Avløpskvalitet
1. Overflødig organisk materiale
Faktorene som hovedsakelig påvirker behandlingseffektiviteten av organisk materiale inkluderer:
(1) Næringsstoffer
Generelt er næringsstoffer som nitrogen og fosfor i avløpsvann tilstrekkelig for mikrobielle behov, og ofte i overkant. Men når andelen industrielt avløpsvann er relativt høy, bør karbon-nitrogen-fosforforholdet kontrolleres for å sikre at det oppfyller standarden på 100:5:1.
● Ved mangel på nitrogen tilsettes vanligvis ammoniumsalter.
● Ved mangel på fosfor tilsettes vanligvis fosforsyre eller fosfater.
(2) pH
PH i avløpsvann er vanligvis nøytral, og varierer fra 6,5 til 7,5. En liten nedgang i pH kan være forårsaket av anaerob gjæring i kloakkrørledningen. Betydelige pH-fall i regntiden skyldes ofte sur nedbør i byer, spesielt i kombinerte kloakksystemer.
En plutselig og stor endring i pH, enten en økning eller reduksjon, er vanligvis forårsaket av det store utslippet av industrielt avløpsvann. Justering av pH i avløpsvann innebærer vanligvis tilsetning av natriumhydroksid eller svovelsyre, men dette øker rensekostnadene betydelig.
(3) Oljer og fett
Når innholdet av oljeholdige stoffer i avløpsvannet er høyt, vil lufteeffektiviteten til lufteutstyret reduseres. Uten økt lufting vil behandlingseffektiviteten synke, men økende lufting øker uunngåelig driftskostnadene.
Høyt oljeinnhold reduserer også sedimenteringsevnen til aktivert slam, og kan i alvorlige tilfeller forårsake slambulking, noe som fører til at suspenderte faste stoffer (SS) i avløpet overskrider standardene. For influent med høyt oljeinnhold, bør oljefjerningsutstyr tilsettes i forbehandlingsstadiet.
(4) Temperatur
Temperatur har et bredt spekter av effekter på aktivert slamprosessen.
● For det første påvirker det mikrobiell aktivitet. Om vinteren, hvis det ikke iverksettes kontrolltiltak, vil behandlingseffektiviteten reduseres.
● For det andre påvirker det separasjonsytelsen i sekundære sedimentasjonstanker; temperaturendringer kan for eksempel forårsake tetthetsstrømmer og kortslutning-. lave temperaturer øker slammets viskositet og reduserer avsetningsytelsen.
● For det tredje påvirker temperaturen lufteeffektiviteten. Om sommeren reduserer høyere temperaturer metningen av oppløst oksygen, noe som gjør oksygenoverføring vanskeligere og reduserer luftingseffektiviteten. Det reduserer også lufttettheten, så for å opprettholde samme lufttilførsel må luftvolumet økes.
2.TP (Total Phosphorus) overskrider standarder
Biologisk fosforfjerning er avhengig av polyfosfat-akkumulerende organismer (PAO) som frigjør fosfor under anaerobe forhold og absorberer overflødig fosfor under aerobe forhold. Fosfor fjernes ved å slippe ut fosfor-rikt overskuddsslam. Årsaker til at avløps-TP overskrider standarder inkluderer:
(1) Temperatur
Temperatur påvirker fosforfjerningen mindre tydelig enn biologisk nitrogenfjerning. Innenfor et visst område fungerer biologisk fosforfjerning vellykket til tross for moderate temperaturendringer. Eksperimenter viser at fosforfjerning er å foretrekke ved temperaturer over 10 grader, siden PAO vokser langsommere ved lave temperaturer.
(2) pH-verdi
Mellom pH 6,5 og 8,0 forblir fosforinnholdet og opptakshastigheten til polyfosfatmikroorganismer stabile. Når pH synker under 6,5, går fosforopptaket kraftig ned. Plutselige pH-fall forårsaker raske økninger i fosforkonsentrasjon i både aerobe og anaerobe soner; jo større pH-fall, jo mer fosfor frigjøres. Denne frigjøringen er ikke en fysiologisk eller biokjemisk respons av PAOer, men en rent kjemisk "syreoppløsnings"-effekt. Større utslipp av anaerobt fosfor på grunn av pH-fall resulterer i lavere aerobt fosforopptak, noe som indikerer at utslippet er destruktivt og ineffektivt. Lett fosforopptak skjer når pH øker.
(3) Oppløst oksygen (DO)
Hver mg molekylært oksygen kan konsumere 1,14 mg biologisk nedbrytbar COD, hemmer PAO-vekst og hindrer fjerning av fosfor. Den anaerobe sonen bør opprettholde lav DO for å favorisere syregjæring av anaerober, fremme fosforfrigjøring av PAOer, og for å redusere forbruket av biologisk nedbrytbart organisk materiale, slik at PAOer kan syntetisere mer PHB. Motsatt krever den aerobe sonen høyere DO for å støtte PAO i å bryte ned lagret PHB for å oppnå energi for å absorbere oppløst fosfat fra kloakk og syntetisere intracellulært polyfosfat. DO bør kontrolleres under 0,3 mg/L i anaerobe soner og over 2 mg/L i aerobe soner for å sikre effektiv frigjøring av anaerobt fosfor og aerobt opptak.
(4) Nitratnitrogen i anaerob tank
Nitratnitrogen i den anaerobe sonen forbruker organiske substrater, hemmer PAOs fosforfrigjøring og påvirker dermed fosforopptaket under aerobe forhold. Nitratnitrogen brukes også ved å denitrifisere bakterier som elektronakseptorer for denitrifikasjon, som forstyrrer fermenteringsprosesser som produserer syrer som er nødvendige for PAO-fosformetabolisme, undertrykker PAO-fosforfrigjøring, -opptak og PHB-syntese. Hver mg nitratnitrogen forbruker 2,86 mg biologisk nedbrytbar COD, og undertrykker frigjøring av anaerob fosfor. Vanligvis kontrolleres nitratnitrogen under 1,5 mg/L.
(5) Slamalder
Fosforfjerning oppnås hovedsakelig ved å slippe ut overflødig slam; dermed bestemmer mengden av overflødig slam fjerningseffektiviteten. Slamens alder påvirker slamutslippsvolum og fosforopptak direkte. Lavere slamalder forbedrer fosforfjerning ved å øke overflødig slamutslipp og systemfosforfjerning, og reduserer fosfor i sekundær sedimentasjonsavløp. Biologisk nitrogen- og fosforfjerning krever imidlertid tilstrekkelig slamalder for å nitrifisere og denitrifisere bakterievekst, noe som ofte gjør fosforfjerning utilfredsstillende. Generelt er slamalderen i fosforfjerningssystemer kontrollert mellom 3,5 og 7 dager.
(6) COD/TP-forhold
Ved biologisk fjerning av fosfor påvirker typen og mengden av organiske substrater i det anaerobe stadiet, og forholdet mellom næringsstoffer som trengs av mikrober og fosfor i kloakk, fjerningseffektiviteten. Ulike substrater induserer varierende fosforfrigjøring og -opptak. Lett nedbrytbare organiske stoffer med lav molekylvekt (f.eks. flyktige fettsyrer) brukes lett av PAO-er for å frigjøre lagret polyfosfat og indusere kraftig frigjøring av fosfor. Høy molekylvekt, vanskelig-å-nedbryte organiske stoffer induserer svakere fosforfrigjøring. Jo mer fullstendig fosforfrigjøringen anaerobt, jo større er fosforopptaket aerobt. PAO-er bruker energi fra anaerob fosforfrigjøring for å absorbere lavmolekylære organiske stoffer for å overleve under anaerobe forhold. Derfor er tilstrekkelig organisk materiale (COD/TP > 15) avgjørende for PAO-overlevelse og ideell fosforfjerning.
(7) Lett biologisk nedbrytbar COD (RBCOD)
Studier viser at substrater som eddiksyre, propionsyre og maursyre fører til høye fosforfrigjøringshastigheter, som avhenger av aktivert slamkonsentrasjon og mikrobiell sammensetning, ikke substratkonsentrasjon. Slik fosforfrigjøring følger null-ordens kinetikk. Andre organiske stoffer må omdannes til disse små molekylene før PAO kan metabolisere dem.
(8) Glykogen
Glykogen er et stort forgrenet polysakkarid sammensatt av glukoseenheter og fungerer som intracellulær energilagring. I PAO-er dannes glykogen i aerobe miljøer, og lagrer energi metabolisert under anaerobe forhold for å produsere NADH (en forløper for PHA-syntese), og gir metabolsk energi. Overdreven lufting eller over-oksidasjon reduserer glykogen i PAO, noe som forårsaker NADH-mangel under anaerobe forhold og dårlig fjerning av fosfor.
(9) Hydraulisk retensjonstid (HRT)
I godt-drevne kommunale biologiske nitrogen- og fosforfjerningssystemer krever fosforutslipp og -opptak typisk henholdsvis 1,5–2,5 timer og 2,0–3,0 timer. Fosforfrigjøring er noe mer kritisk; derfor overvåkes anaerob HRT nøye. For kort anaerob HRT forhindrer tilstrekkelig fosforfrigjøring og nedbrytning av organisk materiale til lave fettsyrer; for lang tid øker kostnadene og bivirkninger. Fosforfrigjøring og -opptak henger sammen: tilstrekkelig anaerob frigjøring forbedrer aerobt opptak og omvendt, og skaper en positiv syklus. Driftsdata indikerer passende HRT-er som 1t15m–1t45m anaerob og 2t–3t10m aerob.
(10) Returforhold (R)
I A/O (anaerobe/aerobe) prosesser er det avgjørende å opprettholde nok oppløst oksygen i det aktiverte slammet som returnerer fra luftetanken til den sekundære sedimentasjonstanken for å hindre anaerob fosforutslipp i sistnevnte. Uten rask slamfjerning forårsaker tykke slamlag anaerob fosforutslipp til tross for høy DO. Returforholdet bør derfor ikke være for lavt, noe som sikrer rask slamutslipp fra sedimentasjonstanker. For høye returforhold øker energiforbruket og reduserer slamretensjonstiden i luftetanken, noe som svekker BOD5 og fosforfjerning. Optimale avkastningsforhold varierer mellom 50 % og 70 %.
3.Mekanisk og elektrisk utstyr
Stabil drift av kloakk- og slambehandling er avhengig av pålitelig mekanisk og elektrisk utstyr, som også påvirker anleggets energiforbruk.
(1) Bar Screen Machine
Det første trinnet i behandlingen, utsatt for feil som kan stoppe kloakktilførselen. Vanlige problemer:
Fastkjørt på grunn av lagerslitasje eller mekanisk feil. Krever regelmessig smøring og inspeksjon.
Blokkering av fibre, plastposer som forårsaker redusert flyt og overløp. Krever tekniske oppgraderinger eller manuell rengjøring.
(2) Løftepumper
For det meste nedsenkbare pumper. Mellomrom i pumpehjul og tetningsring kan være tilstoppet av rusk, noe som reduserer tetning og effektivitet, og forårsaker motorfeil. Regelmessig inspeksjon, pumperotasjon og forbedret stangskjermdrift anbefales.
Utforming av variabel innstrømning og oppsamlingssystem krever pumper arrangert i gradienter med pumper med fast-hastighet og variabel-hastighet for å håndtere svingninger effektivt.
(3) Blåsere
Nøkkel- og energikrevende-utstyr. Parametre inkluderer luftstrøm, trykk, strømforbruk og støy. Sentrifugalblåsere som vanligvis brukes med fordeler fremfor Roots-blåsere når det gjelder effektivitet, levetid, støy og stabilitet. Variabel frekvenskontroll og flere viftekonfigurasjoner optimaliserer energibruken.
Regelmessig vedlikehold av oljekjølere, filtre og sikring av riktig oljekvalitet er nødvendig for å forhindre emulgering og overoppheting.
(4) Luftehoder
For det meste mikroporøse membraner (plate, kuppel, plate, rørtyper). Tilstopping og aldring av gummi reduserer oksygenoverføringseffektiviteten. Regelmessig rengjøring med maursyre eller høy-luft er nødvendig, med sikkerhetstiltak. Dreneringsventiler bør åpnes regelmessig for å fjerne kondensat. Alvorlig tilstoppede eller skadede diffusorer bør skiftes ut.
(5) Utstyr for fjerning av slam
Noen prosesser mangler sekundære sedimentasjonstanker (f.eks. SBR, UNITANK), noe som forårsaker slamlagstrakt og utilstrekkelig slamutslipp, noe som øker energi- og kjemikalieforbruket. Intermitterende eller fler-punktsslamutslipp anbefales. Regelmessig vedlikehold av skraper og sugeanordninger i sedimentasjonstanker er nødvendig.
(6) Avvanningsmaskiner
To hovedtyper: sentrifuge og beltefilterpresse.
4. Sentrifuger:
Vurder slamkonsentrasjon, matehastighet, hastighetsforskjell, polymerdosering på kakefaststoffer, filtrat SS og gjenvinning.
Større hastighetsforskjell forkorter slamretensjon, øker fuktighetsinnholdet og filtratet faste stoffer.
Mindre differensial forbedrer separasjonen, men risikerer tilstopping.
Juster polymerdosering og matehastighet for å optimalisere.
Vanlige problemer:alarmer på grunn av utilstrekkelig vask, overoppheting av lager fra blokkering av smøring, motoralarmer fra frekvensomformer og slam som ikke slippes ut på grunn av små slamflokker, spesielt i regntiden. Juster driftsparametere for å redusere.
Beltefilterpress:
Slam komprimert og skåret mellom to belter som passerer over valser for å fjerne vann.
Drifts- og vedlikeholdspunkter inkluderer jevn slamfordeling, myke skraper, dyserensesystemer, automatisk beltesporing og forriglingsbeskyttelse.
Vanlige problemer: belteglidning, belteavvik, tilstopping og kakefaststoffer avtar hovedsakelig på grunn av overbelastning, feil strekk, skadede valser og overflødig polymer. Regelmessig justering og rengjøring er avgjørende.
Overvåkingsinstrumenter
Høy urenhet og tøffe omgivelser forårsaker hyppige målefeil eller skader på online-analysatorer, noe som påvirker kontroll og automatisering.
Riktige vannprøveforbehandlingsenheter og analysatorer tilpasset konsentrasjonsområder er nødvendig. Stort utstyr bør ha kontrollsystemer som er kompatible med anleggsautomatisering for å redusere kommunikasjonskostnadene.
Vedlikeholdsprosedyrer inkluderer planlagte reservedeler, regelmessig kalibrering, rengjøring og utskifting av forbruksvarer.
Lynbeskyttelse er avgjørende for utendørsapparater på grunn av hyppige lynnedslag på avløpsanlegg. Mangel på beskyttelse fører til høye reparasjonskostnader og driftsrisiko.