Spildevandskvalitet
1. Overskydende organisk stof
De faktorer, der hovedsageligt påvirker behandlingseffektiviteten af organisk stof omfatter:
(1) Næringsstoffer
Generelt er næringsstoffer som nitrogen og fosfor i spildevand tilstrækkelige til mikrobielle behov, og ofte i overskud. Men når andelen af industrispildevand er relativt høj, bør kulstof-nitrogen-phosphorforholdet kontrolleres for at sikre, at det opfylder standarden på 100:5:1.
● Hvis nitrogen er mangelfuld, tilsættes normalt ammoniumsalte.
● Er der mangel på fosfor, tilsættes normalt fosforsyre eller fosfater.
(2) pH
Spildevandets pH-værdi er normalt neutral, der spænder fra 6,5 til 7,5. Et let fald i pH kan være forårsaget af anaerob gæring i spildevandsrørledningen. Betydelige pH-fald i regntiden skyldes ofte sur nedbør i byerne, især i kombinerede kloaksystemer.
En pludselig og stor ændring i pH, uanset om det er en stigning eller et fald, er normalt forårsaget af den store udledning af industrispildevand. Justering af pH i spildevand involverer normalt tilsætning af natriumhydroxid eller svovlsyre, men dette øger behandlingsomkostningerne markant.
(3) Olier og fedt
Når indholdet af olieholdige stoffer i spildevandet er højt, vil beluftningseffektiviteten af beluftningsudstyret falde. Uden at øge beluftningen vil behandlingseffektiviteten falde, men øget beluftning øger uundgåeligt driftsomkostningerne.
Højt olieindhold reducerer også bundfældningsevnen af aktiveret slam og kan i alvorlige tilfælde forårsage slambulning, hvilket fører til, at suspenderede faste stoffer (SS) i spildevandet overskrider standarderne. Til influent med højt olieindhold bør oliefjernelsesudstyr tilføjes i forbehandlingsstadiet.
(4) Temperatur
Temperatur har en bred vifte af effekter på den aktiverede slamproces.
● For det første påvirker det mikrobiel aktivitet. Om vinteren, hvis der ikke træffes kontrolforanstaltninger, vil behandlingseffektiviteten falde.
● For det andet påvirker det separationsydelsen i sekundære sedimentationstanke; temperaturændringer kan f.eks. forårsage tæthedsstrømme og kortslutning-; lave temperaturer øger slammets viskositet og reducerer bundfældningsevnen.
● For det tredje påvirker temperaturen udluftningseffektiviteten. Om sommeren sænker højere temperaturer mætning af opløst ilt, hvilket gør iltoverførsel vanskeligere og reducerer beluftningseffektiviteten. Det mindsker også lufttætheden, så for at opretholde den samme lufttilførsel skal luftmængden øges.
2.TP (Total Phosphorus) overskrider standarder
Biologisk fosforfjernelse er afhængig af polyphosphat-akkumulerende organismer (PAO'er), der frigiver fosfor under anaerobe forhold og absorberer overskydende fosfor under aerobe forhold. Fosfor fjernes ved at udlede fosfor-rigt overskydende slam. Årsager til, at spildevands-TP overskrider standarderne omfatter:
(1) Temperatur
Temperaturen påvirker fosforfjernelsen mindre tydeligt end den biologiske nitrogenfjernelse. Inden for et vist område fungerer biologisk fosforfjernelse med succes trods moderate temperaturændringer. Eksperimenter viser, at fosforfjernelse er at foretrække ved temperaturer over 10 grader, da PAO'er vokser langsommere ved lave temperaturer.
(2) pH-værdi
Mellem pH 6,5 og 8,0 forbliver phosphorindholdet og optagelseshastigheden af polyphosphatmikroorganismer stabile. Når pH falder til under 6,5, falder fosforoptagelsen kraftigt. Pludselige pH-fald forårsager hurtige stigninger i phosphorkoncentrationen i både aerobe og anaerobe zoner; jo større pH-fald er, jo mere fosfor frigives der. Denne frigivelse er ikke en fysiologisk eller biokemisk reaktion af PAO'er, men en rent kemisk "syreopløsnings"-effekt. Større anaerob fosforfrigivelse på grund af pH-fald resulterer i lavere aerob fosforoptagelse, hvilket indikerer, at frigivelsen er destruktiv og ineffektiv. Let fosforoptagelse sker, når pH stiger.
(3) Opløst ilt (DO)
Hver mg molekylær oxygen kan forbruge 1,14 mg bionedbrydelig COD, hvilket hæmmer PAO-vækst og hæmmer fosforfjernelsen. Den anaerobe zone bør opretholde lav DO for at fremme syrefermentering af anaerober, fremme fosforfrigivelse fra PAO'er og for at reducere forbruget af biologisk nedbrydeligt organisk materiale, hvilket gør PAO'er i stand til at syntetisere mere PHB. Omvendt kræver den aerobe zone højere DO for at understøtte PAO'er i at nedbryde lagret PHB for at opnå energi til at absorbere opløst fosfat fra spildevand og syntetisere intracellulært polyphosphat. DO bør kontrolleres under 0,3 mg/L i anaerobe zoner og over 2 mg/L i aerobe zoner for at sikre effektiv anaerob fosforfrigivelse og aerob optagelse.
(4) Nitratnitrogen i anaerob tank
Nitratkvælstof i den anaerobe zone forbruger organiske substrater, hæmmer PAOs' fosforfrigivelse og påvirker dermed fosforoptagelsen under aerobe forhold. Også nitratnitrogen bruges til at denitrificere bakterier som elektronacceptorer til denitrifikation, hvilket interfererer med fermenteringsprocesser, der producerer syrer, der er nødvendige for PAO-phosphormetabolisme, undertrykker PAO-fosforfrigivelse, -optagelse og PHB-syntese. Hver mg nitratnitrogen forbruger 2,86 mg bionedbrydelig COD, hvilket undertrykker frigivelse af anaerob fosfor. Typisk kontrolleres nitratnitrogen under 1,5 mg/L.
(5) Slamalder
Fosforfjernelse opnås hovedsageligt ved at udlede overskydende slam; mængden af overskydende slam bestemmer således fjernelseseffektiviteten. Slamalderen påvirker direkte slamudledningsvolumen og fosforoptagelsen. Lavere slamalder forbedrer fosforfjernelsen ved at øge overskydende slamudledning og systemfosforfjernelse, hvilket reducerer fosfor i sekundært sedimentationsspildevand. Biologisk nitrogen- og fosforfjernelse kræver dog tilstrækkelig slamalder til at nitrificere og denitrificere bakterievækst, hvilket ofte gør fosforfjernelsen utilfredsstillende. Generelt kontrolleres slamalderen i systemer til fjernelse af fosfor mellem 3,5 og 7 dage.
(6) COD/TP-forhold
Ved biologisk fosforfjernelse påvirker typen og mængden af organiske substrater i det anaerobe stadie og forholdet mellem næringsstoffer, som mikrober har brug for, og fosfor i spildevand kritisk fjernelseseffektiviteten. Forskellige substrater inducerer varierende fosforfrigivelse og -optagelse. Lavmolekylære, let nedbrydelige organiske stoffer (f.eks. flygtige fedtsyrer) bruges let af PAO'er til at frigive lagret polyphosphat og inducere phosphorfrigivelse kraftigt. Højmolekylære, svære-at-nedbrydelige organiske stoffer inducerer svagere fosforfrigivelse. Jo mere fuldstændig fosforfrigivelsen anaerobt er, jo større er fosforoptagelsen aerobt. PAO'er bruger energi fra anaerob fosforfrigivelse til at absorbere lavmolekylære organiske stoffer for at overleve under anaerobe forhold. Derfor er tilstrækkeligt organisk stof (COD/TP > 15) afgørende for PAO-overlevelse og ideel fosforfjernelse.
(7) Let bionedbrydelig COD (RBCOD)
Undersøgelser viser, at substrater som eddikesyre, propionsyre og myresyre fører til høje phosphorfrigivelseshastigheder, som afhænger af koncentrationen af aktiveret slam og mikrobiel sammensætning, ikke substratkoncentrationen. Sådan fosforfrigivelse følger nul-kinetik. Andre organiske stoffer skal omdannes til disse små molekyler, før PAO'er kan metabolisere dem.
(8) Glykogen
Glykogen er et stort forgrenet polysaccharid, der er sammensat af glucoseenheder og tjener som intracellulær energilagring. I PAO'er dannes glykogen i aerobe miljøer, der lagrer energi metaboliseret under anaerobe forhold for at producere NADH (en forløber for PHA-syntese), hvilket giver metabolisk energi. Overdreven beluftning eller over-oxidation reducerer glykogen i PAO'er, hvilket forårsager NADH-mangel under anaerobe forhold og dårlig fosforfjernelse.
(9) Hydraulisk retentionstid (HRT)
I vel-drevne kommunale biologiske nitrogen- og fosforfjernelsessystemer kræver fosforfrigivelse og -optagelse typisk henholdsvis 1,5-2,5 timer og 2,0-3,0 timer. Fosforfrigivelse er noget mere kritisk; således overvåges anaerob HRT nøje. For kort anaerob HRT forhindrer tilstrækkelig fosforfrigivelse og nedbrydning af organisk stof til lave fedtsyrer; for lang tid øger omkostningerne og bivirkningerne. Fosforfrigivelse og -optagelse hænger sammen: tilstrækkelig anaerob frigivelse forbedrer den aerobe optagelse og omvendt, hvilket skaber en positiv cyklus. Driftsdata angiver egnede HRT'er som 1t15m-1t45m anaerob og 2h-3h10m aerob.
(10) Returforhold (R)
I A/O (anaerobe/aerobe) processer er det kritisk at opretholde tilstrækkeligt med opløst ilt i det aktiverede slam, der returnerer fra beluftningstanken til den sekundære sedimentationstank for at forhindre anaerob fosforfrigivelse i sidstnævnte. Uden hurtig slamfjernelse forårsager tykke slamlag anaerob fosforfrigivelse trods høj DO. Returforholdet bør således ikke være for lavt, hvilket sikrer hurtig slamudledning fra sedimentationstanke. For høje returforhold øger energiforbruget og reducerer slamtilbageholdelsestiden i beluftningstanken, hvilket forringer BOD5 og fosforfjernelse. Optimale afkastforhold ligger mellem 50 % og 70 %.
3.Mekanisk og elektrisk udstyr
Stabil drift af spildevand og slambehandling afhænger af pålideligt mekanisk og elektrisk udstyr, hvilket også påvirker anlæggets energiforbrug.
(1) Bar Screen Machine
Det første trin i behandlingen, tilbøjelig til fejl, der kan standse spildevandstilstrømningen. Almindelige problemer:
Fastklemning på grund af slid på lejer eller mekanisk fejl. Kræver regelmæssig smøring og eftersyn.
Blokering af fibre, plastikposer forårsager reduceret flow og overløb. Kræver tekniske opgraderinger eller manuel rengøring.
(2) Løftepumper
For det meste dykpumper. Mellemrum i pumpehjulet og tætningsringen kan være tilstoppet af snavs, hvilket reducerer tætning og effektivitet, hvilket forårsager motorfejl. Regelmæssig inspektion, pumperotation og forbedret stangskærmdrift anbefales.
Design af variabelt tilløb og opsamlingssystem kræver pumper arrangeret i gradienter med pumper med fast-hastighed og variabel-hastighed for at håndtere udsving effektivt.
(3) Blæsere
Nøgle- og energikrævende-udstyr. Parametre omfatter luftstrøm, tryk, strømforbrug og støj. Centrifugalblæsere, der almindeligvis anvendes med fordele i forhold til Roots-blæsere i effektivitet, levetid, støj og stabilitet. Variabel frekvensstyring og flere blæserkonfigurationer optimerer energiforbruget.
Regelmæssig vedligeholdelse af oliekølere, filtre og sikring af korrekt oliekvalitet er nødvendig for at forhindre emulgering og overophedning.
(4) Beluftningshoveder
For det meste mikroporøse membraner (skive, kuppel, plade, rørtyper). Tilstopning og ældning af gummi reducerer effektiviteten af iltoverførsel. Regelmæssig rengøring med myresyre eller-højtryksluft er nødvendig med sikkerhedsforanstaltninger. Drænventiler skal åbnes regelmæssigt for at fjerne kondensat. Alvorligt tilstoppede eller beskadigede diffusorer bør udskiftes.
(5) Udstyr til fjernelse af slam
Nogle processer mangler sekundære sedimentationstanke (f.eks. SBR, UNITANK), hvilket forårsager slamlagskanalisering og utilstrækkelig slamudledning, hvilket øger energi- og kemikalieforbruget. Intermitterende eller multi-punktsslamudledning anbefales. Regelmæssig vedligeholdelse af skraber og sugeanordninger i sedimentationstanke er nødvendig.
(6) Afvandingsmaskiner
To hovedtyper: centrifuge og båndfilterpresse.
4.Centrifuge:
Overvej slamkoncentration, tilførselshastighed, hastighedsforskel, polymerdosering på kagefaststoffer, filtrat SS og genvinding.
Større hastighedsdifferens forkorter slamtilbageholdelsen, øger fugtindholdet og filtratet faste stoffer.
Mindre differens forbedrer adskillelsen, men risikerer tilstopning.
Juster polymerdosering og tilførselshastighed for at optimere.
Almindelige problemer:alarmer på grund af utilstrækkelig vask, overophedning af lejer fra blokering af smøring, motoralarmer fra frekvensomformer og slam, der ikke udledes på grund af små slamflokke, især i regntiden. Juster driftsparametre for at afbøde.
Bæltefilterpresse:
Slam komprimeret og skåret mellem to bånd, der passerer over ruller for at fjerne vand.
Drifts- og vedligeholdelsespunkter omfatter ensartet slamfordeling, bløde skrabere, dyserensesystemer, automatisk båndsporing og låsebeskyttelse.
Almindelige problemer: båndglidning, båndafvigelse, tilstopning og kagefaste stoffer falder hovedsageligt på grund af overbelastning, forkert spænding, beskadigede ruller og overskydende polymer. Regelmæssig justering og rengøring er afgørende.
Overvågningsinstrumenter
Høje urenheder og barske omgivelser forårsager hyppige målefejl eller skader på onlineanalysatorer, hvilket påvirker kontrol og automatisering.
Korrekte vandprøveforbehandlingsenheder og analysatorer tilpasset til koncentrationsområder er nødvendige. Stort udstyr bør have kontrolsystemer, der er kompatible med anlægsautomatisering for at reducere kommunikationsomkostningerne.
Vedligeholdelsesprocedurer omfatter planlagte reservedele, regelmæssig kalibrering, rengøring og udskiftning af forbrugsstoffer.
Lynbeskyttelse er afgørende for udendørs enheder på grund af hyppige lynnedslag på spildevandsanlæg. Manglende beskyttelse fører til høje reparationsomkostninger og operationelle risici.