Hanfodion Technegol a Rheolaeth Weithredol Basn Awyru -Llwythi Isel
1. Trosolwg
1.1 Egwyddor Weithredol Basnau Awyru Chwythwr
Mae awyru chwythwr, a ddefnyddir yn gyffredin yn Tsieina, yn bennaf yn cynnwys mathau awyru gwasgaredig, troellog a microfandyllog. Mae basn awyru fel arfer yn cynnwys system awyru, strwythur y basn, a phorthladdoedd mewnfa/allfa, sy'n gwasanaethu fel strwythur allweddol mewn trin dŵr gwastraff llaid wedi'i actifadu. Dulliau awyru cyffredin yw awyru mecanyddol a chwythwr. Yn gyffredinol, mae systemau awyru chwythwyr yn cynnwys awyrwyr a chwythwyr arbenigol. Mae'r basnau yn aml yn cael eu rhannu'n adrannau lluosog, pob un yn gallu porthiant dylanwadol annibynnol. Mae dŵr gwastraff yn mynd i mewn i'r basn ac allanfeydd yn y pen arall. Yn ystod y broses hon, mae aer yn cael ei ddanfon trwy gywasgwyr i dryledwyr ar waelod y basn a'i ryddhau fel swigod.
1.2 Ymchwil Cysylltiedig ar Fasnau Awyru Chwythu
Mae ymchwil gan Cheng Dandan et al. Canfuwyd bod chwythwyr awyru yn defnyddio tua 60% o gyfanswm yr ynni mewn gweithfeydd trin dŵr gwastraff dinesig (WWTPs) Tsieina. Gall integreiddio'r system awyru â rheolaeth dolen gaeedig PID deallus ar gyfer ocsigen toddedig (DO) a gweithredu strategaethau arbed ynni chwythwr fynd i'r afael yn effeithiol â defnydd uchel o ynni mewn systemau awyru WWTP, gan ei leihau dros 30%.
Dywedodd Liu Xiaoqi et al. cyflogi awyryddion llif gwasgaredig i gynyddu cynnwys ocsigen mewn dŵr gwastraff yn ystod triniaeth tra'n lleihau'r defnydd o ynni. Cyflawnodd hyn hefyd gymysgu a dosbarthu aer unffurf, gan leihau'r gofyniad manwl gywir ar gyfer lefelu gosod awyryddion.
Mae Chang Kai et al. gwell perfformiad system basn awyru confensiynol trwy addasu'r dull casglu aer gwreiddiol. Fe wnaethant ddisodli awyryddion microfandyllog traddodiadol ag awyryddion microfandyllog plât silicon effeithlonrwydd uchel a gosodwyd basnau awyru llif sengl yn eu lle â thri basn llif serpentine pas. Fe wnaeth ymgorffori rheolaeth awyru fanwl wella'r system ymhellach, gan fynd i'r afael â materion defnydd uchel o ynni, effeithlonrwydd isel, a throsglwyddiad màs gwael mewn dulliau awyru chwythwr traddodiadol.
1.3 Rheolaeth Weithredol Basnau Awyru Chwythwyr
Defnyddir basnau awyru chwythwr yn eang mewn trin dŵr gwastraff. Yn dilyn yr egwyddor o "driniaeth ar wahân ar gyfer gwahanol ffrydiau gwastraff," mae uned trin dŵr gwastraff hallt benodol WWTP yn ymdrin yn bennaf â dŵr gwastraff dihalwyno trydan o ddihalwyno atmosfferig, dŵr wedi'i buro wedi'i dynnu, dŵr gwastraff niwtraleiddio alkylation, a rhywfaint o elifiant halwynedd uwch-natur a uchel. Mae'r uned hon yn cynnwys system driniaeth fiolegol tri cham, gyda'r basn awyru chwythwr yn gam eilaidd. Mae ei Alw Ocsigen Cemegol (COD) cyfartalog dylanwadol yn gyson is na 100 mg/L, gan ei ddosbarthu fel proses llaid wedi'i actifadu â llwyth isel-. Y tu hwnt i uwchraddio offer, mae cynnal y gweithrediad gorau posibl yn gofyn am reolaeth ofalus ac addasu paramedrau proses.
2. Trosolwg o'r Cyfleuster
2.1 Llif Proses Uned Trin Dŵr Gwastraff Halog
Mae'r uned yn defnyddio proses "Cydraddoli + Gwahanu Olew + Dau-Flotation Step + Tri -Triniaeth Fiolegol Cam", gydag elifiant wedi'i drin yn cael ei anfon i uned sgleinio. Mae'r gwahanydd olew yn defnyddio llif llorweddol cyfun a dyluniad plât ar oledd. Mae'r ddau gam arnofio yn defnyddio Arnofiad Aer Cavitation Vortex (CAF) ac Arnofio Aer Toddedig Rhannol Adlifiad (DAF), yn y drefn honno. Mae'r tri cham biolegol yn ddilyniannol: Tanc Awyru Ocsigen Pur III, Tanc Awyru Chwythu, a Tanc Biocemegol Eilaidd (EM-BAF). Dangosir llif y broses ynFfigur 1.
2.2 Disgrifiad Basn Awyru Chwythwr
Mae'r basn awyru chwythwr yn gyfleuster wedi'i ail-bwrpasu a adeiladwyd yn wreiddiol ym 1995 fel rhan o uned trin dŵr gwastraff olewog. Mae'n defnyddio cynllun awyru llif plwg traddodiadol gyda chyfaint effeithiol o 3,888 m³ ac amser cadw hydrolig cyfredol (HRT) o tua 17.6 awr. Mae'r basn yn gweithredu mewn dau drên cyfochrog, pob un â phedair adran. Mae awyryddion yn cael eu gosod ar y gwaelod, a gyflenwir gan chwythwyr allgyrchol i ddarparu ocsigen ar gyfer metaboledd llaid wedi'i actifadu. Mae ganddo hefyd ddau eglurwr eilaidd (Φ18m x 5m).
O fewn y system fiolegol tri cham:
- Cam 1 (Tanc Awyru Ocsigen Pur III): Prif swyddogaeth yw tynnu COD.
- Cam 2 (Tanc Awyru chwythwr): Prif swyddogaeth yw tynnu amonia nitrogen (NH₃-N), swyddogaeth eilaidd yw tynnu COD ymhellach.
- Cam 3 (Tanc Biocemegol Eilaidd - EM-BAF): Swyddogaethau i loywi elifiant COD a NH₃-N, gan sicrhau ansawdd dŵr terfynol.
2.3 Basn Awyru Chwythwr Dylanwad ac Ansawdd Elifiant
Daw'r dylanwadwr i fasn awyru'r chwythwr o Danc Awyru Ocsigen Pur III, gyda therfynau llygryddion: CODcr Llai na neu'n hafal i 300 mg/L, NH₃-N Llai na neu'n hafal i 30 mg/L, Solidau Ataliedig (SS) Llai na neu'n hafal i 50 mg/L.
Mae ei elifiant yn bwydo'r Tanc Biocemegol Eilaidd, gyda therfynau: CODcr Llai na neu'n hafal i 120 mg/L, NH₃-N Llai na neu'n hafal i 30 mg/L, SS Llai na neu'n hafal i 50 mg/L.
Rhaid i'r elifiant terfynol o'r Tanc Biocemegol Eilaidd fodloni: CODcr Llai na neu'n hafal i 70 mg/L, Petrolewm Llai na neu'n hafal i 5 mg/L, NH₃-N Llai na neu'n hafal i 3 mg/L.
Trwy gydol 2021, CODcr dylanwadol cyfartalog y basn oedd 67.094 mg/L, a NH₃-N ar gyfartaledd oedd 23.098 mg/L, y ddau yn bodloni gofynion dylunio. Fodd bynnag, arweiniodd y COD dylanwadol isel iawn at ddiffyg ffynhonnell carbon ar gyfer y llaid wedi'i actifadu, gan effeithio ar ei metaboledd arferol. I'r gwrthwyneb, roedd digon o nitrogen amonia a chrynodiad isel o lygryddion organig yn y hylif cymysg yn ffafrio nitreiddiad, a aeth ymlaen yn effeithiol.
3. Ffactorau Dylanwadol Gweithredol a Mesurau Rheoli
3.1 Effaith Llwyth Dylanwad Isel a Heneiddio Slwtsh
Gyda COD dylanwadol ar 67.094 mg/L-yn is na'r terfyn dylunio (Llai na neu'n hafal i 300 mg/L) a'r galw am garbon microbaidd (tua. 100 mg/L BOD₅)-profodd y llaid wedi'i actifadu ddiffyg yn y ffynhonnell carbon. Arweiniodd y llwyth isel at dwf llaid araf, gan ei gwneud yn dueddol o heneiddio a ffurfio strwythur rhydd. Oed, slwtsh marw ffurfio llysnafedd fel y bo'r angen ar yr wyneb clarifier eilaidd. Yn brin o offer casglu llysnafedd, llifodd y llysnafedd hwn gyda'r elifiant, gan achosi cymylogrwydd, gan fynd y tu hwnt i derfynau COD a SS, ac wedi hynny gorlwytho'r Tanc Biocemegol Eilaidd i lawr yr afon, gan effeithio ar ei ansawdd elifiant terfynol.
Gwrthfesur: Roedd y tîm gweithredu'n rheoli'r crynodiad o Solidau Wedi'u Atal o Wib Cymysg (MLSS). Gan ddefnyddio silindr graddedig 1000 mL ar gyfer y prawf Mynegai Cyfaint Slwtsh 30 munud (SVI), fe wnaethant gynnal SVI tua 20%, sy'n cyfateb i MLSS o tua 2 g/L. Mae'r effeithlonrwydd tynnu llygrydd cytbwys hwn ag atal heneiddio slwtsh, arnofio, a dirywiad ansawdd dŵr. Roedd y tyfiant llaid araf yn golygu bod llaid yn cael ei wastraffu'n fach iawn ac yn anaml, gan ganiatáu i facteria nitreiddio amser preswylio a oedd yn fwy na'u hamser cynhyrchu gofynnol, gan hyrwyddo nitreiddiad ymhellach.
3.2 Effaith Rheoli Ocsigen Toddedig (DO).
Mae micro-organebau mewn llaid wedi'i actifadu yn aerobig yn bennaf, fel arfer mae angen DO rhwng 1-3 mg/L. Mae safonau corfforaethol yn gosod yr ystod DO ar gyfer basnau awyru llif-plwg traddodiadol ar 2-4 mg/L, gyda nitreiddiad yn gofyn am DO yn gyffredinol ddim yn is na 2.0 mg/L. Roedd y llwyth dylanwad isel presennol a'r gostyngiad pellach mewn crynodiad MLSS wedi lleihau'r galw am AD, gan wneud rheolaeth yn heriol. Roedd cynnal cymysgedd llawn yn aml yn codi DO uwchlaw 4 mg/L, tra bod rheoli DO o fewn yr ystod darged weithiau'n arwain at gymysgu annigonol mewn rhai ardaloedd, gan achosi setlo llaid.
Ar ben hynny, mae DO uchel yn cyflymu dadelfennu mater organig, gan waethygu heneiddio llaid. Felly, yn ymarferol, rheolir DO tua 3 mg/L. Yn ogystal, mae'r holl falfiau aer yn cael eu haddasu tua'r mis i wella unffurfiaeth cymysgu, ail-ysgogi fflociau segur, a chynnal biomas gweithredol.
3.3 Effaith Tymheredd Dŵr
Mae tymheredd yn effeithio'n sylweddol ar weithgaredd microbaidd. Mae tymereddau addas yn hybu gweithgaredd, tra bod tymereddau isel yn atal neu'n ei leihau, a gall tymheredd uchel newid ffisioleg neu achosi marwolaeth. Yn y system hon, bacteria thermoffilig yw'r prif grwpiau swyddogaethol. Ar gyfer diogelwch system, mae tymheredd yn cael ei gynnal fel arfer rhwng 15-35 gradd, er bod yr ystod addas yn 10-45 gradd. Gall mynd y tu hwnt i 30 gradd ddadnatureiddio proteinau nitrifier, gan leihau eu gweithgaredd. Mae'r llaid wedi'i actifadu yn cynnwys bacteria sy'n diraddio a nitreiddio COD, ac mae gan nitreiddiad amrediad optimaidd culach o 5–30 gradd .
Mae'r mewnlifiad dŵr gwastraff hallt yn cynnwys -nentydd tymheredd uchel. Roedd digwyddiadau yn y gorffennol yn cynnwys diwrnodau olynol o dymheredd mewnlifol yn uwch na 40 gradd , gan arwain at ddadelfennu llaid, marwolaeth diraddwyr a nitryddion COD, a system yn cwympo. Yn dilyn hynny, gosodwyd thermomedr ar linell elifiant y tanc cydraddoli i reoli tymheredd gollwng yn llym i beidio â bod yn fwy na 40 gradd, gan fodloni gofynion tymheredd llaid. Ni chafwyd unrhyw ddigwyddiadau tebyg yn effeithio ar nitreiddiad yn 2021.
3.4 Effaith Alcalinedd
Yn ôl safonau menter perthnasol, wrth ddefnyddio llaid wedi'i actifadu ar gyfer tynnu amonia, ni ddylai cymhareb cyfanswm yr alcalinedd i nitrogen amonia fod yn llai na 7.14; fel arall, rhaid ychwanegu at alcalinedd. Gyda dyluniad dylanwadol NH₃{{{}}N o 30 mg/L a chyfartaledd gwirioneddol o 23.098 mg/L, nid yw cyfanswm yr alcalinedd gofynnol yn llai na 214.2 mg/L. Ar hyn o bryd, nid yw'r alcalinedd dylanwadol yn ddigonol, ac mae angen ychwanegu lludw soda dyddiol (Na₂CO₃) i gwrdd â gofynion y broses.
3.5 Effaith pH a Sylweddau Gwenwynig
Activated sludge microorganisms thrive in a pH range of 6.5–8.5. Below pH 4.5, protozoa largely disappear, most microbial activity is inhibited, fungi become dominant, floc structure is destroyed, and sludge bulking can occur. Above pH 9, metabolism is severely affected, causing floc disintegration and bulking. Wastewater with pH >10 neu<5 should be neutralized before entering the aeration basin.
Gall metaboledd microbaidd aerobig glustogi newidiadau pH yn gymedrol. Er enghraifft, gall defnyddio cyfansawdd nitrogen ostwng pH yn ystod nitreiddiad, tra bod datgarbocsyleiddiad yn cynhyrchu aminau alcalïaidd, gan godi pH. Mae hyn yn caniatáu ar gyfer-addasu-dymor hir i ddŵr gwastraff ychydig yn asidig/alcalin. Mae alcalinedd cynhenid y dŵr gwastraff hefyd yn helpu i atal gostyngiad mewn pH.
Fodd bynnag, mae newidiadau pH llym (ee, mewnlifiad alcalïaidd sydyn i system asidig) yn effeithio'n sylweddol ar ficrobau a gallant amharu ar weithrediad. Felly, mae angen niwtraliad yn dibynnu ar yr achos penodol. Efallai na fydd angen niwtraleiddio mân amrywiadau pH cyson, yn enwedig gydag asidau/basau gwan. Mae amrywiadau mwy yn golygu bod angen addasu pH i niwtral.
Mae bacteria nitreiddio yn hynod sensitif i pH, gyda nitreiddiad optimaidd ar pH 7.2–8.0, tra bod yn well gan ficrobau cyffredinol 6.5–8.5. Ar gyfer dyfroedd gwastraff diwydiannol penodol, mae mathau o sylweddau gwenwynig yn aml yn sefydlog, ond mae crynodiadau a chyfeintiau gollwng yn amrywio. Ar wahân i gydraddoli, rhaid monitro a rheoli lefelau sylweddau gwenwynig dylanwadol. Ar ôl acclimation slwtsh, dylid sefydlu terfyn crynodiad uchaf mewnlifiad yn seiliedig ar radd acclimation a phrofiad gweithredol. Mae gormodiant hirfaith yn gofyn am fesurau fel lleihau mewnlif, cynyddu ailgylchu llaid, neu wella ocsigeniad i atal gwenwyn microbaidd a methiant triniaeth. Ar hyn o bryd, nid oes unrhyw sylweddau gwenwynig sy'n achosi gwenwyn microbaidd wedi'u canfod yn mewnlifiad y basn.
3.6 Effaith Llwythi Sioc Dylanwadol
Mae'r COD dylanwadol yn parhau'n sefydlog o isel gyda mân amrywiadau, ac mae NH₃-N a Cyfanswm Nitrogen (TN) hefyd yn aros o fewn ystodau cymharol sefydlog dros gyfnodau hir. Mae'r boblogaeth nitrifier yn parhau i fod yn gymharol sefydlog. Fodd bynnag, oherwydd eu cyfradd twf araf, gall cynnydd sydyn, sylweddol mewn NH₃{-N neu TN dylanwadol ddirlenwi cynhwysedd symud y basn, gan beryglu ansawdd elifiant NH₃{{4}N a TN.
Yn ddamcaniaethol, mae galw N a P microbaidd yn dilyn cymhareb BOD₅:N:P o 100:5:1. Fodd bynnag, mae cynnwys N a P yn amrywio'n fawr yn ôl y math o ddŵr gwastraff diwydiannol. Mae rhai dyfroedd gwastraff yn uchel mewn N a P, ac mae angen eu symud i fodloni safonau. Mae eraill yn ddiffygiol, sy'n gofyn am ychwanegiad er mwyn osgoi cyfyngu ar fetaboledd. Ar gyfer basnau gweithredu sy'n trin dŵr gwastraff N/P isel, gall lefelau mewnlifol o tua 10 mg/L NH₃{-N a 5 mg/L ffosffad基本 ddiwallu anghenion microbaidd. Mae lefelau hir o dan y rhain yn gofyn am fwy o ddosio N/P.
Mae gweithrediad dyddiol yn gofyn am fonitro NH₃-N a TN yn agos ym mhob ffrwd mewnlifiad ac elifiant y tanc cydraddoli, yn ogystal ag mewn llifoedd ailgylchu o danciau addasu, i atal gorlwytho'r uned caboli i lawr yr afon a bygwth diogelwch dŵr gollwng terfynol.
4. Casgliad
Fel yr adweithydd nitreiddiad craidd yn yr uned trin dŵr gwastraff halwynog, mae angen monitro tymheredd y dŵr yn agos bob dydd, NH₃-N, a TN ar gyfer y basn awyru chwythwr. Mae rheolaeth lem ar grynodiad MLSS, cynnal DO tua 3 mg/L, a sicrhau ychwanegiad alcalinedd digonol yn hanfodol. O dan y mesurau optimeiddio hyn, mae'r system yn rhedeg yn sefydlog gydag ansawdd elifiant rhagorol: COD cyfartalog o 54.213 mg/L, NH₃-N o 9.678 mg/L, a SS o 23.849 mg/L, yn cwrdd yn llawn â gofynion dylanwadol y Tanc Biocemegol Eilaidd. Mae profion parhaus, crynhoi ac optimeiddio o sawl agwedd hefyd yn hanfodol i sicrhau dibynadwyedd offer ac effeithlonrwydd trin system ymhellach.