מהמעבדה ועד ליישום-בקנה מידה גדול ב-300,000 מ"ק/ד', איך הטכנולוגיה הזו פותרת את בעיית הדניטריפיקציה בשפכים עם יחס פחמן-ל-חנקן נמוך?
עבור אלה העובדים בתעשיית הטיפול בשפכים, קיים כיום אתגר כפול: מצד אחד, תקני הזרמת שפכים עירוניים הולכים ומתהדקים, עם-דרישות הולכות וגדלות להסרת כלל החנקן והזרחן הכולל, מה שהופך דניטריפיקציה קיצונית להכרחי עבור התעשייה; מצד שני, יחס הפחמן הנמוך-ל-חנקן נפוץ בשפכים עירוניים בסין. תהליכים מסורתיים מסתמכים על מקורות פחמן חיצוניים כדי להבטיח יעילות דניטריפיקציה, מה שלא רק מגדיל משמעותית את עלויות התפעול אלא גם מביא ללחץ נוסף על פליטת פחמן, הסותר את היעד האסטרטגי "כפול-פחמן".
בתהליכי AAO המסורתיים, רוב מקורות הפחמן האורגני בשפכים מתבזבזים באמצעות אוורור וחמצון בשלב האירובי, מה שמותיר מקורות פחמן לא מספיקים לדניטריפיקציה, מה שמקשה לעמוד בצרכי הטרנספורמציה של התעשייה של "שיפור איכות ויעילות + הפחתת זיהום ופליטת פחמן". התהליך האנאירובי-Oxic-Anoxic (AOA) המתפתח במהירות, עם חוזק הליבה שלו של השגת הסרת חנקן וזרחן עמוק ללא מקורות פחמן חיצוניים, עבר בהדרגה ממחקר מעבדתי לפרקטיקה הנדסית בקנה מידה גדול-, והפך לתעשיית טיפול פנומנלית במי הסוסים המבוזבזים.
פענוח ליבה: רק שינוי בסדר התגובה, מה הקסם של AOA?
אנשים רבים תוהים מדוע AOA, בהשוואה לתהליך ה-AAO המסורתי, רק הופך את סדר התגובה של "אירובי" ו"אנוקסי", ומשיג פריצת דרך איכותית. התשובה טמונה במנגנון הסרת החנקן והזרחן הייחודי שלו, "מאגר תחילה, ואז נצל" מקור פחמן פנימי-.
תהליכי AAO מסורתיים (אנאירוביים-אנאירוביים-אירוביים) משתמשים בזרימה אירובית-אנוקסית-אנאירובית. רוב מקורות הפחמן האורגני המתכלים בקלות במי שפכים מתחמצנים ללא הבחנה ומתפרקים במהלך אוורור בשלב האירובי. מעט מאוד פחמן זמין למעשה לדניטריפיקציה בשלב האנוקסי, מה שמאלץ הוספה של מקורות פחמן חיצוניים כמו נתרן אצטט כדי למלא את הפער, ויוצר מעגל קסמים של "ככל שיש יותר מקורות פחמן במחסור, כך הם מתווספים יותר; ככל שהעלות גבוהה יותר, כך פליטת הפחמן גבוהה יותר".
לעומת זאת, תהליך ה-AAO, עם הפריסה האנוקסית-האירובית-שלשת השלבים שלו, מבנה מחדש לחלוטין את מסלול ניצול מקור הפחמן, ומבטיח שימוש יעיל בכל מקור פחמן:
1. שלב אנאירובי: מקור-נעילת פחמן מבוססת
ה-COD המתכלה בקלות במי ההשפעה הופך באופן מועדף למקורות פחמן פנימיים כגון PHA ומאוחסן בתוך המיקרואורגניזמים. זה בעצם מכין "תחמושת דניטריפיקציה" למיקרואורגניזמים מראש, ומונע פסולת פחמן מהמקור.
2. שלב אירובי: ניטריפיקציה מדויקת
שלב זה משלים את כל תהליך הניטריפיקציה לחנקן אמוניה. במקביל, על ידי שליטה מדויקת בזמן האוורור וריכוז החמצן המומס, היא מונעת חמצון מוגזם של מקור הפחמן הפנימי המאוחסן בתוך המיקרואורגניזמים, ומבטיחה רזרבות מספיקות לדניטריפיקציה שלאחר מכן.
3. פוסט-שלב אנוקסי: דניטריפיקציה אנדוגנית
המיקרואורגניזמים מנצלים את מקור הפחמן הפנימי המאוחסן מראש-כדי להשלים את הדניטריפיקציה של חנקן חנקתי. התהליך כולו אינו מסתמך על מקורות פחמן חיצוניים, מה שביסודו פותר את נקודת הכאב בתעשייה של מקור פחמן לא מספיק בשפכים עם יחס-פחמן-ל-נמוכים.
אימות הארדקור: מ-100,000 עד 300,000 m³/d, הפרויקטים הללו יושמו ומציגים תוצאות.
האפקטיביות של הטכנולוגיה מוכחת על ידי פרקטיקה הנדסית. נכון לעכשיו, תהליך ה-AOA מיושם בקנה מידה גדול במפעלי טיהור שפכים בערים מרובות ברחבי סין, ומכסה תרחישים שונים כגון פרויקטים חדשים, שדרוגים, השפעות על עונת הגשמים ותפעול-טמפרטורות נמוכות, ומספק תוצאות תפעוליות משכנעות ביותר.
תוצאות בדיקות הייצור מראות כי גם בתנאים קיצוניים עם עומס מים העולה על 202%, איכות הקולחין של תהליך AOA לא התדרדרה באופן משמעותי: שיעורי ההרחקה של חנקן אמוניה, כלל חנקן וזרחן חוו רק תנודות קלות וניתנות לשליטה, וריכוזי הקולחין נשארו בעקביות בסטנדרטים. פשוט על ידי התאמת יחס החזרת הבוצה העיקרית, יחס האוויר-ל-מים וריכוז הבוצה, המערכת יכולה לחזור במהירות לפעולה יציבה, תוך התאמה מושלמת לתנאים המורכבים של תנודות משמעותיות בנפח המים במהלך העונה הגשומה.
יכולת הסתגלות מלאה-תרחישית: תואם לחידושים, מטפל בפעולות בטמפרטורה נמוכה-
מלבד פרויקטים חדשים, תהליך AOA מוכיח גם תאימות חזקה בשדרוג מתקני טיהור שפכים קיימים. לאחר השלמת תעלת חמצון של 1,500 מ"ר/ד' של ORBAL-התאמת תהליך AOA במפעל טיהור שפכים בצ'ונגצ'ינג, שיעור סילוק החנקן הכולל עלה מ-71.52% מתהליך ה-AAO המקורי ל-83.01% ללא צורך במקור פחמן חיצוני, וההשפעות ההסרה של הפחמן, האמוניה והאמוניה היו הכוללות של CODphorus ו-Nitrogen. עדיפה באופן מקיף על תהליכים מסורתיים.
טיפול בנקודת הכאב בתעשייה של ירידה בפעילות הדניטריפיקציה עקב טמפרטורות חורף נמוכות באזורים צפוניים/מישוריים, מפעל טיהור שפכים של 40,000 מ"ק ליום AOA בגווייאנג, שפעל במשך 430 ימים בתנאים של טמפרטורות מים נמוכות עד 11 מעלות, עדיין השיג 40% תרומה של 40% חנקן לאחר הסרת שפעת{5}. חנקן נשאר יציב ב-4.13 מ"ג/ליטר. בהשוואה למפעלי טיהור שפכים בתהליך AAO עם אותו מקור השפעה, סך החנקן בשפכים ירד ב-54.62%, צריכת החשמל של מיכל ביולוגי פחתה ב-24%, צריכת כימיקלים ב-39%, וייצור הבוצה ב-7%.
מעבר לעמידה בתקנים: פוטנציאל שדרוג עתידי של תהליך AOA
נכון לעכשיו, תהליך AOA יצר מערכת טכנית שלמה יחסית, אך הפוטנציאל שלו משתרע הרבה מעבר לכך. כדי לענות על צורכי הפיתוח של תעשיית הטיפול בשפכים לצריכת אנרגיה נמוכה יותר ופליטת פחמן נמוכה יותר, התעשייה החלה לבחון את השילוב של תהליך AOA עם טכנולוגיות חדשות להסרת חנקן כדי לחקור עוד יותר את פוטנציאל השדרוג הטכנולוגי.
מחקרים מרובים הראו שהמערכת המשולבת של טכנולוגיית AOA (אוורור אוטומטי) עם טכנולוגיות ניטריפיקציה-קצרה וחמצון אמוניום אנאירובי (ANAO) מציגה יעילות יוצאת דופן של הסרת חנקן בטיפול בשפכים עירוניים עם יחסי COD/TN נמוכים:-קיצור חיתוך ניטריפיקציה המבוססת על מערכת משולבת AOOA, המבוססת על תהליך משולב AOOA{{2} ריכוז החנקן הכולל בשפכים נמוך עד 2.3 מ"ג/ליטר, עם קצב סילוק חנקן כולל של 95.8%; מערכת זרימה רציפה AOA שונה, בתנאים שבהם יחס ה-COD/TN ההשפעה נמוך כמו 3.2, משיגה השפעות טיפול מתקדם עם קולחין TN (4.6±1.5) מ"ג/ליטר וזרחן כולל (0.2±0.2) מ"ג/ליטר, כאשר ANAO-מצמד החנקן - גורם להסרת יתר של {{1}
מחקרים אלו מספקים אפשרויות בלתי מוגבלות למימוש עתידי של מקור פחמן כמעט -וטיפול בשפכים בצריכת אנרגיה כמעט-ת באמצעות תהליך AOA, וכן מספקים תמיכה טכנולוגית ליבה להמרת פחמן נמוכה- בתעשיית הטיפול בשפכים במדינה שלי.
מַסְקָנָה
מפתרון בעיית צוואר הבקבוק של הסרת חנקן ממי שפכים עם יחסי פחמן-ל-חנקן נמוכים ועד להתאמה לצרכי הטרנספורמציה של התעשייה של "שיפור יעילות סינרגטית באמצעות הפחתת זיהום והפחתת פחמן", תהליך AOA הוכיח את הערך המרכזי שלו בתחום הטיפול בשפכים באמצעות תוצאות הנדסיות מוחשיות. עם איטרציה טכנולוגית מתמשכת וקידום-בקנה מידה גדול, תהליך AOA הופך לפתרון המועדף לבנייה ושדרוג של מתקני טיהור שפכים עירוניים בארצי, מה שמניע את התעשייה למעבר מתמשך מ"עמידה בתקני פליטה" לשלב פיתוח איכותי-של "ירוק, יעילות{5}}נמוכה, ושיפור פחמן".