Komparativna analiza efikasnosti uklanjanja dušika i fosfora između Bardenpho i AAO procesa
1 Pregled projekta i tok procesa
1.1 Pregled projekta
Postrojenje za preradu otpadnih voda u Xi'anu br. 5 (ranije "Postrojenje za prečišćavanje otpadnih voda br. 5", u daljem tekstu "WuWu") ima ukupni projektni kapacitet od 400.000 m³/d, pokrivajući površinu od 387,57 mu (približno 258,38). Opslužuje ukupnu površinu od oko 5.330 hektara i ima oko 900.000 stanovnika. Postrojenje može tretirati kućnu kanalizaciju i industrijske otpadne vode koristeći konvencionalni AAO proces ili pet-Bardenpho proces. Glavne strukture za prečišćavanje otpadnih voda uključuju gruba sita, pumpne stanice za podizanje, fina sita, gazirane komore za pijesak, rezervoare za primarnu taložnicu, rezervoare za biološke reakcije, sekundarne taložnike, visoko{14}}efikasne taložnike, filtere tipa V- i kontaktne dezinfekcijske rezervoare za dezinfekciju rijeke Ba, sa završnom ispuštanjem rijeke Ba. Kvalitet efluenta je u skladu sa standardom razreda A navedenim u tabeli 1 "Standarda za sveobuhvatno ispuštanje otpadnih voda provincije Shaanxi u slivu žute rijeke" (DB61/224-2018). (Napomena: Ograničenje TN-a slijedi zahtjev od 12 mg/L propisan u "Trogodišnjem akcionom planu projekta nadogradnje, pokrivanja i dezodorizacije gradskog postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda u Xi'anu (2018.-2020.)" (Dokument općinske kancelarije [2018}]{25} br.) Projektovani kvalitet dovodne i otpadne vode prikazan je uTabela 1.
1.2 Tok procesa
Prikazani su dijagrami toka koji upoređuju Bardenpho proces sa tradicionalnim AAO procesomSlike 1 i 2.
2 Parametri dizajna
2.1 Projektovanje kvalitete dovodne i efluentne vode
2.2 Radni parametri
Biološki rezervoari koji učestvuju u poređenju imaju identične dimenzije. Svaki biološki rezervoar je podeljen na 3 kanala, sa jednim kanalom dimenzija L × Š × V=86 m × 15 m × 9 m. Prosječna koncentracija MLSS u biološkim rezervoarima kreće se između 6.500~7.000 mg/L. Vremena hidrauličkog zadržavanja (HRT) za konvencionalni AAO proces su: Anaerobna zona 1.983 h, Anoksična zona 5.534 h, Aerobna zona 9.029 h, ukupno 16.546 h. HRT za Bardenpho proces su: anaerobna zona 1.983 h, prva anoksična zona 4.643 h, prva aerobna zona 7.163 h, druga anoksična zona 1.973 h, druga aerobna zona 0.822 h, ukupno 48 h.
3 Pozadina projekta, cilj istraživanja i metodologija
3.1 Pozadina projekta i cilj istraživanja
Glavni procesi biološke obrade u WuWuu su konvencionalni AAO proces i Bardenpho proces. Konvencionalni AAO proces je uobičajena metoda biološke obrade u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda. Uz kontinuirano poboljšanje kineskih standarda za ispuštanje otpadnih voda, Bardenpho proces, izveden iz konvencionalnog AAO procesa i poznat po svojoj većoj efikasnosti uklanjanja azota, široko je prihvaćen u domaćim postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda. Kako bi olakšao bolji odabir procesa, WuWu je izvršio sveobuhvatno poređenje konvencionalnih AAO i Bardenpho procesa iz perspektive uklanjanja dušika i fosfora. Ovo daje osnovu za nadogradnju ostalih komunalnih postrojenja za prečišćavanje kućnih otpadnih voda i osmišljavanje novih projekata.
3.2 Metodologija istraživanja
Svaki biološki rezervoar u WuWu-u ima dnevni kapacitet tretmana od 50.000 m³/d. Za ovaj uporedni eksperiment odabrani su biološki rezervoari serije A1 i B1. Serija A1 koristi Bardenpho proces, sa svojim biološkim sistemom koji je sekvencijalno podijeljen na: anaerobnu zonu, prvu anoksičnu zonu, prvu aerobnu zonu, drugu anoksičnu zonu i drugu aerobnu zonu. Serija B1 koristi konvencionalni AAO proces, sa svojim biološkim sistemom koji je sekvencijalno podijeljen na: anaerobnu zonu, anoksičnu zonu i aerobnu zonu. Tokom eksperimenta, obe serije su radile u identičnim uslovima, sa tačkama uzorkovanja raspoređenim duž toka procesa prema potrebi.
Metode mjerenja zagađivača: TP je mjeren spektrofotometrijskom metodom amonijum-molibdata; TN koristeći UV spektrofotometrijsku metodu alkalne digestije kalijum persulfata; NH₃-N koristeći Nesslerovu spektrofotometrijsku metodu reagensa; COD pomoću spektrofotometrijske metode kalijum dihromata.
4 Operativni izazovi i trenutni status
Konvencionalni AAO proces je također varijanta AO procesa aktivnog mulja. Njegovo uklanjanje TN-a u potpunosti zavisi od recirkulacije. Viši standardi efluenta i veće potrebne stope uklanjanja zahtijevaju veće recirkulacijske tokove, praćene povećanom potrošnjom energije i kemikalija. Za standarde razreda A, konvencionalni AAO proces je još uvijek prihvatljiv. Međutim, za strože TN standarde, konvencionalni procesi očigledno više nisu prikladni.
Bardenpho proces je tipičan pet-proces. Dodavanjem zone post-denitrifikacije nakon konvencionalnog AAO procesa, razbija se ograničenje uklanjanja TN koje zavisi od omjera recirkulacije, čime se poboljšava uklanjanje dušika. Kako se postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda suočavaju sa sve strožim standardima za ispuštanje TN, Bardenpho proces pokazuje značajne prednosti.
5 Rezultati istraživanja i diskusija
5.1 NH₃-N Uklanjanje
Nivoi NH₃-N na ulazu u anaerobne zone i efluentu bioloških rezervoara za A1 i B1 su praćeni više puta tokom 15 dana. Rezultati su prikazani uSlika 3. Prosječno uklanjanje NH₃-N za Bardenpho proces iznosilo je 12,7 mg/L, dok je za konvencionalni AAO proces bilo 11,68 mg/L. Rezultati pokazuju da je pod istim sezonskim uslovima, vremenskim periodom, ujednačenom raspodjelom uticaja i dodavanjem izvora ugljenika u pre-anoksičnu zonu, Bardenpho proces postigao bolje uklanjanje NH3-N od konvencionalnog AAO procesa.
5.2 Uklanjanje TN-a
Nivoi TN na ulazu anaerobnih zona i efluentu bioloških rezervoara za A1 i B1 su praćeni više puta tokom 10 dana. Rezultati su prikazani uSlika 4. Prosječno uklanjanje TN za Bardenpho proces iznosilo je 6,23 mg/L, dok je za konvencionalni AAO proces iznosilo 2,65 mg/L. Rezultati pokazuju da je pod istim uslovima Bardenpho proces postigao bolje ukupno uklanjanje TN od konvencionalnog AAO procesa.
5.3 Uklanjanje TP
Nivoi TP na ulazu anaerobnih zona i efluenta bioloških rezervoara za A1 i B1 su praćeni više puta tokom 22 dana. Rezultati su prikazani uSlika 5. Prosječno uklanjanje TP za Bardenpho proces iznosilo je 0,561 mg/L, dok je za konvencionalni AAO proces iznosilo 0,449 mg/L. Rezultati pokazuju da je pod istim uvjetima Bardenpho proces postigao bolje ukupno uklanjanje TP od konvencionalnog AAO procesa.
5.4 Uklanjanje COD-a
Nivoi KPK na ulazu anaerobnih zona i efluentu bioloških rezervoara za A1 i B1 su praćeni više puta tokom 9 dana. Rezultati su prikazani uSlika 6. Prosječna potrošnja COD-a za Bardenpho proces iznosila je 13 mg/L, dok je za konvencionalni AAO proces iznosila 19 mg/L. Rezultati pokazuju da je pod istim uvjetima konvencionalni AAO proces imao veći zahtjev za COD od Bardenpho procesa.
6 Zaključak i izgledi
6.1 Zaključak
Pod istim sezonskim radnim uslovima, Bardenpho proces je pokazao sveukupni trend superiorne efikasnosti uklanjanja za TN, TP i NH₃-N u otpadnim vodama u poređenju sa konvencionalnim AAO procesom.
Trenutno, godišnja upotreba sredstva za uklanjanje fosfora za prečišćavanje otpadnih voda konvencionalnim AAO procesom u WuWu iznosi približno 2.961 tona; za Bardenpho proces, to je otprilike 2.000 tona. To znači godišnju uštedu od oko 450.000 RMB, što pokazuje značajne ekonomske koristi.
Rad Bardenpho procesa će u velikoj mjeri ispuniti zahtjeve kineskih standarda za ispuštanje otpadnih voda koje se stalno pooštravaju i smanjiti zagađenje u nizvodnom sistemu vode rijeke Ba. To će dovesti do značajnih poboljšanja kvaliteta vode, kako perceptivno, tako i u smislu smanjenog nivoa zagađenja, postupno obnavljajući ekološke funkcije. Ima poseban značaj za zaštitu ekološke sredine nizvodnih vodnih tijela. U osnovi, tretman otpadnih voda kontrolira zagađenje gradskih otpadnih voda do izvora podzemnih voda. Stoga igra zaštitnu ulogu za gradske izvore vode i nizvodne izvore vode, postepeno obnavljajući zagađenu ekološku sredinu. Time će se značajno poboljšati životna sredina za gradsko stanovništvo i proizvodno okruženje za industriju i trgovinu, poboljšati vanjski imidž grada i doprinijeti zdravom i održivom razvoju privrede i društva.