Asulareovee puhastamise põhieesmärk on eemaldada reoveest saasteained, nagu COD, BOD₅, TN ja TP, et need vastaksid heitestandarditele (peavoolu järgimine A-klassi standardile "Linnareoveepuhastusjaamade saasteainete heitestandard" GB 18918-2002). Praegused põhiprotsessid on keskendunud bioloogilisele töötlemisele, mis on kombineeritud eeltöötluse ja täiustatud töötlemisüksustega, moodustades täieliku protsessi "eeltöötluse - tuumatöötlus - täiustatud töötlemine - muda kõrvaldamine". Järgnevalt tutvustatakse üksikasjalikult kuut kõige laialdasemalt kasutatavat protsessi, mis hõlmab nende põhimõtteid, peamisi parameetreid, eeliseid ja puudusi ning rakendatavaid stsenaariume, võttes arvesse ka tehnilisi üksikasju ja tehnilist teostatavust.
I. Klassikaline põhiprotsess: traditsiooniline aktiivmudaprotsess
1. Protsessi põhimõte
Kasutades tuumana aktiivmuda, adsorbeerivad ja lagundavad mikroorganismid aeroobsetes tingimustes reovees orgaanilisi saasteaineid, saavutades reovee puhastamise muda{0}}vee eraldamise teel. Põhiprotsess: ribaekraan → liivakamber → esmane settepaak → õhutuspaak → sekundaarne settepaak → desinfitseerimine ja tühjendamine; jääkmuda kontsentreeritakse, veetustatakse ja seejärel kõrvaldatakse.
2. Peamised disainiparameetrid
* Hüdrauliline retentsiooniaeg (HRT): 8–12 tundi, kui HRT on suurem või võrdne 6 tundi õhutuspaagis;
* Muda retentsiooniaeg (SRT): 3-5d (rakendub ainult orgaanilise aine eemaldamiseks, ilma lämmastiku ja fosfori eemaldamise funktsioonideta);
* Orgaaniline koormus (F/M): 0,2-0,4 kgBOD₅/(kgMLSS·d);
* DO Kontsentratsioon õhutuspaagis: 2–3 mg/l, kasutades sundõhutamist või mehaanilist õhutamist.
3. Eelised ja miinused
* Eelised: küps tehnoloogia, stabiilne töö, kõrge efektiivsus orgaanilise aine töötlemisel (BOD₅ eemaldamise määr 85%-90%) ja suhteliselt madalad investeerimiskulud;
* Puudused: puuduvad lämmastiku ja fosfori eemaldamise funktsioonid, mistõttu on raske täita kehtivaid A-klassi standardeid; suur muda tootmine, kalduvus filamentaalsele mahule; suur jalajälg ja suhteliselt suur energiatarbimine.
4. Kohaldatavad stsenaariumid
* Sobib varakult{0}}ehitatud madalate väljalaskestandarditega reoveepuhastitele või tööstusliku reovee eelpuhastusseadmena; praegu kasutatakse seda harva uutes projektides üksinda, kuid enamasti kasutatakse seda protsessi täiustamise põhimoodulina.
II. Peamised samaaegsed lämmastiku ja fosfori eemaldamise protsessid: A²O ja modifitseeritud protsessid
1. Protsessi põhimõte
A²O (anaeroobne-anoksiline-aeroobne) protsess saavutab samaaegse lämmastiku ja fosfori eemaldamise kolme tsooni sünergilise toime kaudu: fosforit-akumuleeruvad bakterid vabastavad anaeroobses tsoonis fosforit, denitrifitseerivad bakterid ja eemaldavad oksünitreeriva tsooni bakterid. fosforit-akumuleerivad bakterid neelavad fosforit aeroobses tsoonis. Muudetud versioon (koos eelanoksilise paagiga) lahendab süsinikuallika konkurentsiprobleemi denitrifikatsiooni ja fosfori eemaldamise vahel, suurendades lämmastiku ja fosfori eemaldamise efekti. Põhiprotsess: eeltöötlus → anaeroobne paak → eel-anoksiline paak → anoksiline paak → aeroobne paak → sekundaarne settepaak → täiustatud töötlemine → tühjendamine.
2. Peamised disainiparameetrid
HAR summaarne: 10-12h, anaeroobne:anoksiline:aeroobne HAR suhe=1:3:5;
Muda retentsiooniaeg (SRT): 10-12 päeva ümbritseva õhu temperatuuril, 15 päeva madalal temperatuuril (nitrifikatsiooni ja fosfori eemaldamise nõuete tasakaalustamiseks);
Retsirkulatsiooni suhe: segavedeliku retsirkulatsiooni suhe 200%-300% (reguleeritav sagedusega), muda retsirkulatsiooni suhe 50%-80%;
DO kontroll: anaeroobne tsoon 0,2 mg/l või vähem, anoksiline tsoon 0,5 mg/l või vähem, aeroobne tsoon 2-3 mg/l.
3. Eelised ja miinused
Eelised: Suurepärane lämmastiku ja fosfori eemaldamise efektiivsus (TN eemaldamise määr 70%-80%, TP eemaldamise määr 80%-90%), järjepidevalt A-klassi standardite täitmine; küps tehnoloogia, mõõdukas kasutuskulu, sobib suure veekvaliteedi kõikumisega olmereoveele;
Puudused: Lämmastiku ja fosfori eemaldamise vahel on parameetrite vastuolu (SRT, retsirkulatsiooni suhte nõuded on vastuolus); madala-süsinikuallikaga reovesi nõuab välise süsinikuallika lisamist; veidi suurem jalajälg.
4. Kohaldatavad stsenaariumid
Praegu eelistatud protsess asulareoveepuhastite uute ehitamiseks, laiendamiseks ja ajakohastamiseks, eriti sobiv olmereoveeprojektide jaoks, mis nõuavad samaaegset lämmastiku- ja fosforiheitmete kontrolli. Seda saab kohandada ka väikeses koguses tööstuslikku reovett sisaldava kompleksreoveega (vajalik on biolagunevuse koefitsiendi korrigeerimine).
III. Kõrge-tõhus ja kompaktne protsess: MBR (membraani bioreaktori) protsess
1. Protsessi põhimõte
See protsess ühendab membraanide eraldamise tehnoloogia bioloogilise töötlusega, asendades sekundaarse settepaagi membraanimoodulitega, et saavutada muda{0}}vee tõhus eraldamine. Südamiku vool: eeltöötlus → bioloogiline paak (võib kasutada A²O, SBR jne konfiguratsioone) → Membraanpaak → Desinfitseerimine ja tühjendamine. Membraanimoodulid suudavad säilitada mikroorganisme, säilitades bioloogilises paagis kõrge MLSS-i kontsentratsiooni ning suurendades nitrifikatsiooni ja orgaanilise aine eemaldamist.
2. Peamised disainiparameetrid
MLSS kontsentratsioon: 6000-8000 mg/L (oluliselt kõrgem kui traditsioonilised protsessid);
Muda retentsiooniaeg (SRT): 20-30 päeva (täiustatud nitrifikatsioon, sobib madala temperatuuriga, madala C/N reoveega);
Membraani voog: 10-20 L/(m²·h), mis vajab regulaarset füüsikalist/keemilist puhastamist;
Energiatarve: 0,6-1,0 kWh/m³ (sh aeratsiooni ja membraani imemise energiakulu).
3. Eelised ja miinused
Eelised: suurepärane heitvee kvaliteet (TN alla või võrdne 8 mg/L, TP alla või võrdne 0,3 mg/L), mis vastab peaaegu -klassi IV veekvaliteedile tõstmise nõuetele; jalajälg on vaid 1/3-1/2 traditsiooniliste protsesside omast; puudub mudakao oht, kõrge tööstabiilsus;
Puudused: Kõrge membraanmooduli maksumus (moodustab 30%-40% koguinvesteeringust); kompleksne hooldus (aldis ummistuma), kõrged tegevuskulud; suurem energiatarbimine kui traditsioonilised bioloogilised protsessid.
4. Kohaldatavad stsenaariumid
Sobib piiratud maaressursiga linna tuumapiirkondadele, rangete heitveestandarditega ajakohastamisprojektidele või spetsiaalsetele veekvaliteedi stsenaariumidele, nagu madal temperatuur ja madal C/N suhe; kohaldatakse ka detsentraliseeritud reoveepuhastuse korral (nt elamukogukonnad, tööstuspargid).
IV. Löögikoormusele vastupidav protsess: oksüdatsioonikraavi protsess
1. Protsessi põhimõte
Kasutades ring{0}}kujulist kraavireaktorit, ringleb reovesi kraavis läbi pöörlevate harjade või ketaste õhutamiseks, luues vaheldumisi aeroobsed ja anoksilised tsoonid, et saavutada orgaanilise aine lagunemine ja denitrifikatsioon. Levinud konfiguratsioonide hulka kuuluvad Carrouseli oksüdatsioonikraavid, Orbal oksüdatsioonikraavid ja integreeritud oksüdatsioonikraavid (sh sekundaarsed settepaagid).
2. Peamised disainiparameetrid
HRT kokku: 15-25h (pikk hüdrauliline retentsiooniaeg, tugev vastupidavus löökkoormustele);
Muda retentsiooniaeg (SRT): 10-20d (sobib lämmastiku eemaldamise nõuete jaoks);
Orgaaniline koormus (F/M): 0,05-0,15 kgBOD5/(kgMLSS·d);
Lahustunud hapnik: järkjärguline jaotumine kraavis (2-3mg/l aeroobses tsoonis, 0,5-1mg/l anoksilises tsoonis).
3. Eelised ja miinused
Eelised: Äärmiselt tugev põrutuskoormuste vastupidavus, sobib suurte veekvaliteedi ja -koguse kõikumisega reoveele; lihtne kasutamine ja juhtimine, madalad hoolduskulud; hea lämmastiku eemaldamise efekt (TN eemaldamise määr 70%-75%);
Miinused: Nõrk fosforieemaldusefekt (vajab abikeemilist fosforieemaldust); suur jalajälg, suur energiatarve; ebapiisav operatiivne paindlikkus.
4. Kohaldatavad stsenaariumid
Sobib väikeste ja keskmise suurusega{0}}linnade reoveepuhastitele (maht 50 000–500 000 m³/d), suurte veekvaliteedi kõikumistega keerukatele reoveepuhastitele (sealhulgas väike kogus tööstuslikku reovett) või piiratud töö- ja haldusvõimalustega projektidele.
V. Paindlikud katkendlikud protsessid: SBR (Sequencing Batch Reactor) ja modifitseeritud protsessid
1. Protsessi põhimõte
Katkendliku reaktori abil viiakse ühes paagis läbi viis etappi: sissevool, aeratsioon (aeroobne), settimine, heitvee väljajuhtimine ja tühikäiguperiood. Orgaanilise aine lagunemine, lämmastiku ja fosfori eemaldamine saavutatakse aja jaotamise kaudu. Muudetud versioonid (CAST, CASS protsessid) lisavad muda settimise ja fosfori eemaldamise tõhususe suurendamiseks valikutsooni ja -eelreaktsioonitsooni.
2. Peamised disainiparameetrid:
Üks töötsükkel: 4-6 tundi (sh 2-3 tundi õhutamist ja 1-1,5 tundi settimist);
Muda retentsiooniaeg (SRT): 10-15 päeva;
MLSS kontsentratsioon: 3000-5000 mg/L;
Drenaažisuhe: 1/3-1/2 (iga äravool ei tohiks ületada 1/2 paagi mahust).
3. Eelised ja miinused
Eelised: väike jalajälg (ei vaja eraldi sekundaarset settepaaki); paindlik töö, reguleeritavate tsükliparameetritega, mis põhinevad vee kvaliteedil; sobib väikese ja keskmise veekoguse jaoks, võimaldades samaaegset lämmastiku ja fosfori eemaldamist.
Puudused: kõrged nõuded automatiseeritud juhtimisele (nõuab iga etapi ajastuse täpset juhtimist); ebapiisav heitvee kvaliteedi stabiilsus, mida tööparameetrid kergesti mõjutavad; seadmete kiire kulumine (ventiilide ja pumpade sagedane käivitamine{0}}seiskamine).
4. Kohaldatavad stsenaariumid
Sobib väikeste ja keskmise suurusega{0}}linnade reoveepuhastitele (veekogus kuni 100 000 m³/d), detsentraliseeritud reoveepuhastusprojektidele (nt kogukonnad ja tööstuspargid) või oluliste veekvaliteedi kõikumistega stsenaariumidele, mis nõuavad töörežiimide paindlikku reguleerimist.
VI. Energia-sääst ja kõrge-tõhusus uus protsess: BioDopp bioloogiline paljundusprotsess
1. Protsessi põhimõte
Integreerib kõik bioloogilise puhastuse etapid (COD lagundamine, lämmastiku eemaldamine, fosfori eemaldamine, muda stabiliseerimine) ühte bioloogilisse mahutisse. Tsoneeritud disaini ja suure-tõhusa õhutussüsteemi abil saavutatakse samaaegne lämmastiku ja fosfori eemaldamine ning muda vähendamine. Peamine esiletõst on BioDoppi õhutussüsteem (suure-ala peenvahuga õhutus), millel on kõrge hapnikuülekande efektiivsus ja mida on lihtne hooldada.
2. Peamised disainiparameetrid
Energiatarve: 0,075 kWh/m³ (oluliselt madalam kui traditsioonilistel protsessidel, mis näitab olulisi energiasäästueeliseid);
MLSS kontsentratsioon: 8 g/L (kõrge muda kontsentratsioon, parandab töötlemise efektiivsust);
Hapnikuülekande efektiivsus: 5 kgO₂/kWh, hapnikutarve 0,2-0,3 mg/L;
HRT kokku: 8-12 h, sobib tavapäraseks olmereovee puhastamiseks.
3. Eelised ja miinused
Eelised: silmapaistev energiasäästu-efekt (energiatarve on vaid 1/5-1/8 traditsioonilistest protsessidest); kõrge integreeritus, väike jalajälg; madal muda tootmine, välistades vajaduse keeruka muda kõrvaldamise järele; õhutussüsteemi lihtne hooldus (saab puhastada võrgus, ilma seisakuta); Puudused: kõrge tehniline lävi, põhiseadmed sõltuvad impordist; sobib teatud veekvaliteediga, kohanemisvõime kõrge soolasisaldusega ja tõrksa reoveega vajab täiendavat kontrolli.
4. Kohaldatavad stsenaariumid
Sobib vastvalminud olmereoveepuhastitele (soovitavad energiasäästu ja tarbimise vähendamist) ja tööstusparkide reoveepuhastusprojektidesse. Seda on edukalt rakendatud Saksamaal, Tšehhi Vabariigis ning minu kodumaal Shanghai ja Hebei provintsides.
VII. Protsessi valiku põhiloogika
Asulareoveepuhastite protsesside valimine nõuab viie peamise teguri igakülgset arvessevõtmist: vee kvaliteedi omadused, väljalaskestandardid, vee maht, maaressursid ja tegevuskulud. Põhiloogika on järgmine:
- Vee kvaliteedi ja väljalaske standardid: Lämmastiku ja fosfori samaaegseks eemaldamiseks, et see vastaks A-klassi standarditele, eelistatakse modifitseeritud A²O ja MBR protsesse; IV klassi veekvaliteedi tõstmiseks eelistatakse MBR-protsesse; suure kõikumisega veekvaliteedi jaoks eelistatakse oksüdatsioonikraavi ja modifitseeritud SBR protsesse.
- Water Volume: Large wastewater treatment plants (>500 000 m³/d) eelistavad modifitseeritud A²O ja oksüdatsioonikraavi protsessid; väikesed ja keskmise suurusega -reoveepuhastid (10 000–500 000 m³/d) saavad valida A²O, modifitseeritud SBR või BioDopp protsessid; detsentraliseeritud projektid (<10,000 m³/d) prioritize SBR and MBR processes.
- Maa ja kulud: linna tuumapiirkondades, kus maad on vähe, eelistatakse MBR, SBR ja BioDopp protsesse; piiratud eelarvete puhul eelistatakse modifitseeritud A²O ja oksüdatsioonikraavi protsesse; Pikaajalise-energiasäästu jaoks võib kaaluda BioDoppi protsesse.
- Kasutamine ja juhtimine: piiratud töö- ja juhtimisvõimega tehaste puhul eelistatakse oksüdatsioonikraavi ja modifitseeritud A²O protsesse (lihtne kasutada); kõrgema automatiseerituse tasemega inimestele sobivad modifitseeritud MBR ja SBR protsessid.
Kokkuvõtteks võib öelda, et modifitseeritud A²O-protsess, mille eelised on stabiilne lämmastiku ja fosfori eemaldamine, mõõdukad kulud ja lai kohanemisvõime, jääb linnareoveepuhastite peamiseks valikuks; MBR-protsess sobib ajakohastamiseks ja kompaktse paigutuse nõuetele; ja uuemad protsessid, nagu BioDopp, pakuvad uusi suundi energia säästmiseks ja heitkoguste vähendamiseks ning nende rakendusstsenaariumid laienevad tulevikus järk-järgult.
