Od laboratorium po zastosowania-na dużą skalę przy wydajności 300 000 m³/d – w jaki sposób ta technologia rozwiązuje problem denitryfikacji w ściekach o niskim stosunku węgla-do-azotu?
Przed osobami pracującymi w branży oczyszczania ścieków stoi obecnie podwójne wyzwanie: z jednej strony normy dotyczące odprowadzania ścieków komunalnych stale się zaostrzają, przy- stale rosnących wymaganiach dotyczących usuwania całkowitego azotu i całkowitego fosforu, co sprawia, że ekstremalna denitryfikacja staje się koniecznością dla tej branży; z drugiej strony w ściekach miejskich w Chinach przeważa niski stosunek węgla-do-azotu. Tradycyjne procesy opierają się na zewnętrznych źródłach węgla, aby zapewnić skuteczność denitryfikacji, co nie tylko znacznie zwiększa koszty operacyjne, ale także powoduje dodatkową presję w zakresie emisji dwutlenku węgla, co jest sprzeczne ze strategicznym celem „podwójnego-emisyjnego”.
W tradycyjnych procesach AAO większość źródeł węgla organicznego w ściekach jest marnowana w wyniku napowietrzania i utleniania na etapie tlenowym, pozostawiając niewystarczające źródła węgla do denitryfikacji, co utrudnia zaspokojenie potrzeb branży w zakresie transformacji polegających na „poprawie jakości i wydajności + zmniejszeniu zanieczyszczeń i emisji dwutlenku węgla”. Szybko rozwijający się proces beztlenowy-tlenowy-beztlenowy (AOA), którego podstawowa zaleta polega na uzyskiwaniu głębokiego usuwania azotu i fosforu bez zewnętrznych źródeł węgla, stopniowo przeszedł od badań laboratoryjnych do praktyki inżynieryjnej na-wielką skalę, stając się fenomenalnym „czarnym koniem” w branży oczyszczania ścieków.
Deszyfrowanie rdzenia: tylko zmiana kolejności reakcji, na czym polega magia AOA?
Wiele osób zastanawia się, dlaczego AOA, w porównaniu z tradycyjnym procesem AAO, odwraca jedynie kolejność reakcji „tlenową” i „beztlenową”, osiągając przełom jakościowy. Odpowiedź leży w unikalnym mechanizmie usuwania azotu i fosforu opartym na zasadzie „najpierw magazynuj, a następnie wykorzystaj” z wewnętrznego źródła węgla.
Tradycyjne procesy AAO (beztlenowe-beztlenowe-tlenowe) wykorzystują przepływ beztlenowy-beztlenowy-tlenowy. Większość łatwo biodegradowalnych źródeł węgla organicznego w ściekach ulega utlenieniu i rozkładowi podczas napowietrzania w fazie tlenowej. W rzeczywistości do denitryfikacji na etapie beztlenowym dostępna jest bardzo mała ilość węgla, co zmusza do dodania zewnętrznych źródeł węgla, takich jak octan sodu, w celu wypełnienia luki, tworząc błędne koło: „im bardziej brakuje źródeł węgla, tym więcej ich dodaje się; im wyższy koszt, tym wyższa emisja dwutlenku węgla”.
Natomiast proces AAO, obejmujący trzy-beztlenowe-tlenowe-beztlenowe układy, całkowicie restrukturyzuje ścieżkę wykorzystania źródła węgla, zapewniając efektywne wykorzystanie każdego źródła węgla:
1. Etap beztlenowy:-blokowanie węgla w oparciu o źródło
Łatwo biodegradowalny ChZT znajdujący się w dopływie jest preferencyjnie przekształcany w wewnętrzne źródła węgla, takie jak PHA, i magazynowany w mikroorganizmach. Zasadniczo przygotowuje to z wyprzedzeniem „amunicję denitryfikacyjną” dla mikroorganizmów, zapobiegając powstawaniu odpadów węglowych ze źródła.
2. Etap aerobowy: precyzyjna nitryfikacja
Ten etap kończy cały proces nitryfikacji azotu amonowego. Jednocześnie precyzyjnie kontrolując czas napowietrzania i stężenie rozpuszczonego tlenu, zapobiega nadmiernemu utlenianiu wewnętrznego źródła węgla zmagazynowanego w mikroorganizmach, zapewniając wystarczające rezerwy do późniejszej denitryfikacji.
3. Etap po-beztlenowym: endogenna denitryfikacja
Mikroorganizmy wykorzystują-wcześniej zmagazynowane wewnętrzne źródło węgla do zakończenia denitryfikacji azotu azotanowego. Cały proces nie opiera się na zewnętrznych źródłach węgla, co zasadniczo rozwiązuje problem branży polegający na niewystarczającym źródle węgla w ściekach o niskim-stosunku węgla-do-azotu.
Weryfikacja Hardkor: Od 100 000 do 300 000 m3/d projekty te zostały wdrożone i przynoszą rezultaty.
Skuteczność technologii potwierdza praktyka inżynierska. Obecnie proces AOA zastosowano na dużą skalę w oczyszczalniach ścieków w wielu miastach w całych Chinach, obejmując różne scenariusze, takie jak nowe projekty, modernizacje, wpływ pory deszczowej i działanie w niskiej-temperaturze, zapewniając wysoce przekonujące wyniki operacyjne.
Wyniki testów produkcyjnych pokazują, że nawet w ekstremalnych warunkach, przy obciążeniu wodą przekraczającym 202%, jakość ścieków z procesu AOA nie uległa znacznemu pogorszeniu: stopień usuwania azotu amonowego, azotu całkowitego i fosforu całkowitego podlegał jedynie niewielkim, kontrolowanym wahaniom, a stężenia ścieków utrzymywały się na stałym poziomie w granicach norm. Po prostu dostosowując współczynnik powrotu osadu pierwotnego, stosunek powietrza-do-wody i stężenie osadu, system może szybko powrócić do stabilnej pracy, doskonale dostosowując się do złożonych warunków znacznych wahań objętości wody w porze deszczowej.
Pełna-Możliwość dostosowania do scenariusza: zgodność z modernizacjami, wytrzymuje pracę w niskich-temperaturach
Oprócz nowych projektów, proces AOA wykazuje również silną kompatybilność w modernizacji istniejących oczyszczalni ścieków. Po ukończeniu rowu utleniającego ORBAL o wydajności 1500 m³/d-modernizacji procesu AOA w oczyszczalni ścieków w Chongqing, całkowity stopień usuwania azotu wzrósł z 71,52% pierwotnego procesu AAO do 83,01% bez potrzeby stosowania zewnętrznego źródła węgla, a efekt usuwania ChZT, azotu amonowego i fosforu całkowitego był wszechstronnie lepszy od tradycyjnych procesów.
Rozwiązując problem branży związany ze zmniejszoną aktywnością denitryfikacji z powodu niskich temperatur zimowych w regionach północnych/na płaskowyżu, oczyszczalnia ścieków procesowych AOA o przepustowości 40 000 m³/d w Guiyang, działająca przez 430 dni w warunkach temperatury wody wynoszącej zaledwie 11 stopni, nadal osiągnęła 40% udziału w usuwaniu azotu w swojej-strefie beztlenowej, przy całkowitym azotu wypływającym na stabilnym poziomie 4,13 mg/l. W porównaniu z oczyszczalniami ścieków procesowych AAO z tym samym źródłem dopływu, całkowity azot wypływający został zmniejszony o 54,62%, zużycie energii w zbiorniku biologicznym zostało zmniejszone o 24%, zużycie środków chemicznych o 39%, a produkcja osadu o 7%.
Poza spełnianiem standardów: Przyszły potencjał modernizacji procesu AOA
Obecnie proces AOA stworzył stosunkowo kompletny system techniczny, ale jego potencjał wykracza daleko poza ten obszar. Aby sprostać potrzebom rozwojowym branży oczyszczania ścieków w zakresie niższego zużycia energii i niższej emisji dwutlenku węgla, branża rozpoczęła badanie integracji procesu AOA z nowymi technologiami usuwania azotu w celu dalszego zbadania potencjału modernizacji technologicznej.
Liczne badania wykazały, że połączony system technologii AOA (automatycznego napowietrzania) z technologiami-krótkiej nitryfikacji i beztlenowego utleniania amonu (ANAO) charakteryzuje się wyjątkową skutecznością usuwania azotu w oczyszczaniu ścieków komunalnych przy niskich stosunkach ChZT/TN: Zintegrowany system-krótkotrwałej nitryfikacji-ANAO oparty na procesie AOA, po stabilnej pracy, osiąga całkowite stężenie azotu w ściekach tak niskie, jak 2,3 mg/l, przy całkowitym współczynniku usuwania azotu sięgającym 95,8%; zmodyfikowany system ciągłego przepływu AOA, w warunkach, w których stosunek ChZT/TN na wlocie wynosi zaledwie 3,2, pozwala uzyskać zaawansowane efekty oczyszczania przy TN ścieków (4,6±1,5) mg/L i fosforze całkowitym (0,2±0,2) mg/L, przy usuwaniu azotu sprzężonego z ANAO- na poziomie ponad 86%.
Badania te zapewniają nieograniczone możliwości przyszłej realizacji oczyszczania ścieków o prawie zerowym-emisyjnym źródle węgla i prawie zerowym-zużyciu energii przy użyciu procesu AOA, a także zapewniają podstawowe wsparcie technologiczne dla niskoemisyjnej-transformacji przemysłu oczyszczania ścieków w moim kraju.
Wniosek
Od rozwiązania problemu wąskiego gardła w usuwaniu azotu ze ścieków przy niskim stosunku węgla- do-azotu, po dostosowanie się do potrzeb transformacji branży w zakresie „synergicznej poprawy wydajności poprzez redukcję zanieczyszczeń i redukcję emisji dwutlenku węgla”, proces AOA udowodnił swoją podstawową wartość w dziedzinie oczyszczania ścieków poprzez wymierne wyniki inżynieryjne. Dzięki ciągłym zmianom technologicznym i promocji na-skalę proces AOA staje się preferowanym rozwiązaniem przy budowie i modernizacji oczyszczalni ścieków komunalnych w moim kraju, zmuszając branżę do stałego przejścia od „spełniania norm emisji” do etapu rozwoju wysokiej-jakości, charakteryzującego się „ekologią,-emisją dwutlenku węgla i zwiększoną wydajnością”.