Contextul proiectului
- Locaţie:O stație de tratare a apelor uzate sub un grup chimic din Zhejiang
- Dificultate:A folosit procesul A2O pentru a îndepărta azotul Kjeldahl din apa uzată anterior. Dar influentul său a constat din diverse ape uzate de producție, care conțineau o cantitate mare de ioni de Ca²⁺ și S²⁻ în supernatantul zgurii de carbură din apele uzate cu acetilenă. Acești ioni au afectat grav procesul de nitrificare microbiană și funcționarea instalației.
- Măsurile noastre:1. Adăugați instalații de pretratare în etapa inițială. 2. Convertiți etapa aerobă secundară în procesul MBBR.
Materiale și metode experimentale
Calitatea apei brute
Influentul pentru stația pilot a fost derivat din efluentul rezervorului de omogenizare al stației de epurare a apelor uzate. Tabelul 1 prezintă indicatorii de calitate a apei influente. Conform cerințelor experimentale, concentrația de azot amoniac influent a fost crescută, sulfatul de amoniu fiind utilizat ca supliment de azot pentru a menține o concentrație de TKN de 120-220 mg/L.
Fluxul de proces și echipamentul principal
Procesul actual al stației de epurare este procesul A2O (Figura 1), etapa AO utilizând metoda nămolului activ și rezervorul aerob final adăugând umpluturi elastice. Debitul proiectat este de 14.400 m³/zi. Procesul unității pilot este prezentat în Figura 2, cu un debit de 100 L/h și funcționare continuă de 24 de ore.
Principalele caracteristici ale unității pilot includ adăugarea unei instalații de pretratare și conversia etapei aerobe secundare într-un proces MBBR. Acest design hibrid suspendat-în stare atașată elimină necesitatea unui rezervor de sedimentare secundar. Tabelul 2 enumeră specificațiile și dimensiunile echipamentului principal.
Rezultate și discuții
1. Condiții de pornire și funcționare
Unitatea pilot a început în aprilie 2007, începând cu inocularea microbiană. Nămolul adăugat a fost obținut din rezervorul aerobic inițial al fabricii. Bacteriile de nitrificare ale MBBR au fost cultivate cu apă de la robinet tratată cu ape uzate menajere și sulfat de amoniu-, cu NaHCO₃ adăugat pentru a regla alcalinitatea și pentru a crește treptat încărcătura de azot amoniac. Volumul de apă de influență din rezervorul aerob primar a fost apoi crescut, atingând condițiile dorite după aproximativ o lună, permițând testarea continuă a afluentului. În timpul funcționării, MLSS în rezervoarele anoxice și aerobe a fost de 4.832 mg/L, în timp ce în rezervorul MBBR, MLSS suspendat a fost de 5.091 mg/L. Nivelurile de DO în rezervorul anoxic au fost de 3 mg/L, iar în rezervorul MBBR, acestea au fost între 3-4 mg/L, cu un pH de 7,4-7,5, promovând condiții favorabile pentru creșterea bacteriilor nitrificante.
2. Eficacitatea pretratamentului
FeSO₄ și NaHCO₃ au fost adăugate în rezervorul de pre{0}}aerare, ajustând pH-ul la aproximativ 7,7, cu monitorizarea concentrațiilor de efluent Ca²⁺ și S²⁻. Concentrația efluentului de Ca²⁺ a fost de aproximativ 300 mg/L, în timp ce S²⁻ a fost redusă la niveluri care nu ar inhiba activitatea microbiană în etapa de tratament biologic. Cu toate acestea, pretratarea a fost mai puțin eficientă pentru îndepărtarea Ca2⁺, lăsând o concentrație relativ mare.
3. Eficiența de eliminare a COD
Concentrația de COD influent a fost crescută la 1.000 mg/L conform cerințelor testului. Datorită configurației aerobe în două-etape cu pre-denitrificare, consumul de COD a fost deosebit de mare în timpul denitrificării. Conform rapoartelor, este necesar un raport COD:TKN peste 6,6:1 pentru denitrificarea completă; cu toate acestea, raportul experimental a fost între 4,5-8,3, rezultând o rată medie de denitrificare de 69%. Deși COD influent a fost relativ mare, concentrația de COD efluent a rămas sub 100 mg/L. Figura 3 ilustrează concentrația de COD a efluentului în perioada de testare din august până în septembrie 2007, arătând concentrații cuprinse între 40-80 mg/L și o rată medie de eliminare de 93,3%, respectând standardul de evacuare a apelor reziduale de clasa I din China (GB 8978-1996).
4. Eficiența de eliminare a azotului amoniac
În perioada de testare din august până în septembrie 2007, concentrația de TKN influent a fost între 120-220 mg/L, cu o rată de îndepărtare care depășește 95%. Acest proces a eliminat eficient azotul Kjeldahl datorită procesului MBBR utilizat în ultima etapă, care a inclus atât forme suspendate, cât și atașate de nămol, crescând astfel concentrația nămolului și sporind rezistența sistemului la sarcinile de șoc. Sarcina de azot amoniac a fost de 0,018 kg/(kg·d). Cu toate acestea, deoarece temperaturile pe timp de noapte în septembrie au început să varieze semnificativ în comparație cu august, a existat o scădere ușoară a eficienței generale de îndepărtare a TKN.
5. Analiza ionilor de calciu în rezervoarele MBBR
Rapoartele indică faptul că depunerea de Ca²⁺ inhibă nitrificarea. În funcționarea stației de epurare, depunerea de ioni de calciu pe umpluturile flexibile din rezervorul aerob a inhibat creșterea microbiană, reducând eficiența nitrificării în rezervorul aerob final. Deoarece pretratarea a fost ineficientă pentru îndepărtarea Ca²⁺, a fost efectuată monitorizarea necesară a Ca²⁺ în procesul MBBR. Măsurătorile conținutului de calciu au fost de 2,13% în mai, 1,89% în iulie și 1,04% în septembrie, indicând depunerea de Ca²⁺ pe materiale de umplutură. Cu toate acestea, datorită naturii mobile a materialelor de umplutură MBBR, Ca²⁺ depus s-ar pierde automat sub impactul aerării, prevenind efectele adverse asupra nitrificării.
Concluzii
Acest studiu pilot realizat de AquaSust a modernizat instalația prin adăugarea de facilități de pre-tratare în etapa inițială și specializarea în procesul MBBR în etapa aerobă. Datele finale au arătat rezultate pozitive după cum urmează:
1. În urma pretratării eficiente, concentrația de S2⁻ efluent a fost scăzută, deși eficiența de îndepărtare a Ca2⁺ a rămas scăzută. Stabilitatea generală a procesului a fost menținută, beneficiind de tratament biologic în aval.
2. Când concentrația de COD a afluentului a atins 1.000 mg/L, COD a efluentului a rămas sub 80 mg/L, cu o rată medie de eliminare a COD de 93,3%, îndeplinind cerințele.
3. Procesul MBBR a atins în mod constant o rată ridicată de îndepărtare a azotului Kjeldahl, cu o medie de peste 95% cu o încărcătură de azot amoniac de 0,018 kg/(kg·d).
4. Monitorizarea ionilor de calciu în rezervoarele MBBR a arătat că au fost prevenite depuneri semnificative, evitându-se efectele adverse asupra nitrificării.