Очистка сточных вод: Понимание процесса активированного осадка

Активированный процесс шлама используется для лечения отходов с высоким содержанием органики и биологически соединений. Вот некоторые принципы проектирования и эксплуатации.

Активированный процесс осадка (рис. 1) используется масса микроорганизмов (обычно бактерий) для аэробной очистки сточных вод. Органических загрязняющих веществ в сточных водах обеспечить углерода и энергии, необходимых для поощрения микробного роста и размножения; азота и фосфора, иногда добавил содействовать этому росту. Сточных вод тщательно смешиваются с воздухом в аэротенка, и органическое вещество превращается в микробных клеток и тканей углекислого газа.

Микробной массы вместе с сточных вод называется смешанной спиртными напитками. По истечении определенного времени в аэротенка, смешанная спиртными напитками переходит в отстойник, или отстойник, где биомасса, или шлам, оседает под действием силы тяжести от очищенных сточных вод. Это непрерывный процесс, производит стоков, которые могут рассматриваться далее или сбрасываются непосредственно в государственной собственности очистных сооружений (POTW).

Активированный процесс осадка была разработана в начале 1900-х для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, и с тех пор он был адаптирован для удаления органических биологически из промышленных сточных вод. Сегодня она широко применяется в лечении как муниципальных, так и промышленные сточные воды.

Сфера применения - химических веществ, концентрации, номера

Активный ил Подходит для применения на объектах, которые органических химических отходов. Эти меры могут включать муниципальных очистных обращения, нефтеперерабатывающие заводы, целлюлозно-бумажных комбинатов, заводов пищевой промышленности и объектов химической промышленности.

При надлежащей организации процесса активированного осадка обеспечивает хорошее лечение для отходов, содержащих биологически соединений. Как правило, используется для лечения органических биологически сточных вод умеренного (10-1,000 стр / мин) до высокой (> 1000 частей на миллион) силы. Производительность меняется в зависимости от конкретных химических веществ, присутствующих и их концентрации, как показано в Таблице 1. Результаты в таблице 1, на основе лабораторных испытаний и должны рассматриваться только в качестве руководящих принципов для разработки опытных образцов и натурных исследований.

Активный ил лечения не предназначен для удаления металлов или растворенных или взвешенных веществ. Достаточно высокой концентрации (> 100 частей на миллион) органики необходимо для поддержания нормальной работы. Низкая прочность промышленных сточных вод и бытовых сточных вод moderatestrength могут быть объединены для лечения для достижения необходимой концентрации. Сточных вод, содержащих широкий спектр биологически органических можно лечить активированный процесс осадка тех пор, пока концентрация в сотни частей на миллион.

Многие сайты требуют восстановления лечения грунтовых и поверхностных вод, или захоронения фильтрата с очень низкой концентрации органических веществ, как правило, менее 10 частей на миллион. Это не достаточно высоки, чтобы поддерживать биологическое массы, необходимой, и такие потоки более надлежащее лечение озоном, ультрафиолетовый свет, Биофильтры, и / или API сепараторы. Некоторые растения объединить грунтовые воды, продувки котлов и ливневой сток с процессом сточных вод и комбинированных кормов поток в лечебном учреждении активированного ила.

Процесса

До его вступления аэротенка, сырье сточных вод (приток), как правило, предварительно обработанные для удаления легко уладить твердых веществ или других взвешенных веществ, таких, как нефть. Повышение рН будет немного укрепить железа и цинка (если имеется). Пара или воздуха зачистки может удалить аммиак, фенол, и любые легких фракций. в то время как фильтр удаляет тяжелых частиц. Потому что существенные изменения в характеристиках входящих воды вызовет процесс расстроен, равных танк иногда входит в предварительной обработки системы для достижения требуемого дизайна входного условия, такие, как определенные расхода или химической концентрации.

Предварительно обработанные влиятельных закачивается в резервуар аэрации (или бассейна), где она сочетается с микроорганизмами. Для того, чтобы сохранить бактериальной массы в аэротенке, аэраторы выполнять две важные функции: они продолжают умирать жидкости и шлама волновался, и они поощряют передачу кислорода в сточных водах. Аэраторы работают непрерывно и стратегическое положение, чтобы сохранить смешанный напиток во взвешенном состоянии и во избежание образования застойных зон. Пена порожденных аэраторы можно сдерживать антипенные брызг.

РН входящих сточных вод или смешанных спиртных напитков должно быть постоянно контролируемые для правильного роста микроорганизмов. Нейтральной рН поддерживается путем добавления кислоты или едкой, как правило, 25% по весу в растворе. Справочная питательных веществ в виде азота (мочевины) и фосфора (фосфорная кислота) добавляются по мере надобности, например, когда сырье сточных вод является недостаточным источником необходимых питательных веществ.

В холодном климате, дополнительное тепло, необходимые для поддержания приемлемой температуры в диапазоне микроорганизмов. Косвенные тепла добавляется к базе аэротенка через штык паром или газовым нагревателем. Некоторые растения сохранения энергии первого подогрева влиятельных с горячим потоком процесса (например, днища ректификационной колонны) в теплообменнике.

Проведя определенное время в аэротенке, вода перетекает в отстойник, где микробных твердых тел под действием силы тяжести решить и отделяются от очищенной воды. Отстойник состоит из емкости с центром кормить хорошо, что способствует еще дисперсии. Поселились ил обстреляли из спокойной зоны в нижней части осветлителя с механическим скребки. Часть биомассы возвращается в аэротенка для поддержания нужной концентрации организмов в бассейне. Остающийся шлам подается из системы, обычно с приводом от двигателя центробежный насос оснащен расходомер, для окончательного захоронения. Плавающей материалов, которые собирают на поверхности жидкости в отстойник вместе именуются как сволочь. Скиммер постоянно движется сволочь на сборы через что капли его в приемник для последующего удаления. Оба скребка осадка и накипи скиммер подключены к общей вала на питание от небольшого мотора.

Чистая вода отправляется на внешний край отстойник и осуществляется под перегородку и над зубчатым плотине, которая расширяет периметру. Концентрация общее содержание взвешенных твердых (TSS) в сброса сточных вод низка, 10-100 мг / кг. Эта вода может пойти в POTVV, быть выписан как поверхностных вод в соответствии с национальным сброса загрязняющих веществ ликвидации системы (NPDES) разрешения, или получить высшее лечения таких, как адсорбция с помощью активированного угля.

Wasted ил со дна отстойника утолщена, как правило, в пресс-фильтр вакуум, до его окончательного захоронения. Степени истощения определяет твердые время удержания (SRT) системы. При малой скорости тратить, СТО будет относительно высокой - то есть, твердых веществ в системе остаются дольше.

Проектирование системы

В таблице 2 перечислены основные параметры конструкции, которые определяются лаборатории испытаний и опыта прошлых лет.

Первые методы проектирования были разработаны на основе сохранения время сточных вод в аэротенке. Как правило, короткие сроки гидравлических удержания (FLRT) были выбраны для слабых (разбавленных) сточных вод и долгосрочной HRTs были выбраны для сильных (концентрат) сточных вод. HRT (измеряется в днях) определяется как объем аэротенка (V, GAL), деленная на скорость разряда (Q, л / г):

HRT = V / Q (1)

Типичные HRTs диапазоне от 1 -5 г коммунально-бытовых отходов в сутки в течение 1-10 промышленных отходов.

Около 1970, других проектных параметров были разработаны с использованием фундаментальных научных концепций, таких как баланс массы и кинетики микробного роста. Хотя дизайн уравнений в конечном счете, служат главной основой для разработки системы активированный ил, опытно-промышленной установки и / или лабораторных исследований имеют важное значение для разработки критериев проектирования. В результате дизайн отражает скорость реакции, устанавливая ставки, время удержания твердых веществ и кислорода, требованиям для конкретного типа сточных вод. Скорость уравнений несколько напоминают те, что используются инженеры-химики, чтобы описать кинетики реактора, что свидетельствует аэротенка могут быть предусмотрены в качестве биологического реактора "."

Время удержания твердых веществ является важным фактором, дизайн и обеспечивает теоретическую о том, как долго микроорганизмы остаются в аэротенка. Поскольку эти микроорганизмы обычно размножаются быстрее, чем они умрут, некоторые активного ила должны быть удалены, или стянуть через линию переработки. Продувки, которая также называется ил тратить, следует проводить ежедневно, чтобы поддерживать надлежащий СТО. Без такого тратить, масса осадка может построить в отстойник (осветлитель) до твердых переполнения в сточных водах.

SRT (в днях), является функцией объема аэротенка (V, GAL), уровень осадков тратить (ш, л / г), а также концентрации взвешенных веществ в смешанных спиртных напитков в аэротенка (MLTSS, г / L), и в переработку линии (MLTSSr, г / л):

СТО = (V MLTSS) I (ш MLTSSr) (2)

SRTs для муниципальных сточных вод диапазоне от 5 до 20 г, в то время SRTs для промышленных отходов диапазоне от 20 до 1000 D.

Еще одним важным фактором является дизайн утилизации отношение, г:

R = Q / Q (3)

где д вторичного шлама расход (л / г) и Q является влиятельных расхода сточных вод (л / г). Recycle отношения, как правило, 0,5-3,0 для муниципальных и промышленных установок очистки сточных вод.

HRT, СТО и г взаимосвязаны и являются наиболее важных переменных дизайна. В сочетании с характеристиками шламов решения, они определяют размер аэротенка, шлама отстойника, а также связанных насосов. Коэффициент утилизации также влияет на размер отстойник.

Другие важные факторы, которые определяют окончательный дизайн включать бактериальных коэффициент роста (Y) и коэффициент затухания (б), каждый из которых может быть определена путем лабораторных испытаний излечимость. Бактериального роста коэффициента определяется как масса бактерий, образующихся на массового химического потребления, и это значение в диапазоне от 0,1 до 0,5. Б коэффициент показывает скорость распада бактериальных организмов. Типичные значения находятся в диапазоне от 0,01 до 0,05 г ^ ^ -1 SUP. Распада не имеет столько же влияния на системы очистки сточных вод дизайн, как бактериальный рост.

Условия работы

Эксплуатация активированный процесс осадка зависит от поддержания приемлемой среды для микробной активности основе регулярного проведения мониторинга и профилактики, а также на способность к выживанию любой процесс, расстраивает. Следующих соображений производительности может иметь значение, ежедневно, еженедельно или ежемесячно.

Сточных вод. Ограничения на стоков качества воды определяются государством или органами местного природоохранного ведомства. NPDES разрешение обычно определяет допустимый расход разряда, рН, общего органического углерода (TOC, мг / л), а также TSS (мг / л).

Влиятельны. Для обеспечения бесперебойной работы и во избежание сбоев, завод должен сохранить влиятельных расхода, температуры, рН и концентрации TOC, TSS, масла и смазки, а также фенол (который может вызвать шок микробных) в рамках указанного диапазона. Значения, которые превышают пределы дизайн показывают, что предварительная обработка изменения являются необходимыми. Например, избыток масла и жира в поступающей воды может свидетельствовать о том, что сепаратор API полимер-того шага должна быть изменена.

Смешанные спиртными напитками в аэротенка. Аэротенка должны поддерживать надлежащие условия для микробной активности. РН должен быть в пределах 6,5 и 7,5, температуре от 15C и 30C, растворенный кислород (DO) концентрации выше 2,0 мг / л, а азот и фосфор на необходимом уровне. Вентиляционные танки рН и DO мониторы для автоматической записи этих данных. Аэротенка также должны регулярно проверяться на смешанный напиток летучих взвешенных твердых частиц (MLVSS, мг / л) для обеспечения адекватной концентрации организмов присутствует.

Заключительные мысли

Важно понимать, что большинство из соображений дизайна обсуждали здесь на конкретных участках. Это требует сбора проб из сточных вод должны рассматриваться, а также проведение анализа лаборатории и на месте испытания для определения соответствующих параметров для проектирования системы активированного ила.

MARK SUSTARSIC

TETRA TECH NUS

MARK SUSTARSIC является старшим инженером процесс Технология Tetra NUS (Адрес: Foster Плаза 7, 661 Д-р Андерсен, Pittsburgh, PA 15220, телефон: (412) 921-7090, факс: (412) 921-4040), E-почты : <a href="mailto:mark.sustarsic@tetratech.com"> mark.sustarsic @ <tetratech.com />), где он принимает участие в расследовании сайте, проектирование, детальное проектирование, надзор за строительством, вводом в эксплуатацию и системы запуск и обучение персонала заказчика. Его 33-летнего карьера включает опыт очистки промышленных сточных вод в металлургической, химической, угольной смолы, обработка древесины и полупроводниковых объектов. Он имеет возможная ошибка лицензии в шести штатах, и член Национального совета эксперты по инженерным наукам и Геодезия (NCEES), а также Carnegie Mellon в Питтсбурге клана и восточноевропейские государства доменной печи и коксовой Ассоциации. Он получил степень бакалавра в области химии и химического машиностроения в Carnegie Mellon Univ.