تحلیل مقایسه ای راندمان حذف نیتروژن و فسفر بین فرآیندهای باردنفو و AAO
1 بررسی اجمالی پروژه و جریان فرآیند
1.1 بررسی اجمالی پروژه
کارخانه آب احیا شده شماره 5 شیان (که قبلاً "تصفیه خانه شماره 5 فاضلاب" نامیده می شود، از این پس به عنوان "WuWu" نامیده می شود) دارای ظرفیت کل طراحی 400000 متر مکعب در روز است که مساحتی معادل 387.57 مو (تقریباً 258380 متر مربع) را پوشش می دهد. مساحت آن در حدود 5330 هکتار و جمعیتی در حدود 900000 نفر را پوشش می دهد. این نیروگاه میتواند فاضلاب خانگی و فاضلاب صنعتی را با استفاده از فرآیند معمولی AAO یا فرآیند پنج مرحلهای باردنفو تصفیه کند. سازههای اصلی تصفیه فاضلاب شامل صفحههای درشت، ایستگاههای پمپ بالابر، صفحههای ریز، محفظههای شن هوادهی، مخازن تهنشینی اولیه، مخازن واکنش بیولوژیکی، مخازن تهنشینی ثانویه، مخازن رسوبسازی با راندمان بالا، فیلترهای نوع V{15}، و تماس با مخازن ضدعفونیشده نهایی با مخازن تهنشینی اولیه است. کیفیت پساب مطابق با استاندارد درجه A است که در جدول 1 «استاندارد تخلیه جامع فاضلاب حوضه رودخانه زرد استان شانشی» (DB61/224{22}}2018) مشخص شده است. (توجه: حد TN از الزام 12 میلی گرم در لیتر پیروی می کند که در "برنامه اقدام سه ساله (2018-2020) بهسازی تصفیه خانه فاضلاب شهری شیان تعیین شده است. کیفیت آب ورودی و پساب در طراحی نشان داده شده استجدول 1.
1.2 جریان فرآیند
فلوچارت هایی که فرآیند باردنفو را با فرآیند سنتی AAO مقایسه می کنند نشان داده شده استشکل 1 و 2.
2 پارامترهای طراحی
2.1 طراحی کیفیت آب ورودی و خروجی
2.2 پارامترهای عملیاتی
مخازن بیولوژیکی شرکت کننده در مقایسه ابعاد یکسانی دارند. هر مخزن بیولوژیکی به 3 کانال تقسیم می شود، با ابعاد تک کانال L × W × H=86 m × 15 m × 9 m. میانگین غلظت MLSS در مخازن بیولوژیکی بین 6500 تا 7000 میلی گرم در لیتر است. زمانهای نگهداری هیدرولیک (HRT) برای فرآیند معمولی AAO عبارتند از: منطقه بیهوازی 1.983 ساعت، منطقه آنوکسیک 5.534 ساعت، منطقه هوازی 9.029 ساعت، در مجموع 16.546 ساعت. HRT ها برای فرآیند باردنفو عبارتند از: منطقه بی هوازی 1.983 ساعت، منطقه اول آنوکسیک 4.643 ساعت، منطقه هوازی اول 7.163 ساعت، منطقه دوم آنوکسیک 1.973 ساعت، منطقه دوم هوازی 0.822 ساعت، مجموعا 16.584 ساعت.
3 پیشینه پروژه، هدف تحقیق و روش شناسی
3.1 پیشینه پروژه و هدف تحقیق
فرآیندهای اصلی تصفیه بیولوژیکی در WuWu فرآیند معمولی AAO و فرآیند Bardenpho هستند. فرآیند معمولی AAO یک روش رایج تصفیه بیولوژیکی در تصفیه خانه های فاضلاب است. با بهبود مستمر استانداردهای تخلیه فاضلاب در چین، فرآیند باردنفو، که از فرآیند معمولی AAO مشتق شده و به دلیل راندمان حذف نیتروژن بالاتر شناخته شده است، به طور گسترده توسط تصفیه خانه های فاضلاب خانگی مورد استفاده قرار گرفته است. برای تسهیل انتخاب فرآیند بهتر، WuWu یک مقایسه جامع از فرآیندهای معمولی AAO و Bardenpho از دیدگاه حذف نیتروژن و فسفر انجام داد. این زمینه را برای ارتقای سایر تصفیه خانه های فاضلاب خانگی و طراحی پروژه های جدید فراهم می کند.
3.2 روش تحقیق
هر مخزن بیولوژیکی در WuWu دارای ظرفیت تصفیه روزانه 50000 متر مکعب در روز است. برای این آزمایش مقایسه ای، مخازن بیولوژیکی سری A1 و B1 انتخاب شدند. سری A1 از فرآیند باردنفو استفاده می کند که سیستم بیولوژیکی آن به طور متوالی به دو دسته تقسیم می شود: منطقه بی هوازی، منطقه اول آنکسیک، منطقه هوازی اول، منطقه دوم آنکسیک و منطقه هوازی دوم. سری B1 از فرآیند معمولی AAO استفاده می کند که سیستم بیولوژیکی آن به طور متوالی به دو دسته تقسیم می شود: منطقه بی هوازی، منطقه بدون اکسیژن و منطقه هوازی. در طول آزمایش، هر دو سری تحت شرایط یکسان عمل کردند، با نقاط نمونه برداری در طول جریان فرآیند در صورت لزوم.
روش های اندازه گیری آلاینده: TP با استفاده از روش اسپکتروفتومتری مولیبدات آمونیوم اندازه گیری شد. TN با استفاده از روش طیف سنجی UV هضم قلیایی پرسولفات پتاسیم. NH3-N با استفاده از روش طیفسنجی معرف نسلر. COD با استفاده از روش اسپکتروفتومتری دی کرومات پتاسیم.
4 چالش های عملیاتی و وضعیت فعلی
فرآیند معمولی AAO نیز نوعی از فرآیند لجن فعال AO است. حذف TN آن به طور کامل به گردش مجدد بستگی دارد. استانداردهای بالاتر پساب و میزان حذف مورد نیاز بیشتر، جریانهای گردش مجدد بیشتری را ضروری میسازد که با افزایش مصرف انرژی و مواد شیمیایی همراه است. برای استانداردهای درجه A، فرآیند AAO معمولی هنوز قابل قبول است. با این حال، برای استانداردهای سختگیرانه تر TN، فرآیندهای مرسوم به وضوح دیگر مناسب نیستند.
فرآیند باردنفو یک فرآیند پنج مرحلهای معمولی-است. با افزودن یک منطقه پس از{2}}دنیتر زدایی پس از فرآیند معمولی AAO، محدودیت حذف TN که وابسته به نسبت گردش مجدد است را میشکند و در نتیجه حذف نیتروژن را افزایش میدهد. از آنجایی که تصفیه خانه های فاضلاب با استانداردهای سختگیرانه تخلیه TN روبرو هستند، فرآیند Bardenpho مزایای قابل توجهی را نشان می دهد.
5 نتایج تحقیق و بحث
5.1 NH3-N حذف
سطوح NH3{0}}N در ورودی مناطق بی هوازی و پساب مخازن بیولوژیکی برای A1 و B1 به طور مکرر در طی 15 روز تحت نظارت قرار گرفتند. نتایج در نشان داده شده استشکل 3. میانگین حذف NH3-N برای فرآیند باردنفو 12.7 میلی گرم در لیتر بود، در حالی که برای فرآیند AAO معمولی 11.68 میلی گرم در لیتر بود. نتایج نشان میدهد که تحت شرایط فصلی یکسان، دوره زمانی، توزیع یکنواخت جریان ورودی، و با افزودن منبع کربن در منطقه پیش از اکسیژن، فرآیند باردنفو حذف NH3{6}N بهتری نسبت به فرآیند AAO معمولی به دست آورد.
5.2 حذف TN
سطوح TN در ورودی مناطق بی هوازی و پساب مخازن بیولوژیکی برای A1 و B1 به طور مکرر در طول 10 روز بررسی شد. نتایج در نشان داده شده استشکل 4. میانگین حذف TN برای فرآیند باردنفو 6.23 میلی گرم در لیتر بود، در حالی که برای فرآیند AAO معمولی 2.65 میلی گرم در لیتر بود. نتایج نشان میدهد که تحت شرایط یکسان، فرآیند باردنفو به حذف کلی TN بهتر از فرآیند AAO معمولی دست یافت.
5.3 حذف TP
سطوح TP در ورودی مناطق بی هوازی و پساب مخازن بیولوژیکی برای A1 و B1 به طور مکرر در طی 22 روز بررسی شد. نتایج در نشان داده شده استشکل 5. میانگین حذف TP برای فرآیند باردنفو 0.561 میلی گرم در لیتر بود، در حالی که برای فرآیند AAO معمولی 0.449 میلی گرم در لیتر بود. نتایج نشان میدهد که تحت شرایط یکسان، فرآیند باردنفو به حذف کلی TP بهتر از فرآیند AAO معمولی دست یافت.
5.4 حذف COD
سطوح COD در ورودی مناطق بی هوازی و پساب مخازن بیولوژیکی برای A1 و B1 به طور مکرر در طی 9 روز کنترل شد. نتایج در نشان داده شده استشکل 6. میانگین مصرف COD برای فرآیند باردنفو 13 میلی گرم در لیتر بود، در حالی که برای فرآیند AAO معمولی 19 میلی گرم در لیتر بود. نتایج نشان میدهد که تحت شرایط یکسان، فرآیند AAO معمولی تقاضای COD بالاتری نسبت به فرآیند باردنفو داشت.
6 نتیجه گیری و چشم انداز
6.1 نتیجه گیری
تحت شرایط عملیاتی فصلی یکسان، فرآیند باردنفو روند کلی راندمان حذف برتر برای TN، TP، و NH3-N در فاضلاب را در مقایسه با فرآیند AAO معمولی نشان داد.
در حال حاضر، مصرف سالانه عامل حذف فسفر برای تصفیه فاضلاب با فرآیند معمولی AAO در WuWu تقریباً 2961 تن است. برای فرآیند باردنفو، تقریباً 2000 تن است. این به معنای صرفه جویی در هزینه سالانه حدود 450000 RMB است که مزایای اقتصادی قابل توجهی را نشان می دهد.
بهره برداری از فرآیند باردنفو تا حد زیادی الزامات استانداردهای تخلیه فاضلاب چین را که به طور مداوم سخت تر می شوند برآورده می کند و آلودگی را در سیستم آب پایین دست رودخانه Ba کاهش می دهد. این منجر به بهبود قابل توجهی در کیفیت آب، هم از نظر ادراکی و هم از نظر کاهش سطح آلودگی خواهد شد و به تدریج عملکردهای زیست محیطی را احیا می کند. اهمیت ویژه ای برای حفاظت از محیط زیست محیطی بدنه های آبی پایین دست دارد. اساساً تصفیه فاضلاب آلودگی فاضلاب شهری به منابع آب زیرزمینی را کنترل می کند. بنابراین، نقش محافظتی برای منابع تامین آب شهری و منابع آب پایین دست ایفا می کند و به تدریج محیط های اکولوژیکی آلوده را احیا می کند. این امر به طور قابل توجهی محیط زندگی ساکنان شهری و محیط تولید را برای صنعت و تجارت بهبود می بخشد، وجهه خارجی شهر را بهبود می بخشد و به توسعه سالم و پایدار اقتصاد و جامعه کمک می کند.