Com podem millorar l’eliminació de nitrogen i fòsfor?

Abans d’ajustar el punt d’addició de la font de carboni, el metanol es va consumir parcialment a la secció anaeròbica abans d’entrar a la secció anòxica per a la desnitrificació. Després de l’ajust, tot el metanol s’utilitza per a la desnitrificació, eliminant el consum de metanol a la secció anaeròbica i reduint significativament l’ús de metanol.

Les aigües residuals municipals sovint es tracten mitjançant processos de fangs activats, principalment AAO i SBR. Si bé aquests processos ofereixen excel·lents resultats de tractament, a causa de la baixa proporció C/N de les aigües residuals municipals, la influent font de carboni sovint no compleix els requisits per a l’eliminació de nitrogen i fòsfor. Aquests processos requereixen mesures addicionals, com ara l’addició de fonts de carboni externes, per assegurar -se que els nivells de TN i TP dels efluents compleixen els estàndards.

Això, però, augmentarà significativament els costos operatius i de gestió de les plantes de tractament d’aigües residuals.

◎ Els costos de la font de carboni són limitats: com podem reduir els costos de la font de carboni per a les plantes de tractament d’aigües residuals?
◎ Com podem abordar el problema de fonts de carboni insuficients per a l’eliminació de nitrogen i fòsfor a les plantes de tractament d’aigües residuals municipals?
◎ Com podem millorar l’eliminació de nitrogen i fòsfor quan les fonts de carboni són insuficients? ◎ ......

Hem resumit les vuit mesures d’optimització següents per al tractament d’aigües residuals de la font de carboni baix {{0}.

1. Ajust de mètodes de dosificació de la font de carboni

Si afegiu una font de carboni externa, garanteix principalment la matèria orgànica suficient a la secció anòxica per utilitzar els bacteris desnitrificants, millorant així l'eficiència de desnitrificació.

A partir d’això, la nostra investigació va revelar que alguns operadors van ajustar el punt d’addició de metanol de l’entrada de la secció anaeròbica del dipòsit A2/O a la secció anòxica. També van ajustar racionalment la dosi de metanol (augmentant la dosi quan la concentració d’entrada i la proporció C/N eren baixes i el valor de TN de l’efluent va mostrar una tendència a l’alça i la reducció de la concentració d’entrada i la relació C/N eren baixes i disminuint la dosi quan el valor de TN efluent era baix). També van implementar els ajustaments de processos corresponents per complir els requisits de producció i operació i es van assegurar que els estàndards de qualitat dels efluents complien els estàndards.

Abans d’ajustar el punt d’addició de la font de carboni, es va consumir una mica de metanol a la secció anaeròbica abans d’entrar a la secció anòxica per a la desnitrificació. Després de l’ajust, es va utilitzar tot el metanol per a la desnitrificació, eliminant el consum de metanol a la secció anaeròbica i reduint significativament l’ús de metanol.

Els resultats mostren que el consum diari de metanol de la planta d’aigües residuals ha disminuït aproximadament un 45,9%, reduint significativament els costos operatius. A més, amb la reducció de l’ús de metanol, tots els paràmetres de qualitat de l’aigua han complert els estàndards.

2. Millores dels processos tradicionals de tractament de l’aigua

1) Procés AAO millorat

◎ Una zona d’eliminació de fòsfor anaeròbic i una baixa zona d’aeració d’oxigen {0- s’instal·la contigua a la zona de sedimentació, formant una configuració integrada. Això millora l’eficiència i redueix el temps de tractament d’aigües residuals.

◎ Aprofitant el principi de la pressió de l’aire, una zona d’aire d’oxigen baixa - s’estableix a la part frontal de la zona de flux d’aire, proporcionant forces naturals alhora que redueix el consum d’energia i les càrregues de xoc.

◎ Un sistema únic de control d’oxigen dissolt millora l’eliminació del COD, el nitrogen total (TN) i el fòsfor total (TP). És un procés clau per al tractament de les aigües residuals urbanes de la font de carboni baix {{1}.

2) Procés SBR millorat

El procés SBR és una millora del procés de fangs activats. Ofereix avantatges com ara un funcionament senzill, menys passos, menors costos, excel·lent sòlid - separació de líquids, eliminació de nitrogen i fòsfor superior i una forta resistència a les càrregues de xoc. És adequat per tractar les aigües residuals de les empreses amb petits volums d’aigua.

Val la pena assenyalar que, a partir del procés SBR millorat, es pot afegir una zona anòxica pre - per denitrificar el nitrit introduït pel procés de recirculació externa, proporcionant un entorn anaeròbic millor per a la posterior alliberació de fòsfor anaeròbic.

Després que la matèria orgànica a l’aigua crua de la zona anòxica pre - experimenti un cert grau d’hidròlisi, s’utilitza de manera més eficaç mitjançant el fosfat - que acumula bacteris. A més, l'addició d'una zona anòxica pre - proporciona més opcions per a la distribució de la font de carboni a l'aigua crua.

Això optimitza la selecció de la font de carboni durant la distribució d’aigua crua i centralitza el tractament de la font de carboni per a les aigües residuals municipals, millorant així l’eficiència general d’optimització d’aigües residuals i augmentant el reciclatge de recursos hídrics.

1. Etapa - Mètode de fangs activats influents

A la pràctica, preferim referir -nos a aquest mètode com a entrada de punt multi -.

L'entrada de punt multi - es va adoptar inicialment per reduir la discrepància entre la demanda d'oxigen i l'oferta d'oxigen a l'estany biològic, aconseguint així la conservació de l'energia i la reducció del consum. Actualment, aquest mètode s’utilitza per a dos propòsits principals:

Primer, augmentar el contingut de la font de carboni en les etapes de desnitrificació i eliminació de fòsfor;

En segon lloc, consumint un excés d’oxigen dissolt transportat per retorn de retorn de fangs i retorn de la solució de nitrificació, optimitza el medi de reacció de desnitrificació i eliminació de fòsfor, millorant així l’eficiència del tractament.

Val la pena assenyalar que una planta de tractament d’aigües residuals que hem visitat utilitza un procés UCT modificat amb diversos punts d’entrada d’aigua.

Al mateix temps, també vam descobrir que aquest mètode de funcionament té inconvenients importants. Per exemple, l’augment dels punts d’entrada d’aigua augmenta el volum de l’estructura i el sistema de canonades, que sens dubte augmenta el volum del dipòsit de reacció i la inversió de construcció, augmenta les dificultats operatives i de gestió i complica el sistema.

Tanmateix, com diu la dita, "un defecte supera un mèrit". En comparació amb la millora de la desnitrificació i l'eficiència d'eliminació de fòsfor, aquests inconvenients són completament insignificants.

2 Afegint un dipòsit d'acidificació i hidròlisi anaeròbica

En general, un mètode comú per millorar els processos de desnitrificació i eliminació de fòsfor és afegir una hidròlisi anaeròbica i un dipòsit d’acidificació (etapa) abans del reactor de desnitrificació i eliminació de fòsfor.

Això es deu al fet que durant l’etapa hidròlisi i l’acidificació anaeròbica, les molècules orgàniques grans es converteixen en compostos més simples i segregats fora de les cèl·lules. Això redueix la càrrega orgànica de les aigües residuals que es tracta, millora la seva biodegradabilitat i, per tant, millora l'eficiència del tractament posterior.

Per exemple, en una planta de tractament d’aigües residuals en investigació, es va instal·lar un tanc anaerobic pre - (pre - tanc de denitrificació) i un tanc anaerobic abans de la rasa d’oxidació . 10% del flux influent entra directament al dipòsit anòxic pre {3}. Al dipòsit anaeròbic, les molècules grans i les substàncies recalcitrants es converteixen en substàncies fàcilment biodegradables, proporcionant una font de carboni per al fosfat - acumulant bacteris.

A més, molts casos mundials reals - han demostrat que l’ús del procés d’hidròlisi i acidificació com a pas de pretractament per a la denitrificació biològica de baixa - concentració aigües residuals municipals pot complementar l’etapa de desnitrificació amb una certa font de carboni, millorant efectivament l’eficiència de desnitrificació.

Tanmateix, és important tenir en compte que, atès que els costos de construcció i operació del dipòsit d’hidròlisi, així com les condicions reals d’aigües residuals en determinades regions, aquest mètode s’hauria d’adaptar a les condicions locals, tenint en compte factors com l’efectivitat del tractament i els costos econòmics.

1. Dissenyar adequadament els tancs d’aclariment primari

La funció del tanc d’aclariment primari és eliminar encara més les partícules inorgàniques que les cambres de grana no poden eliminar, eliminant potencialment del 10% al 20% de la matèria orgànica. També té un cert efecte hidrolític i acidificant, reduint així la càrrega a les unitats de tractament biològic posteriors i millorant significativament l’eficiència del tractament.

No obstant això, el disseny del tanc d’aclariment primari requereix més discussió, com pot, fins a cert punt, conduir a les fonts de carboni més baixes en les posteriors etapes d’eliminació de nitrogen i fòsfor.

Actualment, hi ha tres enfocaments principals per dissenyar o no un tanc d’aclariment primari, cadascun amb els seus propis avantatges i desavantatges. Les empreses de disseny i construcció han de considerar les condicions influents reals i els requisits específics de construcció per al disseny i la construcció adequats.

1) Eliminant directament el tanc d’aclariment primari
Aquest enfocament és, sens dubte, una bona opció per a plantes de tractament d’aigües residuals amb concentracions de SS influents baixes i moderadament fluctuants.

Per exemple, moltes plantes de tractament d’aigües residuals (com ara el procés de rasa d’oxidació d’aire retard actualment popular) actualment tenen les aigües residuals que entren al tanc biològic directament després de passar per la cambra de la grana.

Aquest enfocament té avantatges importants. Redueix la inversió en construcció del tanc de sedimentació primària i simplifica el procés de tractament, alleugerint eficaçment les restriccions de planificació financera i de planificació de terres de la companyia de construcció.

2) Instal·lar una canonada de bypass al tanc de sedimentació primària

L’experiència pràctica demostra que aquest enfocament és més adequat per a plantes de tractament d’aigües residuals amb grans fluctuacions en la concentració influent de SS.

Quan la concentració SS influent és alta, es pot obrir el dipòsit de sedimentació primària per reduir encara més els SS. Quan la concentració SS influent és baixa, la canonada de bypass es pot obrir per evitar el dipòsit de sedimentació primària per reduir la pèrdua de matèria orgànica i augmentar així el contingut de la font de carboni orgànic en processos de tractament posteriors.

3) Reducció del temps de retenció hidràulica del tanc de sedimentació primària

Típicament, el temps de retenció hidràulica d’un dipòsit de sedimentació primària és d’1 a 2 hores.

Tot i això, alguns conservacionistes de l’aigua han proposat un enfocament diferent: reduir el temps de retenció del dipòsit de sedimentació primària a 0,5 a 1 hora, o augmentar adequadament el temps de retenció hidràulica de la cambra de gra.

Aquest enfocament pot, fins a cert punt, alleujar els inconvenients associats a l’eliminació del tanc de sedimentació primària.

2. Utilitzant fangs per desenvolupar fonts de carboni

Com el seu nom indica, aquest mètode no només tracta els problemes d’eliminació de fangs fins a cert punt, sinó que també tracta el problema de fonts de carboni insuficients en les plantes de tractament d’aigües residuals, aconseguint realment la reducció de fangs, l’estabilització i la utilització de recursos.

Tanmateix, és important tenir en compte que les parets cel·lulars dels microorganismes de fangs són estables, semi - estructures rígides, cosa que fa que la hidròlisi anaeròbica directa sigui difícil produir àcid. Per tant, el pretractament de fangs és necessari per alterar l'estructura del floc de fangs i les parets cel·lulars, alliberant efectivament substàncies intracel·lulars i alliberant matèria orgànica soluble, que després es hidrolitza per produir VFA.

Els mètodes de pretractament de fangs desenvolupats en els darrers anys inclouen mètodes físics (High - a raig de pressió, fresat de perles, ultrasonicació i calefacció), mètodes químics (oxidació de l’ozó, oxidació de clor i oxidació humida), mètodes biològics i alguns mètodes combinats.

1. Cribratge racional de fonts de carboni externes

Quan seleccioneu fonts de carboni externes, és crucial garantir la seva qualitat. Les fonts de carboni externes es classifiquen principalment en dos tipus en funció del seu origen: fonts tradicionals de carboni, incloent matèria orgànica com el metanol i el sucre; i fonts de carboni d’aigües residuals orgàniques, com les aigües residuals industrials com les aigües residuals de cerveseria i el lixlat d’abocadors.

Diferents tipus de matèria orgànica tenen els seus propis cicles metabòlics dins dels sistemes biològics, amb la qual cosa, naturalment, en diferents eficiències d’utilització. Per tant, tant la font com l’eficiència d’utilització de la font de carboni són factors clau a tenir en compte a l’hora de seleccionar una font de carboni.

L’anàlisi pràctica ha demostrat que els fangs activats presenta diferents eficiències de desnitrificació per a diferents fonts de carboni, amb diferents temps i graus de degradació. Si afegiu acetat de sodi al procés de desnitrificació, podeu obtenir millors resultats.

Addicionalment, nombrosos estudis han demostrat que la taxa de reacció de desnitrificació de l’àcid acètic és superior a la de la glucosa i l’etanol. Per tant, a l’hora de seleccionar fonts de carboni externes, és necessari realitzar múltiples assaigs basats en el projecte específic de tractament d’aigües residuals, seleccionant la font de carboni extern més adequada en funció del rendiment final del tractament i els beneficis econòmics.

2. Aplicació d’altres tecnologies

1) curt - terme nitrificació i desnitrificació

La teoria tradicional es basa principalment en la conversió del nitrogen d'amoníac per dos microorganismes: nitrit - que transformen els bacteris i els bacteris nitrificants.

Si és necessària una elecció ecològica entre els dos mètodes, cal transformar nitrit - produir bacteris en la població bacteriana dominant en els fangs, eliminar o reduir el nombre de bacteris nitrificants, utilitzar plenament la nitrificació durant la fase de nitritació i després procedir directament a la denitrificació. Aquest mètode pot reduir significativament el procés de reacció de desnitrificació.

Aquest procés pot estalviar efectivament energia en aplicacions pràctiques, reduint les fonts de carboni aproximadament en un 40% en comparació amb els processos tradicionals.

2) Procés Canon

El procés Canon, també conegut com a desnitrificació autòtrofa dins d’un biofilm, funciona de la manera següent:

Els bacteris nitrosogènics dins del biofilm oxiden l’amoníac a nitrit en condicions aeròbiques; amoni amoni - Els bacteris oxidants converteixen l'amoníac i el nitrit en gas nitrogen en condicions anaeròbiques; i l’acció sinèrgica del nitrit - produint i amoni anaeròbic - Els bacteris oxidants en última instància oxiden l’amoníac a gas nitrogen.

El procés Canon no requereix una font de carboni orgànic i es pot dur a terme en un entorn completament inorgànic. Això estalvia efectivament el 100% de les fonts de carboni externes i el 66% del subministrament de gas.

3) Tecnologia d'oxidació d'amoni anaeròbica

L’oxidació d’amoni anaeròbica (AMO) implica principalment l’oxidació biològica - reacció de reducció entre nitrit i amoníac, que es produeix sota concentracions d’oxigen baixes baixes. Aquest procés, mitjançant el metabolisme intracel·lular, afavoreix l’oxidació biològica - reacció de reducció entre nitrit i amoníac, eliminant així l’aigua del nitrogen.

Aquest mètode ha cridat l’atenció de les plantes de tractament d’aigües residuals a causa del seu carboni - Estalvi i energia - Propietats d’estalvi, així com per la seva baixa producció bacteriana.

Els bacteris AMO utilitzen principalment la reacció química entre amoníac i nitrit per generar energia. Com que els bacteris utilitzen diòxid de carboni a l’aire com a font de carboni, no requereixen l’addició d’una font addicional de carboni orgànic, cosa que els fa molt valuosos per a aplicacions pràctiques.

Tot i això, el seu inconvenient és que el cultiu i la domesticació dels bacteris AMO són ​​difícils i requereix requisits ambientals molt estrictes.