Процесс очистки сточных вод A²/O: как работают вместе приток, внутренняя рециркуляция и аэрация

Процесс A²/O широко используется, когда на очистных сооружениях необходимо биологически удалить как азот, так и фосфор.

На первый взгляд процесс выглядит просто: сточные воды проходят через анаэробную зону, бескислородную зону и аэробную зону, прежде чем попасть во вторичный отстойник.

Однако на практике именно трубопроводы и рециркуляционные потоки между этими зонами обеспечивают работу процесса.

Не все важные потоки делают одно и то же. Приток приносит органические вещества и питательные вещества, внутренняя рециркуляция перемещает нитраты обратно в бескислородную зону, а аэрация доставляет кислород в аэробную зону.

Понимание этих потоков значительно облегчает понимание того, как работает завод A²/O.

На обычной установке A²/O нормальный расход сточных вод обычно составляет:

Грубое просеивание → Тонкое просеивание → Удаление песка → Распределительный колодец → Приточная магистраль → Анаэробный резервуар

Головные сооружения удаляют крупные твердые частицы и песок до того, как сточные воды поступают на стадию биологической очистки.

Распределительная скважина может включать в себя впускной клапан, расходомер и другое контрольное оборудование. Это позволяет операторам контролировать и регулировать поток жидкости, входящий в биологический процесс.

Анаэробный резервуар — это первая биологическая зона в традиционной схеме A²/O. Это важно для биологического удаления фосфора, поскольку организмы,-накапливающие фосфор (ПАО), нуждаются в подходящих анаэробных условиях для высвобождения фосфора и поглощения легко биоразлагаемого углерода.

По этой причине нормальный приток направляется в анаэробную зону, а не непосредственно в бескислородную или аэробную зону. Описание стандартного процесса A²/O, представленное Агентством по охране окружающей среды (EPA), также показывает, что приток попадает в анаэробную зону, за которой следуют бескислородная и аэробная зоны.

Это не означает, что все установки-по удалению питательных веществ имеют одно и то же гидравлическое устройство. Модифицированные процессы могут использовать разные конфигурации и потоки рециркуляции. Важным моментом является то, что расположение трубопроводов должно соответствовать используемому биологическому процессу.

Аварийный обход

На некоторых заводах также имеются байпасные трубопроводы на случай технического обслуживания, отказа оборудования или других нештатных ситуаций.

Шунтирование — это экстренное или профилактическое мероприятие, а не часть нормального биологического процесса. Возможность обхода, хранения или направления сточных вод на другую стадию очистки зависит от конструкции установки и местных требований к сбросу.

Анаэробная зона содержит мало или вообще не содержит растворенного кислорода и предназначена для создания условий, благоприятных для высвобождения фосфора ПАО.

Возвратный активный ил (УЗВ) обычно возвращается из вторичного отстойника в верхнюю часть анаэробной зоны, где он смешивается с поступающими сточными водами.

Здесь особенно важен легко биоразлагаемый углерод в притоке.

ПАО используют энергию, полученную от внутриклеточного полифосфата, для поглощения легко биоразлагаемого углерода и хранения его в виде внутриклеточных соединений углерода. На этой анаэробной стадии в жидкость выделяется фосфат.

Позже, в аэробных-и в некоторых системах бескислородных-условиях, ПАО снова поглощают фосфор. Когда биомасса,-богатая фосфором, в конечном итоге выбрасывается из системы, фосфор покидает процесс очистки вместе с активным илом отходов.

Таким образом, анаэробная зона — это не просто резервуар без воздуха. Это важная часть биологического механизма удаления фосфора.-

После анаэробной зоны смешанная жидкость попадает в бескислородную зону.

Бескислородная зона предназначена для денитрификации. В отличие от аэробной зоны, в нее не подается аэрационный воздух. Вместо этого обычно используются миксеры для поддержания смешанного раствора во взвешенном состоянии.

Но откуда берется нитрат?

Именно здесь становится важной линия внутренней рециркуляции.

Часть нитрифицированной смешанной жидкости из аэробной зоны перекачивается обратно в бескислородную зону:

Аэробный резервуар → Внутренний рециркуляционный насос → Бескислородный резервуар

Переработанная смешанная жидкость содержит нитраты, образующиеся при нитрификации.

В бескислородной зоне микроорганизмы используют доступный биоразлагаемый углерод для восстановления нитрата до газообразного азота.

Основная последовательность удаления-азота следующая:

Аммиак → Нитрификация → Нитрат → Внутренняя рециркуляция → Денитрификация → Газообразный азот

Эта внутренняя рециркуляция является одной из определяющих особенностей традиционного процесса A²/O.

Внутренний поток рециркуляции должен быть достаточно большим, чтобы возвращать достаточное количество нитратов в бескислородную зону, но не существует единого коэффициента рециркуляции, подходящего для каждого растения.

В зависимости от конструкции и условий эксплуатации скорость внутренней рециркуляции может находиться в диапазоне от одного до нескольких раз больше входящего потока.

Например,100–400% притокамогут возникнуть на практике, но фактическая рабочая точка должна определяться на основе технологических требований предприятия, а не на основе фиксированного правила.

Важные факторы включают в себя:

Приходящая азотная нагрузка

Доступность биоразлагаемого наложенного платежа

Концентрация нитратов

Требуемый сток TN

Объем бескислородной-зоны

Перенос растворенного кислорода

Перекачивание энергии

Эффективность биологического удаления фосфора-

Увеличение скорости переработки не означает автоматически лучшее удаление азота. Как только процесс обеспечит достаточную передачу нитратов в бескислородную зону, дополнительная откачка может принести мало пользы, но увеличит потребление энергии.

Поэтому рециркуляцию следует корректировать в зависимости от фактической производительности предприятия.

Затем смешанная жидкость поступает в аэробную зону.

Сюда подается кислород для поддержки таких биологических реакций, как:

Нитрификация

Окисление органических веществ

Аэробное поглощение фосфора

Система аэрации обычно состоит из:

Воздуходувка → Главный воздушный коллектор → Отводной воздухопровод → Аэрационное оборудование

Обычно используются мелкопузырчатые-диффузоры, хотя возможны и другие системы аэрации.

Поток воздуха в отдельные резервуары или отсеки можно регулировать для поддержания необходимой концентрации растворенного кислорода (РК).

Слишком мало кислорода может ограничить нитрификацию. Однако слишком сильная аэрация не обязательно полезна. Чрезмерная аэрация может увеличить потребление энергии и повлиять на эффективность биологического удаления фосфора-при определенных условиях эксплуатации. Исследования систем A²/O также показали ухудшение биологического удаления фосфора в условиях чрезмерной аэрации.

Поэтому цель состоит не в том, чтобы просто подать как можно больше воздуха. Цель состоит в том, чтобы обеспечить достаточное количество кислорода для необходимых биологических реакций, сохраняя при этом подходящие условия на протяжении всего процесса.

После биологической очистки смешанный раствор поступает во вторичный отстойник.

Типичная схема такова:

Аэробный резервуар → Сливной канал → Вторичный отстойник

Там, где это позволяет гидравлический профиль установки, этот поток может создаваться под действием силы тяжести, а не с помощью перекачивающего насоса.

Вторичный осветлитель отделяет биологические твердые вещества от очищенной воды.

Осевший ил затем разделяется на два важных потока:

Возвратный активный ил (RAS)→ вернулся к биологическому процессу

Отходный активный ил (ВАС)→ удалено из системы

Очищенная вода поступает на последующую очистку или сброс.

Глядя только на резервуары, установка A²/O может показаться простой.

Но биологический процесс зависит от совместной работы нескольких потоков:

Влияние:приносит в систему сточные воды и биоразлагаемый углерод.

РАН:возвращает активный ил и ПАО в биологический процесс.

Внутренняя переработка:возвращает-богатую нитратами смешанную жидкость в бескислородную зону.

Аэрация воздухом:поставляет кислород в аэробную зону.

БЫЛ:удаляет излишки биомассы и твердые вещества,-богатые фосфором.

Каждый поток имеет свою цель.

Вот почему работа A²/O заключается не просто в поддержании нужного объема резервуаров. Гидравлические соединения, скорость рециркуляции, подача кислорода и удаление осадка — все должно работать вместе.

При очистке сточных вод трубопроводы являются частью процесса. Он определяет, куда направляются углерод, нитраты, биомасса и кислород-и это в конечном итоге влияет на удаление азота и фосфора.