Pentru cei implicați în operarea, întreținerea, managementul tehnic, depanarea proceselor și controlul calității stațiilor de tratare a apelor uzate municipale, o bază solidă în conceptele de bază este condiția prealabilă de bază pentru o funcționare precisă, depanare și conformitate. În timp ce procesele de tratare a apelor uzate municipale variază, principiile de bază rămân aceleași; toate funcționarea echipamentelor, controlul parametrilor, reglarea procesului și managementul nămolului se învârt în jurul acestor teorii fundamentale.
Acest articol, care combină specificațiile tehnice pentru funcționarea și supravegherea stațiilor de epurare a apelor uzate urbane și standardele actuale de evacuare a apelor uzate urbane, subliniază în mod sistematic conceptele de bază de bază pe care stațiile de epurare a apelor uzate trebuie să le stăpânească. Conținutul este riguros din punct de vedere științific, lipsit de erori din industrie și echilibrează profunzimea teoretică cu îndrumările practice, făcându-l potrivit pentru noii veniți, instruirea la nivel de companie-și revizuirea tehnică.
I. Poziționarea de bază: Apele uzate municipale și logica de bază a epurării apelor uzate
1. Definiția apelor uzate municipale
Apele uzate municipale se referă în mod specific la apele uzate mixte din canalizarea rezidențială urbană, canalizarea publică de la instituții guvernamentale și comerciale, canalizarea drumurilor municipale și o cantitate mică de ape uzate industriale pre{-pretratate, conectate în conformitate cu{0}}concentrație scăzută. Este ținta de bază de tratare pentru managementul mediului urban al apei.
Spre deosebire de apele uzate industriale, apele uzate municipale se caracterizează prin fluctuații stabile în cantitate și calitate, predominant materie organică, nutrienți excesivi de azot și fosfor și biodegradabilitate bună. Tratamentul său utilizează în primul rând procese biologice, completate de metode de tratare fizică și chimică.
2. Principiile de bază ale epurării apelor uzate
Tratarea apelor uzate folosește în esență patru metode tehnice-separarea fizică, biodegradarea, flocularea chimică și stabilizarea dezinfectării-pentru a elimina sau transforma poluanții în suspensie, poluanții organici, nutrienții cu azot și fosfor și agenții patogeni din apele uzate în substanțe inofensive, asigurându-se că standardele de evacuare a apelor sau de reutilizare a apei îndeplinesc standardele de evacuare a apelor. reducerea și reciclarea resurselor de apă.
II. Indicatori de bază esențiali de calitate a apei (testare de laborator + bază de funcționare și întreținere)
Indicatorii de calitate a apei sunt singura bază pentru a evalua starea de funcționare a procesului și dacă efluentul îndeplinește standardele. Toate ajustările de operare și întreținere gravitează în jurul modificărilor acestor indicatori. Următorii sunt cei șase indicatori de bază de control pentru stațiile de epurare a apelor uzate municipale:
1. COD (cererea chimică de oxigen)
Aceasta se referă la cantitatea de oxigen necesară pentru oxidarea completă a materiei organice și reducerea materiei anorganice din apă cu un oxidant puternic.
Semnificație de bază: indică nivelul total de poluare al corpurilor de apă; cu cât valoarea este mai mare, cu atât poluarea organică este mai gravă.
Corespondența procesului: Eliminat în primul rând prin degradarea microbiană în iazurile biologice și sedimentarea prin coagulare.
Focalizare practică: COD excesivă este adesea cauzată de șocuri de încărcare influență, activitate insuficientă în sistemul biologic și decantarea anormală a nămolului.
2. BOD₅ (cererea biochimică de oxigen pe 5 zile): se referă la cantitatea de oxigen dizolvat consumată de descompunerea biochimică a materiei organice în apă în decurs de 5 zile.
Semnificație de bază: indică biodegradabilitatea apei uzate și este cheia pentru determinarea adecvării proceselor biologice.
Standard practic: Un raport BOD₅/COD > 0,3 pentru apele uzate municipale indică o bună biodegradabilitate și adecvare pentru tratarea biologică.
3. SS (solide în suspensie): se referă la solidele insolubile în suspensie în apă, inclusiv nămol, coloizi, resturi de nămol și solide organice în suspensie.
Semnificație de bază: Afectează claritatea efluentului, purtând un număr mare de poluanți și microorganisme;
Corespondența procesului: grătare, cameră de nisip, rezervor de sedimentare secundar și filtrare adâncă pentru îndepărtarea-cu-pas cu pas;
Atenție practică: Excesul de solide în suspensie (SS) în efluent se datorează cel mai probabil scurgerii nămolului din rezervorul de sedimentare secundar, defecțiunii sistemului de filtrare sau floculării slabe.
4. NH₃-N (azot de amoniac) Se referă la azotul din apă existent sub formă de amoniac liber și săruri de amoniu, un poluant central în eutrofizare.
Principiul de îndepărtare: reacție aerobă de nitrificare; bacteriile nitrifiante autotrofe transformă azotul de amoniac în nitrat;
Focalizare practică: temperatura scăzută, oxigenul dizolvat insuficient, vârsta scurtă a nămolului și alcalinitatea insuficientă pot duce la azot excesiv de amoniac.
5. TN (azot total) Se referă la suma tuturor formelor de azot din apă (azot amoniac, azot nitriți, azot nitrat, azot organic) și este cel mai dificil indicator pentru stațiile de tratare a apelor uzate pentru a îndeplini standardele.
- Miez de îndepărtare: reacție cuplată de nitrificare + denitrificare
1. Etapa aerobă: Azotul de amoniac este transformat în azot nitrat (nitrificare);
2. Etapa anoxică: Azotul nitrat este transformat în azot gazos și eliberat sub acțiunea unei surse de carbon (denitrificare);
- Accentuare practică: azotul total excesiv se datorează adesea sursei insuficiente de carbon în stadiul anoxic, perturbării mediului anoxic sau unui raport de reflux nerezonabil.
6. TP (fosfor total) Se referă la suma tuturor formelor de fosfor din apă și este o cauză majoră a înfloririi algelor și a eutrofizării.
- Metode de îndepărtare: îndepărtarea biologică a fosforului + îndepărtarea chimică a fosforului
1. Eliminarea biologică a fosforului: eliberarea anaerobă de fosfor de către bacteriile care acumulează polifosfat-și absorbția excesivă de fosfor de către bacteriile aerobe, care este evacuată prin excesul de nămol;
2. Eliminarea chimică a fosforului: Adăugarea de PAC, săruri de fier și alți agenți pentru îndepărtarea fosforului prin floculare și sedimentare;
- Atenție practică: fosforul total în exces în efluent se datorează adesea defecțiunii mediului anaerob, vechimii excesiv de lungi a nămolului sau dozei insuficiente de agent.
III. Sistem de tratare a apelor uzate cu patru-niveluri (cadru de bază al întregului proces)
Sistemul complet de tratare a apelor uzate municipale constă din patru niveluri: pretratare, tratare primară, epurare biologică secundară și epurare terțiară avansată. La fiecare nivel sunt eliminate diferite tipuri de poluanți, iar ordinea logică a acestor niveluri nu poate fi inversată.
1. Pretratare (Prima Barieră pentru Influent)
Structuri de bază: Puț de influență, sitări grosiere și fine, cameră cu granule vortex, rezervor de egalizare
Funcția de bază: Îndepărtează resturile plutitoare mari, ramurile, pungile de plastic, nisipul și alte impurități anorganice; echilibrează volumul și calitatea apei; elimină impactul de vârf de influență; protejează pompele din aval, conductele și echipamentele sistemului biologic.
Operații cheie: curățarea în timp util a ecranului, îndepărtarea periodică a nisipului din camera de nisip și controlul stabil al nivelului în rezervorul de egalizare.
2. Tratamentul primar (tratamentul fizic)
Structura de bază: rezervor de sedimentare primar
Funcția de bază: Îndepărtează solidele mari în suspensie, coloizii și unii poluanți organici din apă prin sedimentare gravitațională.
Efectul tratamentului: Îndepărtează aproximativ 30% din COD și peste 50% din SS, reducând semnificativ sarcina asupra sistemului biologic ulterior.
3. Tratare secundară (tratare biologică de bază) Acesta este nucleul epurării apelor uzate municipale, utilizând în primul rând procese biologice pentru a îndepărta majoritatea materiei organice, azot amoniac, azot total și fosfor total.
Principiul de bază: Utilizarea comunității microbiene din nămolul activat pentru a adsorbi, a descompune și a transforma poluanții în apele uzate;
Procese principale: A²/O, șanț de oxidare, SBR, MBR, A²/O modificat;
Efectul tratamentului: Îndepărtează peste 90% din materia organică și azotul amoniac, obținând în esență reducerea poluanților majori.
4. Tratament terțiar avansat (upgrade și garanție de conformitate)
Structuri de bază: rezervor de sedimentare de-înaltă eficiență, filtru, filtru de cărbune activ, rezervor de dezinfecție
Funcția de bază: Îndepărtează urme de solide reziduale în suspensie, coloizi, fosfor rezidual și cantități mici de materie organică din efluentul secundar;
Dezinfecția finală: Dezinfecția cu hipoclorit de sodiu, lumină ultravioletă și ozon ucide E. coli și agenții patogeni, asigurând evacuarea în siguranță a efluentului.
IV. Patru reacții de bază ale sistemului biochimic (fundamentale pentru depanarea proceselor)
Toate ajustările parametrilor în procesele biologice se bazează pe patru reacții fundamentale: anaerobă, anoxică, aerobă și nitrificare/denitrificare. Acestea sunt concepte de bază pe care tehnicienii trebuie să le înțeleagă pe deplin.
1. Reacție anaerobă (fără oxigen dizolvat, fără azot nitrat)
Condiții de mediu: DO=0, mediu strict anaerob;
Funcția de bază: eliberarea de fosfor de către bacterii care acumulează-polifosfat, hidroliză și acidificare, descompunerea moleculelor organice mari, rezervarea energiei pentru absorbția ulterioară a fosforului aerob;
Valoare cheie: Asigură îndepărtarea eficientă a fosforului biologic și îmbunătățește biodegradabilitatea apei uzate.
2. Reacție anoxică (fără oxigen dizolvat, azot azotat prezent)
Condiții de mediu: DO Mai puțin sau egal cu 0,5 mg/L, prezent azot nitrat;
Funcția de bază: Denitrificare, sub acțiunea unei surse externe sau interne de carbon, azotul nitrat este transformat în azot gazos, eliminând azotul total;
Puncte practice cheie: aerarea excesivă este strict interzisă; asigurarea unei surse suficiente de carbon; controlați raportul de reflux al lichidului amestecat.
3. Reacție aerobă (Oxigen dizolvat suficient)
Condiții de mediu: DO=2~4 mg/L;
Funcții de bază: trei reacții de bază au loc simultan: degradarea materiei organice, nitrificarea pentru îndepărtarea azotului de amoniac și absorbția de fosfor de către bacteriile care acumulează-polifosfat;
Puncte cheie operaționale și de întreținere: Oxigenul dizolvat în exces duce la risipa de energie și îmbătrânirea nămolului; oxigenul dizolvat insuficient are ca rezultat o degradare incompletă și un azot excesiv de amoniac.
4. Nitrificare și denitrificare (logica de bază a eliminării azotului)
1. Nitrificare: În condiții aerobe, bacteriile nitrifiante și bacteriile nitrificante transformă succesiv azotul de amoniac în nitriți și nitrat. Sunt necesare oxigen suficient, alcalinitate și o vârstă îndelungată a nămolului.
2. Denitrificare: În condiții anoxice, bacteriile denitrificatoare utilizează surse de carbon pentru a reduce azotul nitrat în azot gazos. Sunt necesare condiții anoxice stricte și o sursă eficientă de carbon.
V. Caracteristicile de bază ale proceselor principale (aplicabile în general stațiilor de epurare a apelor uzate municipale)
Nu există nicio superioritate sau inferioritate inerentă în rândul proceselor de tratare a apelor uzate municipale; singurele diferențe constau în adecvarea lor pentru diferite scenarii. Logica de operare și întreținere rămâne consecventă:
Proces A²/O: reacție în serie anaerobă-anoxică-aerobă, care asigură o eliminare echilibrată a azotului și fosforului, funcționare stabilă și este cel mai comun proces pentru stațiile de tratare a apelor uzate municipale.
Procesul de șanț de oxidare: rezistență puternică la sarcinile de șoc, performanță bună de decantare a nămolului și operare și întreținere simplă, potrivite pentru stațiile de tratare a apelor uzate mici și mijlocii-.
Procesul SBR: Reactorul discontinuu de secvențiere, toate reacțiile biochimice sunt finalizate într-un singur rezervor, eliminând necesitatea unui rezervor de sedimentare secundar, care necesită mai puțin teren și potrivit pentru scenarii cu fluctuații mari ale volumului de apă.
Proces MBR: separarea cu membrană înlocuiește rezervorul de sedimentare secundar, producând efluent de-calitate extrem de înaltă, care poate fi utilizat direct ca apă regenerată, potrivit pentru proiectele de-descărcare și reutilizare standard înalt.
VI. Concepte de bază privind tratarea și eliminarea nămolului (puncte cheie pentru funcționarea și întreținerea conformă)
Tratarea apelor uzate fără tratarea nămolului este ineficientă. Nămolul este un produs secundar al epurării apelor uzate, iar eliminarea corectă a acestuia este crucială pentru funcționarea conformă a stațiilor de epurare a apelor uzate.
1. Definiția nămolului: nămolul este un amestec de substanțe solide și semi-solide în suspensie produse în timpul epurării apelor uzate prin interceptare, sedimentare și reacții biochimice. Este bogat în materie organică, microorganisme, azot și fosfor și cantități mici de poluanți.
2. Indicator cheie de bază: Conținutul de umiditate a nămolului
Acesta se referă la procentul de masă de apă din masa totală a nămolului și este un indicator de control central pentru eliminarea nămolului.
Conținutul de umiditate al nămolului concentrat: 97%~99%;
Conținutul de umiditate a nămolului după deshidratarea mecanică: Aproximativ 80% (cerință de eliminare standard națională de bază).
3. Procesul complet de eliminare a nămolului: Îngroșarea nămolului → Deshidratare mecanică → Eliminare prin stabilizare (compostare, incinerare, utilizarea materialelor de construcție, depozitul de deșeuri conform). Deversarea fără discernământ și descărcarea directă sunt strict interzise.
4. Rolul de bază al nămolului în exces: Sistemul biologic elimină în mod regulat nămolul în exces, eliminând excesul de fosfor și microorganismele îmbătrânite din sistem. Acest lucru menține echilibrul vârstei nămolului și activitatea microbiană stabilă și este o operațiune de bază pentru prevenirea înmulțirii nămolului, îmbătrânirea nămolului și depășirea standardelor efluenților.
VII. Principiile de bază ale funcționării și întreținerii stației de epurare a apelor uzate (rezumat practic orientativ)
Primul principiu al calității apei: pornirea-, oprirea, reglarea parametrilor și dozarea chimică a tuturor echipamentelor se bazează pe atingerea standardelor pentru efluenți și pe stabilitatea procesului.
Controlul zonei de mediu: distincția strictă între mediile anaerobe, anoxice și aerobe și prevenirea sedimentării-straturilor mixte și a perturbărilor de oxigen dizolvat este fundamentală pentru îndepărtarea azotului și a fosforului.
Echilibrarea dinamică a sarcinii: Când debitul influențului și calitatea apei fluctuează, se fac ajustări în timp util la rata de aerare, raportul de retur, dozarea sursei de carbon și evacuarea nămolului pentru a rezista la sarcinile de șoc.
Nămol-Apă-Aer-Sinergia chimică: Cele patru elemente cheie ale stării nămolului, oxigenul dizolvat, timpul de retenție hidraulică și dozarea chimică sunt controlate sinergic; niciunul nu poate fi omis.
Gestionare în buclă închisă-conformă: control complet conform al apei uzate, nămolului, mirosului și zgomotului, conform standardelor de funcționare a stației de tratare a apelor uzate urbane.
Concluzie
Tratarea apelor uzate municipale poate părea o muncă repetitivă care implică operarea echipamentelor și controlul parametrilor, dar competitivitatea sa de bază se află întotdeauna pe o bază solidă a teoriei. Toate eșecurile proceselor, efluenții care depășesc standardele și haosul operațional sunt cauzate în principal de lipsa de înțelegere a conceptelor de bază și a principiilor de bază. O înțelegere aprofundată a acestor concepte de bază este esențială pentru toți lucrătorii din stația de epurare a apelor uzate. Le permite să înțeleagă rapid logica procesului, să depaneze cu precizie problemele operaționale și de întreținere și să avanseze de la „operare calificată” la „management tehnic profesional”.
