תהליכי טיפול בשפכים, הסבר מפורט במיוחד!

כענף של מדעי הסביבה, טכנולוגיית הטיפול בשפכים עירוניים התקדמה משמעותית במדינה שלי, אך היא עדיין מפגרת מאחורי רמת ההתפתחות העירונית. בעוד שציוד ותהליכים מסוימים נחקרו ופותחו בשנים האחרונות, מאמצים אלה נמשכו בעיקר וייבאו טכנולוגיות, ניסיון וציוד מתקדמים מחו"ל. תהליכי טיפול בשפכים כימיים עירוניים, שנמצאים בשימוש נרחב ונמצאים כיום בפיתוח ומחקר, כוללים בדרך כלל טיפול ראשוני, משני ושלישי. בואו נסתכל על התהליכים הללו למטה.

1. שיטות טיפול בסיסיות בשפכים מסווגות לפי אופי שיטת הטיפול:

1) שיטות פיזיות: סינון מסך, משקעים, הנפקה, הפרדה צנטריפוגלית, הפרדת קרום וכו '.

2) שיטות כימיות: קרישה, משקעים כימיים, נטרול, מיצוי, רדוקס, אלקטרוליזה וכו '.

3) שיטות ביולוגיות: אירובי ואנאירובי

2. בהתבסס על מידת משימות הטיפול והטיפול, ניתן לסווג אותן כדלקמן:

1) טיפול ראשוני: טיפול מכני

2) טיפול משני: טיפול ביולוגי כתהליך העיקרי

3) טיפול שלישוני: בקרת שימוש חוזר

3. תהליך טיפול בשפכים

טיפול ביוב ראשוני

1. מסכים

סיווג: בהתבסס על צורה, ניתן לסווג אותם כמסכים שטוחים ומסכים מעוקלים; בהתבסס על המרווח בין הסורגים, ניתן לסווג אותם כמסכים גסים, מסכים בינוניים ומסכים עדינים.

עיקרון עבודה: מערכת שיניים מגרפה ייחודית מורכבת לשרשרת מסך מסתובבת. שרשרת שן המגרפה מונעת על ידי מפחית מנוע, מסתובבת על כיוון זרימת המים. כאשר שרשרת המגרפה מגיעה לחלק העליון של הציוד, הנחיית המעקות העגומים והמעוקלים יוצרת עצמי יחסית - תנועת ניקוי בין כל קבוצה של שיני מגרפה. החומר המוצק ביותר נופל בכוח המשיכה, בעוד שהפסולת הנותרת הדבקה בשיני המגרפה נסחפת על ידי התנועה ההפוכה של המטאטא.

2. חדר החצץ

מטרה: מפריד בין חלקיקים אורגניים צפופים מהביוב, מגנים על משאבות וצינורות מפני שחיקה, מצמצם את נפח מבני הטיפול בבוצה, מגביר את התוכן האורגני של הבוצה ומשפר את ערך הבוצה כישן.

סוגים: תא חצץ אופקי (כוח משיכה)

3. מיכל השוואה

מטרה: כדי להבטיח את הפעולה הרגילה של מבני טיפול או ציוד עוקבים, יש להסדיר את נפח הביוב ואיכותו. ביוב חומצי ואלקלין מעורבבים במיכל השוואת כדי להשיג נטרול. ניתן למנות גם ביוב טמפרטורה גבוה -

4 טנקי משקעים

סוגים נפוצים של מיכלי משקעים: מיכל שקיעה זרימה אופקי, מיכל שקיעה זרימה אנכית, מיכל שקיעה זרימה רדיאלית, מיכל שקיעת זרימה אלכסוני

השוואה בין כמה מיכלי משקעים:

(1) מיכל זרימה אופקי: מבנה פשוט, אפקט משקעים טוב, אך שטח רצפה גדול, בעיות רבות עם פריקת בוצה, המשמשות כיום במפעלי טיפול בשפכים גדולים, בינוניים וקטנים;

(2) מיכל זרימה אנכי: שטח רצפה קטן, פריקת בוצה נוחה וקל לניהול, אך המיכל עמוק מדי, הבנייה קשה והעלות גבוהה, כך שהוא בדרך כלל מתאים רק לשימוש במפעלי טיפול בביוב קטן ובינוני {}};

(3) מיכל זרימה רדיאלי: המתאים ביותר לשימוש במפעלי טיפול במים גדולים, עם מכונות פריקת בוצה סטנדרטיות, אפקט תפעול טוב, אך דורש איכות בנייה גבוהה ורמת ניהול;

(4) מיכל זרימה אלכסוני: בעיקר מתאים למיכלי משקעים ראשוניים, הנמצאים בשימוש נרחב בטיפול במים, יעילות משקעים גבוהה, זמן מגורים קצר, שטח רצפה קטן, חסרונות קלים לגדל אצות, קשה לפירוק בוצה, קל לסתיימה ותחזוקה לא נוחה.

(5) הנפקה אווירית:

פונקציה: הנפת אוויר ידועה גם בשם הנפקה. זהו תהליך של הכנסת אוויר לביוב לייצור בועות קטנטנות כנשאים, מה שגורם למזהמים כמו שמן מתחלב ומוצקים תלויים זעירים בביוב לדבוק בבועות. הבועות צפות אל פני המים על ידי הציפה שלהן, והקצף או החלאה על פני המים נאספים כדי להפריד בין זיהומים ולטהר את הביוב.

טיפול משני בביוב

1. טיפול משני בביוב ידוע גם בשם טיפול ביולוגי

הטיפול הביולוגי בביוב הוא להשתמש בתפקודי החמצון, הפירוק והטרנספורמציה של מיקרואורגניזמים, תוך שימוש בחומר האורגני (כמות קטנה של חומר אורגני) בביוב כחומרים מזינים למיקרואורגניזמים, נוקטים אמצעי מלאכות מסוימים ליצירת סביבה נשלטת, ובאמצעות פעולות מטביות, המזהמים, טוהרים, טוהרים, טוהרים.

סיווג הטיפול הביולוגי בביוב: טיפול ביולוגי אירובי, טיפול ביולוגי אנאירובי (פקולטיבי)

לטיפול ביולוגי אירובי, שיטת הבוצה המופעלת המסורתית, תעלת חמצון ושיטת בוצה מופעלת של אצווה מכונים באופן קולקטיבי שיטת הבוצה המופעלת; ביניהם, המסנן הביולוגי, דיסק הסיבוב הביולוגי, מיטה נוזלית וכור מעלית אוויר (ABS) מכונים באופן קולקטיבי את שיטת הביופילם.

2. זרימת התהליך של שיטת הבוצה המופעלת התהליכים כוללים:

(1) שיטת SBR מסורתית: תהליך ה- SBR הוא שיטת בוצה מופעלת לסירוגין, המורכבת ממכלי תגובה אוורור אחד או יותר. הביוב נכנס למיכל בקבוצות. לאחר טיהור על ידי בוצה מופעלת, Supernatant משוחרר מהמיכל להשלמת מחזור פעולה. כל מחזור עבודה משלים את ארבעת שלבי התהליך של כניסת מים, תגובה, משקעים ופריקה ברצף.

המאפיין של תהליך ה- SBR הוא שיש לו פונקציה מווסתת ומשווה מסוימת, שיכולה להקל על חוסר היציבות של המערכת הנגרמת כתוצאה מתנודות באיכות המים המשפיעה ובנפח המים. התהליך פשוט, עם פחות מבני טיפול. מיכל התגובה לאוורור משלב אוורור, משקעים וחזרת בוצה, ומבטל את הצורך במיכלי משקעים ראשוניים, מיכלי משקעים משניים ומערכות החזרת בוצה. יתר על כן, כמות הבוצה קטנה וקלה להתייבשות. שליטה בתנאי תהליכים מסוימים יכולה להשיג אפקט טוב יותר להסרת זרחן, אך יש לה גם את החיסרון של דרישת רמות גבוהות של בקרה אוטומטית ומכשירים אנליטיים מקוונים רציפים.

(2) תהליך CASS: תהליך ה- CASS הוא מערכת אוורור SBR כניסת מים רציפה. לא רק שיש לו את המאפיינים של תהליך ה- SBR, שהוא פשוט ואמין, גמיש בפעולה, ואוטומטי מאוד, אלא גם יש השפעות משמעותיות של זרחן והסרת חנקן. פונקציה זו מושגת בעיקר על ידי חלוקת מיכל ה- CASS לאזורים שונים מבחינה פונקציונלית דרך קירות חלוקה. גם החמצן המומס, ריכוז הבוצה והעומס האורגני בכל תא, והאורגניזמים בכל טנק שונים גם הם. התהליך כולו משיג כניסת מים ושקעים רצופים. יחד עם זאת, נקבעים בורר ואזור אנאירובי לפני או במיכל ה- SBR המסורתי כדי לשפר את השפעות הזרחן והסרת החנקן.

(3) שיטת MSBR: תהליך MSBR הוא תהליך טיפול בשפכים שפותח בתחילת שנות השמונים. לאחר שיפור ופיתוח מתמדת, התהליך האחרון הוא תהליך הדור השלישי. (4) שיטת AB היא קיצור הספיחה - תהליך התפרקות ביולוגית. זה היה חלוץ על ידי פרופסור בוהנקה מאוניברסיטת אאכן לטכנולוגיה בגרמניה באמצע - שנות השבעים. התהליך הוחל על תרגול הנדסי בתחילת שנות השמונים. בהשוואה לתהליך הבוצה המופעל המסורתי, לתהליך ה- AB יש את התכונות העיקריות הבאות: לא מוגדר מיכל משקעים ראשוני, והקטע A המורכב ממכל הספיחה ומיכל המשקעים הביניים הוא מערכת הטיפול העיקרית; קטע B מורכב ממכל האוורור ומטנק המשקעים המשני; בקטעי A ו- B כל אחד מהם יש מערכת החזרת בוצה עצמאית, ושני החלקים מופרדים לחלוטין. לכל קטע קהילה מיקרוביאלית ייחודית, שתורמת ליציבות פונקציונלית. תהליכי אבולוציה אחרים של SBR: תהליך ICEAS, תהליך רעיון, DAT - תהליך IAT 3. שיטת ביופילם: שיטת ביו-פילם אירובית מפותחת על בסיס העיקרון של טיהור עצמי של האדמה. מהעיקרון הבסיסי של השפלה מיקרוביאלית אירובית של חומר אורגני, שיטת הביופילם ושיטת הבוצה המופעלת זהים. ההבדל העיקרי בין השניים הוא ששיטת הבוצה המופעלת מסתמכת על הבוצה המופעלת המושעה במיכל האוורור כדי לפרק חומר אורגני, ואילו שיטת הביופילם מסתמכת בעיקר על הסרט החיידק הקבוע על פני המוביל כדי לטהר חומר אורגני.

מנגנון טיפול ביולוגי אנאירובי

ניתן לחלק אותו לארבעה שלבים: שלב הידרוליזה, שלב החמצה (נקרא גם שלב תסיסה), שלב ייצור חומצה אצטית ושלב ייצור מתאן.

שלב הידרוליזה: חיידקים הידרוליטיים ממירים חומר אורגני בלתי מסיס לחומר אורגני מסיס וממיר גבוה {} ​​{0}} חומר אורגני מסיס מולקולרי לחומר אורגני קטן {}} מולקולה (באמצעות פעולת אנזימים חוץ -תאי)

שלב החמצה: מוצרי המולקולה הקטנים - מולקולה המופקים בשלב ההידרוליזה מומרים לתרכובות פשוטות יותר בתאים של החיידקים המחמיצים ומופרשים מחוץ לתאים. התוצרים העיקריים של שלב זה הם VFA, אלכוהולים, חומצה לקטית, CO2, NH3, H2S וכו 'במקביל, החיידקים המחמצנים משתמשים גם בחומרים מסוימים כדי לסנתז חומרים תאים חדשים.

אצטוגנזה: בשלב זה, המוצרים של שלב החמצה מומרים עוד יותר לחומצה אצטית, H₂, חומצה פחמנית וחומרים סלולריים חדשים.

מתאן: בשלב זה, חומצה אצטית, H₂, חומצה פחמנית, חומצה פורמית ומתנול מומרים לחומרים CH₄, CO₂ וחומרים סלולריים חדשים.

תהליך טיפול שלישוני

בשנים האחרונות המדינה שלי החלה להתמקד במחקר ופיתוח של תהליכי טיפול שלישוני. נכון לעכשיו, ניתן לחלק את תהליכי הטיפול העל -תיכוני הנפוץ ביותר לתהליכים קונבנציונליים, טכנולוגיית MBR וטכנולוגיית טיפול עמוק LM.

1. תהליך קונבנציונאלי

תהליכי טיפול שלישוני קונבנציונאלי מוסיפים קרישה, סינון וחיטוי לטיפול ביולוגי, כולל סינון חול, סינון קרום, אוסמוזה הפוכה, חיטוי UV, כלור נוזלי וחיטוי אוזון. באופן כללי, שיטות טיפול אלה בעלות עלויות טיפול במים נמוכות יחסית ליחידה והן בר -קיימא מבחינה כלכלית.

2. טכנולוגיית MBR

טכנולוגיית MBR, המכונה גם טכנולוגיית ביו -ריקטורים ממברנה, משתמשת בסלקטיביות וביעילות של הפרדת הממברנה עם היעילות והיסודיות של הטיפול הביולוגי כדי למקסם את הסרת החומרים המזיקים מהמים. תהליך ה- MBR נבדל על ידי החלפת מיכל המשקעים המשני בתהליכי בוצה מופעלים קונבנציונליים עם מערכת הפרדת קרום. זה מבטל את מרבית יחידות הטיפול המסורתיות, וכתוצאה מכך חיסכון משמעותי בהשקעה. צריכת אנרגיה דומה לתהליכי טיפול במים קונבנציונליים. זמן שמירת השפכים בציוד הטיפול הוא קצר, שיעורי ההסרה של COD ו- NH3-N הם גבוהים במיוחד, ואיכות השפכים עומדת בתקני מים מקומיים ומעורבים.

3. תהליך טיפול מתקדם של LM

תהליך הטיפול המתקדם של LM הוא תהליך טיפול אקולוגי חדשני. זה משלב מיכל אנאירובי עם מיכל אירובי, ומוסיף בריכת חמצון משופרת משופרת ואדמת רטובה גבוהה {}}} כיוונות טיפול מתקדמות, ומשיג איכות שפכים העומדת בתקני מים מקומיים ומעורבים. The process flow is as follows: biological anaerobic tank - closed aerobic tank - open aerobic tank - clarifier - constructed wetland - UV disinfection - storage tank - reuse, or alternatively, contact oxidation tanks and ניתן להשתמש במיכלי חמצון אקולוגיים במקום טנקים אירוביים סגורים ופתוחים. תהליך הטיפול המתקדם של LM מאופיין על ידי בוצה עודפת נמוכה, עלויות תפעול נמוכות, קלות ניהול ויתרונות אסתטיים. בהשוואה לתהליכי טיפול במים אחרים, שיטה זו חסכונית יחסית.

4. סטטוס יישום מגמות פיתוח

נכון לעכשיו, תהליכי טיפול קונבנציונליים משמשים בעיקר במערכות הטיפול השלישי במדינה שלי. MBRs נמצאים בשימוש נרחב גם, למשל בטיפול במים בשימוש חוזר ביישובים למגורים לאורך שדרת צ'אנג'אן בבייג'ינג.

בפרקטיקה הנוכחית של ארצי, תהליכי טיפול קונבנציונליים בדרך כלל עדיין נבחרים בגלל קלות השימוש שלהם וטכנולוגיית היישום הבוגר. נכון לעכשיו, מחקר מקיף מתמקד הן מבית והן בינלאומי בטיפול בשפכים מטופלים משניים באמצעות מיקרו -פילטרציה וטכנולוגיות אוסמוזה הפוכות כדי לעמוד בתקני מים בשימוש חוזר. איור 10 מציג דוגמה טיפוסית לזרימת תהליך טיפול זה. מערכות יבשות נמצאות בשימוש נרחב באופן בינלאומי, ומחקר בתחום זה החל גם במדינה שלי. עקב הגדלת הזיהום הסביבתי וירידה משמעותית במשאבי מים מתוקים במדינה שלי, צפוי כי תהליכי טיפול שלישוני ימשיכו לזכות בתשומת לב הולכת וגוברת.