Usporedna analiza učinkovitosti uklanjanja dušika i fosfora između Bardenpho i AAO procesa
1 Pregled projekta i tijek procesa
1.1 Pregled projekta
Xi'an No.5 Reclaimed Water Plant (ranije "No.5 Wastewater Treatment Plant," u daljnjem tekstu "WuWu") ima ukupni projektirani kapacitet od 400.000 m³/d, pokrivajući površinu od 387.57 mu (približno 258.380 m²). Opslužuje ukupno područje od oko 5.330 hektara i ima oko 900.000 stanovnika. Postrojenje može pročišćavati kućnu kanalizaciju i industrijsku otpadnu vodu koristeći ili konvencionalni AAO proces ili pet-fazni Bardenpho proces. Glavne strukture za pročišćavanje otpadnih voda uključuju gruba sita, podizne crpne stanice, fino sita, komore s prozračenim pijeskom, primarne taložne spremnike, biološke reakcijske spremnike, sekundarne sedimentacijske spremnike, visoko{14}}učinkovite sedimentacijske spremnike, V-filtere i kontaktne dezinfekcijske spremnike, s konačnim efluentom koji se ispušta u rijeku Ba. Kvaliteta otpadnih voda u skladu je sa standardom razreda A navedenim u tablici 1 "Sveobuhvatnog standarda ispuštanja otpadnih voda u slivu Žute rijeke Shaanxi" (DB61/224-2018). (Napomena: Ograničenje TN slijedi zahtjev od 12 mg/L naveden u "Trogodišnjem akcijskom planu projekta nadogradnje, pokrivanja i dezodoracije gradskog postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda grada Xi'ana (2018.-2020.)" (Dokument općinskog ureda [2018.] br. . 100)). Projektirana kvaliteta ulazne i otpadne vode prikazana je uTablica 1.
1.2 Tijek procesa
Dijagrami toka koji uspoređuju Bardenpho proces s tradicionalnim AAO procesom prikazani su uSlike 1 i 2.
2 Parametri dizajna
2.1 Projektirana kvaliteta ulazne i otpadne vode
2.2 Radni parametri
Biološki spremnici koji sudjeluju u usporedbi dijele identične dimenzije. Svaki biološki spremnik podijeljen je u 3 kanala, s jednom dimenzijom kanala D × Š × V=86 m × 15 m × 9 m. Prosječna koncentracija MLSS u biološkim spremnicima kreće se između 6500~7000 mg/L. Hidraulička vremena zadržavanja (HRT) za konvencionalni AAO proces su: anaerobna zona 1,983 h, anoksična zona 5,534 h, aerobna zona 9,029 h, ukupno 16,546 h. HRT za Bardenpho proces su: anaerobna zona 1,983 h, prva anoksična zona 4,643 h, prva aerobna zona 7,163 h, druga anoksična zona 1,973 h, druga aerobna zona 0,822 h, ukupno 16,584 h.
3 Pozadina projekta, cilj istraživanja i metodologija
3.1 Pozadina projekta i cilj istraživanja
Glavni procesi biološke obrade u WuWu su konvencionalni AAO proces i Bardenpho proces. Konvencionalni AAO proces uobičajena je biološka metoda pročišćavanja u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda. Sa stalnim poboljšanjem standarda ispuštanja otpadnih voda u Kini, Bardenpho proces, izveden iz konvencionalnog AAO procesa i poznat po većoj učinkovitosti uklanjanja dušika, naširoko je prihvaćen u kućnim postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda. Kako bi olakšao bolji odabir procesa, WuWu je proveo sveobuhvatnu usporedbu konvencionalnih AAO i Bardenpho procesa iz perspektive uklanjanja dušika i fosfora. To daje temelj za nadogradnju ostalih komunalnih uređaja za pročišćavanje otpadnih voda iz kućanstva i izradu novih projekata.
3.2 Metodologija istraživanja
Svaki biološki spremnik u WuWu ima dnevni kapacitet tretmana od 50.000 m³/d. Za ovaj usporedni eksperiment odabrani su biološki spremnici serije A1 i B1. Serija A1 koristi Bardenpho proces, sa svojim biološkim sustavom sekvencijalno podijeljenim na: anaerobnu zonu, prvu anoksičnu zonu, prvu aerobnu zonu, drugu anoksičnu zonu i drugu aerobnu zonu. Serija B1 koristi konvencionalni AAO proces, s biološkim sustavom podijeljenim na: anaerobnu zonu, anoksičnu zonu i aerobnu zonu. Tijekom eksperimenta, obje serije radile su pod identičnim uvjetima, s točkama uzorkovanja raspoređenim duž procesa prema potrebi.
Metode mjerenja onečišćujućih tvari: TP je mjeren spektrofotometrijskom metodom s amonijevim molibdatom; TN korištenjem UV spektrofotometrijske metode alkalne kalij persulfatne digestije; NH3-N korištenjem Nesslerove reagens spektrofotometrijske metode; COD pomoću spektrofotometrijske metode s kalijevim dikromatom.
4 Operativni izazovi i trenutno stanje
Konvencionalni AAO proces također je varijanta AO procesa s aktivnim muljem. Njegovo uklanjanje TN u potpunosti ovisi o recirkulaciji. Viši standardi otpadnih voda i veće potrebne stope uklanjanja zahtijevaju veće protoke recirkulacije, popraćene povećanom potrošnjom energije i kemikalija. Za standarde razreda A, konvencionalni AAO proces je još uvijek prihvatljiv. Međutim, za strože TN standarde konvencionalni procesi očito više nisu prikladni.
Bardenpho proces je tipičan proces od pet-faza. Dodavanjem post-zone denitrifikacije nakon konvencionalnog AAO procesa, prekida se ograničenje da uklanjanje TN ovisi o omjeru recirkulacije, čime se povećava uklanjanje dušika. Kako se postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda suočavaju sa sve strožim TN standardima ispuštanja, Bardenpho proces pokazuje značajne prednosti.
5 Rezultati istraživanja i rasprava
5.1 Uklanjanje NH3-N
Razine NH3-N na ulazu u anaerobne zone i efluent iz bioloških spremnika za A1 i B1 više puta su praćene tijekom 15 dana. Rezultati su prikazani uSlika 3. Prosječno uklanjanje NH3-N za Bardenpho proces bilo je 12,7 mg/L, dok je za konvencionalni AAO proces bilo 11,68 mg/L. Rezultati pokazuju da je pod istim godišnjim uvjetima, vremenskim razdobljem, ravnomjernom raspodjelom dotoka i s dodatkom izvora ugljika u pre-anoksičnoj zoni, Bardenpho proces postigao bolje uklanjanje NH3-N nego konvencionalni AAO proces.
5.2 Uklanjanje TN
Razine TN na ulazu u anaerobne zone i efluent bioloških spremnika za A1 i B1 praćene su više puta tijekom 10 dana. Rezultati su prikazani uSlika 4. Prosječno uklanjanje TN za Bardenpho proces bilo je 6,23 mg/L, dok je za konvencionalni AAO proces bilo 2,65 mg/L. Rezultati pokazuju da je pod istim uvjetima Bardenpho proces postigao bolje ukupno uklanjanje TN nego konvencionalni AAO proces.
5.3 Uklanjanje TP-a
Razine TP na ulazu u anaerobne zone i efluent bioloških spremnika za A1 i B1 praćene su više puta tijekom 22 dana. Rezultati su prikazani uSlika 5. Prosječno uklanjanje TP za Bardenpho proces bilo je 0,561 mg/L, dok je za konvencionalni AAO proces bilo 0,449 mg/L. Rezultati pokazuju da je pod istim uvjetima Bardenpho proces postigao bolje ukupno uklanjanje TP od konvencionalnog AAO procesa.
5.4 Uklanjanje COD-a
Razine KPK na ulazu u anaerobne zone i efluent bioloških spremnika za A1 i B1 praćene su opetovano tijekom 9 dana. Rezultati su prikazani uSlika 6. Prosječna potrošnja KPK za Bardenpho proces bila je 13 mg/L, dok je za konvencionalni AAO proces bila 19 mg/L. Rezultati pokazuju da je pod istim uvjetima, konvencionalni AAO proces imao veću COD potražnju nego Bardenpho proces.
6 Zaključak i perspektiva
6.1 Zaključak
Pod istim sezonskim radnim uvjetima, Bardenpho proces pokazao je opći trend superiorne učinkovitosti uklanjanja TN, TP i NH₃-N u otpadnoj vodi u usporedbi s konvencionalnim AAO procesom.
Trenutačno, godišnja upotreba sredstva za uklanjanje fosfora za obradu otpadnih voda konvencionalnim AAO postupkom u WuWu iznosi približno 2.961 tona; za Bardenpho proces, to je otprilike 2000 tona. To znači godišnju uštedu od oko 450.000 RMB, što pokazuje značajnu ekonomsku korist.
Rad procesa Bardenpho uvelike će zadovoljiti zahtjeve kineskih standarda ispuštanja otpadnih voda koji se stalno pooštravaju i smanjiti zagađenje u nizvodnom vodnom sustavu rijeke Ba. To će dovesti do značajnih poboljšanja kvalitete vode, kako perceptivno tako iu smislu smanjene razine onečišćenja, postupno obnavljajući funkcije okoliša. Ima posebnu važnost za zaštitu ekološkog okoliša nizvodnih vodnih tijela. U osnovi, pročišćavanjem otpadnih voda kontrolira se zagađenje gradskih otpadnih voda u izvorima podzemnih voda. Stoga igra zaštitnu ulogu za gradske izvore vodoopskrbe i nizvodne izvore vode, postupno obnavljajući zagađena ekološka okruženja. To će značajno poboljšati životno okruženje za urbane stanovnike i proizvodno okruženje za industriju i trgovinu, poboljšati vanjsku sliku grada i doprinijeti zdravom i održivom razvoju gospodarstva i društva.