ما قبل-اللاهوائية الدقيقة-قناة أكسدة تهوية المسام: تقنية إزالة المغذيات المتقدمة

تكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصحي لقناة الأكسدة والتهوية الدقيقة المسامية -اللاهوائية

مقدمة

تحليلعملية خندق الأكسدة التقليديةيكشف أنه من خلال ضبط وتحسين كثافة التهوية وأنماط التدفق، تتم معالجة مياه الصرف الصحي بشكل تسلسلي من خلال خزانات التفاعل اللاهوائية ونقص الأكسجين والهوائية، مما يضمن إزالة المواد العضوية بشكل فعال. ومع ذلك، قضايا مثلارتفاع الاستثمار الإجماليوانخفاض كفاءة نقل الأكسجينشائعة، مما يؤدي إلىإزالة النيتروجين والفوسفور دون المستوى الأمثل. ولمعالجة هذه القيود، تم إجراء-أبحاث متعمقة حول تكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصحي بواسطة خنادق الأكسدة الدقيقة المسامية للتهوية قبل نقص الأكسجين، وذلك بهدف تعزيز الكفاءة التشغيلية لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية وتحسين استخدام موارد المياه.

1. نظرة عامة على المشروع

تعالج محطة معالجة مياه الصرف الصحي في X City بشكل أساسي مياه الصرف الصحي المنزلية ومياه الصرف الصناعي، مع كمية كبيرة من النفايات السائلة الصناعية.قدرة المعالجة المصممة هي 10×10⁴ م³/ي. يتم عرض معايير الجودة للنفايات السائلة والنفايات السائلة فيالجدول 1. وفي الوقت الحالي، يتم إعادة استخدام 30% من النفايات السائلة المعالجة كمياه مستصلحة لمحطات الطاقة الحرارية، في حين يتم تصريف الـ 70% المتبقية في الأنهار. استنادًا إلى التصنيفات الوظيفية للمياه السطحية ومعايير تصريف الملوثات لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية، يجب أن تستوفي المحطة معيار التصريف من الدرجة 1B. مع التنمية الاقتصادية الحضرية المستمرة وزيادة تصريف مياه الصرف الصحي، نفذت المحطة معالجة مياه الصرف الصحي الاعتراضية لمياه الصرف الصحي المنزلية، ووسعت شبكة الصرف الصحي، واعتمدت عملية خندق الأكسدة المسامية الدقيقة للتهوية قبل نقص الأكسجين لتقليل تلوث مصادر المياه السطحية الحضرية.

2. تدفق العملية لخندق أكسدة التهوية الدقيقة المسامية غير المؤكسدة -

جوهر هذه العملية هو الجمع بين خزان نقص الأكسجين -وقناة الأكسدة والتهوية المسامية الدقيقة. تسلسل العلاج هو كما يلي:مياه الصرف الصحي ← شاشة خشنة ← حجرة مضخة المدخل ← شاشة دقيقة ← غرفة الحصى الدوامة ← خزان لاهوائي ← مناطق الأكسجين/الهوائية ← خزان الترسيب الثانوي ← خزان التطهير ← النفايات السائلة. يتم تصريف جزء من الحمأة من خزان الترسيب الثانوي إلى منشأة نزح المياه من الحمأة قبل التخلص النهائي. تركز العملية على إطلاق الفوسفور، وإزالة النيتروجين البيولوجي، وإزالة الفوسفور.

2.1 إطلاق الفوسفور

في الخزان اللاهوائي، تقوم البكتيريا المتخمرة بتحويل الجزيئات الكبيرة القابلة للتحلل إلى وسائط جزيئية أصغر، وفي المقام الأول الأحماض الدهنية المتطايرة (VFAs). في ظل الظروف اللاهوائية الطويلة، تنمو الكائنات الحية المتراكمة للبولي فوسفات - ببطء وتطلق الفوسفات من خلاياها إلى المحلول عن طريق تحلل البولي فوسفات. توفر هذه العملية الطاقة اللازمة لاستيعاب وتحويل الأحماض الدهنية المنخفضة-الجزيئية إلى حبيبات متعددة الهيدروكسي بويترات (PHB).

2.2 إزالة النيتروجين البيولوجي

يتم تحويل نيتروجين الأمونيا إلى النتريت والنترات عن طريق نترجة البكتيريا في الظروف الهوائية. في منطقة نقص الأكسجين، تعمل البكتيريا النازعة للنتروجين على تحويل النترات إلى غاز النيتروجين، الذي يتم إطلاقه في الغلاف الجوي. تعمل هذه العملية على تقليل مستويات النيتروجين في مياه الصرف الصحي بشكل فعال.

2.3 إزالة الفوسفور

في ظل الظروف الهوائية، تستخدم PAOs مصادر الكربون وPHB لامتصاص الأرثوفوسفات، وتوليف البوليفوسفات داخل خلاياها. تتم بعد ذلك إزالة الفوسفور المتراكم من النظام مع حمأة النفايات، مما يحقق إزالة الفوسفور بكفاءة.

بالمقارنة مع العمليات التقليدية،يعمل خندق الأكسدة والتهوية الدقيقة المسامية غير المؤكسدة مسبقًا على تبسيط العمليات عن طريق التخلص من الترسيب الأولي أو تقليل مدته. وهذا يسمح للجزيئات العضوية الأكبر من حجرة الحبيبات بالدخول إلى النظام البيولوجي، ومعالجة نقص مصادر الكربون. تمنع الظروف الهوائية اللاهوائية -نقص الأكسجين- المتناوبة نمو البكتيريا الخيطية، وتحسن قابلية استقرار الحمأة، وتدمج إزالة النيتروجين، وإزالة الفوسفور، والتحلل العضوي. تخلق المناطق اللاهوائية ونقص الأكسجين بيئات مناسبة لإزالة النيتروجين والفوسفور، بينما تدعم المنطقة الهوائية إطلاق الفسفور والنترجة في وقت واحد. يجب حساب حجم المنطقة الهوائية بعناية لضمان الكفاءة:

أين:

• X: تركيز الحمأة الميكروبية (ملجم / لتر)
• Y: معامل إنتاج الحمأة (kgMLSS/kgBOD)
• S_e​: تركيز النفايات السائلة (ملجم / لتر)
• S₀​: التركيز المؤثر (ملغ/لتر)
• θ_C0: وقت (فترات) الاحتفاظ الهيدروليكي
• Q: معدل التدفق المؤثر (L/s)
• V₀: الحجم الفعال للمفاعل الهوائي (L)

3. الجوانب الرئيسية لتقنية ما قبل -تقنية خندق الأكسدة للتهوية الدقيقة غير المؤكسدة

3.1 تقنية ما قبل-خزان الأكسجين

يستضيف خزان ما قبل نقص الأكسجين - الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية التي تعمل على تحلل المواد العضوية وتحويلها بشكل مبدئي، مما يقلل من إنتاج الحمأة ويخفف الحمل على مراحل المعالجة اللاحقة.

3.1.1 تدفق العملية

3.1.1.1 المعالجة المسبقة المؤثرة

يقوم الفحص بإزالة المواد الصلبة العالقة مثل البلاستيك والشعر ونفايات المطبخ باستخدام الشاشات البيولوجية المتقدمة. يضمن تنظيم التدفق والجودة التجانس، بينما يؤدي الترسيب (بمساعدة طبيعية أو كيميائية-) إلى إزالة المواد الصلبة العالقة والمواد العضوية/غير العضوية.

3.1.1.2 التفاعل اللاهوائي

تعمل درجة الحرارة التي يتم التحكم فيها ودرجة الحموضة ووقت الاحتفاظ على تسهيل الخلط الشامل للحمأة اللاهوائية ومياه الصرف الصحي، مما يعزز إزالة المواد العضوية. تستخدم المفاعلات اللاهوائية الخلط أو التدوير لتعزيز التخمر وإنتاج ثاني أكسيد الكربون وCH₄ وآثار H₂S. يتبع ذلك فصل الغاز-السائل-الصلب ومعالجة الغاز الخلفي.

3.1.1.3 ما بعد-المعالجة والنفايات السائلة

تتم معالجة الملوثات العضوية وغير العضوية المقاومة عن طريق العمليات الهوائية أو امتصاص الكربون المنشط. تتتبع المراقبة عبر الإنترنت النشاط الميكروبي ومؤشرات جودة المياه (على سبيل المثال، نسبة F/M، والأكسجين المذاب). يجب أن يكون متوسط ​​نسبة F/M 0.06؛ يجب أن يكون الأكسجين المذاب في المناطق اللاهوائية 0.5-1 مجم / لتر.

3.1.2 التحكم في العمليات

تشمل التدابير الرئيسية ما يلي:

زراعة الحمأة اللاهوائية ذات القدرة العالية على التحلل والحفاظ على نسب العناصر الغذائية المثلى (C:N:P ≈ 100:5:1).

التحكم في الحمل العضوي ودرجة الحرارة (30-35 درجة) ودرجة الحموضة (6.5-7.5). ينبغي أن يكون الحمل العضوي 3-6 كجم BOD₅/(م³·ي).

تنفيذ إعادة تدوير الحمأة للحفاظ على التركيز والنشاط الميكروبي. يمكن إعادة استخدام الحمأة المنزوعة الماء كسماد أو علف.

3.2 تقنية خندق الأكسدة للتهوية الدقيقة

يؤدي انتفاخ الحمأة، الذي يحدث غالبًا بسبب البكتيريا الخيطية أو توسع الحيوان، إلى إضعاف الاستقرار. تصف المعادلات التالية النمو الميكروبي:

أين:

• K_d: معامل الاضمحلال الميكروبي (د^-1)
• S: تركيز الركيزة (ملغم/لتر)
• K_s​: نصف-معامل التشبع (مجم/لتر)
• Y: معامل العائد (kgMLSS/kgCOD)
• μ_الأعلى: الحد الأقصى لمعدل النمو النوعي (د^-1)
• μ : معدل النمو الميكروبي (د^-1)
•  

أين:

• S_دقيقة: الحد الأدنى لتركيز الركيزة في الحالة المستقرة (مجم/لتر)
• K_d: معامل الاضمحلال الميكروبي (د^-1)
• Ks: نصف-معامل التشبع، أي تركيز الركيزة عند μ=μmax/2μ=μالحد الأقصى​/2 (ملغم/لتر)
• Y: معامل العائد (kgMLSS/kgCOD)
• μ_الأعلى: الحد الأقصى لمعدل النمو النوعي (د^-1)

3.2.1 معلمات تصميم العملية

تمر المياه العادمة عبر الغرابيل، وغرف الحصى، والخزانات اللاهوائية (مع الخلاطات) قبل دخول خندق الأكسدة. تخلق أجهزة التهوية الصغيرة المسامية والمراوح المغمورة ظروفًا هوائية/نقص الأكسجين متناوبة. يشتمل النظام على خزانين لاهوائيين (2.8 ساعة HRT) وأربعة خنادق أكسدة (8.64 ساعة HRT). عمر الحمأة 11.3 يومًا.

3.2.2 التصميم التجريبي لجهاز -جهاز القياس

يشتمل النظام التجريبي على غرفة الحبيبات الهوائية، والمضخات، ومحدد اللاهوائي، وخندق الأكسدة، ومضخة ارتجاع الحمأة، والمستقر الثانوي، ومضخة النفايات السائلة. يحتوي محدد اللاهوائي (2.35 متر مكعب) على ثلاث حجرات مع خلاطات وشاشات (ORP، pH). يتميز خندق الأكسدة (26.3 مترًا مكعبًا) بمداخل/مخارج متعددة وموزعات صغيرة المسام. أظهر الاختبار متوسطات مؤثرة: SS 160 مجم/لتر، COD 448 مجم/لتر، TP 4 مجم/لتر.

خاتمة

يؤدي دمج تقنيات خنادق الأكسدة والتهوية التي تحتوي على ما قبل نقص الأكسجين والمسام الدقيقة إلى تحسين عملية إزالة النيتروجين والفوسفور بشكل كبير. ينبغي أن تركز الجهود المستقبلية على تحسين عمر الحمأة، والأكسجين المذاب، ونسبة ارتجاع الحمأة لزيادة تعزيز كفاءة العلاج.