Для тих, хто займається експлуатацією, обслуговуванням, технічним керуванням, налагодженням процесів і контролем якості муніципальних очисних споруд, міцна основа основних концепцій є основною передумовою для точної роботи, усунення несправностей і відповідності. Хоча муніципальні процеси очищення стічних вод відрізняються, основні принципи залишаються незмінними; уся робота обладнання, контроль параметрів, регулювання процесу та управління мулом обертаються навколо цих фундаментальних теорій.
Ця стаття, поєднуючи технічні специфікації щодо експлуатації та нагляду за міськими очисними спорудами та поточні стандарти скидання міських стічних вод, систематично викладає основні основні концепції, які повинні опанувати очисні споруди. Зміст є науково обґрунтованим, не містить галузевих помилок і врівноважує теоретичну глибину з практичними вказівками, що робить його придатним для новачків,-навчання в масштабах компанії та технічного огляду.
I. Основне позиціонування: міські стічні води та основна логіка очищення стічних вод
1. Визначення муніципальних стічних вод
Муніципальні стічні води, зокрема, стосуються змішаних стічних вод міських житлових стічних вод, каналізації державних і комерційних установ, дренажу муніципальних доріг і невеликої кількості промислових стічних вод із низькою-концентрацією, попередньо оброблених-. Це основна ціль очищення міського водного середовища.
На відміну від промислових стічних вод, комунальні стічні води характеризуються стабільними коливаннями кількості та якості, переважно органічними речовинами, надлишковим вмістом азоту та фосфору, а також хорошою біологічною здатністю. Для її обробки в основному використовуються біологічні процеси, доповнені фізичними та хімічними методами обробки.
2. Основні принципи очищення стічних вод
Очищення стічних вод по суті використовує чотири технічні методи-фізичне розділення, біодеградацію, хімічну флокуляцію та дезінфекційну стабілізацію-для видалення або перетворення зважених забруднювачів, органічних забруднювачів, азотних і фосфорних поживних речовин і патогенних мікроорганізмів у стічних водах у нешкідливі речовини, гарантуючи, що стічні води відповідають стандартам скидів або стандартам повторного використання, таким чином досягнення зменшення забруднення води та повторного використання водних ресурсів.
II. Основні основні показники якості води (лабораторне тестування + основний процес експлуатації та технічного обслуговування)
Показники якості води є єдиною основою для оцінки стану роботи процесу та відповідності стоків нормам. Усі коригування експлуатації та технічного обслуговування відбуваються навколо змін цих показників. Нижче наведено шість основних контрольних показників для міських очисних споруд:
1. COD (хімічна потреба в кисні)
Це стосується кількості кисню, необхідної для повного окислення всіх органічних речовин і відновлення неорганічних речовин у воді сильним окислювачем.
Основне значення: вказує на загальний рівень забруднення водойм; чим вище значення, тим сильніше органічне забруднення.
Відповідність процесу: в основному видаляється через мікробну деградацію в біологічних водоймах і коагуляційне осадження.
Практична спрямованість: надмірний ХПК часто спричиняється впливовими ударами навантаження, недостатньою активністю в біологічній системі та аномальним осіданням мулу.
2. БПК₅ (5-денна біохімічна потреба в кисні): відноситься до кількості розчиненого кисню, який споживається біохімічним розкладанням органічної речовини у воді протягом 5 днів.
Основне значення: вказує на здатність стічних вод до біологічного розкладання та має ключове значення для визначення придатності біологічних процесів.
Практичний стандарт: співвідношення БПК₅/ХПК > 0,3 для муніципальних стічних вод вказує на хорошу здатність до біологічного розкладання та придатність для біологічного очищення.
3. SS (завислі тверді речовини): відноситься до нерозчинних завислих речовин у воді, включаючи мул, колоїди, уламки осаду та органічні завислі речовини.
Основне значення: впливає на прозорість стоків, переносячи велику кількість забруднюючих речовин і мікроорганізмів;
Відповідність процесу: решітка, піскокамера, вторинний відстійник і глибока фільтрація для покрокового--видалення;
Практична спрямованість: надмірна кількість зважених твердих речовин (SS) у стічних водах, швидше за все, пов’язана зі стіканням мулу у вторинний відстійник, несправністю системи фільтрації або поганою флокуляцією.
4. NH₃-N (аміачний азот) Відноситься до азоту у воді, який існує у формі вільного аміаку та солей амонію, що є основним забруднювачем під час евтрофікації.
Принцип видалення: аеробна реакція нітрифікації; автотрофні нітрифікуючі бактерії перетворюють аміачний азот в нітратний;
Практична спрямованість: низька температура, недостатня кількість розчиненого кисню, короткий вік осаду та недостатня лужність можуть призвести до надмірного аміачного азоту.
5. TN (Загальний азот) Відноситься до суми всіх форм азоту у воді (аміачний азот, нітритний азот, нітратний азот, органічний азот) і є найважчим показником для відповідності стандартам очисних споруд.
- Ядро видалення: поєднана реакція нітрифікації та денітрифікації
1. Аеробна стадія: аміачний азот перетворюється на нітратний азот (нітрифікація);
2. Аноксична стадія: нітратний азот перетворюється на газоподібний азот і виділяється під дією джерела вуглецю (денітрифікація);
- Практичний фокус: надмірний загальний вміст азоту часто спричинений недостатнім джерелом вуглецю на безкисневій стадії, порушенням безкисневого середовища або необґрунтованим коефіцієнтом рефлюксу.
6. TP (Загальний вміст фосфору) Відноситься до суми всіх форм фосфору у воді та є основною причиною цвітіння водоростей та евтрофікації.
- Методи видалення: біологічне видалення фосфору + хімічне видалення фосфору
1. Біологічне видалення фосфору: анаеробне виділення фосфору поліфосфат-акумулюючими бактеріями та надмірне поглинання фосфору аеробними бактеріями, які виділяються через надлишок мулу;
2. Хімічне видалення фосфору: додавання PAC, солей заліза та інших агентів для флокуляції та седиментаційного видалення фосфору;
- Практична спрямованість: надмірний загальний вміст фосфору в стічних водах часто виникає через порушення анаеробного середовища, надмірно довгий вік осаду або недостатнє дозування агента.
III. Чотири{1}}система очищення стічних вод (основна структура всього процесу)
Повна муніципальна система очищення стічних вод складається з чотирьох рівнів: попереднього очищення, первинного очищення, вторинного біологічного очищення та третинного вдосконаленого очищення. На кожному рівні видаляються різні типи забруднюючих речовин, і логічний порядок цих рівнів не може бути змінений.
1. Попередня обробка (перший бар'єр для впливу)
Основні структури: припливна свердловина, грубі та дрібні сітки, вихрова піщана камера, вирівнювальний резервуар
Основна функція: видаляє велике плаваюче сміття, гілки, пластикові пакети, пісок та інші неорганічні домішки; балансує обсяг і якість води; усуває пікові впливи; захищає наступні насоси, трубопроводи та обладнання біологічної системи.
Основні операції: своєчасне очищення грохота, періодичне видалення піску з камери для піску та стабільний контроль рівня в резервуарі для вирівнювання.
2. Первинне лікування (фізична терапія)
Основна структура: первинний відстійник
Основна функція: видаляє великі завислі тверді речовини, колоїди та деякі органічні забруднювачі з води шляхом гравітаційного осадження.
Ефект лікування: видаляє приблизно 30% COD і понад 50% SS, значно знижуючи навантаження на подальшу біологічну систему.
3. Вторинна очистка (основна біологічна очистка) Це основа очищення муніципальних стічних вод, в основному з використанням біологічних процесів для видалення більшості органічних речовин, аміачного азоту, загального азоту та загального фосфору.
Основний принцип: використання мікробної спільноти в активному мулі для адсорбції, розкладання та перетворення забруднюючих речовин у стічних водах;
Основні процеси: A²/O, окислювальна канава, SBR, MBR, модифікований A²/O;
Ефект обробки: видаляє понад 90% органічних речовин і аміачного азоту, по суті досягаючи зменшення основних забруднюючих речовин.
4. Третинне розширене лікування (оновлення та гарантія відповідності)
Основні структури: високо-ефективний відстійник, фільтр, фільтр з активованим вугіллям, дезінфекційний резервуар
Основна функція: видаляє залишкові сліди зважених твердих речовин, колоїдів, залишкового фосфору та невеликих кількостей органічних речовин із вторинних стоків;
Остаточна дезінфекція: дезінфекція з використанням гіпохлориту натрію, ультрафіолетового світла та озону знищує E. coli та патогени, забезпечуючи безпечне скидання стоків.
IV. Чотири основні реакції біохімічної системи (фундаментальні для налагодження процесу)
Усі коригування параметрів у біологічних процесах базуються на чотирьох основних реакціях: анаеробній, безкисневій, аеробній та нітрифікації/денітрифікації. Це основні концепції, які техніки повинні добре розуміти.
1. Анаеробна реакція (без розчиненого кисню, нітратного азоту)
Умови навколишнього середовища: DO=0, строго анаеробне середовище;
Основна функція: виділення фосфору поліфосфат{0}}акумулюючими бактеріями, гідроліз і підкислення, розкладання великих органічних молекул, резервування енергії для наступного аеробного поглинання фосфору;
Ключова цінність: забезпечує ефективне біологічне видалення фосфору та покращує здатність до біологічного розкладання стічних вод.
2. Аноксична реакція (немає розчиненого кисню, нітратний азот присутній)
Умови навколишнього середовища: DO менше або дорівнює 0,5 мг/л, присутній нітратний азот;
Основна функція: денітрифікація, під дією зовнішнього або внутрішнього джерела вуглецю нітратний азот перетворюється на газоподібний азот, видаляючи загальний азот;
Ключові практичні моменти: Надмірна аерація суворо заборонена; забезпечити достатнє джерело вуглецю; контролювати флегмовий коефіцієнт змішаного розчину.
3. Аеробна реакція (достатня кількість розчиненого кисню)
Умови навколишнього середовища: DO=2~4 мг/л;
Основні функції: три основні реакції відбуваються одночасно: розкладання органічної речовини, нітрифікація для видалення аміачного азоту та поглинання фосфору поліфосфат-акумулюючими бактеріями;
Ключові моменти експлуатації та технічного обслуговування: надмірна кількість розчиненого кисню призводить до втрати енергії та старіння осаду; недостатня кількість розчиненого кисню призводить до неповного розкладання та надлишку аміачного азоту.
4. Нітрифікація та денітрифікація (основна логіка видалення азоту)
1. Нітрифікація: в аеробних умовах нітрифікуючі бактерії та нітрифікуючі бактерії послідовно перетворюють аміачний азот на нітрит і нітрат. Потрібна достатня кількість кисню, лужність і тривалий вік осаду.
2. Денітрифікація: за безкисневих умов денітрифікуючі бактерії використовують джерела вуглецю для відновлення нітратного азоту до газоподібного азоту. Необхідні суворі безкисневі умови та ефективне джерело вуглецю.
V. Основні характеристики основних процесів (загалом застосовуються до муніципальних очисних споруд)
Серед основних процесів очищення муніципальних стічних вод немає невід’ємної переваги чи неповноцінності; єдині відмінності полягають у їх придатності для різних сценаріїв. Логіка експлуатації та обслуговування залишається незмінною:
Процес A²/O: анаеробна-аноксична-аеробна реакція, що забезпечує збалансоване видалення азоту та фосфору, стабільну роботу та є найпоширенішим процесом для міських очисних споруд.
Окислювально-канальний процес: сильна стійкість до ударних навантажень, хороша продуктивність осідання осаду, проста експлуатація та обслуговування, підходить для малих і середніх очисних споруд-.
Процес SBR: секвенуючий реактор періодичної дії, усі біохімічні реакції відбуваються в одному резервуарі, що усуває потребу у вторинному відстійнику, потребує менше землі та підходить для сценаріїв із великими коливаннями об’єму води.
Процес MBR: мембранне розділення замінює вторинний відстійник, утворюючи стічні води надзвичайно-високої якості, які можна безпосередньо використовувати як регенеровану воду, що підходить для високо{1}}стандартних проектів скидання та повторного використання.
VI. Основні концепції обробки та утилізації мулу (ключові моменти для відповідної експлуатації та технічного обслуговування)
Очищення стічних вод без очищення осаду є неефективним. Осад є побічним продуктом очищення стічних вод, і його належна утилізація має вирішальне значення для відповідної роботи очисних споруд.
1. Визначення шламу: шлам – це суміш твердої та напів{1}}твердої завислої речовини, що утворюється під час очищення стічних вод шляхом перехоплення, осадження та біохімічних реакцій. Він багатий органічними речовинами, мікроорганізмами, азотом і фосфором і невеликою кількістю забруднюючих речовин.
2. Основний ключовий індикатор: Вміст вологи в мулі
Це відноситься до відсотка маси води в загальній масі мулу і є основним контрольним показником для утилізації мулу.
Вологість концентрованого мулу: 97%~99%;
Вміст вологи осаду після механічного зневоднення: Приблизно 80% (основні національні стандартні вимоги до утилізації).
3. Повний процес утилізації осаду: згущення осаду → Механічне зневоднення → Стабілізаційне видалення (компостування, спалювання, утилізація будівельних матеріалів, відповідний полігон). Невибіркове скидання та прямий скид суворо заборонено.
4. Основна роль надлишкового мулу: біологічна система регулярно скидає надлишковий мул, видаляючи з системи надлишок фосфору та старіючі мікроорганізми. Це підтримує баланс віку осаду та стабільну мікробну активність і є основною операцією для запобігання накопиченню осаду, старінню осаду та перевищенню стандартів стічних вод.
VII. Основні принципи експлуатації та технічного обслуговування очисних споруд (керівне практичне резюме)
Основний принцип якості води: запуск-усі обладнання, зупинка, налаштування параметрів і дозування хімікатів базуються на досягненні стандартів стоків і стабільності процесу.
Контроль за зонуванням навколишнього середовища: суворе розмежування між анаеробним, безкисневим і аеробним середовищем і запобігання змішаному -шаровому осадженню та порушенням вмісту розчиненого кисню є основоположним для видалення азоту та фосфору.
Динамічне балансування навантаження: коли потік і якість води коливаються, своєчасно коригуються швидкість аерації, коефіцієнт повернення, дозування джерела вуглецю та скидання осаду, щоб протистояти ударним навантаженням.
Осад-Вода-Повітря-Хімічна синергія: чотири ключові елементи стану осаду, розчиненого кисню, гідравлічного часу утримування та дозування хімікатів контролюються синергетично; жоден не може бути пропущений.
Управління закритим -контуром: комплексний контроль стічних вод, мулу, запаху та шуму відповідно до стандартів роботи міських очисних споруд.
Висновок
Очищення муніципальних стічних вод може здатися повторюваною роботою, пов’язаною з роботою обладнання та контролем параметрів, але її основна конкурентоспроможність завжди лежить на міцній основі теорії. Усі технологічні збої, перевищення стандартів стоками та робочий хаос в основному викликані відсутністю розуміння основних концепцій і основних принципів. Глибоке розуміння цих основних понять є важливим для всіх працівників очисних споруд. Це дає їм змогу швидко осягнути логіку процесу, точно усунути неполадки, пов’язані з експлуатацією та обслуговуванням, і перейти від «кваліфікованої експлуатації» до «професійного технічного управління».