Bardenpho- ja AAO-prosessien välisen typen ja fosforinpoistotehokkuuden vertaileva analyysi
1 Projektin yleiskatsaus ja prosessin kulku
1.1 Hankkeen yleiskatsaus
Xi'an No.5 regeneroidun vesilaitoksen (entinen "No.5 Wastewater Treatment Plant", jäljempänä "WuWu") suunniteltu kokonaiskapasiteetti on 400 000 m³/d, ja sen pinta-ala on 387,57 mu (noin 258 380 m²). Sen kokonaispinta-ala on noin 5 330 hehtaaria ja väkiluku noin 900 000. Laitos voi käsitellä talousjätevedet ja teollisuusjätevedet joko perinteisellä AAO-prosessilla tai viisivaiheisella Bardenpho-prosessilla. Tärkeimmät jätevedenpuhdistusrakenteet sisältävät karkeat seulat, nostopumppuasemat, hienoseulat, ilmastetut hiekkakammiot, primääriset sedimentointisäiliöt, biologiset reaktiosäiliöt, sekundaariset sedimentointisäiliöt, tehokkaat sedimentointisäiliöt, V--tyyppiset suodattimet ja kontaktidesinfiointisäiliöt, joiden lopullinen poisto Baent-jokiin. Jäteveden laatu täyttää "Shaanxin maakunnan keltaisen joen altaan kattavan jätevesipäästöstandardin" (DB61/224-2018) taulukossa 1 määritellyn A-luokan standardin. (Huomaa: TN-raja noudattaa vaatimusta 12 mg/l, joka on määritelty "Xi'anin kunnallisen yhdyskuntajätevedenkäsittelylaitoksen regenerointi-, peittämis- ja hajunpoistohankkeen kolmivuotissuunnitelmassa (2018–2020)" (kunnanviraston asiakirja [2018]} No{{25}). Suunniteltu tulo- ja jäteveden laatu on esitettyTaulukko 1.
1.2 Prosessin kulku
Vuokaaviot, joissa Bardenpho-prosessia verrataan perinteiseen AAO-prosessiin, on esitettyKuvat 1 ja 2.
2 Suunnitteluparametrit
2.1 Suunnittele tulo- ja jäteveden laatu
2.2 Toimintaparametrit
Vertailussa mukana olevat biologiset säiliöt ovat mitoiltaan samanlaisia. Jokainen biologinen säiliö on jaettu 3 kanavaan, joiden yhden kanavan mitat ovat P × L × K=86 m × 15 m × 9 m. Keskimääräinen MLSS-pitoisuus biologisissa säiliöissä vaihtelee välillä 6 500 - 7 000 mg/l. Perinteisen AAO-prosessin hydrauliset retentioajat (HRT) ovat: anaerobinen vyöhyke 1,983 h, anoksinen vyöhyke 5,534 h, aerobinen vyöhyke 9,029 h, yhteensä 16,546 h. Bardenpho-prosessin HRT:t ovat: anaerobinen vyöhyke 1,983 h, ensimmäinen anoksinen vyöhyke 4,643 h, ensimmäinen aerobinen vyöhyke 7,163 h, toinen anoksinen vyöhyke 1,973 h, toinen aerobinen vyöhyke 0,822 h, yhteensä 16 584 h.
3 Hankkeen tausta, tutkimuksen tavoite ja metodologia
3.1 Hankkeen tausta ja tutkimuksen tavoite
WuWun tärkeimmät biologiset käsittelyprosessit ovat perinteinen AAO-prosessi ja Bardenpho-prosessi. Perinteinen AAO-prosessi on yleinen biologinen käsittelymenetelmä jätevedenpuhdistamoissa. Kiinan jätevedenpoistostandardien jatkuvan parantamisen myötä Bardenpho-prosessi, joka on johdettu perinteisestä AAO-prosessista ja joka tunnetaan korkeammasta typenpoistotehokkuudestaan, on otettu laajalti käyttöön kotitalouksien jätevedenpuhdistamoissa. Paremman prosessivalinnan helpottamiseksi WuWu suoritti perinteisten AAO- ja Bardenpho-prosessien kattavan vertailun typen ja fosforin poiston näkökulmasta. Tämä luo pohjan muiden kunnallisten kotitalouksien jätevedenpuhdistamoiden uudistamiselle ja uusien hankkeiden suunnittelulle.
3.2 Tutkimusmetodologia
Jokaisen WuWun biologisen säiliön päivittäinen käsittelykapasiteetti on 50 000 m³/d. Tähän vertailukokeeseen valittiin A1- ja B1-sarjan biologiset säiliöt. A1-sarjassa käytetään Bardenpho-prosessia, jonka biologinen järjestelmä on jaettu peräkkäin: anaerobinen vyöhyke, ensimmäinen anoksinen vyöhyke, ensimmäinen aerobinen vyöhyke, toinen anoksinen vyöhyke ja toinen aerobinen vyöhyke. B1-sarjassa käytetään perinteistä AAO-prosessia, jonka biologinen järjestelmä on jaettu peräkkäin: anaerobiseen vyöhykkeeseen, anoksiseen vyöhykkeeseen ja aerobiseen vyöhykkeeseen. Kokeen aikana molemmat sarjat toimivat identtisissä olosuhteissa ja näytteenottopisteet jaettiin prosessin kulkuun tarpeen mukaan.
Saastuttavien aineiden mittausmenetelmät: TP mitattiin käyttämällä ammoniummolybdaattispektrofotometristä menetelmää; TN käyttäen alkalista kaliumpersulfaattihajotus UV-spektrofotometristä menetelmää; NH₃-N Nesslerin reagenssispektrofotometristä menetelmää käyttäen; COD käyttäen kaliumdikromaattispektrofotometristä menetelmää.
4 Toiminnalliset haasteet ja nykyinen tila
Perinteinen AAO-prosessi on myös muunnos AO-aktiivilieteprosessista. Sen TN-poisto riippuu täysin kierrätyksestä. Korkeammat jätevesistandardit ja suuremmat vaaditut poistonopeudet edellyttävät suurempia kierrätysvirtauksia, joihin liittyy lisääntynyt energian ja kemikaalien kulutus. A-luokan standardeille tavanomainen AAO-prosessi on edelleen hyväksyttävä. Kuitenkin tiukempiin TN-standardeihin perinteiset prosessit eivät selvästikään enää sovellu.
Bardenpho-prosessi on tyypillinen viisi{0}}vaiheinen prosessi. Lisäämällä jälki-denitrifikaatiovyöhykkeen perinteisen AAO-prosessin jälkeen se rikkoo TN:n poiston rajoituksen, joka riippuu kierrätyssuhteesta, mikä tehostaa typen poistoa. Koska jätevedenpuhdistamoilla on yhä tiukemmat TN-päästöstandardit, Bardenpho-prosessilla on merkittäviä etuja.
5 Tutkimustulokset ja keskustelu
5.1 NH₃-N poisto
NH₃-N-tasoja anaerobisten vyöhykkeiden sisääntulokohdassa ja biologisten säiliöiden A1- ja B1-päästöjä tarkkailtiin toistuvasti 15 päivän ajan. Tulokset näkyvät kohdassaKuva 3. Keskimääräinen NH₃-N:n poisto Bardenpho-prosessissa oli 12,7 mg/L, kun taas tavanomaisessa AAO-prosessissa se oli 11,68 mg/L. Tulokset osoittavat, että samoissa kausiolosuhteissa, ajanjakson aikana, tasaisen sisäänvirtauksen jakautuessa ja lisäämällä hiililähdettä esi-anoksiselle alueelle Bardenpho-prosessi saavutti paremman NH₃-N:n poiston kuin perinteinen AAO-prosessi.
5.2 TN:n poisto
TN-tasoja anaerobisten vyöhykkeiden sisääntulokohdassa ja biologisten säiliöiden A1- ja B1-vesisäiliöiden poistovirtauksia tarkkailtiin toistuvasti 10 päivän aikana. Tulokset näkyvät kohdassaKuva 4. Keskimääräinen TN:n poisto Bardenpho-prosessissa oli 6,23 mg/l, kun taas tavanomaisessa AAO-prosessissa se oli 2,65 mg/l. Tulokset osoittavat, että samoissa olosuhteissa Bardenpho-prosessi saavutti paremman TN:n kokonaispoiston kuin perinteinen AAO-prosessi.
5.3 TP:n poisto
TP-tasoja anaerobisten vyöhykkeiden sisääntulokohdassa ja biologisten säiliöiden A1 ja B1 jätevesien virtausta seurattiin toistuvasti 22 päivän ajan. Tulokset näkyvät kohdassaKuva 5. Keskimääräinen TP:n poisto Bardenpho-prosessissa oli 0,561 mg/l, kun taas tavanomaisessa AAO-prosessissa se oli 0,449 mg/l. Tulokset osoittavat, että samoissa olosuhteissa Bardenpho-prosessi saavutti paremmin TP:n kokonaispoiston kuin perinteinen AAO-prosessi.
5.4 COD-poisto
COD-tasoja anaerobisten vyöhykkeiden sisääntulokohdassa sekä biologisten säiliöiden A1- ja B1-vesisäiliöiden poistovirtauksia tarkkailtiin toistuvasti 9 päivän ajan. Tulokset näkyvät kohdassaKuva 6. Keskimääräinen COD-kulutus Bardenpho-prosessissa oli 13 mg/l, kun taas perinteisessä AAO-prosessissa se oli 19 mg/l. Tulokset osoittavat, että samoissa olosuhteissa tavanomaisella AAO-prosessilla oli suurempi COD-tarve kuin Bardenpho-prosessilla.
6 Johtopäätös ja näkymät
6.1 Johtopäätös
Samoissa kausiluontoisissa käyttöolosuhteissa Bardenpho-prosessi osoitti ylivoimaisen TN:n, TP:n ja NH₃-N:n poistotehokkuuden jätevedessä verrattuna perinteiseen AAO-prosessiin.
Tällä hetkellä vuotuinen fosforinpoistoaineen käyttö jäteveden käsittelyyn tavanomaisella AAO-prosessilla WuWussa on noin 2 961 tonnia; Bardenpho-prosessin osalta se on noin 2 000 tonnia. Tämä merkitsee noin 450 000 RMB:n vuotuista kustannussäästöä, mikä osoittaa merkittäviä taloudellisia etuja.
Bardenpho-prosessin toiminta täyttää suuresti Kiinan jatkuvasti tiukentuvien jätevedenpoistostandardien vaatimukset ja vähentää saastumista Ba-joen alajuoksussa. Tämä johtaa merkittäviin parannuksiin veden laadussa sekä havainnollisesti että saastetason vähentämisessä ja palauttaa vähitellen ympäristön toimintoja. Se on erityisen tärkeä alajuoksun vesistöjen ekologisen ympäristön suojelemiseksi. Pohjimmiltaan jätevedenkäsittely hallitsee yhdyskuntajätevesien saastumista pohjavesilähteisiin. Siksi sillä on suojeleva rooli kaupunkien vesihuollon lähteille ja alavirran vesilähteille ja palauttaa vähitellen saastuneita ekologisia ympäristöjä. Tämä parantaa merkittävästi kaupunkilaisten elinympäristöä ja teollisuuden ja kaupan tuotantoympäristöä, parantaa kaupungin ulkoista imagoa sekä edistää talouden ja yhteiskunnan tervettä ja kestävää kehitystä.