כיצד נוכל לשפר את הסרת החנקן והזרחן?

לפני התאמת נקודת התוספת של מקור הפחמן, מתנול נצרך לראשונה בחלקו בחלק האנאירובי לפני שנכנס לחלק האנוקסי לדניטריפיקציה. לאחר ההתאמה, כל המתנול משמש לדניטריפיקציה, תוך ביטול צריכת מתנול בקטע האנאירובי והפחתת משמעותית בשימוש במתנול.

שפכים עירוניים מטופלים לרוב באמצעות תהליכי בוצה מופעלים, בעיקר AAO ו- SBR. בעוד שתהליכים אלה מציעים תוצאות טיפול מצוינות, בשל יחס ה- C/N הנמוך של שפכים עירוניים, מקור הפחמן המשפיע לרוב אינו עומד בדרישות להסרת חנקן וזרחן. תהליכים אלה דורשים אמצעים נוספים, כגון הוספת מקורות פחמן חיצוניים, כדי להבטיח שרמות TN ו- TP נפילות עומדות בתקנים.

עם זאת, ללא ספק זה יגדיל באופן משמעותי את עלויות התפעול והניהול של מפעלי טיפול בשפכים.

◎ עלויות מקור הפחמן מוגבלות: כיצד נוכל להפחית את עלויות מקור הפחמן עבור מפעלי טיפול בשפכים?
◎ כיצד נוכל לטפל בסוגיית מקורות פחמן לא מספיקים להסרת חנקן וזרחן במפעלי טיפול בשפכים עירוניים?
◎ כיצד נוכל לשפר את הסרת החנקן והזרחן כאשר מקורות הפחמן אינם מספיקים? ◎ ......

סיכמנו את שמונה אמצעי האופטימיזציה הבאים לטיפול בשפכים מקור פחמן נמוך-.

1. התאמת שיטות מינון מקור פחמן

הוספת מקור פחמן חיצוני בעיקר מבטיחה חומר אורגני מספיק בחלק האנוקסי כדי להפסיק את החיידקים לשימוש, ובכך לשפר את יעילות הדניטריפיקציה.

בהתבסס על כך, המחקר שלנו גילה כי חלק מהפעילים כיוונו את נקודת התוספת המתנול מהקטע האנאירובי של כניסת טנק A2/O לקטע האנוקסי. הם גם כיוונו באופן רציונלי את מינון המתנול (הגדילו את המינון כאשר ריכוז הכניסה ויחס ה- C/N היו נמוכים וערך ה- TN השפכים הראו מגמה כלפי מעלה, והפחיתו אותה כאשר ריכוז הכניסה ויחס ה- C/N היו נמוכים, והפחתת המינון כאשר ערך ה- TN היה נמוך). הם גם יישמו התאמות תהליכים תואמות כדי לעמוד בדרישות הייצור והתפעול ולהבטיח כי תקני האיכות הקולואנטית עמדו.

לפני התאמת נקודת התוספת של מקור הפחמן, מתנול מסוים נצרך לראשונה בקטע האנאירובי לפני שנכנס לחלק האנוקסי לדניטריפיקציה. לאחר ההתאמה, כל המתנול שימש לדניטריפיקציה, ביטול צריכת מתנול בקטע האנאירובי והפחתת משמעותית בשימוש במתנול.

התוצאות מראות כי צריכת המתנול היומית של מפעל ביוב ירדה בכ- 45.9%, מה שהפחית משמעותית את עלויות התפעול. יתר על כן, עם הפחתה בשימוש במתנול, כל הפרמטרים באיכות המים עמדו בסטנדרטים.

2. שיפורים בתהליכי טיפול במים מסורתיים

1) שיפור תהליך AAO

◎ אזור הסרת זרחן אנאירובי ואזור אוורור חמצן נמוך- מותקנים בסמוך לאזור המשקעים ויוצרים הגדרה משולבת. זה משפר את היעילות ומקצר את זמן הטיפול בשפכים.

◎ מינוף את עקרון לחץ האוויר, נקבע אזור אוורור חמצן- נמוך בחזית אזור זרימת האוויר, ומספק כוחות טבע תוך הפחתת צריכת אנרגיה ועומסי הלם.

System מערכת בקרת חמצן מומסת ייחודית משפרת את הסרת ה- COD, סך החנקן (TN) וסך הזרחן (TP). זהו תהליך מפתח לטיפול בשפכים עירוניים נמוך - מקור פחמן.

2) שיפור תהליך ה- SBR

תהליך ה- SBR מהווה שיפור בתהליך הבוצה המופעל. הוא מציע יתרונות כמו פעולה פשוטה, פחות שלבים, עלויות נמוכות יותר, הפרדת נוזלים מעולה {}}}, הסרת חנקן מעולה והסרת זרחן ועמידות חזקה לעומסי הלם. זה מתאים לטיפול בשפכים מארגונים עם נפחי מים קטנים.

ראוי לציין כי בהתבסס על תהליך ה- SBR המשופר, ניתן להוסיף אזור אנוקסי לפני - כדי לדחוף את הניטריט שהוצג על ידי תהליך המחזור המחזור החיצוני, ומספק סביבה אנאירובית טובה יותר לשחרור זרחן אנאירובי לאחר מכן.

לאחר החומר האורגני במים הגולמיים באזור - האזור האנוקסי עובר מידה מסוימת של הידרוליזה, הוא משמש בצורה יעילה יותר על ידי פוספט - הצטבר חיידקים. יתר על כן, תוספת של אזור אנוקסי לפני {}} מספק אפשרויות נוספות להפצת מקור הפחמן במים הגולמיים.

זה מייעל את בחירת מקור הפחמן במהלך חלוקת המים הגולמיים ומרכז את הטיפול במקור הפחמן בשפכים עירוניים, ובכך משפר את יעילות האופטימיזציה הכוללת של שפכים והגברת מיחזור משאבי המים.

1. שלב - שיטת בוצה מושתלת

בפועל, אנו מעדיפים להתייחס לשיטה זו כ- Multi - זרם נקודה.

Multi - זרימת נקודה אומצה בתחילה כדי להפחית את אי ההתאמה בין ביקוש החמצן לאספקת חמצן בבריכה הביולוגית, ובכך להשיג שימור אנרגיה והפחתת צריכה. נכון לעכשיו, שיטה זו משמשת לשתי מטרות עיקריות:

ראשית, כדי להגדיל את תכולת מקור הפחמן בשלבי דניטריפיקציה וזרחן;

שנית, על ידי צריכת עודף חמצן מומס הנישא על ידי החזרת בוצה ותמיסת ניטריפיקציה, הוא מייעל את סביבת התגובה של דניטריפיקציה והסרת זרחן, ובכך משפר את יעילות הטיפול.

ראוי לציין כי מפעל לטיפול בשפכים בו ביקרנו משתמש בתהליך UCT שונה עם מספר נקודות כניסת מים.

יחד עם זאת גילינו גם שלשיטת ההפעלה הזו יש חסרונות משמעותיים. לדוגמה, נקודות כניסת המים המוגברות מגדילות את נפח המבנה ומערכת הצנרת, מה שללא ספק מגדיל את נפח מיכל התגובה והשקעת הבנייה, מגביר את קשיי התפעול והניהול ומסבך את המערכת.

עם זאת, כפי שנאמר, "פגם עולה על כשרון." בהשוואה לשיפור דניטריפיקציה ויעילות הסרת זרחן, החסרונות הללו זניחים לחלוטין.

2. הוספת מיכל הידרוליזה אנאירובי והחמצה

באופן כללי, שיטה נפוצה לשיפור תהליכי דניטריפיקציה והסרת זרחן היא להוסיף מיכל הידרוליזה אנאירובי והחמצה (שלב) לפני הכור של דניטריפיקציה והסרת זרחן.

הסיבה לכך היא שבשלב ההידרוליזה וההתמורות האנאירוביות, מולקולות אורגניות גדולות מומרות לתרכובות פשוטות יותר ומופרשות מחוץ לתאים. זה מקטין את העומס האורגני של שפכים המטופלים, משפר את התדרדרות הביולוגית שלו, ובכך משפר את היעילות של הטיפול שלאחר מכן.

לדוגמה, במפעל לטיפול בשפכים אחד הנבדק, טנק טרום - אנוקסי (לפני - דניטריפיקציה) ומכל אנאירובי הותקנו לפני התקנת תעלת החמצון . 10% מהזרימה של ההשפעה מגישה ישירות את הטרום -. במיכל האנאירובי, מולקולות גדולות וחומרים מחזירים מומרים לחומרים מתכלים בקלות, ומספקים מקור פחמן לפוספט - הצבר חיידקים.

בנוסף, מקרים עולמיים רבים - עולמיים הוכיחו כי השימוש בתהליך ההידרוליזה וההחמצה כצעד טיפול מקדים לטיפול ביולוגי של ריכוז נמוך- ריכוז שפכים עירוניים יכולים להשלים את שלב הדניטריזציה עם כמות מסוימת של מקור פחמן, תוך שיפור יעילות של יעילות היעילות.

עם זאת, חשוב לציין כי בהתחשב בעלויות הבנייה וההפעלה של מיכל ההידרוליזה, כמו גם בתנאי הביוב בפועל באזורים מסוימים, יש להתאים שיטה זו לתנאים מקומיים, תוך התחשבות בגורמים כמו יעילות הטיפול ועלויות כלכליות.

1. עיצוב נכון של מיכלי הבהרה ראשוניים

תפקידו של מיכל ההבהרה העיקרי הוא להסיר עוד יותר חלקיקים אורגניים עדינים יותר שתאים חצוניים אינם יכולים להסיר, מה שעלול להסיר 10% עד 20% מהחומר האורגני. יש לו גם השפעה הידרוליטית ומחמיצה מסוימת, ובכך מצמצמת את העומס על יחידות טיפול ביולוגיות עוקבות ושיפור משמעותי ביעילות הטיפול.

עם זאת, תכנון מיכל ההבהרה העיקרי מצדיק דיון נוסף, כפי שהוא יכול, במידה מסוימת, להוביל למקורות פחמן נמוכים יותר בשלבי הסרת החנקן והזרחן הבאים.

נכון לעכשיו, ישנן שלוש גישות עיקריות אם לעצב מיכל הבהרה ראשוני או לא, לכל אחד מהם היתרונות והחסרונות שלו. על חברות תכנון ובנייה לשקול את תנאי ההשפעה בפועל ואת דרישות הבנייה הספציפיות לתכנון ובנייה מתאימים.

1) ביטול ישירות של מיכל ההבהרה העיקרי
גישה זו היא ללא ספק אפשרות טובה למפעלי טיפול בשפכים עם ריכוזי SS בעלי השפעה נמוכה ומשתנה בינוני.

לדוגמה, מפעלי טיפול בשפכים רבים (כמו תהליך תעלת חמצון אוורור מאורזה פופולרי כיום) יש כיום ביוב שנכנס למיכל הביולוגי היישר לאחר שעבר בתא החצץ.

לגישה זו יתרונות משמעותיים. זה מקטין את השקעת הבנייה עבור מיכל המשקעים העיקרי ומפשט את תהליך הטיפול, ומקל למעשה על אילוצי התכנון הכספי והתכנון הקרקעי של חברת הבנייה.

2) התקנת צינור עוקף במיכל המשקעים הראשוני

ניסיון מעשי מראה כי גישה זו מתאימה יותר למפעלי טיפול בשפכים עם תנודות גדולות בריכוז SS בעל השפעה.

כאשר ריכוז ה- SS המשפיע הוא גבוה, ניתן לפתוח את מיכל המשקעים העיקרי כדי להפחית עוד יותר את ה- SS. כאשר ריכוז ה- SS המשפיע נמוך, ניתן לפתוח את צינור העוקף כדי לעקוף את מיכל המשקעים הראשוני כדי להפחית את אובדן החומר האורגני ובכך להגדיל את תכולת מקור הפחמן האורגני בתהליכי הטיפול הבאים.

3) צמצום זמן השמירה ההידראולי של מיכל המשקעים הראשוני

בדרך כלל, זמן השמירה ההידראולי של מיכל המשקעים העיקרי הוא שעה עד שעתיים.

עם זאת, כמה אנשי שימור מים הציעו גישה שונה: הפחתת זמן השמירה של מיכל המשקעים הראשוני לשעה של 0.5 עד שעה, או הגדלת זמן השמירה ההידראולית של לשכת החצץ.

גישה זו יכולה, במידה מסוימת, להקל על החסרונות הקשורים לחיסול מיכל המשקעים הראשוני.

2. שימוש בוצה לפיתוח מקורות פחמן

כפי שהשם מרמז, שיטה זו לא רק מתייחסת לבעיות סילוק בוצה במידה מסוימת, אלא גם מטפלת בסוגיית מקורות פחמן לא מספיקים במפעלי טיפול בשפכים, באמת השגת הפחתת בוצה, ייצוב וניצול משאבים.

עם זאת, חשוב לציין כי קירות התא של מיקרואורגניזמים בוצה הם יציבים, חצי - מבנים נוקשים, מה שמקשה על הידרוליזה אנאירובית ישירה לייצור חומצה. לפיכך, טיפול מקדים בוצה נחוץ כדי לשבש את מבנה דלי הבוצה ואת דפנות התא, לשחרר למעשה חומרים תוך -תאיים ולשחרר חומר אורגני מסיס, אשר לאחר מכן נבדק לייצור VFAs.

שיטות טיפול מקדימות של בוצה שפותחו בשנים האחרונות כוללות שיטות פיזיות (גבוה - סילון לחץ, כרסום חרוזים, אולטרה -סטיקציה וחימום), שיטות כימיות (חמצון אוזון, חמצון כלור וחמצון רטוב), שיטות ביולוגיות ושיטות משולבות.

1. סינון רציונלי של מקורות פחמן חיצוניים

בבחירת מקורות פחמן חיצוניים, חשוב להבטיח את איכותם. מקורות פחמן חיצוניים מסווגים בעיקר לשני סוגים על בסיס מקורם: מקורות פחמן מסורתיים, כולל חומר אורגני כמו מתנול וסוכר; ומקורות פחמן אורגניים בשפכים, כמו שפכים תעשייתיים כמו שפכים מבשלת בירה ומטמנת הטמנה.

סוגים שונים של חומר אורגני יש מחזורים מטבוליים משלהם במערכות ביולוגיות, וכתוצאה מכך באופן טבעי ליעילות ניצול משתנה. לפיכך, הן המקור והן יעילות השימוש במקור הפחמן הם גורמי מפתח שיש לקחת בחשבון בבחירת מקור פחמן.

ניתוח מעשי הראה כי בוצה מופעלת מציגה יעילות דניטריפיקציה משתנה למקורות פחמן שונים, עם זמני השפלה משתנים ומדרגות. הוספת נתרן אצטט לתהליך Denitrification יכולה להניב תוצאות טובות יותר.

בנוסף, מחקרים רבים הראו כי קצב התגובה של Denitrification של חומצה אצטית גבוה מזה של גלוקוז ואתנול. לפיכך, בבחירת מקורות פחמן חיצוניים, יש צורך לבצע ניסויים מרובים על בסיס פרויקט הטיפול הספציפי בשפכים, ולבחור את מקור הפחמן החיצוני המתאים ביותר בהתבסס על ביצועי הטיפול האולטימטיבי והיתרונות הכלכליים.

2. יישום טכנולוגיות אחרות

1) קצר - מונח ניטריפיקציה ודניטריפיקציה

התיאוריה המסורתית מסתמכת בעיקר על המרת חנקן אמוניה על ידי שני מיקרואורגניזמים: ניטריט - טרנספורמציה של חיידקים וחיידקים חנקנים.

אם יש צורך בבחירה אקולוגית בין שתי השיטות, יש צורך להפוך את ניטריט - לייצור חיידקים לאוכלוסיית החיידקים הדומיננטית בבוצה, לבטל או להפחית את מספר החיידקים החנקניים, להשתמש במלואן בניטרפיקציה בשלב החנקטציה, ואז ממשיכים ישירות להכחשת. שיטה זו יכולה לקצר משמעותית את תהליך התגובה של דניטריפיקציה.

תהליך זה יכול לחסוך ביעילות אנרגיה ביישומים מעשיים, ולהפחית את מקורות הפחמן בכ- 40% בהשוואה לתהליכים מסורתיים.

2) תהליך קאנון

תהליך הקאנון, המכונה גם דניטריפיקציה אוטוטרופית בתוך ביופילם, עובד כדלקמן:

חיידקים ניטרוסוגניים בתוך הביופילם מחמצנים אמוניה לניטריט בתנאים אירוביים; אמוניום אנאירובי - חיידקים מחמצנים להמיר אמוניה וניטריט לגז חנקן בתנאים אנאירוביים; והפעולה הסינרגיסטית של ניטריט - ייצור ואמוניום אנאירובי - חיידקים מחמצנים מחמצנים בסופו של דבר אמוניה לגז חנקן.

תהליך הקאנון אינו דורש מקור פחמן אורגני ויכול להתבצע בסביבה אורגנית לחלוטין. זה חוסך למעשה 100% ממקורות הפחמן החיצוניים ו 66% מאספקת הגז.

3) טכנולוגיית חמצון אמוניום אנאירובי

חמצון אמוניום אנאירובי (AMO) כרוך בעיקר בחמצון הביולוגי - תגובת הפחתה בין ניטריט לאמוניה, המתרחשת תחת ריכוזי חמצן מומסים נמוכים. תהליך זה, באמצעות חילוף חומרים תוך -תאי, מקדם את תגובת החמצון הביולוגית - תגובת הפחתה בין ניטריט לאמוניה, ובכך מסיר מים מחנקן.

שיטה זו משכה תשומת לב ממפעלי טיפול בשפכים בגלל הפחמן שלה - חיסכון ואנרגיה - תכונות חיסכון, כמו גם ייצור החיידקים הנמוך שלה.

חיידקי AMO משתמשים בעיקר בתגובה הכימית בין אמוניה לניטריט כדי לייצר אנרגיה. מכיוון שהחיידקים משתמשים בפחמן דו חמצני באוויר כמקור פחמן, הם אינם דורשים תוספת של מקור פחמן אורגני נוסף, מה שהופך אותם בעלי ערך רב ליישומים מעשיים.

עם זאת, החיסרון שלה הוא שטיפוח וביות של חיידקי AMO הם קשים ודורש דרישות סביבתיות מחמירות מאוד.