Ūdens attīrīšanas jomā A²O (anaerobais-anoksiskais-aerobais) process ar izcilu spēju vienlaicīgi noņemt slāpekli un fosforu ir kļuvis par galveno izvēli sadzīves notekūdeņu un rūpniecisko notekūdeņu attīrīšanas iekārtām. Tomēr patiesi apgūt šo procesu un sasniegt optimālo līdzsvaru oglekļa, slāpekļa un fosfora "trīsstūrveida spēlē" nav viegls uzdevums.
Šis raksts sāksies no procesa būtības, sistemātiski pārskatot galvenos tā projektēšanas aprēķinu parametrus un sniedzot praktiskus risinājumus kopīgām darbības problēmām, lai sniegtu atsauci un apmainītos ar kolēģiem.
I. Procesa kodols: "stafetes sacīkstes", ko vada mikroorganismi
A²O procesa būtība ir izveidot trīs dažādas vides, ļaujot mikroorganismiem ar īpašām funkcijām "veikt savas attiecīgās lomas", galu galā panākot piesārņojošo vielu sinerģisku noņemšanu. Tās galvenais dzinējspēks nāk no divām galvenajām atgriešanas sistēmām:
Dūņu atgriešana: Koncentrētās dūņas no sekundārās sedimentācijas tvertnes tiek transportētas atpakaļ uz anaerobās zonas priekšējo galu, kas ir būtiski, lai sistēmai nodrošinātu pietiekamu "karaspēku" (biomasu).
Nitrifikācijas šķidruma recirkulācija: nitrātiem-bagātais maisījums no aerobās zonas tiek sūknēts uz anoksiskās zonas priekšpusi, nodrošinot denitrifikācijas reakcijai "munīciju".
Šajā jomā trīs veidu mikroorganismiem ir skaidri noteiktas lomas:
Anaerobā zona-"Fosfora izdalīšanās pionieri": stingri anaerobos apstākļos (DO < 0,2 mg/L) polifosfātu-akumulējošās baktērijas (PAO) ir spiestas sadalīt polifosfātus savos ķermeņos, lai iegūtu enerģiju un absorbētu lielu daudzumu gaistošo taukskābju, vienlaikus atkārtoti pārtapojot fosfātā (VFAostānskābes). ūdens. Tas ir priekšnoteikums turpmākai pārmērīgai fosfora uzņemšanai aerobās baktērijās.
Anoksiskā zona-“Denitrifikācijas galvenais spēks”: denitrifikācijas baktērijas izmanto organisko oglekli neapstrādātā ūdenī kā elektronu donorus, lai recirkulētajā šķidrumā esošo nitrātu slāpekli reducētu par slāpekļa gāzi, kas izplūst atmosfērā, pabeidzot denitrifikāciju.
Aerobikas zona-“Visaptverošs-Terminators”: šis ir reakcijas pēdējais kaujas lauks. Nitrificējošās baktērijas oksidē amonjaka slāpekli par nitrātu slāpekli; Savukārt polifosfātu-akumulējošās baktērijas pār-absorbē fosfātus no ūdens, veidojot augsta-fosfora satura dūņas; vienlaikus aerobās heterotrofās baktērijas pilnībā noārda BSP.
II. Zonēšanas dizaina galvenie punkti: detaļas nosaka panākumus
1. Anaerobā zona: tīras "vakuuma zonas" aizsardzība
Pamatuzdevums: nodrošināt efektīvu fosfora izdalīšanos no polifosfātu{0}}akumulējošām baktērijām, palielinot spēju turpmākai fosfora noņemšanai.
HAT (hidrauliskās aiztures laiks): parasti tiek kontrolēts pēc 1-2 stundām. Pārāk īss laiks izraisa nepietiekamu fosfora izdalīšanos; pārāk ilgs laiks viegli noved pie dūņu fermentācijas un gāzes veidošanās, izraisot dūņu peldēšanu.
Vides kontrole: DO jābūt zem 0,2 mg/l. Jāizmanto maza ātruma maisītājs, kas kalpo tikai piekares funkcijai; aerācija ir stingri aizliegta. Tvertne ir jāpārklāj vai jānoslēdz, lai virsmas reoksigenācija neizjauktu anaerobo vidi.
2. Anoksiskā zona: precīzi kontrolēts "denitrifikācijas reaktors"
Pamatuzdevums: efektīvi izvadīt slāpekli un patērēt organiskās vielas, lai samazinātu aerobo slodzi.
HAT un oglekļa avots: parasti paredzēts 2-4 stundām, konkrētais laiks ir jāpārbauda, pamatojoties uz ieplūstošā C/N attiecību (oglekļa-slāpekļa attiecību) un ūdens temperatūru. Ja ieplūstošais oglekļa avots ir nepietiekams, lai nodrošinātu denitrifikāciju, ir jāapsver nātrija acetāta vai metanola pievienošana, lai papildinātu oglekļa avotu.
Iekšējās recirkulācijas koeficients (R): tas ir galvenais parametrs, kas nosaka slāpekļa atdalīšanas efektivitāti. Projektētā vērtība parasti ir 100% ~ 300%, un konkrētā vērtība ir precīzi jāaprēķina, pamatojoties uz mērķa kopējā slāpekļa (TN) atdalīšanas ātrumu. Nevajag akli sasniegt pārmērīgi augstu recirkulācijas koeficientu (pretējā gadījumā tas palielinās enerģijas patēriņu un pārnēsās pārāk daudz DO).
3. Aerobā zona: nitrifikācijas un fosfora uzņemšanas "galvenais kaujas lauks"
Pamatuzdevums: pabeigt nitrifikācijas reakciju, samazināt BSP un panākt, lai polifosfātu{0}}akumulējošās baktērijas uzņemtu superfosfātu.
HAT un DO: šai zonai ir visilgākais uzturēšanās laiks, parasti 4-8 stundas. Izšķīdušais skābeklis (DO) jāuztur 2,0–3,0 mg/l līmenī. Pārāk zems DO inhibēs nitrificējošās baktērijas, savukārt pārāk augsts DO liks iekšējai recirkulācijai pārnest lielu daudzumu izšķīdušā skābekļa, izjaucot anoksisko/anaerobo vidi priekšējā galā.
Dūņu aiztures laiks (SRT): tas ir visas sistēmas dzīvības spēks. Lai nodrošinātu nitrificējošo baktēriju bagātināšanu (ilgs ģenerēšanas cikls), SRT parasti ir jābūt 10-15 dienas vai ilgāk (turpināt pagarināt zemā temperatūrā). Tomēr pretruna slēpjas faktā, ka fosfora uzkrāšanās ar polifosfāta (PAP) baktērijām ir atkarīga no dūņu noņemšanas, kas prasa īsāku dūņu aiztures laiku. Optimālais līdzsvara punkts šajā diapazonā ir jāatrod projektēšanas posmā.
III. Galvenie dizaina parametri (vienas-pieturas risinājums)
Uzturvielu attiecība: Ideālajai ieplūstošajai BOD₅ : TN : TP attiecībai jābūt 100 : (20-25) : (1-5). Oglekļa avoti ir parasta "barība" slāpekļa un fosfora atdalīšanai; tiklīdz attiecība būs nelīdzsvarota, abi procesi sīvi konkurēs.
MLSS koncentrācija: parastā projektētā vērtība tiek uzturēta starp 2500-4000 mg/l.
Dūņu atdeves koeficients: parasti iestatīts uz 50%-100%, ko izmanto, lai stabilizētu sistēmas koncentrāciju un pielāgotu faktisko aiztures laiku anaerobajā zonā.
Ūdens temperatūra un pH: nitrifikācija ir temperatūra{0}}jutīga; ātrums ievērojami samazinās zem 15 grādiem. Ideālā gadījumā pH aerobajā zonā jākontrolē no 7,0 līdz 8,0. Nitrifikācija patērē sārmainību; ja pH ir pārāk zems, ir nepieciešams nātrija karbonāts vai līdzīgas piedevas.
IV. Darbības vadība: dinamiskās optimizācijas māksla
Oglekļa avota pievienošanas stratēģija: piešķiriet prioritāti oglekļa pievienošanai anaerobajai zonai, lai nodrošinātu fosfora izdalīšanos no polifosfātu{0}}akumulējošiem organismiem (PAO). Ja kopējais slāpekļa noņemšanas spiediens ir augsts, apsveriet iespēju pievienot oglekli bezskābekļa zonai.
Inteliģenta iekšējās recirkulācijas regulēšana: recirkulācijas koeficients ir dinamiski jāpielāgo, pamatojoties uz nitrātu koncentrāciju anoksiskās zonas izejā, lai izvairītos no pārmērīgas recirkulācijas, kas izraisa enerģijas izšķērdēšanu un izšķīdušā skābekļa (DO) traucējumus.
Precīza dūņu izvadīšana: vienīgais veids, kā noņemt fosforu, ir lieko dūņu izvadīšana. Dūņu novadīšanas vietu ieteicams izvietot aerobās zonas galā, kur PAO intracelulāro polifosfātu saturs ir visaugstākais. Precīzi noregulējot dūņu novadīšanas ātrumu, var panākt līdzsvaru starp garo nitrifikācijas (ilgo) un īso fosfora atdalīšanas laiku (īso laiku līdz fosfora noņemšanai (SRT).
V. Bieži sastopamie sāpju punkti un risinājumi
"Dūņu vecuma strīds" starp slāpekļa un fosfora atdalīšanu
Parādība: Nitrifikācijai ir nepieciešams ilgs dūņu vecums, savukārt fosfora noņemšanai ir nepieciešams īss dūņu vecums.
Risinājums: precīzi kontrolēt dūņu vecumu šaurā diapazonā, kas ļauj veikt abus; vai atvieglot tiešo konfliktu, uzlabojot procesu (piemēram, apgrieztu A²O, pievienojot pirms-anoksisko zonu).
Oglekļa avotu "bada spēle".
Parādība: ar ierobežotiem ieplūstošajiem oglekļa avotiem denitrificējošās baktērijas un polifosfātu{0}}akumulējošās baktērijas sacenšas par "barību" anaerobajā/anoksiskajā zonā.
Risinājums: optimizējiet hidrauliskā zonējuma apjomu; izmantot apgrieztu A²O procesu (iepriekš izvietojot anoksisko zonu, lai piešķirtu prioritāti denitrifikācijas oglekļa avotiem) vai ieviest precīzu, mērķtiecīgu ārējo oglekļa avotu pievienošanu.
"Peldošo dūņu krīze" sekundārajā nostādināšanas tvertnē
Iemesls: nepilnīgas denitrifikācijas rezultātā atlikušais slāpeklis nosēdina dūņas uz virsmu sekundārajā nostādināšanas tvertnē.
Risinājums: pārbaudiet un uzlabojiet denitrifikācijas efektu anoksiskajā zonā vai atbilstoši palieliniet dūņu atgriešanas ātrumu, lai saīsinātu dūņu aiztures laiku sekundārajā nostādināšanas tvertnē.
Risinājumi zemas temperatūras "efektivitātes ziemai": Palieliniet sistēmas MLSS koncentrāciju un atbilstoši pagariniet HAT; augstu{0}}platuma grādos ir nepieciešams apsvērt konstrukciju izolāciju vai ieplūdes sildīšanu. Secinājums: A²O procesa apgūšana būtībā ir precīza mikrobu ekosistēmas regulēšana. No parametru līdzsvarošanas projektēšanas fāzē līdz dinamiskai pielāgošanai darbības laikā, tikai dziļa katra posma bioķīmisko mehānismu izpratne var nodrošināt stabilu un ilgtermiņa progresu, lai sasniegtu atbilstošu notekūdeņu daudzumu.
