Kvaliteta otpadnih voda
1. Višak organske tvari
Čimbenici koji uglavnom utječu na učinkovitost obrade organske tvari uključuju:
(1) Hranjive tvari
Općenito, hranjive tvari poput dušika i fosfora u otpadnoj vodi dovoljne su za potrebe mikroba, a često i u suvišku. Međutim, kada je udio industrijske otpadne vode relativno visok, omjer ugljika-dušika-fosfora treba provjeriti kako bi se osiguralo da zadovoljava standard od 100:5:1.
● Ako nedostaje dušika, obično se dodaju amonijeve soli.
● Ako nedostaje fosfora, obično se dodaje fosforna kiselina ili fosfati.
(2) pH
pH otpadne vode je obično neutralan, u rasponu od 6,5 do 7,5. Blagi pad pH može biti uzrokovan anaerobnom fermentacijom u kanalizacijskom cjevovodu. Značajni padovi pH vrijednosti tijekom kišne sezone često su posljedica kiselih kiša u gradovima, posebno u kombiniranim kanalizacijskim sustavima.
Nagla i velika promjena pH vrijednosti, bilo povećanje ili smanjenje, obično je uzrokovana velikim ispuštanjem industrijskih otpadnih voda. Podešavanje pH vrijednosti otpadne vode obično uključuje dodavanje natrijevog hidroksida ili sumporne kiseline, ali to značajno povećava troškove obrade.
(3) Ulja i masti
Kada je sadržaj zauljenih tvari u otpadnoj vodi visok, učinkovitost prozračivanja opreme za prozračivanje će se smanjiti. Bez povećanja prozračivanja, učinkovitost tretmana će pasti, ali povećanje prozračivanja neizbježno povećava operativne troškove.
Visok sadržaj ulja također smanjuje performanse taloženja aktivnog mulja, au teškim slučajevima može uzrokovati nakupljanje mulja, što dovodi do suspendiranih krutih tvari (SS) u efluentu koji premašuju standarde. Za influent s visokim sadržajem ulja treba dodati opremu za uklanjanje ulja u fazi predtretmana.
(4) Temperatura
Temperatura ima širok raspon učinaka na proces aktivnog mulja.
● Prvo, utječe na aktivnost mikroba. Zimi, ako se ne poduzmu mjere kontrole, učinkovitost tretmana će se smanjiti.
● Drugo, utječe na performanse odvajanja u sekundarnim taložnim spremnicima; na primjer, promjene temperature mogu uzrokovati struju gustoće i kratki-spoj; niske temperature povećavaju viskoznost mulja i smanjuju učinak taloženja.
● Treće, temperatura utječe na učinkovitost prozračivanja. Ljeti više temperature smanjuju zasićenost otopljenim kisikom, otežavajući prijenos kisika i smanjujući učinkovitost prozračivanja. Također smanjuje gustoću zraka, tako da se za održavanje iste količine zraka volumen zraka mora povećati.
2.TP (ukupni fosfor) premašuje standarde
Biološko uklanjanje fosfora oslanja se na organizme-akumulacije polifosfata (PAO) koji otpuštaju fosfor u anaerobnim uvjetima i apsorbiraju višak fosfora u aerobnim uvjetima. Fosfor se uklanja ispuštanjem viška-mulja bogatog fosforom. Uzroci zbog kojih TP otpadnih voda prelazi standarde uključuju:
(1) Temperatura
Temperatura manje očito utječe na uklanjanje fosfora nego biološko uklanjanje dušika. Unutar određenog raspona, biološko uklanjanje fosfora djeluje uspješno unatoč umjerenim promjenama temperature. Eksperimenti pokazuju da je uklanjanje fosfora poželjno na temperaturama iznad 10 stupnjeva, jer PAO rastu sporije na niskim temperaturama.
(2) pH vrijednost
Između pH 6,5 i 8,0, sadržaj fosfora i stopa unosa polifosfatnih mikroorganizama ostaju stabilni. Kada pH padne ispod 6,5, unos fosfora naglo opada. Nagli padovi pH uzrokuju brzi porast koncentracije fosfora u aerobnim i anaerobnim zonama; što je veći pad pH, oslobađa se više fosfora. Ovo otpuštanje nije fiziološki ili biokemijski odgovor PAO-a, već čisto kemijski učinak "otapanja kiseline". Veće anaerobno otpuštanje fosfora zbog pada pH rezultira manjim aerobnim unosom fosfora, što ukazuje da je otpuštanje destruktivno i neučinkovito. Neznatno uzimanje fosfora događa se kada se pH poveća.
(3) Otopljeni kisik (DO)
Svaki mg molekularnog kisika može potrošiti 1,14 mg biorazgradivog COD-a, inhibirajući rast PAO i otežavajući uklanjanje fosfora. Anaerobna zona trebala bi održavati nizak DO kako bi pogodovala kiseloj fermentaciji od strane anaeroba, pospješujući otpuštanje fosfora od strane PAO-a i smanjila potrošnju biorazgradive organske tvari, omogućujući PAO-ima da sintetiziraju više PHB. Nasuprot tome, aerobna zona zahtijeva viši DO za podršku PAO-ima u razgradnji pohranjenog PHB-a za dobivanje energije za apsorpciju otopljenog fosfata iz kanalizacije i sintetiziranje unutarstaničnog polifosfata. DO treba kontrolirati ispod 0,3 mg/L u anaerobnim zonama i iznad 2 mg/L u aerobnim zonama kako bi se osiguralo učinkovito anaerobno otpuštanje fosfora i aerobni unos.
(4) Nitratni dušik u anaerobnom spremniku
Nitratni dušik u anaerobnoj zoni troši organske supstrate, inhibirajući oslobađanje fosfora PAO-a i tako utječući na unos fosfora u aerobnim uvjetima. Također, nitratni dušik koriste denitrifikacijske bakterije kao akceptore elektrona za denitrifikaciju, što ometa procese fermentacije proizvodeći kiseline potrebne za metabolizam fosfora PAO, potiskujući otpuštanje, unos i sintezu fosfora PAO. Svaki mg nitratnog dušika troši 2,86 mg biorazgradivog COD-a, potiskujući anaerobno oslobađanje fosfora. Obično se nitratni dušik kontrolira ispod 1,5 mg/L.
(5) Starost mulja
Uklanjanje fosfora uglavnom se postiže ispuštanjem viška mulja; stoga količina viška mulja određuje učinkovitost uklanjanja. Starost mulja izravno utječe na volumen ispuštenog mulja i unos fosfora. Niža starost mulja poboljšava uklanjanje fosfora povećanjem ispuštanja viška mulja i uklanjanjem fosfora iz sustava, smanjujući fosfor u efluentu sekundarne sedimentacije. Međutim, biološko uklanjanje dušika i fosfora zahtijeva dovoljnu starost mulja za rast nitrifikacijskih i denitrifikacijskih bakterija, zbog čega je uklanjanje fosfora često nezadovoljavajuće. Općenito, starost mulja u sustavima za uklanjanje fosfora kontrolira se između 3,5 i 7 dana.
(6) Omjer COD/TP
U biološkom uklanjanju fosfora, vrsta i količina organskih supstrata u anaerobnom stadiju, te omjer hranjivih tvari potrebnih mikrobima i fosfora u kanalizaciji, kritično utječu na učinkovitost uklanjanja. Različiti supstrati izazivaju različito otpuštanje i unos fosfora. PAO-i spremno koriste organske tvari niske molekularne težine, lako razgradive (npr. hlapljive masne kiseline) za oslobađanje pohranjenih polifosfata i snažno oslobađanje fosfora. Organske tvari velike molekularne težine koje se teško --razgrađuju uzrokuju slabije otpuštanje fosfora. Što je potpunije otpuštanje fosfora anaerobno, to je veća apsorpcija fosfora aerobno. PAO koriste energiju iz anaerobnog otpuštanja fosfora za apsorbiranje niskomolekularnih organskih tvari za preživljavanje u anaerobnim uvjetima. Stoga je dovoljna količina organske tvari (COD/TP > 15) neophodna za preživljavanje PAO i idealno uklanjanje fosfora.
(7) Lako biorazgradivi COD (RBCOD)
Istraživanja pokazuju da supstrati poput octene, propionske i mravlje kiseline dovode do visokih stopa otpuštanja fosfora, što ovisi o koncentraciji aktivnog mulja i mikrobnom sastavu, a ne o koncentraciji supstrata. Takvo otpuštanje fosfora slijedi kinetiku nultog -reda. Druge organske tvari moraju se pretvoriti u ove male molekule prije nego što ih PAO mogu metabolizirati.
(8) Glikogen
Glikogen je veliki razgranati polisaharid sastavljen od jedinica glukoze i služi kao unutarstanično skladište energije. U PAOs, glikogen se formira u aerobnim okruženjima, pohranjujući energiju metaboliziranu u anaerobnim uvjetima za proizvodnju NADH (prekursor za sintezu PHA), osiguravajući metaboličku energiju. Prekomjerna aeracija ili prekomjerna -oksidacija smanjuje glikogen u PAO-ima, uzrokujući nedostatak NADH u anaerobnim uvjetima i slabo uklanjanje fosfora.
(9) Hidrauličko vrijeme zadržavanja (HRT)
U-komunalnim biološkim sustavima za uklanjanje dušika i fosfora koji dobro rade, otpuštanje i unos fosfora obično zahtijevaju 1,5–2,5 sata, odnosno 2,0–3,0 sata. Otpuštanje fosfora je nešto kritičnije; stoga se anaerobni HNL pomno prati. Prekratko anaerobno HRT sprječava dovoljno oslobađanje fosfora i razgradnju organske tvari na niske masne kiseline; predugo povećava troškove i nuspojave. Otpuštanje i unos fosfora međusobno su povezani: dovoljno anaerobno oslobađanje poboljšava aerobno usvajanje i obrnuto, stvarajući pozitivan ciklus. Operativni podaci pokazuju prikladne HNL kao anaerobne od 1h15m–1h45m i aerobne od 2h–3h10m.
(10) Omjer povrata (R)
U A/O (anaerobnim/aerobnim) procesima, ključno je održavati dovoljno otopljenog kisika u aktivnom mulju koji se vraća iz spremnika za prozračivanje u sekundarni taložnik kako bi se spriječilo anaerobno oslobađanje fosfora u potonjem. Bez brzog uklanjanja mulja, debeli slojevi mulja uzrokuju anaerobno otpuštanje fosfora unatoč visokom DO. Dakle, povratni omjeri ne smiju biti preniski, osiguravajući brzo ispuštanje mulja iz taložnika. Pretjerano visoki povratni omjeri povećavaju potrošnju energije i smanjuju vrijeme zadržavanja mulja u spremniku za prozračivanje, smanjujući BPK5 i uklanjanje fosfora. Optimalni omjeri povrata kreću se između 50% i 70%.
3.Strojarska i električna oprema
Stabilan rad obrade otpadnih voda i mulja ovisi o pouzdanoj mehaničkoj i električnoj opremi, što također utječe na potrošnju energije postrojenja.
(1) Stroj s trakastim zaslonom
Prvi korak u pročišćavanju, sklon greškama koje mogu zaustaviti dotok otpadnih voda. Uobičajeni problemi:
Zaglavljivanje zbog istrošenosti ležaja ili mehaničkog kvara. Zahtijeva redovito podmazivanje i pregled.
Blokada vlaknima, plastičnim vrećicama koje uzrokuju smanjeni protok i prelijevanje. Zahtijeva tehničke nadogradnje ili ručno čišćenje.
(2) Pumpe za podizanje
Uglavnom potopne pumpe. Rotor pumpe i praznine brtvenog prstena mogu biti začepljene krhotinama, smanjujući brtvljenje i učinkovitost, uzrokujući kvar motora. Preporuča se redoviti pregled, rotacija pumpe i poboljšani rad sita.
Dizajn promjenjivog dotoka i sustava prikupljanja zahtijeva crpke raspoređene u gradijente s pumpama fiksne-brzine i promjenjive-brzine kako bi se učinkovito nosile s fluktuacijama.
(3) Puhala
Ključna i energetski{0}}intenzivna oprema. Parametri uključuju protok zraka, tlak, potrošnju energije i buku. Centrifugalni puhači koji se obično koriste s prednostima u odnosu na Roots puhala u pogledu učinkovitosti, vijeka trajanja, buke i stabilnosti. Kontrola varijabilne frekvencije i više konfiguracija puhala optimiziraju korištenje energije.
Redovito održavanje hladnjaka ulja, filtera i osiguravanje odgovarajuće kvalitete ulja je neophodno kako bi se spriječilo emulgiranje i pregrijavanje.
(4) Glave za prozračivanje
Uglavnom mikroporozne membrane (tipovi diska, kupole, ploče, cijevi). Začepljenje i starenje gume smanjuju učinkovitost prijenosa kisika. Potrebno je redovito čišćenje mravljom kiselinom ili zrakom pod visokim{2}}tlakom, uz sigurnosne mjere. Odvodne ventile treba redovito otvarati kako bi se uklonio kondenzat. Jako začepljene ili oštećene difuzore treba zamijeniti.
(5) Oprema za uklanjanje mulja
Nekim procesima nedostaju sekundarni taložni spremnici (npr. SBR, UNITANK), što uzrokuje slijevanje slojeva mulja i nedovoljno ispuštanje mulja, povećavajući potrošnju energije i kemikalija. Preporuča se povremeno ili ispuštanje mulja s više-točaka. Potrebno je redovito održavanje strugača i usisnih uređaja u taložnicama.
(6) Strojevi za odvodnjavanje
Dva glavna tipa: centrifuga i trakasta filter preša.
4. Centrifuga:
Uzmite u obzir koncentraciju mulja, brzinu punjenja, razliku u brzini, dozu polimera na krutine kolača, SS filtrata i oporavak.
Veća razlika u brzini skraćuje zadržavanje mulja, povećava sadržaj vlage i krutine u filtratu.
Manji diferencijal poboljšava odvajanje, ali postoji opasnost od začepljenja.
Podesite doziranje polimera i brzinu dodavanja za optimizaciju.
Uobičajeni problemi:alarmi zbog neadekvatnog pranja, pregrijavanje ležaja zbog blokade podmazivanja, alarmi motora od pretvarača frekvencije i mulj koji se ne ispušta zbog malih pahuljica mulja, posebno tijekom kišnih sezona. Podesite operativne parametre za ublažavanje.
Filter preša s trakom:
Mulj komprimiran i sječen između dva remena koja prolaze preko valjaka za uklanjanje vode.
Točke rada i održavanja uključuju ravnomjernu raspodjelu mulja, mekane strugače, sustave za čišćenje mlaznica, automatsko praćenje remena i blokade zaštite.
Uobičajeni problemi: klizanje remena, odstupanje remena, začepljenje i smanjenje količine krutine u kolaču uglavnom zbog preopterećenja, nepravilne napetosti, oštećenih valjaka i viška polimera. Redovito podešavanje i čišćenje su neophodni.
Instrumenti za praćenje
Visoka nečistoća i surovo okruženje uzrokuju česte pogreške u mjerenju ili oštećenja online analizatora, utječući na kontrolu i automatizaciju.
Potrebne su odgovarajuće jedinice za prethodnu obradu uzorka vode i analizatori usklađeni s rasponima koncentracija. Velika oprema treba imati upravljačke sustave kompatibilne s automatizacijom postrojenja kako bi se smanjili troškovi komunikacije.
Postupci održavanja uključuju planirane rezervne dijelove, redovitu kalibraciju, čišćenje i zamjenu potrošnog materijala.
Zaštita od groma ključna je za vanjske uređaje zbog čestih udara groma u kanalizacijska postrojenja. Nedostatak zaštite dovodi do visokih troškova popravka i operativnih rizika.