Mješoviti tretman kućne kanalizacije i otpadnih voda iz proizvodnje papira: eksperimentalno poređenje 4 procesa

Uzmite domaći kanalizacijski tok - predvidljiv, biorazgradiv, lak. Dodajte otpadnu vodu za proizvodnju papira - bogatu drvenim vlaknima, fenolnim spojevima, ostacima izbjeljivanja i boji. Pomiješajte ih u istom postrojenju za prečišćavanje i stvorili ste otpadnu vodu koja jeteže liječiti nego bilo koji tok sam. Biorazgradiva frakcija opada. Suspendirane čvrste tvari mijenjaju karakter. Zagađivači membrane se množe. Ovaj članak izvještava o eksperimentalnim rezultatima iz četiri pristupa tretmana primijenjenih na miješanu otpadnu vodu za proizvodnju papira u domaćinstvu: biološki tretman, kemijsko taloženje, membransko odvajanje i integrirana kombinacija. Samo jedan pristup postigao je i visoko uklanjanje i podnošljivu cijenu.

1. DVA TOKA OTPADNIH VODA, DVA POTPUNO RAZLIČITA PROBLEMA

1.1 Kućna kanalizacija - velika zapremina, mala složenost

Domaća kanalizacija nosi organsku tvar, dušik, fosfor, suspendirane čvrste tvari i patogene mikroorganizme – sve u koncentracijama koje variraju ovisno o gustini naseljenosti, načinu života i godišnjem dobu. Većina organske frakcije je biorazgradiva. COD i BOD su glavni ciljevi liječenja. Dušik se pojavljuje kao amonijak i nitrat; fosfor izaziva rizik od eutrofikacije. Suspendirane čvrste tvari potiču iz ostataka hrane, prašine i deterdženata. Ništa u ovoj struji nije hemijski egzotično - izazov je volumen, a ne toksičnost.

1.2 Otpadne vode za proizvodnju papira - male zapremine, visoke složenosti

Otpadne vode za proizvodnju papira su drugačija životinja. Vlakna drvne pulpe - nepotpuno razgrađena sirovina - stvaraju visoke suspendirane čvrste tvari vlaknastog karaktera začepljenja. Hemijski ostaci od pulpe i izbjeljivanja - hloridi, sredstva za izbjeljivanje, surfaktanti - povećavaju COD i, još kritičnije,inhibiraju mikroorganizmeto bi ih inače degradiralo. Boja, posebno od izbjeljivanja hlorom, je intenzivna i otporna je na konvencionalni biološki tretman. Fenolna jedinjenja dodaju akutnu toksičnost. Struja se teže tretira, ali je manjeg volumena – što mješoviti tretman čini ekonomski atraktivnim, ako ga proces može podnijeti.

1.3 Zašto miješanje otežava

Miješanje ova dva toka stvara tri specifična izazova koje nijedan stream ne predstavlja sam:

Nepodudarnost biorazgradljivosti.Kućna kanalizacija je lako biorazgradiva. Otpadne vode za proizvodnju papira sadrže vatrostalne organske tvari - fenole, određene kemijske ostatke - koji su otporni na biološki napad. U mješovitom biološkom reaktoru, laka frakcija se brzo razgrađuje dok se vatrostalna frakcija akumulira, smanjujući ukupnu efikasnost uklanjanja.

Konflikt razdvajanja čvrstog i tečnog.Vlakna drvne pulpe stvaraju vlaknasti mulj koji se ponaša drugačije od flokulantnog mulja iz kućne kanalizacije. Karakteristike sedimentacije se mijenjaju. Odvodnjavanje postaje nepredvidivo. S miješanim muljem je teže rukovati nego sa bilo kojim izvorom samim.

Pojačana fluktuacija kvaliteta vode.Domaća kanalizacija varira dnevno i sezonski. Otpadna voda za proizvodnju papira je relativno stabilna kada je proizvodnja u toku - ali se naglo mijenja sa procesnim serijama, ispiranjem i promjenama razreda. Kada se pomiješa, kombinovani tok može zaljuljati pH, amonijak i COD brže nego što se može prilagoditi bilo koji pojedinačni proces tretmana.

2. ČETIRI TESTIRANA PROCESA - EKSPERIMENTALNI REZULTATI

Svaki proces je evaluiran u reaktoru s kontinuiranim protokom koristeći stvarne uzorke kućne kanalizacije i otpadne vode iz proizvodnje papira. HPK, BPK, azot, fosfor i specifični zagađivači su praćeni kroz različita vremena reakcije, temperature i radne uslove.

2.1 Biološki tretman - radi za jedno, neuspjeh za drugo

Nakon 3-5 dana vremena zadržavanja, biološki tretman je uklonjenpreko 70% HPK i BPK iz kućne kanalizacije. Samo za otpadne vode iz proizvodnje papira, uklanjanje COD-a je doseglo samo40–50%. Kada su se tokovi pomiješali, uklanjanje BOD-a je palo na40–60%- znatno ispod 80% postignutih samo pri prečišćavanju kućne kanalizacije.

Mehanizam je jasan: fenolne supstance i hemijski ostaci u frakciji za proizvodnju papira inhibirali su mikrobnu zajednicu. Hemikalije za proizvodnju papira djelomično su potisnule mikroorganizme koji su lako konzumirali domaće organske proizvode, smanjujući ukupni kapacitet biorazgradnje. Eksperiment je potvrdio ono što teorija predviđa:samo biološki tretman ne može podnijeti mješoviti tok.

2.2 Hemijska precipitacija - jaka na fosfor i metale, slaba na površinski aktivne tvari

Koristeći aluminijum hlorid i kalcijum hidroksid kao taloženje, uklanjanje fosfora u mešovitim otpadnim vodamapremašio 85%. Dostignuto uklanjanje olova i bakrapreko 80%- teški metali iz procesa proizvodnje papira efikasno su taloženi. Međutim, određeni surfaktanti u frakciji za proizvodnju papira odolijevali su taloženju i prolazili kroz uglavnom nepromijenjeni.

Hemijska precipitacija je ciljano sredstvo: uklanja ono što je namijenjeno uklanjanju (fosfor, metali) i ostavlja ono što nije (otopljene organske tvari, površinski aktivne tvari, boje). Kao samostalan proces za mješovitu otpadnu vodu, rješava samo dio opterećenja zagađivača. Ali kao korak u nizu tretmana, on se nosi sa frakcijom s kojom se bore biologija i membrane - vrijedna niša.

2.3 Odvajanje membrane - odlično uklanjanje, brzo zarastanje

Ultrafiltracija je uklonjenapreko 90% suspendovanih čvrstih materija i makromolekularnih organskih materijaiz mješovite otpadne vode, sa relativno visokim membranskim fluksom. Ali organske tvari male molekule – otopljena frakcija koju ultrafiltracija ne može odbaciti – prošla je i zahtijevala nizvodnu nanofiltraciju ili reverznu osmozu.

Kritički nalaz je bilo loše ponašanje. Vlakna drvne pulpe i pigmenti iz otpadne vode za proizvodnju papira formirali su gust sloj naslaga na površini membrane, začepljujući pore i smanjujući propusnost brže nego što bi to izazvala sama kućna kanalizacija. Sloj zagađivanja bio je fizički drugačiji - vlaknast, a ne želatinozan - i zahtijevao je različite protokole čišćenja.Onečišćenje membrane, a ne odbacivanje membrane, je ograničavajući faktor za ovu primjenu.

2.4 Integrirani tretman - kombinacija koja djeluje

Integrisani proces se sastojao od tri faze: prvo biološki tretman (da bi se uklonio najveći deo biorazgradivih organskih materija), zatim hemijsko taloženje (za ciljanje fosfora i teških metala) i poslednje odvajanje membrane (za napredno poliranje rastvorenih supstanci i zagađivača u tragovima).

Rezultati su opravdali složenost:

Nakon faza biološke + hemijske precipitacije,Uklanjanje COD-a premašilo je 80%, a uklanjanje fosfora preko 90%. Faza membrane je zatim uklonila preostale otopljene supstance i tragove zagađivača. Najvažnije, uklanjanjem veće količine organskih i čestica prije membrane,fauliranje je značajno smanjeno- koraci prethodnog tretmana su zaradili svoju cijenu produžavanjem vijeka trajanja membrane i smanjenjem učestalosti čišćenja.

3. OPTIMIZACIJA SVAKE FAZE

3.1 Biološki tretman - dodajte prave mikrobe

Standardni aktivni mulj se bori sa fenolnim jedinjenjima. Optimizacija:bioaugmentacija sa specijalizovanim degradirajućim sojevima- bakterije odabrane ili dizajnirane posebno za fenolnu razgradnju. Zajedno sa prilagođenim vremenima zadržavanja (kraće za domaću frakciju, produženo za frakciju za proizvodnju papira), biološka faza se može podesiti prema stvarnom profilu biorazgradljivosti miješanog toka, a ne prema generičkoj pretpostavci dizajna.

3.2 Hemijska precipitacija - prijeđite na željezni hlorid

Zamjena tradicionalnog vapna sagvožđe hloridpostiže ekvivalentno uklanjanje fosfora uz niže hemijske troškove i proizvodi gušći mulj koji se više može odvoditi. Kombinovanje padavina sa biološkim stadijem – dopuštajući biologiji da ukloni deo organskog opterećenja pre nego što padavine ciljaju na fosfor i metale – smanjuje hemijsku potražnju koju bi zahtevao samostalni korak padavina.

3.3 Odvajanje membrane - predtretman je prava zaštita membrane

Dominantni trošak membrane nije sama membrana - to je zamjena i čišćenje uzrokovano zagađivanjem. Optimizacija je uzvodno: poboljšajte prethodnu obradu kako biste uklonili velike čestice (drvena vlakna, suspendirane čvrste tvari) prije nego što dođu do površine membrane. Blaža hemijska sredstva za čišćenje i fizičke metode čišćenja - povratno ispiranje, čišćenje vazduha - smanjuju propadanje membrane u poređenju sa agresivnim hemijskim ciklusima čišćenja na mestu.

3.4 Integrisano upravljanje - pustite da se sistem sam prilagodi

Aninteligentni sistem upravljanjakoji prati kvalitet vode u realnom vremenu i prilagođava radne parametre - intenzitet aeracije, brzine doziranja hemikalija, učestalost povratnog ispiranja membrane - prema stvarnim uticajnim uslovima, a ne fiksnim zadatim tačkama. Kada je frakcija u proizvodnji papira visoka, sistem povećava hemijsku precipitaciju i produžava biološko zadržavanje. Kada dominira kućna kanalizacija, ona smanjuje hemikalije i skraćuje zadržavanje. Rezultat: tretman koji prati stvarni otpad, a ne pretpostavku dizajna.

ZAKLJUČAK: KOJI PROCES ZA KOJI ZAGAĐIVAČ?

Eksperimentalni dokazi su nedvosmisleni: nijedan proces ne tretira na adekvatan način miješanu otpadnu vodu kućne proizvodnje papira. Biološki tretman obrađuje domaću frakciju, ali je djelomično inhibiran kemikalijama za proizvodnju papira. Hemijska precipitacija uklanja fosfor i metale, ali propušta otopljene organske tvari. Membrane postižu veliko uklanjanje, ali se brzo zaprljaju na drvenim vlaknima.Integrirani slijed - prvo biologija, druga kemija, zadnja membrana - postiže preko 80% uklanjanja COD-a i preko 90% uklanjanja fosfora, uz zagađivanje membrane koje se može kontrolirati jer uzvodne faze uklanjaju nečistoće.Za biljke koje primaju oba toka, pitanje nije da li da se integrišu, već kako da slijede faze i kako ih inteligentno kontrolisati.