000 mg/L σύμφωνα με τις απαιτήσεις της δοκιμής. Λόγω της αερόβιας ρύθμισης δύο σταδίων με προ-απονιτροποίηση, η κατανάλωση COD ήταν ιδιαίτερα υψηλή κατά την απονιτροποίηση. Σύμφωνα με αναφορές, απαιτείται αναλογία COD:TKN πάνω από 6,6:1 για πλήρη απονιτροποίηση. Ωστόσο, η πειραματική αναλογία ήταν μεταξύ 4,5-8,3, με αποτέλεσμα ένα μέσο ποσοστό απονιτροποίησης 69%. Αν και το εισερχόμενο COD ήταν σχετικά υψηλό, η συγκέντρωση COD εκροής παρέμεινε κάτω από 100 mg/L. Το Σχήμα 3 απεικονίζει τη συγκέντρωση COD αποβλήτων κατά την περίοδο δοκιμής από τον Αύγουστο έως τον Σεπτέμβριο του 2007, δείχνοντας συγκεντρώσεις μεταξύ 40-80 mg/L και μέσο ποσοστό απομάκρυνσης 93,3%, που ανταποκρίνεται στο "Πρότυπο Ολοκληρωμένης Απόρριψης Λυμάτων" (GB 8978-1996) Κατηγορίας Ι της Κίνας.

4. Αποδοτικότητα αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας

Κατά την περίοδο δοκιμής από τον Αύγουστο έως τον Σεπτέμβριο του 2007, η εισερχόμενη συγκέντρωση TKN ήταν μεταξύ 120-220 mg/L, με ρυθμό απομάκρυνσης άνω του 95%. Αυτή η διαδικασία αφαίρεσε αποτελεσματικά το άζωτο Kjeldahl λόγω της διαδικασίας MBBR που χρησιμοποιήθηκε στο τελευταίο στάδιο, η οποία περιελάμβανε τόσο αιωρούμενες όσο και προσαρτημένες μορφές λάσπης, αυξάνοντας έτσι τη συγκέντρωση ιλύος και ενισχύοντας την αντίσταση του συστήματος σε φορτία κρούσης. Το φορτίο αζώτου αμμωνίας ήταν 0,018 kg/(kg·d). Ωστόσο, καθώς οι νυχτερινές θερμοκρασίες τον Σεπτέμβριο άρχισαν να ποικίλλουν σημαντικά σε σύγκριση με τον Αύγουστο, υπήρξε μια ελαφρά μείωση στη συνολική απόδοση αφαίρεσης TKN.

5. Ανάλυση ιόντων ασβεστίου σε πλήρωση δεξαμενών MBBR

Οι αναφορές δείχνουν ότι η εναπόθεση Ca2+ αναστέλλει τη νιτροποίηση. Στη λειτουργία της μονάδας επεξεργασίας, η εναπόθεση ιόντων ασβεστίου στα εύκαμπτα υλικά πλήρωσης στην αερόβια δεξαμενή ανέστειλε τη μικροβιακή ανάπτυξη, μειώνοντας την απόδοση νιτροποίησης στην τελική αερόβια δεξαμενή. Εφόσον η προεπεξεργασία ήταν αναποτελεσματική για την απομάκρυνση του Ca2+, διεξήχθη η απαραίτητη παρακολούθηση του Ca2+ στη διαδικασία MBBR. Οι μετρήσεις περιεκτικότητας σε ασβέστιο ήταν 2,13% τον Μάιο, 1,89% τον Ιούλιο και 1,04% τον Σεπτέμβριο, υποδεικνύοντας εναπόθεση Ca2+ στα πληρωτικά. Ωστόσο, λόγω της κινητής φύσης των πληρωτικών MBBR, το εναποτιθέμενο Ca2+ θα χυθεί αυτόματα υπό την κρούση αερισμού, αποτρέποντας δυσμενείς επιπτώσεις στη νιτροποίηση.

Αυτή η πιλοτική μελέτη από την AquaSust εξοπλίστηκε εκ των υστέρων το εργοστάσιο προσθέτοντας εγκαταστάσεις προ{0}επεξεργασίας στο αρχικό στάδιο και εξειδίκευση στη διαδικασία MBBR στο αερόβιο στάδιο. Τα τελικά στοιχεία έδειξαν θετικά αποτελέσματα ως εξής:

1. Μετά την αποτελεσματική προεπεξεργασία, η συγκέντρωση S2- εκροών ήταν χαμηλή, αν και η απόδοση απομάκρυνσης Ca2+ παρέμεινε χαμηλή. Η συνολική σταθερότητα της διαδικασίας διατηρήθηκε, ωφελώντας την κατάντη βιολογική επεξεργασία.

2. Όταν η συγκέντρωση εισερχόμενου COD έφτασε τα 1.000 mg/L, το COD εκροής παρέμεινε κάτω από 80 mg/L, με μέσο ποσοστό απομάκρυνσης COD 93,3%, που ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις.

3. Η διαδικασία MBBR πέτυχε σταθερά υψηλό ποσοστό απομάκρυνσης αζώτου Kjeldahl, κατά μέσο όρο πάνω από 95% με φορτίο αζώτου αμμωνίας 0,018 kg/(kg·d).

4. Η παρακολούθηση ιόντων ασβεστίου στα πληρωτικά δεξαμενής MBBR έδειξε ότι αποτράπηκε σημαντική εναπόθεση, αποφεύγοντας δυσμενείς επιπτώσεις στη νιτροποίηση.