قبل از{0}}بی هوازی میکرو- خندق اکسیداسیون هوادهی منافذ: فناوری حذف مواد مغذی پیشرفته

فناوری تصفیه فاضلاب خندق اکسیداسیون هوادهی قبل از-بی هوازی میکرو-

مقدمه

تجزیه و تحلیل ازفرآیند خندق اکسیداسیون معمولینشان می‌دهد که با تنظیم و بهینه‌سازی شدت هوادهی و الگوهای جریان، فاضلاب به‌طور متوالی از طریق مخازن واکنش بی‌هوازی، بدون اکسیژن و هوازی تصفیه می‌شود و از حذف مؤثر مواد آلی اطمینان حاصل می‌شود. با این حال، مسائلی مانندسرمایه گذاری کلی بالاوراندمان انتقال اکسیژن پایینرایج هستند، منجر بهحذف نابهینه نیتروژن و فسفر. برای پرداختن به این محدودیت‌ها، تحقیقات عمیقی روی فن‌آوری تصفیه فاضلاب خندق اکسیداسیون هوادهی میکرو متخلخل قبل از{2}}آناکسیک انجام شده است که هدف آن افزایش کارایی عملیاتی تصفیه خانه‌های فاضلاب شهری و بهبود استفاده از منابع آب است.

1. بررسی اجمالی پروژه

تصفیه خانه فاضلاب در شهر ایکس عمدتاً فاضلاب خانگی و فاضلاب صنعتی را با حجم قابل توجهی پساب صنعتی تصفیه می کند.ظرفیت درمان طراحی شده 10×104 m³/d است. استانداردهای کیفی برای ورودی و پساب در نشان داده شده استجدول 1. در حال حاضر 30 درصد از پساب تصفیه شده به عنوان آب بازیافتی برای نیروگاه های حرارتی استفاده می شود و 70 درصد باقی مانده به رودخانه ها تخلیه می شود. بر اساس طبقه بندی های عملکردی آب های سطحی و استانداردهای تخلیه آلاینده برای تصفیه خانه های فاضلاب شهری، این نیروگاه باید استاندارد تخلیه درجه 1B را داشته باشد. با توسعه اقتصادی مداوم شهری و افزایش تخلیه فاضلاب، این کارخانه تصفیه فاضلاب رهگیری را برای فاضلاب خانگی اجرا کرده است، شبکه فاضلاب را گسترش داده و فرآیند اکسیداسیون هوادهی میکرومتخلخل بدون اکسیژن را برای کاهش آلودگی منابع آب سطحی شهری اتخاذ کرده است.

2. جریان فرآیند خندق اکسیداسیون هوادهی میکرو متخلخل آنوکسیک قبل از-

هسته این فرآیند ترکیبی از یک مخزن پیش{0}آنوکسیک و یک خندق اکسیداسیون هوادهی میکرو متخلخل است. توالی درمان به شرح زیر است:فاضلاب ← صفحه درشت ← پمپ ورودی ← صفحه ریز ← محفظه گردابی ← مخزن بی هوازی ← مناطق بدون اکسیژن/هوازی ← مخزن رسوب ثانویه ← مخزن ضد عفونی ← پساب. بخشی از لجن از مخزن ته نشینی ثانویه قبل از دفع نهایی به تاسیسات آبگیری لجن تخلیه می شود. این فرآیند بر آزادسازی فسفر، حذف بیولوژیکی نیتروژن و حذف فسفر متمرکز است.

2.1 آزادسازی فسفر

در مخزن بی هوازی، باکتری های تخمیری، ماکرومولکول های زیست تخریب پذیر را به واسطه های مولکولی کوچکتر، عمدتاً اسیدهای چرب فرار (VFAs) تبدیل می کنند. در شرایط بی هوازی طولانی مدت، ارگانیسم های تجمع کننده پلی فسفات (PAOs) به آرامی رشد می کنند و با تجزیه پلی فسفات ها، فسفات را از سلول های خود به داخل محلول آزاد می کنند. این فرآیند انرژی را برای جذب و تبدیل اسیدهای چرب مولکولی کم-به گرانول های پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB) فراهم می کند.

2.2 حذف بیولوژیکی نیتروژن

نیتروژن آمونیاکی با نیتریفیکاسیون باکتری ها در شرایط هوازی به نیتریت و نیترات تبدیل می شود. در ناحیه بدون اکسیژن، باکتری‌های نیترات زدایی، نیترات را به گاز نیتروژن تبدیل می‌کنند که در اتمسفر آزاد می‌شود. این فرآیند به طور موثر سطح نیتروژن در فاضلاب را کاهش می دهد.

2.3 حذف فسفر

در شرایط هوازی، PAO ها از منابع کربن و PHB برای جذب ارتوفسفات استفاده می کنند و پلی فسفات ها را در سلول های خود سنتز می کنند. فسفر انباشته شده متعاقباً با لجن ضایعات از سیستم حذف می شود و به حذف کارآمد فسفر دست می یابد.

در مقایسه با فرآیندهای مرسوم،خندق اکسیداسیون هوادهی میکرو متخلخل قبل از اکسیژن با حذف رسوب اولیه یا کاهش مدت زمان آن، عملیات را ساده می کند.. این اجازه می دهد تا ذرات آلی بزرگتر از محفظه سنگ ریزه وارد سیستم بیولوژیکی شوند و کمبود منبع کربن را برطرف کنند. شرایط هوازی متناوب بی هوازی-آنوکسیک- از رشد باکتری های رشته ای جلوگیری می کند، ته نشینی لجن را بهبود می بخشد، و حذف نیتروژن، حذف فسفر و تخریب آلی را یکپارچه می کند. مناطق بی هوازی و بدون اکسیژن محیط های مطلوبی برای حذف نیتروژن و فسفر ایجاد می کنند، در حالی که منطقه هوازی از آزادسازی و نیتریفیکاسیون همزمان فسفر پشتیبانی می کند. حجم منطقه هوازی باید به دقت محاسبه شود تا از کارایی اطمینان حاصل شود:

کجا:

• X: غلظت لجن میکروبی (mg/L)
• Y: ضریب بازده لجن (kgMLSS/kgBOD)
• S_e: غلظت پساب (mg/L)
• S₀: غلظت ورودی (mg/L)
• θ_C0: زمان (های) ماندگاری هیدرولیک
• Q: نرخ جریان ورودی (L/s)
• V₀: حجم موثر راکتور هوازی (L)

3. جنبه های کلیدی فناوری هوادهی میکرو متخلخل آنوکسیک خندق اکسیداسیون قبل از{1}

3.1 فناوری مخزن آنوکسی پیش{1}

مخزن پیش{0}آنوکسیک میزبان میکروارگانیسم‌های بی‌هوازی است که ابتدا مواد آلی را تجزیه و تبدیل می‌کنند، تولید لجن را کاهش می‌دهند و بار را در مراحل بعدی تصفیه کاهش می‌دهند.

3.1.1 جریان فرآیند

3.1.1.1 پیش تصفیه ورودی

غربالگری مواد جامد معلق مانند پلاستیک، مو و ضایعات آشپزخانه را با استفاده از صفحه نمایش های بیولوژیکی پیشرفته حذف می کند. تنظیم جریان و کیفیت یکنواختی را تضمین می‌کند، در حالی که رسوب‌گذاری (طبیعی یا شیمیایی-به کمک) جامدات معلق و مواد آلی/غیر آلی را حذف می‌کند.

3.1.1.2 واکنش بی هوازی

دمای کنترل شده، pH و زمان ماند، اختلاط کامل لجن بی هوازی و فاضلاب را تسهیل می کند و حذف مواد آلی را افزایش می دهد. راکتورهای بی هوازی از اختلاط یا گردش برای ترویج تخمیر، تولید CO2، CH4 و ردپایی از H2S استفاده می کنند. گاز{2}}مایع-جداسازی جامدات و تصفیه گاز دنباله دنبال می‌شود.

3.1.1.3 ارسال{1}}درمان و پساب

آلاینده های معدنی و آلی مقاوم از طریق فرآیندهای هوازی یا جذب کربن فعال تصفیه می شوند. پایش آنلاین فعالیت میکروبی و شاخص های کیفیت آب (به عنوان مثال، نسبت F/M، اکسیژن محلول) را ردیابی می کند. نسبت F/M باید به طور متوسط ​​0.06 باشد. اکسیژن محلول در مناطق بی هوازی باید 0.5-1 میلی گرم در لیتر باشد.

3.1.2 کنترل فرآیند

اقدامات کلیدی عبارتند از:

کشت لجن بی هوازی با ظرفیت تخریب بالا و حفظ نسبت بهینه مواد مغذی (C:N:P ≈ 100:5:1).

کنترل بار آلی، دما (30-35 درجه) و pH (6.5-7.5). بار آلی باید 3-6 kgBOD5/(m3·d) باشد.

اجرای بازیافت لجن برای حفظ غلظت و فعالیت میکروبی. لجن آبگیری شده را می توان به عنوان کود یا خوراک استفاده کرد.

3.2 فناوری خندق اکسیداسیون هوادهی میکرو متخلخل

برآمدگی لجن که اغلب توسط باکتری های رشته ای یا انبساط zoogloea ایجاد می شود، ته نشینی را مختل می کند. معادلات زیر رشد میکروبی را توصیف می کنند:

کجا:

• K_d: ضریب پوسیدگی میکروبی (د^-1)
• S: غلظت سوبسترا (mg/L)
• K_s​: نیم-ضریب اشباع (mg/L)
• Y: ضریب بازده (kgMLSS/kgCOD)
• μ_حداکثر: حداکثر نرخ رشد ویژه (د^-1)
• μ: نرخ رشد میکروبی (د^-1)
•  

کجا:

• S_دقیقه: حداقل غلظت سوبسترا در حالت پایدار (mg/L)
• K_d: ضریب پوسیدگی میکروبی (د^-1)
• Ks: نیمی از-ضریب اشباع، یعنی غلظت بستر زمانی که μ=μmax/2μ=μحداکثر / 2 (میلی گرم در لیتر)
• Y: ضریب بازده (kgMLSS/kgCOD)
• μ_حداکثر: حداکثر نرخ رشد ویژه (د^-1)

3.2.1 پارامترهای طراحی فرآیند

فاضلاب قبل از ورود به گودال اکسیداسیون از صفحه نمایش، محفظه های شن و مخازن بی هوازی (با میکسر) عبور می کند. هواده های میکرو متخلخل و پروانه های غوطه ور شرایط متناوب هوازی/آنوکسیک ایجاد می کنند. این سیستم شامل دو مخزن بی هوازی (2.8 ساعت HRT) و چهار خندق اکسیداسیون (8.64 ساعت HRT) است. سن لجن 11.3 روز است.

3.2.2 پایلوت-طراحی دستگاه مقیاس

سیستم پایلوت شامل محفظه شن هوادهی، پمپ ها، انتخابگر بی هوازی، خندق اکسیداسیون، پمپ رفلاکس لجن، ته نشین کننده ثانویه و پمپ پساب است. انتخابگر بی هوازی (2.35 m³) دارای سه محفظه با میکسر و مانیتور (ORP، pH) است. خندق اکسیداسیون (26.3 مترمکعب) دارای ورودی/خروجی های متعدد و دیفیوزرهای ریز متخلخل است. آزمایش میانگین های ورودی را نشان داد: SS 160 میلی گرم در لیتر، COD 448 میلی گرم در لیتر، TP 4 میلی گرم در لیتر.

نتیجه گیری

ادغام فن‌آوری‌های خندق اکسیداسیون هوادهی قبل از {0}آنوکسیک و میکرو متخلخل به طور قابل‌توجهی حذف نیتروژن و فسفر را بهبود می‌بخشد.. تلاش‌های آتی باید بر بهینه‌سازی سن لجن، اکسیژن محلول و نسبت رفلاکس لجن متمرکز شود تا کارایی درمان را افزایش دهد.