تحليل مقارن بين عمليات Bardenpho وAAO: الكفاءة في إزالة النيتروجين والفوسفور في مصنع على نطاق كامل-

تحليل مقارن لكفاءة إزالة النيتروجين والفوسفور بين عمليتي Bardenpho وAAO

1 نظرة عامة على المشروع وتدفق العمليات

1.1 نظرة عامة على المشروع

محطة المياه المستصلحة رقم 5 في شيان (المعروفة سابقًا باسم "محطة معالجة مياه الصرف الصحي رقم 5"، والمشار إليها فيما بعد باسم "WuWu") لديها قدرة تصميمية إجمالية تبلغ 400,000 متر مكعب في اليوم، وتغطي مساحة قدرها 387.57 مو (حوالي 258,380 مترًا مربعًا). وتخدم مساحة إجمالية تبلغ حوالي 5330 هكتارًا ويبلغ عدد سكانها حوالي 900000 نسمة. يمكن للمحطة معالجة مياه الصرف الصحي المنزلية ومياه الصرف الصناعي باستخدام عملية AAO التقليدية أو عملية Bardenpho ذات الخمس -المراحل. تشتمل الهياكل الرئيسية لمعالجة مياه الصرف الصحي على الغرابيل الخشنة، ومحطات ضخ الرفع، والغرابيل الدقيقة، وغرف الحصى الهوائية، وخزانات الترسيب الأولية، وخزانات التفاعل البيولوجي، وخزانات الترسيب الثانوية، وخزانات الترسيب عالية الكفاءة-، ومرشحات من النوع V-، وخزانات تطهير التلامس، مع تصريف النفايات السائلة النهائية في نهر با. تتوافق جودة النفايات السائلة مع معيار الدرجة "أ" المحدد في الجدول 1 من "المعيار الشامل لتصريف مياه الصرف الصحي لحوض النهر الأصفر بمقاطعة شنشي" (DB61/224-2018). (ملاحظة: يتبع حد TN متطلبات 12 ملغم/لتر المنصوص عليها في "خطة العمل الثلاثية لمشروع استصلاح وتغطية وإزالة الروائح الكريهة لمحطة معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية التابعة لبلدية شيان (2018-2020)" (وثيقة مكتب البلدية [2018] رقم . 100)). يظهر التصميم جودة المياه المتدفقة والنفايات السائلة فيالجدول 1.

1.2 تدفق العملية

يتم عرض المخططات الانسيابية التي تقارن عملية Bardenpho مع عملية AAO التقليديةالشكلان 1 و 2.

2 معلمات التصميم

2.1 تصميم جودة المياه المتدفقة والسائلة

2.2 معلمات التشغيل

تشترك الدبابات البيولوجية المشاركة في المقارنة في أبعاد متطابقة. ينقسم كل خزان بيولوجي إلى 3 قنوات، بأبعاد قناة واحدة L × W × H=86 م × 15 م × 9 م. ويتراوح متوسط ​​تركيز MLSS في الخزانات البيولوجية بين 6500 إلى 7000 ملغم/لتر. أوقات الاحتفاظ الهيدروليكي (HRT) لعملية AAO التقليدية هي: المنطقة اللاهوائية 1.983 ساعة، منطقة الأكسجين 5.534 ساعة، المنطقة الهوائية 9.029 ساعة، بإجمالي 16.546 ساعة. إن HRTs لعملية Bardenpho هي: المنطقة اللاهوائية 1.983 ساعة، منطقة نقص الأكسجين الأولى 4.643 ساعة، المنطقة الهوائية الأولى 7.163 ساعة، منطقة نقص الأكسجين الثانية 1.973 ساعة، المنطقة الهوائية الثانية 0.822 ساعة، بإجمالي 16.584 ساعة.

3 خلفية المشروع وهدف البحث والمنهجية

3.1 خلفية المشروع وهدف البحث

عمليات المعالجة البيولوجية الرئيسية في WuWu هي عملية AAO التقليدية وعملية Bardenpho. تعد عملية AAO التقليدية طريقة معالجة بيولوجية شائعة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي. مع التحسين المستمر لمعايير تصريف مياه الصرف الصحي في الصين، تم اعتماد عملية Bardenpho، المستمدة من عملية AAO التقليدية والمعروفة بكفاءتها العالية في إزالة النيتروجين، على نطاق واسع من قبل محطات معالجة مياه الصرف الصحي المحلية. لتسهيل اختيار أفضل للعملية، أجرت WuWu مقارنة شاملة لعمليات AAO وBardenpho التقليدية من منظور إزالة النيتروجين والفوسفور. وهذا يوفر الأساس لتطوير محطات معالجة مياه الصرف الصحي المحلية الأخرى وتصميم مشاريع جديدة.

3.2 منهجية البحث

يتمتع كل خزان بيولوجي في WuWu بقدرة معالجة يومية تبلغ 50000 متر مكعب في اليوم. ولهذه التجربة المقارنة، تم اختيار الدبابات البيولوجية من سلسلة A1 وB1. تستخدم سلسلة A1 عملية Bardenpho، حيث ينقسم نظامها البيولوجي بالتسلسل إلى: المنطقة اللاهوائية، المنطقة الهوائية الأولى، المنطقة الهوائية الأولى، المنطقة الهوائية الثانية، والمنطقة الهوائية الثانية. تستخدم سلسلة B1 عملية AAO التقليدية، حيث ينقسم نظامها البيولوجي بالتسلسل إلى: المنطقة اللاهوائية، ومنطقة الأكسجين، والمنطقة الهوائية. أثناء التجربة، عملت كلتا السلسلتين في ظل ظروف متطابقة، مع توزيع نقاط أخذ العينات على طول تدفق العملية كما هو مطلوب.

طرق قياس الملوثات: تم قياس TP باستخدام طريقة قياس الطيف الضوئي لموليبدات الأمونيوم؛ TN باستخدام طريقة قياس الطيف الضوئي للأشعة فوق البنفسجية لهضم كبريتات البوتاسيوم القلوية؛ NH₃-N باستخدام طريقة قياس الطيف الضوئي لكاشف نيسلر؛ COD باستخدام طريقة ثاني كرومات البوتاسيوم الطيفية.

4 التحديات التشغيلية والوضع الحالي

تعد عملية AAO التقليدية أيضًا أحد أشكال عملية الحمأة المنشطة AO. تعتمد إزالة TN بالكامل على إعادة التدوير. تتطلب معايير النفايات السائلة الأعلى ومعدلات الإزالة المطلوبة الأكبر تدفقات إعادة تدوير أكبر، مصحوبة بزيادة استهلاك الطاقة والمواد الكيميائية. بالنسبة لمعايير الدرجة الأولى، لا تزال عملية AAO التقليدية مقبولة. ومع ذلك، بالنسبة لمعايير TN الأكثر صرامة، فمن الواضح أن العمليات التقليدية لم تعد مناسبة.

تتكون عملية Bardenpho من خمس -عملية نموذجية. من خلال إضافة منطقة ما بعد -نزع النتروجين بعد عملية AAO التقليدية، فإنها تكسر قيود إزالة TN التي تعتمد على نسبة إعادة التدوير، وبالتالي تعزيز إزالة النيتروجين. نظرًا لأن محطات معالجة مياه الصرف الصحي تواجه معايير تصريف TN صارمة بشكل متزايد، فإن عملية Bardenpho تظهر مزايا كبيرة.

5 نتائج البحث ومناقشتها

5.1 إزالة NH₃-N

تمت مراقبة مستويات NH₃-N عند تأثير المناطق اللاهوائية والتدفق السائل للخزانات البيولوجية لـ A1 وB1 بشكل متكرر على مدار 15 يومًا. تظهر النتائج فيالشكل 3. كان متوسط ​​إزالة NH₃-N لعملية Bardenpho هو 12.7 مجم/لتر، بينما كان 11.68 مجم/لتر في عملية AAO التقليدية. تشير النتائج إلى أنه في ظل نفس الظروف الموسمية، والفترة الزمنية، والتوزيع الموحد للمؤثرات، ومع إضافة مصدر الكربون في منطقة ما قبل نقص الأكسجين، حققت عملية Bardenpho إزالة NH₃-N أفضل من عملية AAO التقليدية.

5.2 إزالة TN

تمت مراقبة مستويات TN عند تأثير المناطق اللاهوائية والنفايات السائلة من الخزانات البيولوجية لـ A1 وB1 بشكل متكرر على مدار 10 أيام. تظهر النتائج فيالشكل 4. كان متوسط ​​إزالة TN لعملية Bardenpho 6.23 ملغم/لتر، بينما كان 2.65 ملغم/لتر في عملية AAO التقليدية. تشير النتائج إلى أنه في ظل نفس الظروف، حققت عملية Bardenpho إزالة TN بشكل أفضل من عملية AAO التقليدية.

5.3 إزالة TP

تمت مراقبة مستويات TP عند تأثير المناطق اللاهوائية والنفايات السائلة للخزانات البيولوجية لـ A1 وB1 بشكل متكرر على مدار 22 يومًا. تظهر النتائج فيالشكل 5. كان متوسط ​​إزالة TP لعملية Bardenpho 0.561 ملغم/لتر، بينما كان بالنسبة لعملية AAO التقليدية 0.449 ملغم/لتر. تشير النتائج إلى أنه في ظل نفس الظروف، حققت عملية Bardenpho إزالة TP بشكل أفضل من عملية AAO التقليدية.

5.4 إزالة COD

تمت مراقبة مستويات COD عند تأثير المناطق اللاهوائية والنفايات السائلة للخزانات البيولوجية لـ A1 وB1 بشكل متكرر على مدار 9 أيام. تظهر النتائج فيالشكل 6. كان متوسط ​​استهلاك COD لعملية باردينفو 13 ملغم/لتر، في حين كان بالنسبة لعملية AAO التقليدية 19 ملغم/لتر. تشير النتائج إلى أنه في ظل نفس الظروف، كان لعملية AAO التقليدية طلب COD أعلى من عملية Bardenpho.

6 الخاتمة والتوقعات

6.1 الاستنتاج

في ظل نفس ظروف التشغيل الموسمية، أظهرت عملية Bardenpho اتجاهًا عامًا لكفاءة إزالة فائقة لـ TN وTP وNH₃-N في مياه الصرف الصحي مقارنة بعملية AAO التقليدية.

حاليًا، يبلغ الاستخدام السنوي لعامل إزالة الفوسفور لمعالجة مياه الصرف الصحي باستخدام عملية AAO التقليدية في WuWu حوالي 2961 طنًا؛ أما بالنسبة لعملية باردينفو فتبلغ حوالي 2000 طن. وهذا يترجم إلى توفير في التكلفة السنوية بحوالي 450,000 يوان صيني، مما يدل على فوائد اقتصادية كبيرة.

إن تشغيل عملية باردينفو سوف يلبي بشكل كبير متطلبات الصين المستمرة في تشديد معايير تصريف مياه الصرف الصحي وتقليل التلوث في نظام المياه عند مجرى نهر با. سيؤدي ذلك إلى تحسينات كبيرة في جودة المياه، سواء على المستوى الإدراكي أو من حيث انخفاض مستويات التلوث، واستعادة الوظائف البيئية تدريجياً. إنه يحمل أهمية خاصة لحماية البيئة البيئية للمسطحات المائية في مجرى النهر. بشكل أساسي، تعمل معالجة مياه الصرف الصحي على التحكم في تلوث مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية إلى مصادر المياه الجوفية. ولذلك، فإنه يلعب دورًا وقائيًا لمصادر إمدادات المياه في المناطق الحضرية ومصادر المياه في المصب، واستعادة البيئات البيئية الملوثة تدريجيًا. سيؤدي ذلك إلى تحسين البيئة المعيشية لسكان الحضر وبيئة الإنتاج للصناعة والتجارة بشكل كبير، وتعزيز الصورة الخارجية للمدينة، والمساهمة في التنمية الصحية والمستدامة للاقتصاد والمجتمع.