Com a branca de la ciència mediambiental, la tecnologia de tractament d’aigües residuals urbanes ha avançat significativament al meu país, però encara queda per darrere del nivell de desenvolupament urbà. Si bé alguns equips i processos han estat investigats i desenvolupats en els darrers anys, aquests esforços han estat principalment aprofitats i importats tecnologies avançades, experiència i equipament de l'estranger. Els processos de tractament d’aigües residuals de plantes químiques urbanes, que s’han utilitzat àmpliament i que actualment estan en desenvolupament i investigació, normalment impliquen un tractament primari, secundari i terciari. Mirem aquests processos a continuació.
1. Els mètodes bàsics de tractament d’aigües residuals es classifiquen per la naturalesa del mètode de tractament:
1) Mètodes físics: filtració de pantalla, sedimentació, flotació, separació centrífuga, separació de membranes, etc.
2) Mètodes químics: coagulació, precipitació química, neutralització, extracció, redox, electròlisi, etc.
3) Mètodes biològics: aeròbics i anaeròbics
2. A partir del grau de tasques de tractament i tractament, es poden classificar de la manera següent:
1) Tractament primari: tractament mecànic
2) Tractament secundari: tractament biològic com a procés primari
3) Tractament terciària: control i reutilització de l'eutrofització
3. Procés de tractament d’aigües residuals
Tractament d’aigües residuals primàries
1. Pantalles
Classificació: Basat en la forma, es poden classificar com a pantalles planes i pantalles corbes; A partir de l’espai entre les barres, es poden classificar com a pantalles gruixudes, pantalles mitjanes i pantalles fines.
Principi de funcionament: un sistema de dents de rastell únic es reuneix en una cadena de pantalla rotativa. Conduït per un reductor del motor, la cadena de dents del rastell gira contra la direcció del flux d’aigua. Quan la cadena de rastell arriba a la part superior de l’equip, l’orientació de la barra i les baranes corbes crea un jo relatiu - de neteja entre cada conjunt de dents de rastell. La majoria de la matèria sòlida cau per gravetat, mentre que les restes restants que s’adhereixen a les dents del rastell es veuen arrasades pel moviment invers de l’escombradora.
2. Cambra de la grana
Finalitat: separa les partícules inorgàniques denses de les aigües residuals, protegint les bombes i les canonades del desgast, reduint el volum d’estructures de tractament de fangs, augmentant el contingut orgànic dels fangs i millorant el valor dels fangs com a fertilitzant.
Tipus: cambra de grau horitzontal (gravetat), cambra airejada
3. Dipòsit d’equiparació
Finalitat: Per garantir el funcionament normal d’estructures o equips de tractament posteriors, s’ha de regular el volum i la qualitat d’aigües residuals. Les aigües residuals àcides i alcalines es barregen al dipòsit d’equiparació per aconseguir la neutralització. Alta - Temperatura Les residus descarregades durant un curt període de temps també es poden condicionar per equilibrar la temperatura de l'aigua.
4. Dipòsits de sedimentació
Tipus comuns de tancs de sedimentació: tanc de sedimentació de flux horitzontal, tanc de sedimentació de flux vertical, tanc de sedimentació de flux radial, tanc de sedimentació de flux oblic
Comparació de diversos dipòsits de sedimentació:
(1) Dipòsit de flux horitzontal: estructura simple, bon efecte de sedimentació, però gran espai del sòl, molts problemes amb la descàrrega de fangs, actualment utilitzats en plantes de tractament d’aigües residuals grans, mitjanes i petites;
(2) Dipòsit de flux vertical: Espai petit, descàrrega convenient de fangs i fàcil de gestionar, però el dipòsit és massa profund, la construcció és difícil i el cost és elevat, de manera que generalment només és adequat per utilitzar -lo en plantes de tractament d’aigües residuals de mida petita i mitjana-;
(3) Dipòsit de flux radial: el més adequat per a l'ús en plantes de tractament d'aigües grans, amb maquinària de descàrrega de fangs normalitzades, bon efecte operatiu, però requereix una gran qualitat i un nivell de gestió de la construcció;
(4) Dipòsit de flux oblic: principalment adequat per a tancs de sedimentació primària, àmpliament utilitzats en el tractament de l’aigua, alta eficiència de sedimentació, temps de residència curt, espai petit, desavantatges són fàcils de criar algues, difícils de descarregar fangs, fàcil d’obstruir i manteniment inconvenient.
(5) Flotació d'aire:
Funció: La flotació de l’aire també es coneix com a flotació. Es tracta d’un procés d’introducció de l’aire a les aigües residuals per generar petites bombolles com a portadors, provocant contaminants com l’oli emulsionat i els petits sòlids en suspensió a les aigües residuals per adherir -se a les bombolles. Les bombolles suren a la superfície de l’aigua per la seva flotabilitat, i l’escuma o l’escorça a la superfície de l’aigua es recull per separar les impureses i purificar les aigües residuals.
Tractament secundari de les aigües residuals
1. El tractament secundari de les aigües residuals també es coneix com a tractament biològic
El tractament biològic de les aigües residuals és utilitzar l’oxidació, la descomposició i les funcions de transformació dels microorganismes, utilitzant la matèria orgànica (una petita quantitat de matèria inorgànica) en les aigües residuals com a nutrients per als microorganismes, prenent certes mesures artificials per crear un entorn controlable i, a través de l’acció metabòlica dels microorganismes purificat.
Classificació del tractament biològic de les aigües residuals: tractament biològic aeròbic, tractament biològic anaeròbic (facultatiu)
Per al tractament biològic aeròbic, el mètode tradicional de fangs activats, la rasa d’oxidació i el mètode de fangs activats per lots es coneixen col·lectivament com a mètode de fangs activats; Entre ells, el filtre biològic, el disc rotatiu biològic, el llit fluiditzat i el reactor de l’aire (ABS) es coneixen col·lectivament com a mètode de biofilm.
2. Flux de procés del mètode de fangs activats Els processos inclouen:
(1) Mètode SBR tradicional: el procés SBR és un mètode de fangs activats intermitents, que consisteix en un o més tancs de reacció d'aire. Les aigües residuals entra al dipòsit en lots. Després de la purificació per fangs activats, el sobrenedant es descarrega del dipòsit per completar un cicle de funcionament. Cada cicle de treball completa els quatre passos de procés d’entrada d’aigua, reacció, sedimentació i descàrrega en seqüència.
La característica del procés SBR és que té una certa funció reguladora i igualant, que pot alleujar la inestabilitat del sistema causada per fluctuacions en la qualitat de l’aigua influent i el volum d’aigua. El procés és senzill, amb menys estructures de tractament. El dipòsit de reacció d’aire integra l’aire, la sedimentació i el retorn dels fangs, eliminant la necessitat de tancs de sedimentació primària, tancs de sedimentació secundària i sistemes de retorn de fangs. A més, la quantitat de fangs és petita i fàcil de deshidratar. El control de determinades condicions del procés pot aconseguir un millor efecte d’eliminació de fòsfor, però també té l’inconvenient de requerir nivells elevats de control automàtic i instruments analítics en línia contínues.
(2) Procés CASS: El procés CASS és un sistema d'aire lliure d'entrada d'aigua contínua. No només té les característiques del procés SBR, senzill i fiable, flexible en funcionament i altament automatitzat, sinó que també té efectes significatius d’eliminació de fòsfor i nitrogen. Aquesta funció s’aconsegueix principalment dividint el dipòsit CASS en àrees funcionalment diferents a través de parets de partició. L’oxigen dissolt, la concentració de fangs i la càrrega orgànica de cada compartiment són diferents, i els organismes de cada dipòsit també són diferents. Tot el procés aconsegueix l’entrada i la sortida d’aigua contínues. Al mateix temps, un selector i una zona anaeròbica s’estableixen abans o al dipòsit tradicional SBR per millorar els efectes d’eliminació de fòsfor i nitrogen.
(3) Mètode MSBR: El procés MSBR és un procés de tractament d'aigües residuals desenvolupat a principis dels anys vuitanta. Després de la millora i el desenvolupament continu, el procés més recent és el procés de tercera generació. (4) El mètode AB és l'abreviació de l'adsorció - procés de biodegradació. Va ser pionera pel professor Bohnke de la Universitat de Tecnologia d'Aachen a Alemanya a la meitat - 1970. El procés es va aplicar a la pràctica d’enginyeria a principis dels anys vuitanta. En comparació amb el procés tradicional de fangs activats, el procés AB té les següents característiques principals: no es configura cap tanc de sedimentació primària i la secció A que consisteix en el dipòsit d’adsorció i el dipòsit de sedimentació intermedi és el sistema de tractament primari; La secció B consta del dipòsit d’airejat i del dipòsit de sedimentació secundària; Les seccions A i B tenen un sistema de retorn independent de fangs i les dues seccions estan completament separades. Cada secció té una comunitat microbiana única, propici per a l'estabilitat funcional. Altres processos d’evolució SBR: procés ICEAS, procés d’idees, DAT - Procés IAT 3. Mètode Biofilm: el mètode aeròbic de biofilm es desenvolupa a partir del principi d’auto-purificació del sòl. A partir del principi bàsic de la degradació microbiana aeròbica de la matèria orgànica, el mètode de biofilm i el mètode de fangs activats són els mateixos. La diferència principal entre tots dos és que el mètode de fangs activats es basa en els fangs activats en suspensió del dipòsit d’aire per descompondre la matèria orgànica, mentre que el mètode de biofilm es basa principalment en la pel·lícula microbiana fixada a la superfície del portador per purificar la matèria orgànica.
Mecanisme de tractament biològic anaeròbic
Es pot dividir en quatre etapes: estadi d’hidròlisi, etapa d’acidificació (també anomenada etapa de fermentació), etapa de producció d’àcid acètic i etapa de producció de metà.
Etapa d’hidròlisi: Els bacteris hidrolítics converteixen la matèria orgànica insoluble en matèria orgànica soluble i converteixen alta - molecular matèria orgànica soluble en molècula orgànica de molècules petites (a través de l’acció dels enzims extracel·lulars bacterians)
Etapa d'acidificació: Els productes d'hidròlisi de molècules petits - produïts en l'etapa d'hidròlisi es converteixen en compostos més simples a les cèl·lules dels bacteris acidificants i segregats fora de les cèl·lules. Els principals productes d’aquesta etapa són VFA, alcohols, àcid làctic, CO2, NH3, H2S, etc. Al mateix temps, els bacteris acidificants també utilitzen algunes substàncies per sintetitzar substàncies cel·lulars noves.
Acetogènesi: En aquesta etapa, els productes de l’etapa d’acidificació es converteixen encara més en àcid acètic, H₂, àcid carbònic i noves substàncies cel·lulars.
Metà: En aquesta etapa, l’àcid acètic, H₂, l’àcid carbònic, l’àcid fòrmic i el metanol es converteixen en CH₄, CO₂ i noves substàncies cel·lulars.
Procés de tractament terciari
En els darrers anys, el meu país ha començat a centrar -me en la investigació i el desenvolupament de processos de tractament terciari. Actualment, els processos de tractament terciari més utilitzats es poden dividir en processos convencionals, tecnologia MBR i tecnologia de tractament profund de LM.
1. Procés convencional
Els processos de tractament terciari convencionals afegeixen coagulació, filtració i desinfecció al tractament biològic, incloent filtració de sorra, filtració de membrana, osmosi inversa, desinfecció UV, clor líquid i desinfecció de l’ozó. En general, aquests mètodes de tractament tenen costos relativament baixos de tractament de l’aigua d’unitat i són econòmicament viables.
2. Tecnologia MBR
La tecnologia MBR, també coneguda com la tecnologia de bioreactor de membrana, utilitza la selectivitat i l'eficiència de la separació de membranes amb l'efectivitat i la minuciositat del tractament biològic per maximitzar l'eliminació de substàncies nocives de l'aigua. El procés MBR es distingeix substituint el tanc de sedimentació secundària en processos de fangs activats convencionals per un sistema de separació de membrana. D’aquesta manera s’elimina la majoria de les unitats de tractament tradicionals, donant lloc a un important estalvi d’inversions. El consum d’energia és comparable als processos convencionals de tractament de l’aigua. El temps de retenció d’aigües residuals en l’equip de tractament és curt, les taxes d’eliminació de COD i NH3-N són extremadament elevades i la qualitat dels efluents compleix els estàndards d’aigua domèstics i mixtes.
3. LM Procés de tractament avançat
El procés de tractament avançat de LM és un nou procés de tractament ecològic. Integra un dipòsit anaeròbic amb un dipòsit aeròbic, afegint un estany d’oxidació airejat millorat i un alt nivell d’eficiència - com a unitats de tractament avançades, aconseguint una qualitat d’efluent que compleixi els estàndards d’aigua domèstics i mixtes. El flux de procés és el següent: tanc anaeròbic biològic - tanc aeròbic tancat - tanc aeròbic obert {{5} clarificador - Wetland Wetland {{7} Els tancs i els dipòsits d’oxidació ecològica es poden utilitzar en lloc de tancs aeròbics tancats i oberts. El procés de tractament avançat de LM es caracteritza per un baix excés de fangs, baixos costos operatius, facilitat de gestió i beneficis estètics. En comparació amb altres processos de tractament de l’aigua, aquest mètode és relativament econòmic.
4. Tendències de l’estat de l’aplicació i les tendències de desenvolupament
Actualment, els processos de tractament convencionals s’utilitzen predominantment en els sistemes de tractament terciari del meu país. Les MBR també s’utilitzen àmpliament, per exemple en el tractament de l’aigua reutilitzat de les comunitats residencials al llarg de l’avinguda Chang’an a Pequín.
A la pràctica actual del meu país, els processos de tractament convencionals encara són seleccionats per la seva facilitat d’ús i la tecnologia d’aplicacions madures. Actualment, una investigació extensa tant a nivell nacional com internacional se centra en el tractament de les aigües residuals tractades secundàries mitjançant la microfiltració i les tecnologies d'osmosi inversa per complir els estàndards d'aigua reutilitzats. La figura 10 mostra un exemple típic d’aquest flux de procés de tractament. Els sistemes de zones humides s’utilitzen àmpliament internacionalment i la investigació en aquest àmbit també ha començat al meu país. A causa de l’augment de la contaminació ambiental i una disminució important dels recursos d’aigua dolça al meu país, s’espera que els processos de tractament terciari continuïn rebent una atenció creixent.