Notkun á breyttu AAO ferli í kolanámu fráveituvatnshreinsun
Húsafrennsli í kolanámum kemur fyrst og fremst frá mötuneytum starfsmanna, heimavistum, skrifstofum, þvottahúsum og baðherbergjum, þar sem frárennsli baða er rúmlega 55% af heildarmagninu. Losun baðvatns er tiltölulega samþjappuð sem leiðir til verulegra flæðissveiflna. Einkennist af lægri lífrænum styrk og hærri sviflausnum (SS), frárennsli böðunar er töluvert frábrugðið dæmigerðu skólpi frá heimilinu. Skipt losunarmynstur þess með öðrum frárennslisstraumum stuðlar að verulegum breytileika vatnsgæða.
Flestar kolanámur í Kína eru staðsettar á afskekktum svæðum þar sem flutningskostnaður á seyru er hár. Því ætti að velja meðhöndlunarferli með minni seyruuppskeru. Þegar námur þróast og starfsfólki fjölgar fer skólpsrennsli oft yfir upprunalega hönnunargetu, sem krefst ferla með sterka aðlögunarhæfni að breytingum á gæðum og magni vatns innan sama fótspors. Samkvæmt sífellt strangari umhverfisstefnu sem krefst fullrar endurnotkunar á meðhöndluðu frárennsli með núlllosun, verða ferli að skila háum og stöðugum frárennslisgæði.
Eins og er er AAO (loftfirrt-Anoxic-Oxic) ferlið ákjósanlegur kostur við hreinsun frárennslis frá sveitarfélögum. Þessi grein greinir notkunarvirkni Breytt AAO ferli (AAO + Suspended Carrier Process) fyrir frárennslisvatn úr kolanámu, byggt á einstökum eiginleikum þess.
1. Breytt AAO ferli
AAO ferlið er einfaldasta flæðisstillingin til að fjarlægja köfnunarefni og fosfór samtímis. Þráðarbakteríur geta ekki fjölgað sér mikið við loftfirrtar, súrefnislausar og loftháðar aðstæður til skiptis, sem kemur í veg fyrir að seyru fyllist. Það þarf enga efnablöndu, aðeins væga blöndun í loftfirrtum og súrefnislausum geymum, sem leiðir til lágs rekstrarkostnaðar. Seyran hefur hátt fosfórinnihald sem gefur henni gott áburðargildi.
However, nitrogen removal and phosphorus removal in the AAO process are interdependent and often conflicting. Nitrifying bacteria require a long sludge age, while phosphorus removal needs a short sludge age. Limited by the sludge age required for simultaneous脱氮, enhancing phosphorus removal, especially in low-carbon wastewater, is challenging. Denitrification efficiency relates to the internal recycle ratio; excessive ratios offer limited improvement, while insufficient ratios reduce effectiveness. Typically requiring >200%, þessi innri endurvinnsla eyðir verulegri orku. Frárennsli sem fer inn í aukahreinsiefnið verður að viðhalda ákveðnu magni uppleysts súrefnis (DO) til að koma í veg fyrir loftfirrt ástand og losun fosfórs, en samt ekki of hátt til að koma í veg fyrir truflun á denitrification í súrefnislausu tankinum í gegnum endurunna blönduðu vökvann.
Breytt AAO ferli (AAO + frestað flutningsferli) dregur í raun úr þessum göllum. Það eykur örverumassa í líffræðilegu tönkunum, eykur rúmmálshleðslu, nær fullkomnum aðskilnaði á vökvasöfnunartíma (HRT) og seyrugeymslutíma (SRT), styrkir viðnám gegn vökva- og lífrænum höggálagi, skilar góðum gæðum frárennslis, jafnvel með litlum kolefnisgjöfum, framleiðir minni og stöðugri seyru (dregur úr kröfum um meðhöndlun á seyru niðurstreymis). Frárennslið getur uppfyllt vatnsgæðastaðla "The Reuse of Urban Recycling Water-Water Quality Standard for Urban Miscellaneous Water" (GB/T 18920-2020) og "Code for Design of Coal Preparation Engineering" (GB 50359-2016) fyrir kolaþvott. Hou Feng o.fl. notaði AAO+ burðarefnisferlið í neðanjarðar skólphreinsistöð og náði 1A stöðlum í samræmi við "Loftstaðall mengunarefna fyrir hreinsistöðvar fyrir skólphreinsistöðvar í sveitarfélögum" (GB 18918-2002), með lykilvísum (COD, BOD5, NH3-N, TP) sem nái Class IV staðla fyrir yfirborðsvatnsstaðla (Environ Water Standards) 3838-2002). Hao Ruigang o.fl. notaði "A/O Bio-contact Oxidation + Perforated Swirl Flocculation + Inclined Tube Sedimentation + Active Sand Filtration" í stækkun kolanámu frárennslisverksmiðju, sem náði betri gæðum frárennslis en gráðu 1A. Yan Ziyu o.fl. náði einnig góðum árangri með því að nota líffilmuferli til að endurbæta núverandi skólphreinsun úr kolanámu. Breytt AAO ferli gerir kleift að auka afkastagetu og bæta gæði frárennslis í núverandi verksmiðjum með lágmarksbreytingum.
Þetta ferli felur í sér að bæta sviflausnum burðarefnum við súrefnislausa og loftháða tanka, og sameina kosti virkjaðrar seyru og líffilmuferla. Það hefur mikla rúmmálshleðslu, stóran lífmassa, mikla meðferðarskilvirkni, sterka aðlögunarhæfni að 水质和水量的变化, auknum ferlistöðugleika og góða fjarlægingu næringarefna. Það myndar mjög sérhæfðar virkar líffilmur, sem eykur skilvirkni á hvert rúmmál kjarnakljúfa og stöðugleika, sem gerir ráð fyrir smærri kjarnakljúfum. Líffilmuseðja sem hrærir inniheldur meira af frumdýrum/metazóum, hefur meiri þéttleika og stærri kornastærð, sem leiðir til góðs setnleika og auðveldar fast-vökvaskilnað. Það gerir fullkominn SRT-HRT aðskilnað, útilokar seyrufyllingu og er hentugur fyrir frárennslisvatn sem er ríkt af leysanlegum lífrænum efnum.
2.1 Dæmirannsókn
Kolanáma í Yan'an-borg, um það bil 16 km frá Zichang-borg, er með hreinsistöð fyrir skólp fyrir heimili með hönnunargetu upp á 1200 m³/d. Ferlið er: "Skjár + jöfnunartankur + AAO með upphengdum burðarefnum + háþróuð meðferð (storknun-setmyndun-síun) + sótthreinsun". Seyru er meðhöndluð með "Gravity Thickening + Screw Press Dewatering". Frárennslið uppfyllir strangari mörk *GB/T 18920-2020* og GB 50359-2016 fyrir kolþvottavatn. Meðhöndlaða vatnið er endurnýtt fyrir gróðurnám og sem áfyllingarvatn í kolavinnslustöðinni. Hönnun áhrif / frárennsli gæði er íTafla 1. Ferlisflæðið er sýnt íMynd 1.
Frárennslisvatn fer í gegnum skjá (5 mm bil, 75 gráðu uppsetningarhorn) í jöfnunartank (L×B×H=14.0 m×6,0 m×6,0 m, virkt dýpt 2,95 m, rúmmál 247,8 m³, HRT 4,13 klst.), uppfyllir kröfur GB 50810-2012. Tveir blöndunartæki koma í veg fyrir sest. Þrjár kafdælur (2 vakt +1 biðstöðu, Q=32.5 m³/klst., H=17 m, N=4 kW) lyfta vatni í líffræðilegu tankana.
Líffræðilega kerfið samanstendur af tveimur samhliða lestum. Á hverja lest:
- Loftfirrtur tankur: L×B×H=2.0 m×5,0 m×5,0 m, virkt dýpt 4,5 m, HRT 1,5 klst.
- Anoxic tankur: L×B×H=4.0 m×5,0 m×5,0 m, virkt dýpt 4,25 m, HRT 2,83 klst.
- Loftháð tankur: L×B×H=15.0 m×5,0 m×5,0 m, virk dýpt 4,0 m, HRT 10,0 klst. Heildarhormónakerfi kerfisins er 15,75 klst. Upphengdir burðarefni (fyllingarhlutfall 80%, sérstakt yfirborð 600 m²/m³) eru settir í loftháða tankinn. Hönnun loft-til-vatnshlutfalls er 13,7:1. Notaðir eru þrír Roots blásarar (2 duty +1 biðstöðu, Q=6.84 m³/mín, N=11 kW, P=44.1 kPa). Endurvinnsluhlutfall seyru er 100%, endurvinnsluhlutfall blandaðs áfengis er 200%.
Tveir rétthyrndir útlægir-efri inntaks-/úttakshreinsitæki (L×B×H=5.0 m×5,0 m×3,5 m hvor) hafa yfirborðshleðsluhraða 1,2 m³/(m²·h) og HRT 2,5 klst.
Innbyggt vatnshreinsitæki (sem sameinar storknun, botnfalli, síun) veitir háþróaða meðferð fyrir frekari SS og fosfórfjarlægingu.
Meðhöndlun seyru felur í sér þyngdaraflsþykknun (Φ2,5 m×5,0 m kolefnisstáltankur) og síðan afvötnun með skrúfupressu. Pólýakrýlamíð (PAM) er skammtað með 3,0–5,0 kg/t þurru efni fyrir afvötnun. Dagleg afvötnuð seyrukaka er Minna en eða jafnt og 150 kg með rakainnihald Minna en eða jafnt og 80%, flutt af-stað.
Sótthreinsun notar -ClO2 rafall á staðnum (virkur klórskammtur 120 g/klst.) sem gefinn er við tæra brunninntakið. Tær holan hefur virkt rúmmál upp á 250 m³, sem gefur snertitíma upp á 4,2 klst.
Verksmiðjan er búin víðtækri netvöktun (flæðimælum, afgangsklór, pH, DO, COD, grugg, seyrumagn/styrkur) og sjálfvirkum stjórnkerfum fyrir dælur, blásara, bakþvott, efnaskömmtun og blöndun, sem tryggir skynsamlegan, eftirlitslausan rekstur.
2.2 Árangursgreining
Verksmiðjan lauk gangsetningu árið 2021 og hefur starfað í rúm tvö ár. Raunveruleg 2024 innflæðis/rennslisgæði eru sýnd íTafla 2.
Innstreymi BOD5/N hlutfallið er 5,5, sem bendir til lágs kolefnis-til-köfnunarefnis (C/N) afrennslisvatns, sem minnkar enn frekar á sumrin vegna íferðar úrkomu og venjabreytinga. Mikill vetrarhiti í Yan'an getur náð -21 gráðu. Raunveruleg frárennslisgæði eru betri en hönnun, þar sem fjarlægðarhlutfall nær: COD 97,8%, BOD5 99.7%, SS 99,7%, NH3-N 93,5%, TP 87,10%, uppfyllir staðla fyrir 绿化 og kolaþvott.
Virki líffilmamassi í súrefnislausu/loftháðu geymunum er allt að 125 g/m² burðarefni, sem jafngildir MLSS sem er 13 g/L-fjórfalt meira en hefðbundin virkjuð seyra. Örverur eru í innrænum öndunarfasa, sem leiðir til daglegrar seyruframleiðslu um 1/3 af hefðbundnum aðferðum, með betri sethæfni, sem gerir ráð fyrir minni seyrumeðferðarbúnaði.
Þrátt fyrir að lífræn-snertioxun geti virkað án endurvinnslu seyru, eru rannsóknir Xiong Ren o.fl. sýnir að kerfi með endurvinnslu ná hærri flutningshlutfalli fyrir COD, TN, NH3-N, SS og draga úr seyruuppskeru um 29,6%. Þessi hönnun felur í sér endurvinnslu á blönduðu áfengi, með sveigjanleika í rekstri sem byggir á gæðum frárennslis.
Verksmiðjan (1200 m³/d) tekur 1350,3 m², með fjárfestingu upp á 20 milljónir CNY og rekstrarkostnað 1,05 CNY/m³.
Í samanburði við hefðbundið AAO, sem krefst aukins SRT fyrir skilvirka notkun við lágan-hita, heldur þetta breytta ferli einfaldleika samtímis brottnáms næringarefna á sama tíma og líffræðilega samfélagið auðgar með burðarefni. SRT-HRT aðskilnaður eykur líffræðilegan-stöðugleika, tryggir áreiðanlega notkun við lágt C/N og lágt-hitastig. Hægt er að viðhalda stöðugu frárennsli með lítilli eða engri endurvinnslu seyru, sem gerir það kleift að draga úr seyru á-situ og lækka kostnað við meðhöndlun seyru. Einfaldleiki þess og skortur á umfangi gerir það mjög hentugur fyrir meðhöndlun á afrennsli í kolanámum.
3. Hagræðingarrannsóknir fyrir AAO ferli
Breytt AAO ferlar eru venjulega hönnuð í samræmi við færibreytur í "Standard for Design of Outdoor Wastewater Engineering" (GB 50014-2021). Hins vegar er þörf á hagræðingu á rekstrarbreytum (HRT, SRT, loftun, endurvinnsluhlutföll, MLSS) sem eru sértækar fyrir afrennsli úr kolanámum til að bera kennsl á ákjósanleg skilyrði fyrir framtíðarhönnun og rekstur.
Í hefðbundnum AAO er seyru endurunnin úr loftháða í loftfirrta tankinn, með nítrat og háan DO, sem getur skaðað líffræðilega fosfórfjarlægingu. Hægt er að íhuga ferlið Háskólans í Höfðaborg (UCT), þar sem seyru er endurunnið í súrefnislausan tankinn, nítraður vökvi í súrefnislausan tankinn og viðbótar endurvinnslu úr súrefnislausum í loftfirrtan tank er bætt við til að auka lífræna-P-fjarlægingu.
Meðhöndlun seyru getur verið 50–60% af rekstrarkostnaði verksmiðju. Nota ætti tækni til að draga úr seyru á-stað. Hátt MLSS í breyttum AAO lífrænum-geymum leiðir til hás F/M hlutfalls, þar sem hægt er að aftengja umbrot, stuðla að lækkun seyru og lækka kostnað við meðhöndlun seyru. Framtíðaráherslan ætti að vera á að beita í-situ minnkunartækni eins og dulrænum vexti með ör-lýsu, súrefnis-setnandi-loftfirrt ferli (OSA) og að aftengja efnaskipti við meðhöndlun kolanámuafrennslis.
Þetta ferli er hentugur til að endurbæta núverandi AAO verksmiðjur í kolanámum. Með því að bæta burðarefni við súrefnislausa/loftháða tanka getur það bætt gæði frárennslis, aukið afkastagetu og aukið stöðugleika kerfisins. Fyrir verksmiðjur með strangari frárennsliskröfur getur það bætt vatnsgæði enn frekar með því að skipta út aukahreinsiefninu fyrir MBR kerfi.
4. Niðurstaða
- Breytt AAO ferlið hentar til að uppfæra núverandi AAO kerfi í kolanámum til að auka stöðugleika, auka afkastagetu eða uppfylla strangari staðla.
- Þegar meðhöndlað er frárennsli úr kolanámu, getur frárennslið samtímis uppfyllt *GB/T 18920-2002* staðla fyrir vökva/grænni á vegum og GB 50359-2016 staðla fyrir kolþvottavatn, sem sýnir mikla aðlögunarhæfni að breytingum á gæðum og magni vatns.
- Ferlið framleiðir stöðuga seyru með góða setnleika og auðvelda aðskilnað, myndar minna seyru og dregur úr kostnaði við meðhöndlun seyru.