При работа на пречиствателна станция за отпадъчни води прекомерният общ азот (TN) в отпадъчните води често е един от най-трудните проблеми за отстраняване. Когато се задейства аларма-за качество на отпадъчните води, първата реакция често е да се предположи, че резервоарът за аноксичен газ няма достатъчно обем. След това операторите могат да реагират чрез добавяне на повече външен въглерод или увеличаване на концентрацията на утайката.
Тези мерки обаче могат бързо да увеличат оперативните разходи и дори да причинят вторични проблеми като лошо утаяване на утайката. Това повдига важен въпрос:
Аноксичният резервоар наистина ли е твърде малък-или оценяваме капацитета му по грешни критерии?
В инженерната практика хидравличното време на задържане (HRT), показано на проектните чертежи, често се използва като основен индикатор за капацитета на аноксичен резервоар. HRT се изчислява лесно, но описва само хидравличните условия на резервоара. Това не ни казва директно колко нитрати може да премахне биологичната система.
Конвенционалното предположение е, че ако отпадъчните води останат в аноксичния резервоар за достатъчно дълъг период, денитрификацията ще бъде завършена. В действителност това предположение не винаги е валидно. Денитрификацията е биологичен процес и неговата скорост е силно повлияна от фактори като температура на водата, активност на утайката, концентрация на MLVSS, влиятелно натоварване с нитрати, наличие на въглерод и разтворен кислород.
Следователно, когато се оценява действителният капацитет на аноксичен резервоар,ХЗТ не трябва да се разглежда изолирано. По-смислен подход е да се оцени специфичната скорост на денитрификация и да се използва за проверка на действителния капацитет за пречистване на системата.
Защо само ХЗТ не може да определи капацитета на аноксичния резервоар
Формулата за хидравлично време на задържане е проста:
HRT=Обем на резервоара ÷ Дебит
Например, ако аноксичен резервоар има обем от 300 m³ и дебитът е 100 m³/h, теоретичната HRT е 3 часа.
Но при биологично отстраняване на азот три часа не винаги означават едно и също нещо.
Денитрификацията е микробен биохимичен процес, така че скоростта на реакцията му се променя в зависимост от работните условия. Температурата на водата е един от най-важните фактори. През зимата по-ниските температури могат значително да намалят микробната активност и ефективността на денитрификация.
При същата ХЗТ от три часа скоростта на денитрификация при 25 градуса може да бъде повече от два пъти по-голяма от тази при 12 градуса. Това означава, че обемът на резервоара, който осигурява адекватно отстраняване на азот през лятото, може да има само около половината от ефективния капацитет за отстраняване на азот през зимата.
Температурата обаче е само един фактор.
Концентрацията на утайката и влиятелното натоварване също са критични. Когато концентрацията на активната утайка в аноксичен резервоар се увеличи от 2500 mg/L на 4000 mg/L, наличната биомаса за денитрификация нараства значително. Следователно полученият капацитет за отстраняване на азот не се променя непременно просто пропорционално на увеличаването на концентрацията на утайката.
По същия начин, когато концентрацията на нитрати в потока се увеличи от 20 mg/L до 35 mg/L, количеството нитрат, което трябва да бъде отстранено в рамките на същото хидравлично време на задържане, се увеличава значително.
Ето защо стойността на HRT сама по себе си предоставя само ограничена информация за действителния биологичен капацитет на аноксичен резервоар.
Специфична скорост на денитрификация: По-полезен показател за ефективност
Ако само HRT не може да опише напълно капацитета на аноксичен резервоар, какво трябва да обърнат внимание на инженерите вместо това?
Един важен параметър еспецифична скорост на денитрификация.
Специфичната скорост на денитрификация описва колко нитратен азот може да бъде отстранено от дадено количество активна биомаса за определен период от време. За разлика от HRT, който описва само хидравлични условия, специфичната скорост на денитрификация отразява действителната биологична ефективност на утайката при специфични работни условия.
Скоростта на денитрификация може да варира значително в зависимост от фактори като температура на водата, активност на утайката, концентрация на MLVSS, наличност на въглерод, вливащо нитратно натоварване, разтворен кислород и наличието на инхибиторни вещества.
Следователно няма единна скорост на денитрификация, която да може да се прилага универсално за всяка пречиствателна станция за отпадъчни води.
За съществуващи инсталации предпочитаният подход е тестване-на място. Смесената течност може да бъде събрана от аноксичния резервоар и тествана при контролирани условия, като се използват действителни отпадъчни води и, когато е подходящо, външен източник на въглерод. Промяната в концентрацията на нитрати във времето може след това да се използва за оценка на действителната производителност на денитрификация на утайката.
Когато няма налични лабораторни тестове, оперативните данни също могат да се използват за оценка на действителния капацитет за отстраняване на азот от системата. Ключът е да се оцени отстраняването на нитрати заедно с количеството активна биомаса в аноксичния резервоар, вместо да се разчита само на ХЗТ.
Този подход осигурява по-реалистична основа за определяне дали съществуващият аноксичен резервоар наистина няма капацитет или наличният му биологичен капацитет просто не се използва напълно.
Как да определите специфичната скорост на денитрификация
Най-надеждният подход е да се проведе-специфичен партиден тест за сайта.
Смесената течност може да бъде събрана от изхода на аноксичния резервоар и тествана при контролирани условия, като се използват действителни входящи отпадъчни води или подходящ източник на въглерод. След това промяната в концентрацията на нитрати във времето може да се използва за определяне на скоростта на денитрификация.
Този тип тест осигурява по-реалистично разбиране на биологичната активност на утайката при действителни условия на завода.
Когато не е налично лабораторно изследване, може да се използва и опростен подход за обратно-изчисление.
Основната концепция е да се изчисли количеството отстранен нитратен азот за единица време и след това да се раздели на общата MLVSS маса, налична в аноксичния резервоар.
В опростена форма:
Специфична скорост на денитрификация=Натоварване за отстраняване на азот ÷ Обща MLVSS маса
Натоварването за отстраняване на азот може да се оцени от разликата между входящата концентрация на нитрати и целевата концентрация на нитрати в изтичащия поток, умножена по съответния дебит.
Не трябва да се пренебрегва един важен момент:изчислението трябва да се основава на MLVSS, а не на MLSS, когато специфичната скорост на денитрификация се изразява на база летливи-твърди вещества.
MLSS съдържа както органични, така и неорганични твърди вещества. Неорганичната фракция или пепелта не участва пряко в биологичната денитрификация. Следователно MLVSS осигурява по-добро представяне на активните биологични твърди вещества, включени в процеса.
Като цяло, поддържане на MLVSS концентрация от приблизително2000–4000 mg/Lв аноксичен резервоар се счита за подходящо, въпреки че оптималната стойност зависи от цялостната конфигурация на процеса и работните условия.
Какво да направите, когато капацитетът на аноксичния резервоар е недостатъчен?
Ако изчисленията показват, че съществуващият аноксичен резервоар не може да осигури достатъчен капацитет за денитрификация, разширяването на резервоара не е непременно първото или единственото решение.
Могат да се обмислят няколко оперативни стратегии, преди да се предприемат скъпи строителни модификации.
1. Увеличаване на ефективната биомаса (MLVSS)
Увеличаването на количеството активна биомаса е един от най-преките начини за увеличаване на капацитета за денитрификация.
Обаче простото увеличаване на концентрацията на утайки не винаги е от полза.
Допълнителната биомаса трябва да бъде подкрепена откапацитет-за обработка на твърди частици на вторичния утаител. Ако утаителят вече работи близо до границата на потока на твърди частици, прекомерният MLSS може да доведе до лошо утаяване, покачване на утайката или отмиване на утайката.
Смесителната способност на аноксичния резервоар също трябва да се вземе предвид. По-високата концентрация на твърди вещества увеличава необходимостта от ефективно смесване. Ако системата за смесване не може да поддържа утайката в суспензия, увеличаването на MLVSS може да осигури малка практическа полза.
Следователно, целевата MLVSS трябва да се определи, като се вземат предвид както биологичните изисквания, така и хидравличният и{0}}капацитетът за обработка на твърди частици на цялата система.
2. Оптимизирайте външното въглеродно добавяне
Външното добавяне на въглерод може да бъде ефективен начин за подобряване на денитрификацията, когато наличният лесно биоразградим въглерод в отпадъчните води е недостатъчен.
обачеповече въглерод не означава непременно по-добро отстраняване на азота.
Прекомерното дозиране на въглерод увеличава оперативните разходи и може да доведе до остатъчна органична материя в пречистените отпадъчни води, създавайки риск от вторично замърсяване.
Поради това се препоръчва-тестване в мащаб, за да се определи как конкретен източник на въглерод влияе върху специфичната скорост на денитрификация на утайката от завода. Въз основа на резултатите от теста може да се оцени теоретичното изискване за въглерод.
Когато е подходящо,много{0}}точково дозиране на въглерод или управление с обратна връзкаможе също да се счита за подобряване на точността на дозиране и реагиране на вариациите във влиятелното натоварване с азот.
3. Намалете DO на изхода на аеробната зона
Това е често-пренебрегвана оперативна мярка.
Когато разтвореният кислород (DO) в края на аеробната зона е прекалено висок, значително количество кислород може да бъде пренесено в аноксичната зона чрез вътрешно рециклиране на нитрати.
Това може да повлияе на аноксичната среда, тъй като денитрифициращите микроорганизми ще използват за предпочитане лесно достъпен разтворен кислород, преди да използват нитрат като акцептор на електрони.
Например намаляване на концентрацията на DO на изхода на аеробната-зона от приблизително2,5 mg/L до 1,5 mg/Lможе, при подходящи работни условия, да подобри ефективното използване на аноксичната зона, без да изисква допълнително оборудване или гражданско строителство.
Ето защо РК трябва да се разглежда не само като параметър за-контрол на аерацията, но и като важен фактор при биологичното отстраняване на азота.
4. Оптимизирайте модела на аериране
За инсталации с подходящи конфигурации на процеса периодичната аерация в края на аеробната зона може да осигури друг начин за подобряване на отстраняването на азота.
По време на периодите на аериране зоната изпълнява функцията си за аеробно третиране. По време на периоди без -проветряване обаче същата зона може ефективно да функционира като aпост{0}}аноксична зона.
По време на тези периоди без{0}}аериране, разтвореният кислород може да се консумира от микроорганизмите, създавайки по-благоприятни условия за денитрификация. Това може да подобри отстраняването на нитратите, преди рециклираната смесена течност да се върне в аноксичната зона.
В този смисъл периодичната аерация може да се разглежда като a"размяна на време за пространство"стратегия: вместо да увеличават физически обема на аноксичния резервоар, операторите използват наличния обем на резервоара и времето за обработка по-ефективно, за да създадат допълнителен капацитет за денитрификация.