Poglavje 3 Zagon biološke enote
3.1 Aerobna enota
⑴ Koraki zagona
① Dodajte aktivno blato iz zunanjih virov v aerobni rezervoar v količini 0,01–0,05 prostornine rezervoarja.
② Dodajte odpadno vodo v aerobni rezervoar v količini 1/5-1/3 prostornine rezervoarja, nato dolijte vodo iz pipe. Kontrolirajte pH vode v aerobnem rezervoarju na 7 ali malo več. Ker je koncentracija onesnaževal v rezervoarju na tej točki visoka, ni treba dodajati hranil ali vira ogljika.
③ Zaženite ventilator in prezračujte (neprekinjeno prezračevanje brez vode) 8 ur. Nato prekinite prezračevanje in pustite, da se rezervoar usede 0,5 ure. Nato nadaljujte s prezračevanjem. Po vsakih 8 urah ustavite prezračevanje in pustite, da se rezervoar usede 0,5 ure, preden nadaljujete s prezračevanjem. Po enem dnevu prezračevanja dodajte majhno količino odpadne vode iz regulacijske posode.
④ Med postopkom prezračevanja vzdržujte vsebnost raztopljenega kisika v aerobni posodi med 2 in 4 mg/L in preizkusite razmerje usedanja blata. Če se vrednost postopoma zmanjšuje, to pomeni, da se je blato prijelo na polnilo.
⑤ Dnevno dodajte ustrezne elemente v sledovih in nadomestite približno-tretjino prostornine odpadne vode rezervoarja. Po nekaj dneh prezračevanja, usedanja in dopolnjevanja odpadne vode nadaljujte z zalivanjem z 1/3 do 1/2 predvidenega pretoka.
⑥ Privajanje in gojenje bakterij potekata sočasno. Na splošno bo po enem tednu na površini embalaže viden tanek film.
⑦ Če se biofilm normalno razmnožuje, bo po približno 7 dneh del iztoka iz aerobne posode stekel v usedalno posodo, medtem ko bo del še vedno stekel nazaj v izravnalno posodo. Nato se lahko nadaljuje stalen dotok in odtok vode.
⑧ Po približno 20 dneh se bo na embalažnem materialu oblikovala plast oranžno-črnega biofilma in pri predvidenem pretoku se lahko doda voda.
⑨ Pod temi pogoji je mogoče vzdrževati stabilno delovanje približno en mesec. Na tej točki je tvorba biofilma v bistvu končana in začne se mikrobna proliferacija. Pozorno spremljajte spremembe kakovosti vode v tem obdobju, da se izognete nenadnim spremembam obremenitve, ki bi lahko vplivale na biokemični rezervoar.
⑩ Sčasoma se biofilm začne presnavljati, stari biofilm se začne odvajati in v iztoku se pojavijo suspendirane trdne snovi, ki označujejo konec faze nastajanja biofilma in ponovni začetek normalnega delovanja.
⑵Pogoji nadzora procesa
①Raztopljeni kisik
Med procesom aktivnega blata je treba vzdrževati določeno koncentracijo raztopljenega kisika. Nezadostna oskrba s kisikom (nizke ravni raztopljenega kisika) bo vplivala na normalno presnovno aktivnost mikroorganizmov z aktivnim blatom, zmanjšala zmogljivost čiščenja in olajšala rast nitastih bakterij, kar vodi do kopičenja blata. Vzdrževanje ustrezne ravni raztopljenega kisika v prezračevalni posodi je običajno nadzorovano pri 1–4 mg/l. V normalnih pogojih je priporočena raven DO 2 mg/l na izhodu prezračevalne posode.
②Temperatura
Optimalno temperaturno območje za mikroorganizme z aktivnim blatom je 15-30 stopinj. Na splošno lahko temperature vode pod 10 stopinj negativno vplivajo na delovanje aktivnega blata. Če pa temperaturo vode znižujemo počasi, kar omogoča mikroorganizmom, da se postopoma prilagodijo tej spremembi-proces, znan kot temperaturna aklimatizacija, potem je mogoče učinkovite rezultate obdelave doseči z izvajanjem določenih tehničnih ukrepov, kot je zmanjšanje obremenitve z blatom, povečanje koncentracije aktivnega blata in raztopljenega kisika ter podaljšanje časa prezračevanja.
③ Hranila
Potrebe mikroorganizmov iz aktivnega blata po dušiku in fosforju je mogoče izračunati z razmerjem BPK:N:P 100:5:1. Vendar pa so v resnici mikrobne zahteve povezane tudi s količino odvečnega blata, to je s starostjo blata in stopnjo mikrobne rasti.
④ pH
Optimalni pH za mikroorganizme aktivnega blata je med 6,5 in 8,5. Če pH pade pod 4,5, protozoji izginejo in glive postanejo prevladujoče, kar zlahka privede do kopičenja blata in resno vpliva na učinkovitost obdelave z aktivnim blatom. Ko pH preseže 9,0, je presnova mikrobov prizadeta.
⑤ Strupene snovi (inhibitorji)
Obstaja veliko snovi, ki so strupene ali zavirajo mikroorganizme. Te lahko na splošno razdelimo na anorganske snovi, kot so težke kovine, cianid, H₂S, halogenski elementi in njihove spojine, ter organske spojine, kot so fenoli, alkoholi, aldehidi in goriva.
Toksični učinki strupenih snovi so povezani tudi z dejavniki, kot so pH, temperatura vode, raztopljeni kisik, prisotnost drugih strupenih snovi in število mikroorganizmov.
⑥ Organska stopnja nalaganja
Obremenitev blata zaradi pomanjkanja organskega kisika (BPK) je ključni dejavnik, ki vpliva na razgradnjo organskih onesnaževal in rast aktivnega blata. Večja BPK obremenitev blata bo pospešila razgradnjo organskih onesnaževal in rast aktivnega blata; nižja BPK obremenitev blata bo upočasnila obe hitrosti.
⑦ Razmerje povratka blata
Ohranjajte primerno količino blata v sistemu in nadzorujte razmerje vračanja blata. Odvisno od načina delovanja mora biti razmerje povratka med 0-100%, vendar na splošno ne manj kot 30-50%.
3.2 Anaerobna enota
⑴ Koraki zagona
① Vbrizgajte aktivno blato v anaerobno posodo kot semensko blato. Količina vbrizganega blata mora doseči 10 % normalne delovne ravni vode v anaerobnem rezervoarju.
② Vbrizgajte odplake v anaerobni rezervoar do približno 40 % običajne delovne ravni vode, tj. odplake in aktivno blato morata doseči 50 % običajne delovne ravni vode v anaerobnem rezervoarju.
③ Zaženite ventilator, da vzdržujete mešanje odpadne vode v rezervoarju in preprečite, da bi se blato usedlo na dno. Pustite anaerobnim bakterijam, da rastejo in se naravno razmnožujejo. Vsaka dva dni dodajte odpadno vodo v anaerobni rezervoar in ga vsakič napolnite do 5 % nivoja rezervoarja.
④ Med fazo anaerobne inkubacije vsak dan analizirajte CODcr, amonijev dušik in skupni fosfor v odpadni vodi. Vzdržujte CODcr nad 300 mg/l, amonijakov dušik nad 2,5 mg/l in skupni fosfor nad 0,5 mg/l.
⑤ Ko odpadna voda v rezervoarju doseže delovno raven, če rezultati analize pokažejo, da sta ravni CODcr in dušika v amonijaku vsaj 20 % nižji od dotoka, kar pomeni, da so se oblikovale anaerobne bakterije, se začne faza inkubacije blata in aklimatizacije.
⑥ Med fazo aklimatizacije blata nenehno dodajajte in odvzemajte vodo iz rezervoarja. Stopnjo dotoka naj bo približno 10 % običajne stopnje dotoka. Enkrat na dan povečajte dotok za 10 %.
⑦ Med fazo aklimatizacije blata dnevno analizirajte CODcr in vsebnost amonijevega dušika v odpadni vodi. Če sta CODcr in amonijakov dušik v iztoku vsaj 30 % nižja od vrednosti v iztoku, so se anaerobne bakterije vzpostavile in normalno delovanje je mogoče nadaljevati.
⑵Pogoji nadzora procesa
①Temperatura
Na podlagi treh različnih mezofilnih anaerobnih bakterij (termofilnih pri 5-20 stopinjah, mezofilnih pri 20-42 stopinjah in mezofilnih pri 42-75 stopinjah) je proces kategoriziran v nizkotemperaturne anaerobne (15-20 stopinj), mezofilne (30-35 stopinj) in termofilne (50-55 stopinj). anaerobni procesi. Temperatura je še posebej pomembna za anaerobne reakcije. Ko temperatura pade pod optimalno spodnjo mejo, se učinkovitost zmanjša za 11 % za vsako stopinjo padca. Znotraj zgornjega razpona imajo majhna temperaturna nihanja 1-3 stopinje majhen vpliv na anaerobno reakcijo. Vendar pa lahko čezmerna (hitra) temperaturna nihanja zmanjšajo aktivnost blata in povzročijo kopičenje kisline.
② pH vrednost
Proces anaerobne hidrolize in zakisljevanja ima razmeroma ohlapno območje pH, kar pomeni, da je treba pH bakterij,-ki proizvajajo kislino, nadzorovati v območju 4–7 stopinj. Vendar pa popolnoma anaerobna reakcija zahteva strog nadzor pH, pri čemer je metanogena reakcija nadzorovana v območju 6,5–8,0, z optimalnim območjem 6,8–7,2. pH pod 6,3 ali nad 7,8 zmanjša stopnjo metanogenosti.
③ Oksidacijski-potencial redukcije
Oksidacijski{0}}potencial med fazo hidrolize se giblje od -100 do +100 mV, medtem ko je optimalen oksidacijsko-redukcijski potencial med metanogeno fazo od -150 do -400 mV. Zato je treba vsebnost kisika, ki se vnese v dotok, nadzorovati, da se prepreči škodljiv vpliv na anaerobni reaktor.
④ Hranila
Razmerje hranil v anaerobnem reaktorju je C:N:P=(350-500):5:1.
⑤ Strupene in škodljive snovi
Obstajajo tri vrste škodljivih snovi, ki zavirajo in vplivajo na anaerobne reakcije:
1. Anorganske snovi: Sem spadajo amoniak, anorganski sulfidi, soli in težke kovine, pri čemer so sulfati in sulfidi najbolj zaviralni.
2. Organske spojine: Sem spadajo ne-polarne organske spojine, vključno s petimi kategorijami: hlapne maščobne kisline (VFA), ne-polarne fenolne spojine, tanini, aromatske aminokisline in karamelne spojine.
3. Ksenobiotične spojine: Sem spadajo klorirani ogljikovodiki, formaldehid, cianid, detergenti in antibiotiki.
3.3 Enota za hidrolizo in nakisanje
⑴ Inokulum
① Vir inokuluma: Prihaja predvsem iz različnih muljev, kot je blato iz anaerobnih, anoksičnih ali aerobnih reaktorjev v obstoječih čistilnih napravah, blato, nabrano v kanalizaciji, greznicah, rekah ali čistilnih bazenih, in blato iz podeželskih digestorjev bioplina.
② Osnovne zahteve za inokulum: vsebovati mora mikrobno populacijo, prilagojeno specifičnim značilnostim kakovosti odpadne vode; inokulirani mikroorganizmi (ali blato) morajo imeti zadostno presnovno aktivnost; blato mora vsebovati visoko število mikroorganizmov, deleži različnih mikroorganizmov pa morajo biti uravnoteženi.
③ Metoda inokulacije: Izračunano glede na prostornino je količina dodanega blata inokuluma običajno 10 % do 30 %. Če se izračuna na podlagi VSS mešane tekočine po inokulaciji, mora biti količina inokulacijskega blata 5 do 10 kg VSS/m³.
⑵ Zagon
Ko je rezervoar za hidrolizo in zakisanje v celoti napolnjen z blatom iz inokuluma, se kanalizacija in odpadna voda dovajata v nadzorovanih serijah in začne se začetno delovanje hidroliznega anoksičnega reaktorja z uporabo metode intermitentnega delovanja. Po vstopu vsake serije odpadne vode je reaktor podvržen anoksični presnovi v statičnem stanju (ali, če je primerno, kroži in meša skozi refluksno napravo). To omogoča, da se inokulumsko blato ali proliferirano blato začasno združi ali prilepi na površino polnila, namesto da bi se izgubilo z vodo. Po večdnevni anoksični reakciji (potreben čas je odvisen od kakovosti vode in koncentracije blata inokuluma) se večina organske snovi razgradi, nato pa se uvede druga serija odpadne vode. Med intermitentnim obratovanjem s šaržnim dotokom vode lahko postopoma povečujemo vtočno koncentracijo oziroma delež industrijske odpadne vode in postopoma skrajšujemo reakcijski čas, dokler ni sistem popolnoma prilagojen kakovosti odplak in odpadnih voda in lahko deluje neprekinjeno.
⑶ Pogoji nadzora procesa
①pH 4-6. ②Raztopljeni kisik 0,2-0,5 mg/l. ③ Temperatura 15-40 stopinj.
Poglavje 4 Zagon fizikalno-kemijske enote
⑴Načelo
Med postopkom čiščenja odplak se odplakam dodajo kemikalije, ki pomešajo odplake in kemikalije, s čimer povzročijo koagulacijo ali flokulacijo koloidnih snovi v vodi. Ta kombinirani proces se imenuje koagulacija.
Postopek obdelave s koagulacijo in sedimentacijo vključuje kemično dodajanje, mešanje, reakcijo in sedimentacijsko ločevanje.
①Odmerjanje
Metode priprave in dodajanja koagulanta lahko razdelimo na suho in mokro dodajanje.
1. Suhi dodatek: To vključuje dodajanje kemikalije neposredno v vodo, ki se čisti. Suho dodajanje je delovno-intenzivno, težko je nadzorovati odmerjanje in zahteva visoke standarde za opremo za mešanje. Trenutno se ta metoda na Kitajskem redko uporablja.
2. Mokro doziranje: To vključuje prvo pripravo reagenta v raztopino določene koncentracije, preden ga dodamo očiščeni odpadni vodi. Mokro doziranje je enostavno nadzorovati in zagotavlja dobro enakomernost doziranja. To je mogoče storiti z uporabo opreme, kot so dozirne črpalke, vodni ejektorji in sifonski dozirniki.
② Mešanje
Mešanje se nanaša na postopek, v katerem reagent po dodajanju v odpadno vodo hidrolizira, pri čemer nastajajo nasprotno nabiti koloidi, ki pridejo v stik s koloidi in suspendiranimi snovmi v vodi ter tvorijo drobne kosmiče (splošno znane kot kosmi galuna).
Postopek mešanja je končan v približno 10-30 sekundah. Mešanje zahteva mešanje, ki ga lahko dosežemo s hidravličnim ali mehanskim mešanjem. Hidravlično mešanje običajno dosežemo s cev-vrsto, perforirano ploščo ali metodami mešanja z vrtinčenjem. Mehansko mešanje lahko uporablja mešanje-s spremenljivo hitrostjo in mešalne posode s črpalko.
③ Reakcija
Po končanem mešanju v mešalni in reakcijski opremi so se v vodi oblikovale drobne kosmiče, ki pa še niso dosegle velikosti delcev, primerne za naravno usedanje. Naloga reakcijske opreme je postopno združevanje majhnih kosmičev v večje za lažjo sedimentacijo. Reakcijska oprema zahteva določen čas zadrževanja in ustrezno intenzivnost mešanja, da omogoči trčenje majhnih kosmov med seboj in prepreči usedanje velikih kosmičev. Vendar pa bo pretirana intenzivnost mešanja razbila nastale kosmiče in večji kot so kosmi, lažje jih je zlomiti. Zato se intenzivnost mešanja zmanjšuje vzdolž smeri toka vode v reakcijski opremi.
④ Sedimentacija
Po dodajanju kemikalij, mešanju in reakciji odpadna voda zaključi postopek flokulacije in vstopi v sedimentacijsko posodo za ločevanje blatne{0}}vode. Sedimentacijske posode lahko sprejmejo različne tipe toka, vključno z vodoravnim tokom, radialnim tokom, navpičnim tokom in tokom nagnjene plošče.
⑵ Pogosto uporabljeni anorganski koagulanti
① Aluminijev sulfat [Al2(SO4)3·18H2O]
Trden aluminijev sulfat se pojavlja v obliki kosmičev, granul ali prahu. Običajno se izraža z vsebnostjo aluminijevega oksida, Al2O3, ki znaša približno 17 %. Navidezna gostota aluminijevega sulfata v prahu je približno 1000 kg/m3. Tekoči aluminijev sulfat je izražen tudi z vsebnostjo aluminijevega oksida (Al₂O₃). Njegova koncentracija je običajno 8–8,5 %, kar je 48–49 % njegove praškaste oblike, kar pomeni, da vsak liter vodne raztopine vsebuje 630–650 g Al₂(SO₄)₃·18H₂O.
Optimalno območje pH za koagulacijo je: za odstranjevanje barve je območje pH 5-6; za odstranjevanje motnosti je pH območje med 6-8. Optimalno območje pH za proizvodnjo je običajno 6,5-7,5. Zaradi nizke relativne gostote aluminija so kosmiči, ki jih tvorijo aluminijeve soli, lahki in ohlapni, zaradi česar je manj verjetno, da bodo tvorili velike, težke in zlahka toneče delce, zlasti pozimi, ko so temperature vode nizke.
② Polialuminijev klorid [Aln(OH)m·Cl₃n-m]
Znan tudi kot osnovni aluminijev klorid, je anorganski polimerni koagulant z boljšim delovanjem kot aluminijev sulfat. Pri enaki kakovosti vode je odmerek nižji od odmerka aluminijevega sulfata, sprejemljiva pa je tudi njegova prilagodljivost širšemu razponu pH, ki sega od 5-9. Učinkovito je za obdelavo visoko-motne in nizkotemperaturne vode, kaže nizko korozivnost, je enostavno za uporabo in ima nizko ceno.
③ Železov klorid [FeCl3·6H2O]
Trden železov klorid je videti kot rumenkasto-rjava kristalinična snov, ki se zlahka raztopi. Ima široko pH območje (med 6 in 8,4) in tvori večje, težje in gostejše kosmiče kot aluminijeve soli. Njegova učinkovitost pri obdelavi vode z nizko-temperaturo ali nizko-motnostjo je boljša od sulfatov. Vendar pa sta njegovi slabosti močna jedkost in higroskopičnost.
④ Železov sulfat [FeSO4·7H2O]
Prosojni zeleni kristali, splošno znani kot zeleni vitriol. Na njegovo uporabo manj vpliva temperatura vode, kosmi, ki jih tvori, pa so veliki, težki in zlahka potonejo. Najbolj primeren je za surovo vodo z visoko motnostjo, visoko alkalnostjo in pH 8,5-9,5. Železov sulfat, ki se uporablja za koagulacijo, lahko obarva obdelano vodo, zlasti ko Fe2+ reagira z obarvanimi koloidi v vodi, pri čemer nastanejo temnejši raztopljeni produkti, ki lahko vplivajo na uporabnost vode. Zato se pri uporabi železovega sulfata kot koagulanta pri nizkem pH pogosto uporablja klor za oksidacijo dvovalentnega železa (Fe2+) v trivalentno železo (Fe3+).
⑶ Pogosto uporabljeni organski polimerni koagulanti
① Dodajanje polimernih koagulantov
Običajni koagulacijski pripomočki vključujejo aktivirano silicijevo kislino, poliakrilamid, želatino, natrijev alginat itd.
Vrstni red dodajanja: Najprej dodajte koagulant, nato koagulantno sredstvo, v presledkih 30-60 sekund.
② Dodajanje kislin in alkalij
Predvsem prilagodi pH vode, da doseže optimalen pH za koagulacijo.
③ Dodajanje oksidantov
Namen je oksidacija hidrofilnih organskih nečistoč in izboljšanje učinkovitosti koagulacije. Uporabljeni oksidanti vključujejo klor, belilni prašek in ozon.
④ Metoda kontaktne flokulacije
To se izvede v čistilniku. Visoko{1}}koncentrirano blato, aktivno blato ali antracit se uporablja kot medij za kontaktno flokulacijo v čistilniku za kontaktno flokulacijo. To izboljša funkcijo flokulacije jedra, pospeši hitrost flokulacije suspendiranih trdnih snovi in koloidov v vodi ter izboljša adsorpcijo nečistoč.
⑤ Delno vračanje usedlega blata
Usedlo blato še vedno vsebuje majhno količino flokulanta. Vračanje dela usedlega blata v celoti izkoristi koagulant in deluje tudi kot pomoč pri koagulaciji, kar poveča učinek flokulacije.
⑥ Spreminjanje metode odmerjanja koagulanta
1. Dodajte koagulant naenkrat;
2. Dodajte v serijah;
3. Celoten koagulant dodajte delu vode, temeljito premešajte in nato zmešajte z drugim delom vode brez koagulanta.
⑷ Koraki zagona
① Pilotni preizkus
1. Analizirajte kakovost vode glede na značilnosti odplak.
2. Redno izvajajte teste čaše glede na kakovost vode, da izberete ustrezne parametre, kot so vrsta koagulanta, odmerek, pH vrednost, temperatura vode in hitrost mešalnika.
②Odpravljanje napak v procesu
1. Prilagodite pH dotočne odpadne vode, da bo izpolnjeval pogoje koagulacije.
2. Opazujte prisotnost kosmičev galuna in prilagodite odmerek koagulanta in koagulanta.
3. Opazujte zmogljivost dotoka in odtoka ter prilagodite doziranje koagulanta.
⑸Glavni kontrolni parametri
①pH
Stopnja, do katere pH vode vpliva na koagulacijo, je odvisna od vrste koagulanta.
1. Pri uporabi aluminijevega sulfata za odstranjevanje motnosti v vodi je optimalno območje pH med 6,5 in 7,5; pri uporabi za odstranjevanje barve je pH območje med 4,5 in 5.
2. Pri uporabi železovih soli je optimalno območje pH med 6,0 in 8,4, kar je širše kot pri aluminijevem sulfatu.
3. Pri uporabi železovega sulfata lahko Fe₃⁺ hitro tvori Fe3⁺ le, ko je pH > 8,5 in je v vodi dovolj raztopljenega kisika, kar zaplete opremo in delovanje. Zaradi tega se pogosto uporablja oksidacija s kloriranjem.
4. Na koagulacijski učinek polimernih koagulantov, zlasti organskih polimernih koagulantov, pH manj vpliva.
② Temperatura vode
Temperatura vode pomembno vpliva na učinkovitost koagulacije. Hidroliza anorganskih solnih koagulantov je endotermna reakcija, ki otežuje hidrolizo pri nizkih temperaturah vode. Zlasti aluminijev sulfat hidrolizira zelo počasi pri temperaturah vode pod 5 stopinj. Poleg tega nizek volumen vode in visoka viskoznost ovirata flokulacijo destabiliziranih koloidnih delcev, kar ovira tvorbo kosmičev in posledično ogroža učinkovitost naknadne sedimentacijske obdelave. Izboljšave vključujejo dodajanje polimernih koagulantov ali uporabo flotacije namesto sedimentacije kot naknadno obdelavo.
③ Koagulant in odmerjanje
Za vsako koagulacijsko obdelavo odpadne vode je treba optimalni koagulant in odmerek določiti eksperimentalno. Tipični razponi odmerkov so: 10-30 mg/L za navadne železove in aluminijeve soli; 1/3-1/2 za polisali; in 1-5 mg/L za organske polimerne koagulante. Prevelik odmerek lahko zlahka privede do ponovne stabilizacije koloida.
④ Intenzivnost in čas mešanja
Intenzivnost mešanja je pogosto izražena z gradientom hitrosti G. Med fazo mešanja je treba koagulant in odpadno vodo mešati hitro in enakomerno. To zahteva G 500-1000 s⁻¹ in čas mešanja 10-30 s⁻¹. Med reakcijsko stopnjo je treba ustvariti zadostne možnosti za trčenje in ugodne adsorpcijske pogoje za rast kosmičev, hkrati pa preprečiti razpad majhnih kosmičev. Zato je treba intenzivnost mešanja postopoma zmanjševati, reakcijski čas pa podaljševati. Ustrezne vrednosti G in t morajo biti med 20–70 s⁻¹ oziroma 15–30 minutami. Za določitev optimalnih pogojev postopka se na splošno priporoča preskus simulacije koagulacije z uporabo metode mešanja v čaši.
