План введення в експлуатацію біохімічної системи каналізації (II)

Розділ 3 Введення в експлуатацію біологічної установки

⑴ Етапи введення в експлуатацію

① Додайте активний мул із зовнішніх джерел в аеробний бак в об’ємі 0,01-0,05 ємності бака.

② Додайте стічної води в аеробний резервуар об’ємом 1/5-1/3 об’єму резервуара, потім долийте водопровідну воду. Контролюйте рН води в аеробному баку до 7 або трохи вище. Оскільки на цьому етапі концентрація забруднюючих речовин у резервуарі висока, немає необхідності додавати поживні речовини або джерело вуглецю.

③ Запустіть вентилятор і провітрюйте (безперервна аерація без води) протягом 8 годин. Потім припиніть аерацію і дайте баку відстоятися протягом 0,5 години. Потім відновіть аерацію. Через кожні 8 годин припиняйте аерацію та дайте резервуару відстоятися протягом 0,5 години перед відновленням аерації. Через добу аерації додайте невелику кількість стічної води з регулюючої ємності.

④ Під час процесу аерації підтримуйте вміст розчиненого кисню в аеробному резервуарі між 2 і 4 мг/л і перевіряйте коефіцієнт осідання мулу. Якщо значення поступово зменшується, це свідчить про те, що мул прилип до наповнювача.

⑤ Щодня додавайте відповідні мікроелементи та замінюйте приблизно одну-третину об’єму стічної води резервуара. Після кількох днів аерації, відстоювання та поповнення стічної води продовжуйте полив із 1/3 до 1/2 від проектної витрати.

⑥ Акліматизація та культивування бактерій тривають одночасно. Як правило, через тиждень на поверхні пакувального матеріалу буде видно тонку плівку.

⑦ Якщо біоплівка розмножується нормально, приблизно через 7 днів частина стоків з аеробного резервуару потрапить у відстійник, а частина все одно повернеться назад у вирівнювальний резервуар. Після цього можна відновити постійний приплив і відтік води.

⑧ Приблизно через 20 днів на пакувальному матеріалі утворюється шар помаранчевої-чорної біоплівки, і можна буде додавати воду з заданою швидкістю потоку.

⑨ За цих умов стабільна робота може підтримуватися приблизно протягом одного місяця. На цьому етапі утворення біоплівки фактично завершено, і починається розмноження мікробів. Уважно стежте за змінами якості води протягом цього періоду, щоб уникнути різких змін навантаження, які можуть вплинути на біохімічний резервуар.

⑩ З часом біоплівка починає метаболізуватися, стара біоплівка починає від’єднуватися, а зважені тверді речовини з’являються у стоках, що означає кінець фази формування біоплівки та відновлення нормальної роботи.

⑵Умови контролю процесу

①Розчинений кисень

Під час процесу з активним мулом повинна підтримуватися певна концентрація розчиненого кисню. Недостатнє надходження кисню (низький рівень розчиненого кисню) вплине на нормальну метаболічну активність мікроорганізмів активного мулу, зменшуючи здатність до очищення та сприяючи росту ниткоподібних бактерій, що призводить до накопичення мулу. Підтримання відповідного рівня розчиненого кисню в аеротенку зазвичай контролюється на рівні 1-4 мг/л. За нормальних умов рекомендований рівень DO 2 мг/л на виході з аеротенка.

②Температура

Оптимальний температурний діапазон для мікроорганізмів активного мулу становить 15-30 градусів. Як правило, температура води нижче 10 градусів може негативно вплинути на функцію активного мулу. Однак, якщо температуру води знижувати повільно, дозволяючи мікроорганізмам поступово адаптуватися до цієї зміни-процес, відомий як температурна акліматизація, тоді ефективних результатів обробки можна досягти шляхом впровадження певних технічних заходів, таких як зменшення навантаження мулу, підвищення концентрації активного мулу та розчиненого кисню та подовження часу аерації.

③ Поживні речовини

Потреби мікроорганізмів активного мулу в азоті та фосфорі можна розрахувати за співвідношенням БПК:N:P 100:5:1. Однак насправді мікробні вимоги також пов’язані з кількістю надлишкового мулу, тобто віком мулу та швидкістю росту мікробів.

④ pH

Оптимальний pH для мікроорганізмів активного мулу становить від 6,5 до 8,5. Якщо рН падає нижче 4,5, найпростіші зникають, а гриби стають домінуючими, що легко призводить до накопичення мулу та серйозно впливає на ефективність обробки активного мулу. Коли рН перевищує 9,0, швидкість мікробного метаболізму порушується.

⑤ Токсичні речовини (інгібітори)

Існує багато речовин, які є токсичними або пригнічують мікроорганізми. Їх можна розділити на неорганічні речовини, такі як важкі метали, ціанід, H₂S, галогенні елементи та їх сполуки, і органічні сполуки, такі як феноли, спирти, альдегіди та паливо.

Токсична дія токсичних речовин також пов’язана з такими факторами, як pH, температура води, розчинений кисень, наявність інших токсичних речовин і кількість мікроорганізмів.

⑥ Швидкість органічного завантаження

Навантаження мулу з виснаженням органічного кисню (BPK) є ключовим фактором, що впливає на розкладання органічних забруднювачів і зростання активного мулу. Більше навантаження мулу за БПК прискорить деградацію органічних забруднюючих речовин і зростання активного мулу; нижче навантаження осаду БПК сповільнить обидві швидкості.

⑦ Коефіцієнт повернення мулу

Підтримуйте відповідну кількість мулу в системі та контролюйте коефіцієнт повернення мулу. Залежно від режиму роботи коефіцієнт повернення має становити 0-100%, але зазвичай не менше 30-50%.

⑴ Етапи введення в експлуатацію

① Введіть активний мул в анаеробний резервуар як посівний мул. Кількість введеного мулу має досягати 10% від нормального робочого рівня води в анаеробній ємності.

② Введіть стічні води в анаеробний резервуар приблизно до 40% від нормального робочого рівня води, тобто стічні води та активний мул повинні досягати 50% нормального робочого рівня води в анаеробному резервуарі.

③ Увімкніть вентилятор, щоб стічні води в резервуарі перемішувалися, щоб запобігти осіданню мулу на дно. Дозвольте анаеробним бактеріям рости та розмножуватися природним шляхом. Додайте стічні води в анаеробний резервуар кожні два дні, заповнюючи його щоразу на 5% від рівня резервуара.

④ Під час фази анаеробної інкубації щодня аналізуйте CODcr стічної води, аміачний азот і загальний фосфор. Підтримувати CODcr вище 300 мг/л, аміачний азот вище 2,5 мг/л і загальний фосфор вище 0,5 мг/л.

⑤ Після того, як стічна вода в резервуарі досягне робочого рівня, якщо результати аналізу покажуть, що рівні CODcr і аміачного азоту принаймні на 20% нижчі, ніж у притоці, що вказує на те, що утворилися анаеробні бактерії, почнеться фаза інкубації осаду та акліматизації.

⑥ Під час фази акліматизації мулу постійно додавайте та видаляйте воду з бака. Підтримуйте швидкість надходження на рівні приблизно 10% від нормальної швидкості надходження. Збільшуйте швидкість впливу один раз на день на 10% кожен раз.

⑦ Під час фази акліматизації осаду щодня аналізуйте CODcr і вміст аміачного азоту в стічних водах. Якщо CODcr і аміачний азот у стічній рідині принаймні на 30% нижчі, ніж у стічній рідині, анаеробні бактерії виникли, і нормальну роботу можна відновити.

⑵Умови контролю процесу

①Температура

На основі трьох різних мезофільних анаеробних бактерій (термофільних при 5-20 градусах, мезофільних при 20-42 градусах і мезофільних при 42-75 градусах) процес класифікується на низькотемпературні анаеробні (15-20 градусів), мезофільні (30-35 градусів) і термофільні (50-55 градусів) анаеробні процеси. Температура особливо важлива для анаеробних реакцій. Коли температура падає нижче оптимальної нижньої межі, ефективність знижується на 11% на кожен падіння на 1 градус. У вищезазначеному діапазоні невеликі коливання температури на 1-3 градуси мало впливають на анаеробну реакцію. Однак надмірні (швидкі) коливання температури можуть зменшити активність мулу та призвести до накопичення кислоти.

② Значення pH

Процес анаеробного гідролізу та підкислення має відносно вільний діапазон pH, що означає, що рН бактерій,-що виробляють кислоту, слід контролювати в межах 4-7 градусів. Проте повністю анаеробна реакція вимагає суворого контролю рН, метаногенна реакція контролюється в діапазоні 6,5-8,0, з оптимальним діапазоном 6,8-7,2. Рівень pH нижче 6,3 або вище 7,8 знижує швидкість метаногену.

③ Окислювально-{0}}відновний потенціал

Окислювально-відновний потенціал під час фази гідролізу коливається від -100 до +100 мВ, тоді як оптимальний окислювально-відновний потенціал під час метаногенної фази коливається від -150 до -400 мВ. Тому слід контролювати вміст кисню, що подається у вихідну рідину, щоб запобігти його негативному впливу на анаеробний реактор.

④ Поживні речовини

Співвідношення поживних речовин в анаеробному реакторі становить C:N:P=(350-500):5:1.

⑤ Токсичні та шкідливі речовини

Існує три типи шкідливих речовин, які пригнічують і впливають на анаеробні реакції:

1. Неорганічні речовини: до них належать аміак, неорганічні сульфіди, солі та важкі метали, причому сульфати та сульфіди є найбільш інгібуючими.

2. Органічні сполуки: вони включають не-полярні органічні сполуки, включаючи п’ять категорій: леткі жирні кислоти (ЛЖК), не-полярні фенольні сполуки, дубильні речовини, ароматичні амінокислоти та карамельні сполуки.

3. Ксенобіотичні сполуки: до них входять хлоровані вуглеводні, формальдегід, ціанід, миючі засоби та антибіотики.

⑴ Інокулят

① Джерело інокулята: вони в основному походять з різних осадів, таких як осад з анаеробних, безкисневих або аеробних реакторів на існуючих очисних спорудах, осад, накопичений у каналізації, септиках, річках або стічних водоймах, а також донний осад із сільських біогазових реакторів.

② Основні вимоги до інокулята: він повинен містити мікробну популяцію, адаптовану до конкретних характеристик якості стічних вод; інокульовані мікроорганізми (або осад) повинні мати достатню метаболічну активність; осад повинен містити велику кількість мікроорганізмів, а пропорції різних мікроорганізмів повинні бути збалансованими.

③ Метод інокуляції: Розрахована за об’ємом кількість доданого осаду інокулюму зазвичай становить від 10% до 30%. Якщо розраховувати на основі VSS змішаного розчину після інокуляції, кількість інокулятного осаду має складати від 5 до 10 кг VSS/м³.

⑵ Запуск

Після того, як резервуар для гідролізу та підкислення повністю завантажено інокулятним мулом, каналізаційні та стічні води подаються контрольованими порціями, і початкова робота безкисневого реактора гідролізу починається з використанням методу періодичної роботи. Після надходження кожної партії стічних вод реактор піддається безкисневому метаболізму в статичному стані (або, якщо це доречно, циркулює та перемішується через рефлюксний пристрій). Це дозволяє інокуляту або проліферованому мулу тимчасово агрегувати або прилипати до поверхні наповнювача, а не втрачатися разом з водою. Після кількох днів безкисневої реакції (необхідний час залежить від якості води та концентрації інокулятного осаду) більша частина органічної речовини розкладається, а потім вводиться друга порція стічної води. Під час періодичної роботи з порційним надходженням води концентрацію або частку промислових стічних вод можна поступово збільшувати, а час реакції можна поступово скорочувати, поки система не буде повністю адаптована до якості стічних вод і стічних вод і зможе працювати безперервно.

⑶ Умови контролю процесу

①pH 4-6. ②Розчинений кисень 0,2-0,5 мг/л. ③ Температура 15-40 градусів.

Розділ 4 Введення в експлуатацію фізико-хімічного блоку

⑴Принцип

Під час процесу очищення стічних вод до стічних вод додають хімікати, змішуючи стічні води та хімікати, що призводить до коагуляції або флокуляції колоїдних речовин у воді. Цей комбінований процес називається коагуляцією.

Процес обробки коагуляцією та седиментацією включає хімічне додавання, змішування, реакцію та седиментацію.

①Дозування

Методи приготування та додавання коагулянту можна розділити на сухі та вологі.

1. Сухе додавання: Це передбачає додавання хімікату безпосередньо до води, що очищається. Сухе додавання вимагає-праці, важко контролювати дозування та вимагає високих стандартів для змішувального обладнання. В даний час цей метод рідко використовується в Китаї.

2. Вологе дозування: це передбачає спочатку підготовку реагенту до розчину певної концентрації перед додаванням його до очищеної стічної води. Вологе дозування легко контролювати та забезпечує хорошу рівномірність дозування. Це можна зробити за допомогою такого обладнання, як насоси-дозатори, водяні ежектори та сифонні дозатори.

② Змішування

Змішування відноситься до процесу, під час якого реагент гідролізується після додавання до стічної води, утворюючи протилежно заряджені колоїди, які вступають у контакт із колоїдами та завислими речовинами у воді, утворюючи дрібні пластівці (широко відомі як пластівці галуну).

Процес змішування завершується приблизно за 10-30 секунд. Змішування вимагає перемішування, яке може бути досягнуто за допомогою гідравлічного або механічного змішування. Гідравлічне змішування зазвичай досягається за допомогою методів труб-типу, перфорованої пластини або вихрового змішування. Механічне змішування може використовувати-перемішування зі змінною швидкістю та змішувальні баки насосного типу.

③ Реакція

Після завершення змішування в змішувальному та реакційному обладнанні у воді утворилися дрібні пластівці, але вони ще не досягли розміру, придатного для природного осідання. Завдання реакційного обладнання полягає в тому, щоб поступово агрегувати дрібні пластівці у більші для легшого осадження. Реакційне обладнання вимагає певного часу перебування та відповідної інтенсивності перемішування, щоб дозволити дрібним пластівцям зіткнутися одна з одною та запобігти осіданню великих пластівців. Однак надмірна інтенсивність перемішування призведе до дроблення утворених пластівців, і чим більші пластівці, тим легше їх розбити. Тому інтенсивність перемішування зменшується вздовж напрямку потоку води в реакційному обладнанні.

④ Осадження

Після додавання хімічних речовин, змішування та реакції стічні води завершують процес флокуляції та надходять у відстійник для відокремлення грязі-. Відстійники можуть приймати різні типи потоку, включаючи горизонтальний потік, радіальний потік, вертикальний потік і похилий потік пластини.

⑵ Широко використовувані неорганічні коагулянти

① Сульфат алюмінію [Al2(SO4)3·18H2O]

Твердий сульфат алюмінію зустрічається у формі пластівців, гранул або порошку. Зазвичай це виражається вмістом оксиду алюмінію, Al2O3, який становить приблизно 17%. Видима щільність порошкоподібного сульфату алюмінію становить приблизно 1000 кг/м3. Рідкий сульфат алюмінію також виражається вмістом оксиду алюмінію (Al₂O₃). Зазвичай його концентрація становить 8-8,5%, що становить 48-49% його порошкоподібної форми, тобто кожен літр водного розчину містить 630-650 г Al₂(SO₄)₃·18H₂O.

Оптимальним діапазоном pH для коагуляції є: для видалення кольору діапазон pH становить 5-6; для видалення каламуті діапазон pH становить 6-8. Оптимальний діапазон pH для виробництва зазвичай становить 6,5-7,5. Через низьку відносну щільність алюмінію пластівці, утворені солями алюмінію, є легкими та пухкими, що зменшує ймовірність утворення великих, важких частинок, які легко тонуть, особливо взимку, коли температура води низька.

② Хлорид поліалюмінію [Aln(OH)m·Cl₃n-m]

Також відомий як основний хлорид алюмінію, це неорганічний полімерний коагулянт з кращими характеристиками, ніж сульфат алюмінію. За тієї самої якості води дозування нижче, ніж у сульфату алюмінію, і його адаптованість до ширшого діапазону pH також прийнятна, коливається від 5-9. Він ефективний для обробки високо-каламутної та низькотемпературної води, демонструє низьку корозійну активність, простий у застосуванні та має низьку вартість.

③ Хлорид заліза [FeCl3·6H2O]

Твердий хлорид заліза виглядає як жовтувато-коричнева кристалічна речовина, що легко розтікається. Він має широкий діапазон рН (між 6 і 8,4) і утворює більші, важчі та щільніші пластівці, ніж солі алюмінію. Його ефективність у обробці води з низькою-температурою або низькою-каламутністю перевершує сульфати. Однак його недоліками є сильна корозійна здатність і гігроскопічна розстійність.

④ Сульфат заліза [FeSO4·7H2O]

Напівпрозорі зелені кристали, широко відомі як зелений купорос. Його використання менше залежить від температури води, а пластівці, які він утворює, великі, важкі та легко тонуть. Він найкраще підходить для сирої води з високою каламутністю, високою лужністю та рН 8,5-9,5. Сульфат заліза, який використовується для коагуляції, може забарвити очищену воду, особливо коли Fe2+ реагує з кольоровими колоїдами у воді, утворюючи темніші розчинені продукти, які можуть вплинути на використання води. Тому при використанні сульфату двовалентного заліза як коагулянту при низькому рН часто використовують хлор для окислення двовалентного заліза (Fe2+) до тривалентного заліза (Fe3+).

⑶ Зазвичай використовувані органічні полімерні коагулянти

① Додавання допоміжних полімерних коагулянтів

Звичайні коагулянти включають активовану кремнієву кислоту, поліакриламід, желатин, альгінат натрію тощо.

Порядок додавання: спочатку додайте коагулянт, потім допоміжний коагулянт з інтервалом 30-60 секунд між ними.

② Додавання кислот і лугів

Головним чином регулює pH води для досягнення оптимального pH для коагуляції.

③ Додавання окислювачів

Мета – окислення гідрофільних органічних домішок і підвищення ефективності коагуляції. Використовувані окислювачі включають хлор, відбілюючий порошок і озон.

④ Метод контактної флокуляції

Це здійснюється в освітлювачі. Мул із високою-концентрацією, активний мул або антрацит використовується як середовище для контактної флокуляції в відстійнику для контактної флокуляції. Це покращує функцію флокуляції ядра, прискорює швидкість флокуляції зважених твердих речовин і колоїдів у воді та покращує адсорбцію домішок.

⑤ Часткове повернення осілого мулу

Осілий осад все ще містить невелику кількість флокулянту. Повернення частини осілого осаду повністю використовує коагулянт, а також діє як допоміжний коагулянт, посилюючи ефект флокуляції.

⑥ Зміна методу дозування коагулянту

1. Додайте весь коагулянт відразу;

2. Додавати партіями;

3. Додайте весь коагулянт до частини води, ретельно перемішайте, а потім змішайте з іншою порцією води без коагулянту.

⑷ Етапи введення в експлуатацію

① Пілотний тест

1. Проаналізуйте якість води за характеристиками стічних вод.

2. Регулярно проводите тестування склянки на основі якості води, щоб вибрати відповідні параметри, такі як тип коагулянту, дозування, значення pH, температура води та швидкість змішувача.

②Налагодження процесу

1. Відрегулюйте pH стічної води, що надходить, щоб відповідати умовам коагуляції.

2. Спостерігайте за наявністю квасцов і регулюйте дозування коагулянту та коагулянту.

3. Спостерігайте за продуктивністю припливу та витікання та регулюйте дозування коагулянту.

⑸Основні параметри керування

①pH

Ступінь впливу pH води на коагуляцію залежить від типу коагулянту.

1. При використанні сульфату алюмінію для видалення каламуті у воді оптимальний діапазон pH становить від 6,5 до 7,5; коли використовується для видалення кольору, діапазон pH становить від 4,5 до 5.

2. При використанні солей заліза оптимальний діапазон pH становить від 6,0 до 8,4, що ширше, ніж у сульфату алюмінію.

3. При використанні сульфату двовалентного заліза Fe₃⁺ може швидко утворювати Fe3⁺ лише тоді, коли pH > 8,5 і у воді достатньо розчиненого кисню, що ускладнює обладнання та роботу. З цієї причини часто використовують окислення хлоруванням.

4. Коагуляційний ефект полімерних коагулянтів, особливо органічних полімерних коагулянтів, менше залежить від pH.

② Температура води

Значний вплив на ефективність коагуляції має температура води. Гідроліз неорганічних сольових коагулянтів є ендотермічною реакцією, що ускладнює гідроліз при низьких температурах води. Зокрема, сульфат алюмінію дуже повільно гідролізується при температурі води нижче 5 градусів. Крім того, низький об’єм води та висока в’язкість перешкоджають флокуляції дестабілізованих колоїдних частинок, перешкоджаючи утворенню флокулянтів і, у свою чергу, знижуючи ефективність подальшої седиментаційної обробки. Покращення включають додавання полімерних коагулянтів або використання флотації замість седиментації в якості подальшої обробки.

③ Коагулянт і дозування

Для будь-якої коагуляційної обробки стічних вод оптимальний коагулянт і дозування повинні бути визначені експериментально. Типові діапазони доз: 10-30 мг/л для звичайних солей заліза та алюмінію; 1/3-1/2 для полісолей; і 1-5 мг/л для органічних полімерних коагулянтів. Надмірне дозування може легко призвести до рестабілізації колоїду.

④ Інтенсивність та час перемішування

Інтенсивність перемішування часто виражається через градієнт швидкості G. На стадії змішування коагулянт і стічна вода повинні змішуватися швидко і рівномірно. Для цього потрібна G 500-1000 с⁻¹ і час перемішування 10-30 с⁻¹. Під час стадії реакції необхідно створити достатні можливості зіткнення та сприятливі умови адсорбції для росту пластівців, одночасно запобігаючи розпаду дрібних пластівців. Тому інтенсивність перемішування слід поступово зменшувати, а час реакції збільшувати. Відповідні значення G і t повинні бути між 20-70 с⁻¹ і 15-30 хвилин відповідно. Для визначення оптимальних умов процесу, як правило, рекомендується тест з імітацією коагуляції з використанням методу перемішування в склянці.