Capitolul 3 Punerea în funcțiune a unității biologice
3.1 Unitate aerobă
⑴ Pașii de punere în funcțiune
① Adăugați nămol activ din surse externe în rezervorul aerob la un volum de 0,01-0,05 din capacitatea rezervorului.
② Adăugați apă uzată în rezervorul aerob la un volum de 1/5-1/3 din capacitatea rezervorului, apoi completați cu apă de la robinet. Controlați pH-ul apei aerobe din rezervor la 7 sau puțin peste. Deoarece concentrația de poluanți din rezervor este mare în acest moment, nu este necesar să adăugați nutrienți sau o sursă de carbon.
③ Porniți ventilatorul și aerați (aerare continuă fără apă) timp de 8 ore. Apoi, opriți aerarea și lăsați rezervorul să se stabilească timp de 0,5 ore. Apoi, reluați aerarea. După fiecare 8 ore, opriți aerarea și lăsați rezervorul să se stabilească timp de 0,5 ore înainte de a relua aerarea. După o zi de aerare, adăugați o cantitate mică de apă uzată din rezervorul de reglare.
④ În timpul procesului de aerare, mențineți conținutul de oxigen dizolvat în rezervorul aerob între 2 și 4 mg/L și testați raportul de decantare a nămolului. Dacă valoarea scade treptat, indică faptul că nămolul a aderat la umplutură.
⑤ Zilnic, adăugați oligoelemente adecvate și înlocuiți aproximativ o-treime din volumul de apă uzată al rezervorului. După câteva zile de aerare, decantare și completare a apei uzate, continuați udarea la 1/3 până la 1/2 din debitul proiectat.
⑥ Aclimatizarea și cultivarea bacteriană au loc simultan. În general, o peliculă subțire va fi vizibilă pe suprafața materialului de ambalare după o săptămână.
⑦ Dacă biofilmul proliferează în mod normal, după aproximativ 7 zile, o parte din efluentul din rezervorul aerob va curge în rezervorul de sedimentare, în timp ce o parte va curge în continuare în rezervorul de egalizare. Intrarea și ieșirea continuă a apei pot fi apoi reluate.
⑧ După aproximativ 20 de zile, pe materialul de ambalare se va forma un strat de biofilm portocaliu-negru, iar apă poate fi adăugată la debitul proiectat.
⑨ În aceste condiții, funcționarea stabilă poate fi menținută timp de aproximativ o lună. În acest moment, formarea biofilmului este în esență completă și începe proliferarea microbiană. Monitorizați îndeaproape modificările calității apei în această perioadă pentru a evita modificările bruște ale încărcăturii care ar putea afecta rezervorul biochimic.
⑩ În timp, biofilmul începe să se metabolizeze, vechiul biofilm începe să se detașeze, iar solidele în suspensie apar în efluent, marcând sfârșitul fazei de formare a biofilmului și reluarea funcționării normale.
⑵Condiții de control al procesului
①Oxigen dizolvat
În timpul procesului de nămol activ, trebuie menținută o anumită concentrație de oxigen dizolvat. Aportul insuficient de oxigen (nivel scăzut de oxigen dizolvat) va afecta activitatea metabolică normală a microorganismelor din nămol activat, reducând capacitatea de purificare și facilitând creșterea bacteriilor filamentoase, ducând la înmulțirea nămolului. Menținerea unui nivel adecvat de oxigen dizolvat în rezervorul de aerare este în general controlată la 1-4 mg/l. În condiții normale, se recomandă un nivel de DO de 2 mg/l la ieșirea rezervorului de aerare.
②Temperatura
Intervalul optim de temperatură pentru microorganismele cu nămol activ este de 15-30 de grade . În general, temperaturile apei sub 10 grade pot afecta negativ funcția nămolului activ. Cu toate acestea, dacă temperatura apei scade lent, permițând microorganismelor să se adapteze treptat la această schimbare-proces cunoscut sub numele de aclimatizare la temperatură - atunci se pot obține rezultate eficiente ale tratamentului prin implementarea anumitor măsuri tehnice, cum ar fi reducerea încărcăturii de nămol, creșterea concentrațiilor de nămol activ și oxigen dizolvat și prelungirea timpului de aerare.
③ Nutrienți
Cerințele de azot și fosfor ale microorganismelor cu nămol activ pot fi calculate utilizând raportul DBO:N:P de 100:5:1. Cu toate acestea, în realitate, cerințele microbiene sunt legate și de cantitatea de nămol în exces, adică de vârsta nămolului și de rata de creștere microbiană.
④ pH
pH-ul optim pentru microorganismele cu nămol activ este între 6,5 și 8,5. Dacă pH-ul scade sub 4,5, protozoarele dispar și ciupercile devin dominante, ducând cu ușurință la înmulțirea nămolului și afectând grav eficiența tratării nămolului activat. Când pH-ul depășește 9,0, rata metabolică microbiană este afectată.
⑤ Substanțe toxice (inhibitori)
Există multe substanțe care sunt toxice sau inhibitoare pentru microorganisme. Acestea pot fi împărțite în linii mari în substanțe anorganice, cum ar fi metale grele, cianura, H₂S, elemente halogen și compușii acestora și compuși organici, cum ar fi fenoli, alcooli, aldehide și combustibili.
Efectele toxice ale substanțelor toxice sunt, de asemenea, legate de factori precum pH-ul, temperatura apei, oxigenul dizolvat, prezența altor substanțe toxice și numărul de microorganisme.
⑥ Rata de încărcare organică
Încărcarea cu nămol de epuizare organică a oxigenului (BOD) este un factor cheie care influențează degradarea poluanților organici și creșterea nămolului activ. O încărcare mai mare a nămolului cu DBO va accelera degradarea poluanților organici și creșterea nămolului activ; o încărcare mai mică cu nămol cu DBO va încetini ambele rate.
⑦ Raportul de returnare a nămolului
Mențineți o cantitate adecvată de nămol în sistem și controlați raportul de retur al nămolului. În funcție de modul de funcționare, raportul de retur ar trebui să fie între 0-100%, dar în general nu mai puțin de 30-50%.
3.2 Unitate anaerobă
⑴ Pașii de punere în funcțiune
① Injectați nămol activ în rezervorul anaerob ca nămol de semințe. Cantitatea de nămol injectată trebuie să atingă 10% din nivelul normal al apei de funcționare al rezervorului anaerob.
② Injectați ape uzate în rezervorul anaerob la aproximativ 40% din nivelul normal al apei de funcționare, adică ape uzate plus nămolul activ ar trebui să atingă 50% din nivelul normal al apei de funcționare al rezervorului anaerob.
③ Porniți ventilatorul pentru a menține apa uzată din rezervor agitată pentru a preveni depunerea nămolului pe fund. Permiteți bacteriilor anaerobe să crească și să se înmulțească în mod natural. Adăugați apă uzată în rezervorul anaerob la fiecare două zile, umplând-o până la 5% din nivelul rezervorului de fiecare dată.
④ În timpul fazei de incubare anaerobă, analizați zilnic CODcr, azotul amoniac și fosforul total al apei uzate. Menține CODcr peste 300 mg/l, azotul amoniac peste 2,5 mg/l și fosfor total peste 0,5 mg/l.
⑤ După ce apa uzată din rezervor atinge nivelul de funcționare, dacă rezultatele analizei arată că CODcr și nivelurile de azot amoniac sunt cu cel puțin 20% mai mici decât cele ale influentului, ceea ce indică faptul că s-au format bacterii anaerobe, va începe faza de incubare și aclimatizare a nămolului.
⑥ În timpul fazei de aclimatizare a nămolului, adăugați și îndepărtați continuu apă din rezervor. Mențineți rata de influență la aproximativ 10% din rata normală de influență. Creșteți rata de influență o dată pe zi cu 10% de fiecare dată.
⑦ În timpul fazei de aclimatizare a nămolului, analizați zilnic conținutul de CODcr și azot amoniac al apei uzate. Dacă CODcr și azotul amoniac din efluent sunt cu cel puțin 30% mai mici decât cele din efluent, bacteriile anaerobe s-au stabilit și poate fi reluată funcționarea normală.
⑵Condiții de control al procesului
①Temperatura
Pe baza celor trei bacterii anaerobe mezofile diferite (termofile la 5-20 grade, mezofile la 20-42 grade și mezofile la 42-75 grade), procesul este clasificat în anaerobe la temperatură joasă (15-20 grade), mezofile (50-20 grade), mezofile (50-20 grade), mezofile (50-20 grade), ) anaerob proceselor. Temperatura este deosebit de importantă pentru reacțiile anaerobe. Când temperatura scade sub limita inferioară optimă, eficiența scade cu 11% pentru fiecare scădere de 1 grad. În intervalul de mai sus, ușoare fluctuații de temperatură de 1-3 grade au un impact redus asupra reacției anaerobe. Cu toate acestea, fluctuațiile excesive (rapide) de temperatură pot reduce activitatea nămolului și pot duce la acumularea de acid.
② Valoarea pH-ului
Procesul de hidroliză și acidificare anaerobă are un interval de pH relativ slab, ceea ce înseamnă că pH-ul bacteriilor producătoare de acid-ar trebui să fie controlat în interval de 4-7 grade . Cu toate acestea, reacția complet anaerobă necesită un control strict al pH-ului, cu reacția metanogenă controlată într-un interval de 6,5-8,0, cu un interval optim de 6,8-7,2. Un pH sub 6,3 sau peste 7,8 reduce rata metanogenă.
③ Oxidare-Potențial de reducere
Potențialul de oxidare-reducere în timpul fazei de hidroliză variază de la -100 la +100 mV, în timp ce potențialul optim de oxidare-reducere în timpul fazei metanogene variază de la -150 la -400 mV. Prin urmare, conținutul de oxigen introdus în afluent trebuie controlat pentru a preveni afectarea negativă a reactorului anaerob.
④ Nutrienți
Raportul de nutrienți în reactorul anaerob este C:N:P=(350-500):5:1.
⑤ Substanțe toxice și nocive
Există trei tipuri de substanțe nocive care inhibă și afectează reacțiile anaerobe:
1. Substanțe anorganice: Acestea includ amoniac, sulfuri anorganice, săruri și metale grele, sulfații și sulfurile fiind cele mai inhibitoare.
2. Compuși organici: aceștia includ compuși organici ne-polari, inclusiv cinci categorii: acizi grași volatili (VFA), compuși fenolici ne-polari, taninuri, aminoacizi aromatici și compuși de caramel.
3. Compuși xenobiotici: Aceștia includ hidrocarburi clorurate, formaldehidă, cianuri, detergenți și antibiotice.
3.3 Unitatea de Hidroliză și Acidificare
⑴ Inocul
① Sursa de inocul: Acestea provin în principal din diferite nămoluri, cum ar fi nămolul de la reactoare anaerobe, anoxice sau aerobe din stațiile de tratare a apelor reziduale existente, nămolul acumulat în canalizări, fose septice, râuri sau iazuri de canalizare și nămol de fund de la digestoarele rurale de biogaz.
② Cerințe de bază pentru inocul: Trebuie să conțină o populație microbiană adaptată caracteristicilor specifice calității apei uzate; microorganismele (sau nămolul) inoculate trebuie să aibă activitate metabolică suficientă; nămolul trebuie să conțină un număr mare de microorganisme, iar proporțiile diferitelor microorganisme să fie echilibrate.
③ Metoda de inoculare: calculată în volum, cantitatea de nămol de inocul adăugată este în general de 10% până la 30%. Dacă se calculează pe baza VSS a lichidului amestecat după inoculare, cantitatea de nămol de inocul ar trebui să fie de 5 până la 10 kg VSS/m³.
⑵ Pornire
Odată ce rezervorul de hidroliză și acidificare a fost încărcat complet cu nămol de inocul, apele uzate și apele uzate sunt alimentate în loturi controlate, iar funcționarea inițială a reactorului anoxic de hidroliză este inițiată folosind o metodă de funcționare intermitentă. După ce fiecare lot de apă uzată intră, reactorul suferă un metabolism anoxic în stare statică (sau, după caz, circulat și agitat printr-un dispozitiv de reflux). Acest lucru permite nămolului de inocul sau nămolului proliferat să se agrega temporar sau să adere la suprafața umpluturii, mai degrabă decât să se piardă odată cu apa. După câteva zile de reacție anoxică (timpul necesar variază în funcție de calitatea apei și de concentrația nămolului de inocul), cea mai mare parte a materiei organice se descompune, iar apoi se introduce al doilea lot de apă uzată. În timpul funcționării intermitente cu flux de apă în lot, concentrația de influent sau proporția de ape uzate industriale poate fi crescută treptat, iar timpul de reacție poate fi scurtat treptat până când sistemul este complet adaptat la calitatea apei uzate și uzate și poate funcționa continuu.
⑶ Condiții de control al procesului
①pH 4-6. ②Oxigen dizolvat 0,2-0,5 mg/l. ③Temperatura 15-40 grade.
Capitolul 4 Punerea în funcțiune a unității fizico-chimice
⑴Principiul
În timpul procesului de tratare a apelor reziduale, substanțe chimice sunt adăugate în ape uzate, amestecând ape uzate și substanțe chimice, determinând astfel coagularea sau flocularea substanțelor coloidale din apă. Acest proces combinat se numește coagulare.
Procesul de tratare prin coagulare și sedimentare include adăugarea chimică, amestecarea, reacția și separarea prin sedimentare.
①Dozajul
Metodele de preparare și adăugare a coagulului pot fi împărțite în adăugare uscată și umedă.
1. Adăugarea uscată: Aceasta implică adăugarea substanței chimice direct în apa care este tratată. Adăugarea uscată necesită muncă-intensă, dozajul dificil de controlat și necesită standarde înalte pentru echipamentul de amestecare. În prezent, această metodă este rar folosită în China.
2. Dozare umedă: Aceasta implică mai întâi prepararea reactivului într-o soluție de o anumită concentrație înainte de a-l adăuga în apa uzată tratată. Dozarea umedă este ușor de controlat și asigură o bună uniformitate de dozare. Poate fi realizat folosind echipamente precum pompe de dozare, ejectoare de apă și dozare cu sifon.
② Amestecare
Amestecarea se referă la procesul în care reactivul se hidrolizează după ce a fost adăugat în apa uzată, generând coloizi cu încărcare opusă care vin în contact cu coloizii și materia în suspensie din apă, formând flocuri fine (cunoscuți în mod obișnuit ca flocuri de alaun).
Procesul de amestecare este finalizat în aproximativ 10-30 de secunde. Amestecarea necesită agitare, care poate fi realizată prin amestecare hidraulică sau mecanică. Amestecarea hidraulică se realizează în mod obișnuit prin metode de amestecare de tip țeavă-, plăci perforate sau vortex. Amestecarea mecanică poate utiliza agitare cu viteză variabilă-și rezervoare de amestecare tip pompă.
③ Reacția
După ce amestecarea este finalizată în echipamentul de amestecare și reacție, în apă s-au format flocuri fine, dar nu au atins încă o dimensiune a particulelor adecvată pentru decantarea naturală. Sarcina echipamentului de reacție este de a agrega treptat flocurile mici în altele mai mari pentru o sedimentare mai ușoară. Echipamentul de reacție necesită un anumit timp de rezidență și o intensitate adecvată de agitare pentru a permite flocurilor mici să se ciocnească între ele și pentru a preveni sedimentarea flocurilor mari. Cu toate acestea, intensitatea excesivă de agitare va sparge flocurile generate, iar cu cât flocurile sunt mai mari, cu atât sunt mai ușor de spart. Prin urmare, intensitatea de agitare scade pe direcția curgerii apei în echipamentul de reacție.
④ Sedimentarea
După adăugarea chimică, amestecarea și reacția, apa uzată finalizează procesul de floculare și intră în rezervorul de sedimentare pentru separarea apei-noroiului. Rezervoarele de sedimentare pot adopta diferite tipuri de debit, inclusiv debit orizontal, debit radial, debit vertical și debit înclinat în plăci.
⑵ Coagulante anorganice utilizate în mod obișnuit
① Sulfat de aluminiu [Al2(SO4)3·18H2O]
Sulfatul solid de aluminiu apare sub formă de fulgi, granular sau pulbere. Este exprimat de obicei prin conținutul său de oxid de aluminiu, Al2O3, care este de aproximativ 17%. Densitatea aparentă a sulfatului de aluminiu sub formă de pulbere este de aproximativ 1000 kg/m3. Sulfatul lichid de aluminiu este, de asemenea, exprimat în termeni de conținut de oxid de aluminiu (Al₂O₃). Concentrația sa este în mod obișnuit 8%-8,5%, ceea ce reprezintă 48%-49% din forma sa sub formă de pulbere, ceea ce înseamnă că fiecare litru de soluție apoasă conține 630-650g de Al₂(SO₄)₃·18H₂O.
Intervalul optim de pH pentru coagulare este: pentru îndepărtarea culorii, intervalul de pH este 5-6; pentru îndepărtarea turbidității, intervalul de pH este între 6-8. Intervalul optim de pH pentru producție este în general 6,5-7,5. Datorită densității relative scăzute a aluminiului, flocurile formate din sărurile de aluminiu sunt ușoare și libere, făcându-le mai puțin susceptibile de a forma particule mari, grele și ușor de scufundat, mai ales iarna când temperaturile apei sunt scăzute.
② Clorura de polialuminiu [Aln(OH)m·Cl₃n-m]
Cunoscut și sub denumirea de clorură de aluminiu de bază, acesta este un coagulant polimer anorganic cu performanțe superioare sulfatului de aluminiu. La aceeași calitate a apei, doza este mai mică decât cea a sulfatului de aluminiu și adaptabilitatea acestuia la un interval mai larg de pH este, de asemenea, acceptabilă, variind de la 5-9. Este eficient pentru tratarea apei cu-turbiditate ridicată și la temperatură scăzută, prezintă o corozivitate scăzută, este ușor de administrat și are un cost scăzut.
③ Clorura ferică [FeCl3·6H2O]
Clorura ferică solidă apare ca o substanță cristalină-gălbuie, ușor delicvescentă. Are o gamă largă de pH (între 6 și 8,4) și formează flocuri mai mari, mai grele și mai dense decât sărurile de aluminiu. Eficacitatea sa în tratarea apei cu temperatură scăzută sau cu{6}}turbiditate scăzută este superioară sulfaților. Cu toate acestea, dezavantajele sale sunt corozivitatea sa puternică și delicvescerea higroscopică.
④ Sulfat feros [FeSO4·7H2O]
Cristale verzi translucide, cunoscute în mod obișnuit ca vitriol verde. Utilizarea sa este mai puțin afectată de temperatura apei, iar flocurile pe care le formează sunt mari, grele și se scufundă ușor. Este cel mai potrivit pentru apa brută cu turbiditate mare, alcalinitate ridicată și un pH de 8,5-9,5. Sulfatul feros folosit pentru coagulare poate colora apa tratată, mai ales când Fe2+ reacţionează cu coloizii coloraţi din apă, producând produse dizolvate mai închise la culoare care pot afecta utilizarea apei. Prin urmare, atunci când se folosește sulfatul feros ca coagulant la un pH scăzut, clorul este adesea folosit pentru a oxida fierul divalent (Fe2+) în fier trivalent (Fe{3+).
⑶ Coagulante polimerice organice utilizate în mod obișnuit
① Adăugarea de coagulanți polimerici
Ajutoarele de coagulare obișnuite includ acid silicic activat, poliacrilamidă, gelatină, alginat de sodiu etc.
Ordinea de adăugare: Se adaugă mai întâi coagulantul, apoi coagulantul auxiliar, cu un interval de 30-60 de secunde între ele.
② Adăugarea de acizi și alcaline
Reglează în principal pH-ul apei pentru a obține pH-ul optim pentru coagulare.
③ Adăugarea de oxidanți
Scopul este de a oxida impuritățile organice hidrofile și de a îmbunătăți eficiența coagulării. Oxidanții utilizați includ clorul, pudra de albire și ozonul.
④ Contactați metoda de floculare
Acest lucru se realizează în clarificator. Nămolul de-concentrație ridicată, nămolul activat sau antracitul este utilizat ca mediu de floculare de contact în clarificator pentru floculare de contact. Aceasta îmbunătățește funcția de floculare a miezului, accelerează rata de floculare a solidelor în suspensie și a coloizilor din apă și îmbunătățește adsorbția impurităților.
⑤ Returnarea parțială a nămolului decantat
Nămolul decantat conține încă o cantitate mică de floculant. Returul unei părți din nămolul decantat utilizează pe deplin coagulantul și, de asemenea, acționează ca un coagulant auxiliar, sporind efectul de floculare.
⑥ Modificarea metodei de dozare a coagulantului
1. Adăugați coagulantul dintr-o dată;
2. Adăugați în loturi;
3. Adăugați întregul coagulant într-o porție de apă, amestecați bine, apoi amestecați cu o altă porție de apă fără coagulant.
⑷ Etapele de punere în funcțiune
① Test pilot
1. Analizați calitatea apei pe baza caracteristicilor apei uzate.
2. Efectuați în mod regulat testele paharului pe baza calității apei pentru a selecta parametrii corespunzători, cum ar fi tipul de coagulant, doza, valoarea pH-ului, temperatura apei și viteza mixerului.
②Depanarea procesului
1. Reglați pH-ul apei uzate afluente pentru a îndeplini condițiile de coagulare.
2. Observați prezența flocurilor de alaun și ajustați doza de coagulant și coagulant.
3. Observați performanța afluentului și efluentului și ajustați doza de coagulant.
⑸Principalii parametri de control
①pH
Gradul în care pH-ul apei afectează coagularea variază în funcție de tipul de coagulant.
1. Când utilizați sulfat de aluminiu pentru a elimina turbiditatea din apă, intervalul optim de pH este între 6,5 și 7,5; atunci când este utilizat pentru îndepărtarea culorii, intervalul de pH este între 4,5 și 5.
2. Când se utilizează săruri ferice, intervalul optim de pH este între 6,0 și 8,4, care este mai larg decât cel al sulfatului de aluminiu.
3. Când se utilizează sulfat feros, Fe₃⁺ poate forma rapid Fe₃⁺ numai atunci când pH-ul este > 8,5 și există suficient oxigen dizolvat în apă, ceea ce complică echipamentul și funcționarea. Din acest motiv, oxidarea prin clorurare este adesea folosită.
4. Efectul de coagulare al coagulanților polimeri, în special al coagulanților polimeri organici, este mai puțin afectat de pH.
② Temperatura apei
Temperatura apei are un impact semnificativ asupra eficacității coagulării. Hidroliza coagulanților săruri anorganice este o reacție endotermă, ceea ce face hidroliza dificilă la temperaturi scăzute ale apei. Sulfatul de aluminiu, în special, se hidrolizează foarte lent la temperaturi ale apei sub 5 grade. În plus, volumul scăzut de apă și vâscozitatea ridicată împiedică flocularea particulelor coloide destabilizate, împiedicând formarea floculenților și, la rândul lor, compromițând eficacitatea tratamentului de sedimentare ulterior. Îmbunătățirile includ adăugarea de coagulanți polimerici sau utilizarea flotației în loc de sedimentare ca tratament ulterior.
③ Coagulant și dozare
Pentru orice tratament de coagulare a apei uzate, coagulantul optim și doza trebuie determinate experimental. Intervalele de dozare tipice sunt: 10-30 mg/L pentru sărurile comune de fier și aluminiu; 1/3-1/2 cea pentru polisăruri; și 1-5 mg/L pentru coagulanții polimeri organici. Dozarea excesivă poate duce cu ușurință la restabilirea coloidului.
④ Intensitatea Agitației și Timpul Agitației
Intensitatea agitației este adesea exprimată în termeni de gradient de viteză G. În timpul etapei de amestecare, coagulantul și apa uzată trebuie amestecate rapid și uniform. Aceasta necesită un G de 500-1000 s⁻¹ și un timp de agitare de 10-30 s⁻¹. În timpul etapei de reacție, este necesar să se creeze suficiente oportunități de coliziune și condiții favorabile de adsorbție pentru creșterea flocurilor, prevenind în același timp ruperea flocurilor mici. Prin urmare, intensitatea amestecării trebuie redusă treptat, iar timpul de reacție ar trebui prelungit. Valorile corespunzătoare G și t ar trebui să fie între 20-70 s⁻¹ și, respectiv, 15-30 de minute. Pentru a determina condițiile optime de proces, se recomandă, în general, un test de simulare a coagulării folosind metoda de agitare a paharului.