От лаборатория до широкомащабно-приложение при 300 000 m³/ден, как тази технология решава проблема с денитрификацията в отпадъчни води с ниско съотношение на въглерод-към-азот?
За тези, които работят в индустрията за пречистване на отпадъчни води, в момента има двойно предизвикателство: от една страна, стандартите за заустване на градските отпадъчни води непрекъснато се затягат, с непрекъснато-нарастващи изисквания за отстраняване на общия азот и общия фосфор, което прави екстремната денитрификация необходимост за индустрията; от друга страна, ниското съотношение на въглерод-към-азот е преобладаващо в градските отпадъчни води в Китай. Традиционните процеси разчитат на външни източници на въглерод, за да осигурят ефективност на денитрификацията, което не само значително увеличава оперативните разходи, но също така води до допълнителен натиск върху въглеродните емисии, което противоречи на стратегическата цел „двоен-въглерод“.
В традиционните AAO процеси повечето от източниците на органичен въглерод в отпадъчните води се губят чрез аериране и окисление в аеробния етап, оставяйки недостатъчно източници на въглерод за денитрификация, което затруднява посрещането на нуждите от трансформация на индустрията за „подобряване на качеството и ефективността + намаляване на замърсяването и въглеродните емисии“. Бързо развиващият се анаеробен-кислороден-аноксичен (AOA) процес, чиято основна сила е постигането на дълбоко отстраняване на азот и фосфор без външни източници на въглерод, постепенно се премести от лабораторни изследвания към широкомащабна-инженерна практика, превръщайки се във феноменален „тъмен кон“ в индустрията за пречистване на отпадъчни води.
Основно декриптиране: Просто промяна в реда на реакцията, каква е магията на AOA?
Много хора се чудят защо AOA, в сравнение с традиционния процес на AAO, само обръща реда на реакциите на "аеробни" и "аноксични", постигайки качествен пробив. Отговорът се крие в неговия уникален механизъм за отстраняване на азот и фосфор „първо складиране, след това използване“-вътрешен източник на въглерод.
Традиционните AAO (анаеробно-анаеробен-аеробни) процеси използват анаеробен-аноксичен-аеробен поток. Повечето от лесно биоразградимите източници на органичен въглерод в отпадъчните води се окисляват и разлагат безразборно по време на аериране в аеробния етап. Много малко въглерод всъщност е наличен за денитрификация в аноксичния етап, принуждавайки добавянето на външни източници на въглерод като натриев ацетат, за да запълни празнината, създавайки порочен кръг на "колкото повече въглеродни източници са оскъдни, толкова повече се добавят; колкото по-висока е цената, толкова по-високи са въглеродните емисии."
За разлика от това, процесът AAO, със своята три-етапна анаеробна-аеробна-аноксична структура, напълно преструктурира пътя на използване на въглеродния източник, като гарантира, че всеки въглероден източник се използва ефективно:
1. Анаеробен етап:-Въглеродно блокиране на базата на източник
Лесно биоразградимият COD във входящия поток за предпочитане се превръща във вътрешни източници на въглерод като PHA и се съхранява в микроорганизмите. Това по същество подготвя предварително "денитрификационни боеприпаси" за микроорганизмите, предотвратявайки въглеродните отпадъци от източника.
2. Аеробен етап: прецизна нитрификация
Този етап завършва целия процес на нитрификация за амонячен азот. Едновременно с това, чрез прецизно контролиране на времето за аериране и концентрацията на разтворен кислород, той предотвратява прекомерното окисляване на вътрешния въглероден източник, съхраняван в микроорганизмите, осигурявайки достатъчно резерви за последваща денитрификация.
3. След-аноксичен стадий: ендогенна денитрификация
Микроорганизмите използват своя предварително -съхранен вътрешен източник на въглерод, за да завършат денитрификацията на нитратния азот. Целият процес не разчита на външни източници на въглерод, решавайки фундаментално проблемната точка на индустрията от недостатъчния източник на въглерод в отпадъчните води с ниско-съотношение-към-азот.
Твърда проверка: От 100 000 до 300 000 m³/ден, тези проекти са изпълнени и показват резултати.
Ефективността на технологията е доказана от инженерната практика. Понастоящем процесът AOA се прилага в голям мащаб в пречиствателни станции за отпадъчни води в множество градове в Китай, като обхваща различни сценарии като нови проекти, надстройки, въздействия на дъждовния сезон и работа при ниски-температури, осигурявайки изключително убедителни оперативни резултати.
Резултатите от производствените тестове показват, че дори при екстремни условия с водно натоварване, надвишаващо 202%, качеството на отпадъчния поток от процеса AOA не се е влошило значително: нивата на отстраняване на амонячен азот, общ азот и общ фосфор са имали само незначителни, контролируеми колебания и концентрациите на отпадъчните води остават постоянно в рамките на стандартите. Чрез просто регулиране на коефициента на връщане на първичната утайка, съотношението въздух-към-вода и концентрацията на утайка, системата може бързо да се върне към стабилна работа, идеално адаптирайки се към сложните условия на значителни колебания в обема на водата по време на дъждовния сезон.
Пълна -адаптивност на сценарий: Съвместим с модернизирания, работи при ниски{1}}температурни операции
Освен нови проекти, процесът AOA демонстрира и силна съвместимост при надграждането на съществуващи пречиствателни станции за отпадъчни води. След завършване на модернизация на 1500 m³/d ORBAL окислителен канал-AOA процес в пречиствателна станция за отпадъчни води в Чунцин, общият процент на отстраняване на азот се увеличи от 71,52% от първоначалния процес на AAO до 83,01% без необходимост от външен източник на въглерод, а ефектите на премахване на COD, амонячен азот и общ фосфор бяха значително по-добри от традиционните процеси.
Обръщайки се към проблемната точка на индустрията на намалената активност на денитрификация, дължаща се на ниските зимни температури в северните/платови региони, 40 000 m³/d AOA технологична пречиствателна станция за отпадъчни води в Guiyang, работеща в продължение на 430 дни при условия на температура на водата до 11 градуса, все пак постигна 40% принос за отстраняване на азот в своята пост-аноксична зона, с общо отпадъчни води азотът остава стабилен при 4,13 mg/L. В сравнение с AAO пречиствателни станции за отпадъчни води със същия входящ източник, общият азот в отпадъчните води е намален с 54,62%, консумацията на енергия в биологичния резервоар е намалена с 24%, консумацията на химикали с 39%, а производството на утайки със 7%.
Отвъд постигането на стандарти: Потенциал за бъдещо надграждане на процеса AOA
Понастоящем процесът AOA е формирал относително завършена техническа система, но потенциалът му се простира далеч отвъд това. За да отговори на нуждите от развитие на индустрията за пречистване на отпадъчни води за по-ниска консумация на енергия и по-ниски въглеродни емисии, индустрията започна да проучва интегрирането на процеса AOA с нови технологии за отстраняване на азот, за да проучи допълнително потенциала за технологично надграждане.
Множество проучвания показват, че съчетаната система от технология AOA (автоматична аерация) с технологии за късо-нитрифициране и анаеробно амониево окисление (ANAO) показва изключителна ефективност на отстраняване на азот при пречистване на градски отпадъчни води с ниски съотношения COD/TN: Интегрирана-система за нитрификация-ANAO, базирана на процеса AOA, след стабилна работа постига обща концентрация на азот в отпадъчния поток е толкова ниска, колкото 2,3 mg/L, с обща степен на отстраняване на азот до 95,8%; модифицирана система за непрекъснат поток на AOA, при условия, при които съотношението COD/TN на вливането е толкова ниско, колкото 3,2, постига усъвършенствани ефекти на третиране с TN на отпадъчни води (4,6±1,5) mg/L и общ фосфор (0,2±0,2) mg/L, като ANAO-свързаното отстраняване на азот представлява над 86%.
Тези проучвания предоставят неограничени възможности за бъдеща реализация на пречистване на отпадъчни води с почти-нулеви източници на въглерод и почти-потребление на енергия с помощта на процеса AOA и също така осигуряват основна технологична подкрепа за ниско{2}}въглеродната трансформация на индустрията за пречистване на отпадъчни води в моята страна.
Заключение
От решаването на проблема с тесните места с отстраняването на азот от отпадъчните води с ниски съотношения на въглерод-към-азот до адаптирането към нуждите от трансформация на индустрията за „синергично подобряване на ефективността чрез намаляване на замърсяването и намаляване на въглерода“, процесът AOA демонстрира своята основна стойност в областта на пречистването на отпадъчни води чрез осезаеми инженерни резултати. С непрекъсната технологична итерация и широкомащабно-промоциониране, процесът AOA се превръща в предпочитано решение за изграждане и модернизиране на градски пречиствателни станции за отпадъчни води в моята страна, карайки индустрията да преминава стабилно от „срещане на стандарти за емисии“ към високо-етап на развитие на качество на „зелени, ниско-въглеродни емисии и подобрена ефективност“.