Компаративна анализа ефикасности уклањања азота и фосфора између Барденпхо и ААО процеса
1 Преглед пројекта и ток процеса
1.1 Преглед пројекта
Постројење за регенерисану воду бр. 5 (раније „Постројење за пречишћавање отпадних вода бр. 5“, у даљем тексту „ВуВу“) има укупан пројектовани капацитет од 400.000 м³/д, покривајући површину од 387,57 му (приближно 258,38). Простире се на укупној површини од око 5.330 хектара и има око 900.000 становника. Постројење може да пречишћава кућну канализацију и индустријске отпадне воде користећи конвенционални ААО процес или пет-Барденпхо процес. Главне структуре за пречишћавање отпадних вода обухватају груба сита, пумпне станице за подизање, фина сита, коморе са газираним песком, резервоаре за примарну таложницу, резервоаре за биолошке реакције, секундарне таложнике, високо{14}}ефикасне таложнике, филтере типа В- и контактне дезинфекционе резервоаре за дезинфекцију реке Ба, са коначним резервоарима за испуштање воде. Квалитет отпадних вода је у складу са стандардом разреда А наведеним у табели 1 „Стандарда за свеобухватно испуштање отпадних вода провинције Шанкси слива жуте реке“ (ДБ61/224-2018). (Напомена: Ограничење ТН-а је у складу са захтевом од 12 мг/Л који је предвиђен у „Трогодишњем акционом плану пројекта надоградње, покривања и дезодоризације градских постројења за пречишћавање отпадних вода у Си'ану (2018-2020)“ (Документ општинске канцеларије [2018]{2018} бр). Пројектовани квалитет доводне и ефлуентне воде приказан је уТабела 1.
1.2 Ток процеса
Приказани су дијаграми тока који упоређују Барденпхо процес са традиционалним ААО процесомСлике 1 и 2.
2 Параметри дизајна
2.1 Пројектовање квалитета доводне и ефлуентне воде
2.2 Радни параметри
Биолошки резервоари који учествују у поређењу имају идентичне димензије. Сваки биолошки резервоар је подељен на 3 канала, са једним каналом димензија Л × Ш × В=86 м × 15 м × 9 м. Просечна концентрација МЛСС у биолошким резервоарима креће се између 6.500 ~ 7.000 мг/Л. Времена хидрауличког задржавања (ХРТ) за конвенционални ААО процес су: Анаеробна зона 1.983 х, Аноксична зона 5.534 х, Аеробна зона 9.029 х, укупно 16.546 х. ХРТ за Барденпхо процес су: Анаеробна зона 1.983 х, Прва аноксична зона 4.643 х, Прва аеробна зона 7.163 х, Друга аноксична зона 1.973 х, Друга аеробна зона 0.822 х, укупно 488 х.
3 Позадина пројекта, циљ истраживања и методологија
3.1 Позадина пројекта и циљ истраживања
Главни процеси биолошког третмана у ВуВу-у су конвенционални ААО процес и Барденпхо процес. Конвенционални ААО процес је уобичајена метода биолошког третмана у постројењима за пречишћавање отпадних вода. Уз континуирано побољшање кинеских стандарда за испуштање отпадних вода, Барденпхо процес, изведен из конвенционалног ААО процеса и познат по својој већој ефикасности уклањања азота, широко је прихваћен у домаћим постројењима за пречишћавање отпадних вода. Да би олакшао бољи избор процеса, ВуВу је спровео свеобухватно поређење конвенционалних ААО и Барденпхо процеса из перспективе уклањања азота и фосфора. Ово даје основу за надоградњу других комуналних постројења за пречишћавање кућних отпадних вода и осмишљавање нових пројеката.
3.2 Методологија истраживања
Сваки биолошки резервоар у ВуВу-у има дневни капацитет третмана од 50.000 м³/д. За овај упоредни експеримент одабрани су биолошки резервоари серије А1 и Б1. Серија А1 користи Барденпхо процес, са својим биолошким системом који је секвенцијално подељен на: анаеробну зону, прву аноксичну зону, прву аеробну зону, другу аноксичну зону и другу аеробну зону. Серија Б1 користи конвенционални ААО процес, са својим биолошким системом који је секвенцијално подељен на: анаеробну зону, аноксичну зону и аеробну зону. Током експеримента, обе серије су радиле под идентичним условима, са тачкама узорковања распоређеним дуж тока процеса према потреби.
Методе мерења загађивача: ТП је мерена спектрофотометријском методом амонијум-молибдата; ТН користећи УВ спектрофотометријску методу за варење алкалног калијум персулфата; НХ₃-Н коришћењем Несслерове спектрофотометријске методе реагенса; ЦОД коришћењем спектрофотометријске методе калијум дихромата.
4 Оперативни изазови и тренутни статус
Конвенционални ААО процес је такође варијанта процеса АО активног муља. Његово уклањање ТН-а у потпуности зависи од рециркулације. Виши стандарди ефлуента и веће потребне стопе уклањања захтевају веће рециркулационе токове, праћене повећаном потрошњом енергије и хемикалија. За стандарде разреда А, конвенционални ААО процес је и даље прихватљив. Међутим, за строже ТН стандарде, конвенционални процеси очигледно више нису прикладни.
Барденфо процес је типичан пет{0}}процес. Додавањем пост-зоне за денитрификацију након конвенционалног ААО процеса, он разбија ограничење уклањања ТН које зависи од односа рециркулације, чиме се побољшава уклањање азота. Како се постројења за пречишћавање отпадних вода суочавају са све строжим стандардима за испуштање ТН, Барденпхо процес показује значајне предности.
5 Резултати истраживања и дискусија
5.1 НХ₃-Н Уклањање
Нивои НХ₃-Н на улазу у анаеробне зоне и ефлуенту биолошких резервоара за А1 и Б1 су праћени више пута током 15 дана. Резултати су приказани уСлика 3. Просечно уклањање НХ₃-Н за Барденфо процес је било 12,7 мг/Л, док је за конвенционални ААО процес било 11,68 мг/Л. Резултати показују да је под истим сезонским условима, временским периодом, уједначеном дистрибуцијом утицаја и додавањем извора угљеника у пре-аноксичну зону, Барденфо процес постигао боље уклањање НХ3-Н од конвенционалног ААО процеса.
5.2 ТН Уклањање
Нивои ТН на уливу анаеробних зона и ефлуента биолошких резервоара за А1 и Б1 су праћени више пута током 10 дана. Резултати су приказани уСлика 4. Просечно уклањање ТН за Барденпхо процес износило је 6,23 мг/Л, док је за конвенционални ААО процес износило 2,65 мг/Л. Резултати показују да је под истим условима, Барденпхо процес постигао боље укупно уклањање ТН од конвенционалног ААО процеса.
5.3 Уклањање ТП
Нивои ТП на уливу анаеробних зона и ефлуента биолошких резервоара за А1 и Б1 су праћени више пута током 22 дана. Резултати су приказани уСлика 5. Просечно уклањање ТП за Барденпхо процес износило је 0,561 мг/Л, док је за конвенционални ААО процес износило 0,449 мг/Л. Резултати показују да је под истим условима, Барденпхо процес постигао боље укупно уклањање ТП од конвенционалног ААО процеса.
5.4 Уклањање ЦОД-а
Нивои КПК на уливу анаеробних зона и ефлуента биолошких резервоара за А1 и Б1 су праћени више пута током 9 дана. Резултати су приказани уСлика 6. Просечна потрошња ЦОД за Барденпхо процес је била 13 мг/Л, док је за конвенционални ААО процес износила 19 мг/Л. Резултати показују да је под истим условима конвенционални ААО процес имао већи захтев за ЦОД од Барденпхо процеса.
6 Закључак и изгледи
6.1 Закључак
Под истим сезонским радним условима, Барденпхо процес је показао општи тренд супериорне ефикасности уклањања за ТН, ТП и НХ₃-Н у отпадној води у поређењу са конвенционалним ААО процесом.
Тренутно, годишња употреба средства за уклањање фосфора за пречишћавање отпадних вода конвенционалним ААО процесом у ВуВу износи приближно 2.961 тона; за Барденфо процес, то је приближно 2.000 тона. Ово значи годишњу уштеду од око 450.000 РМБ, што показује значајне економске користи.
Рад процеса Барденпхо ће у великој мери испунити захтеве кинеских стандарда за испуштање отпадних вода које се стално пооштравају и смањити загађење у низводном систему воде реке Ба. Ово ће довести до значајних побољшања квалитета воде, како перцептивно, тако и у смислу смањеног нивоа загађења, постепено обнављајући функције животне средине. Има посебан значај за заштиту еколошке средине низводних водних тијела. У основи, третман отпадних вода контролише загађење градских отпадних вода до извора подземних вода. Стога, игра заштитну улогу за градске изворе водоснабдевања и низводне изворе воде, постепено обнављајући загађену еколошку средину. Ово ће значајно побољшати животну средину за градско становништво и производно окружење за индустрију и трговину, побољшати спољни имиџ града и допринети здравом и одрживом развоју привреде и друштва.