Contesto del progetto
- Posizione:Un impianto di trattamento delle acque reflue gestito da un gruppo chimico nello Zhejiang
- Difficoltà:Ha utilizzato il processo A2O per rimuovere l'alto contenuto di azoto Kjeldahl dalle acque reflue prima. Ma il suo affluente era costituito da varie acque reflue di produzione, contenenti una grande quantità di ioni Ca²⁺ e S²⁻ nel surnatante delle scorie di carburo delle acque reflue di acetilene. Questi ioni influivano gravemente sul processo di nitrificazione microbica e sul funzionamento dell'impianto.
- Le nostre misure:1. Aggiungere strutture di pretrattamento nella fase iniziale. 2. Convertire la fase aerobica secondaria nel processo MBBR.
Materiali e metodi sperimentali
Qualità dell'acqua grezza
L'affluente per l'impianto pilota è stato derivato dall'effluente del serbatoio di omogeneizzazione dell'impianto di trattamento delle acque reflue. La tabella 1 presenta gli indicatori della qualità dell'acqua influente. Secondo i requisiti sperimentali, la concentrazione di azoto ammoniacale in ingresso è stata aumentata, con solfato di ammonio utilizzato come supplemento di azoto per mantenere una concentrazione di TKN di 120-220 mg/L.
Flusso del processo e apparecchiature principali
L'attuale processo dell'impianto di trattamento è il processo A2O (Figura 1), con la fase AO che utilizza il metodo dei fanghi attivi e il serbatoio aerobico finale che aggiunge riempitivi elastici. La portata di progetto è di 14.400 m³/d. Il processo dell'unità pilota è mostrato nella Figura 2, con una portata di 100 L/h e funzionamento continuo 24 ore su 24.
Le principali caratteristiche dell'unità pilota includono l'aggiunta di un impianto di pretrattamento e la conversione dello stadio aerobico secondario in un processo MBBR. Questo design ibrido a stato sospeso-attaccato elimina la necessità di un serbatoio di sedimentazione secondario. La tabella 2 elenca le specifiche e le dimensioni dell'attrezzatura primaria.
Risultati e discussione
1. Condizioni di avvio e funzionamento
L'unità pilota è iniziata nell'aprile 2007, iniziando con l'inoculazione microbica. I fanghi aggiunti provenivano dalla vasca aerobica iniziale dell'impianto. I batteri nitrificanti di MBBR sono stati coltivati con liquami domestici e acqua di rubinetto trattata con solfato di ammonio-, con l'aggiunta di NaHCO₃ per regolare l'alcalinità e aumentare gradualmente il carico di azoto ammoniacale. Il volume dell'acqua influente nel serbatoio aerobico primario è stato quindi aumentato, raggiungendo le condizioni desiderate dopo circa un mese, consentendo il test continuo dell'affluente. Durante il funzionamento, l'MLSS nei serbatoi anossici e aerobici era di 4.832 mg/L, mentre nel serbatoio MBBR l'MLSS in sospensione era di 5.091 mg/L. I livelli di DO nel serbatoio anossico erano 3 mg/L, e nel serbatoio MBBR erano compresi tra 3-4 mg/L, con un pH di 7,4-7,5, promuovendo condizioni favorevoli per la crescita dei batteri nitrificanti.
2. Efficacia del pretrattamento
FeSO₄ e NaHCO₃ sono stati aggiunti al serbatoio di pre{0}}aerazione, regolando il pH a circa 7,7, monitorando le concentrazioni di Ca²⁺ e S²⁻ nell'effluente. La concentrazione di Ca²⁺ nell'effluente era di circa 300 mg/L, mentre S²⁻ era ridotta a livelli che non avrebbero inibito l'attività microbica nella fase di trattamento biologico. Tuttavia, il pretrattamento è stato meno efficace per la rimozione del Ca²⁺, lasciando una concentrazione relativamente elevata.
3. Efficienza nella rimozione del COD
La concentrazione di COD influente è stata aumentata a 1.000 mg/L secondo i requisiti del test. A causa della configurazione aerobica a due-fasi con pre-denitrificazione, il consumo di COD era particolarmente elevato durante la denitrificazione. Secondo i rapporti, per una denitrificazione completa è necessario un rapporto COD:TKN superiore a 6,6:1; tuttavia, il rapporto sperimentale era compreso tra 4,5 e 8,3, risultando in un tasso medio di denitrificazione del 69%. Sebbene il COD dell’affluente fosse relativamente elevato, la concentrazione del COD dell’effluente è rimasta al di sotto di 100 mg/L. La Figura 3 illustra la concentrazione di COD negli effluenti durante il periodo di test da agosto a settembre 2007, mostrando concentrazioni comprese tra 40 e 80 mg/l e un tasso di rimozione medio del 93,3%, conforme allo standard di scarico di Classe I cinese "Comprehensive Discharge Standard of Wastewater" (GB 8978-1996).
4. Efficienza di rimozione dell'azoto ammoniacale
Durante il periodo di prova da agosto a settembre 2007, la concentrazione di TKN in ingresso era compresa tra 120 e 220 mg/L, con un tasso di rimozione superiore al 95%. Questo processo ha rimosso efficacemente l'azoto Kjeldahl grazie al processo MBBR utilizzato nell'ultima fase, che comprendeva forme di fanghi sia sospesi che attaccati, aumentando così la concentrazione dei fanghi e migliorando la resistenza del sistema ai carichi d'urto. Il carico di azoto ammoniacale era di 0,018 kg/(kg·d). Tuttavia, poiché le temperature notturne di settembre hanno iniziato a variare in modo significativo rispetto ad agosto, si è verificata una leggera diminuzione nell’efficienza complessiva di rimozione del TKN.
5. Analisi degli ioni di calcio nei riempitivi di serbatoi MBBR
I rapporti indicano che la deposizione di Ca²⁺ inibisce la nitrificazione. Durante il funzionamento dell'impianto di trattamento, la deposizione di ioni calcio sui riempitivi flessibili nel serbatoio aerobico ha inibito la crescita microbica, riducendo l'efficienza della nitrificazione nel serbatoio aerobico finale. Poiché il pretrattamento si è rivelato inefficace per la rimozione del Ca²⁺, è stato condotto il necessario monitoraggio del Ca²⁺ nel processo MBBR. Le misurazioni del contenuto di calcio erano del 2,13% a maggio, dell'1,89% a luglio e dell'1,04% a settembre, indicando la deposizione di Ca²⁺ sui riempitivi. Tuttavia, a causa della natura mobile dei riempitivi MBBR, il Ca²⁺ depositato si disperderebbe automaticamente sotto l'impatto dell'aerazione, prevenendo effetti negativi sulla nitrificazione.
Conclusioni
Questo studio pilota di AquaSust ha ammodernato l'impianto aggiungendo strutture di pre-trattamento nella fase iniziale e specializzandosi nel processo MBBR nella fase aerobica. I dati finali hanno mostrato risultati positivi come segue:
1. Dopo un pretrattamento efficace, la concentrazione di S²⁻ nell'effluente era bassa, sebbene l'efficienza di rimozione di Ca²⁺ rimanesse bassa. La stabilità complessiva del processo è stata mantenuta, a vantaggio del trattamento biologico a valle.
2. Quando la concentrazione di COD nell'affluente ha raggiunto 1.000 mg/L, il COD nell'effluente è rimasto al di sotto di 80 mg/L, con un tasso medio di rimozione del COD del 93,3%, soddisfacendo i requisiti.
3. Il processo MBBR ha raggiunto costantemente un tasso elevato di rimozione dell'azoto Kjeldahl, in media superiore al 95% con un carico di azoto ammoniacale di 0,018 kg/(kg·d).
4. Il monitoraggio degli ioni di calcio nei riempitivi dei serbatoi MBBR ha dimostrato che è stata prevenuta una deposizione significativa, evitando effetti negativi sulla nitrificazione.