Как эта технология решает проблему денитрификации сточных вод с низким соотношением углерода-к-азоту, от лабораторных-}масштабных применений с расходом 300 000 м³/сут?
Перед теми, кто работает в сфере очистки сточных вод, в настоящее время стоит двойная задача: с одной стороны, стандарты сброса городских сточных вод постоянно ужесточаются, при этом-все возрастают требования к удалению общего азота и общего фосфора, что делает экстремальную денитрификацию необходимостью для отрасли; с другой стороны, в городских сточных водах Китая преобладает низкое соотношение углерода-к-азоту. Традиционные процессы полагаются на внешние источники углерода для обеспечения эффективности денитрификации, что не только значительно увеличивает эксплуатационные расходы, но и создает дополнительное давление на выбросы углерода, что противоречит стратегической цели «двойного-углерода».
В традиционных процессах AAO большая часть источников органического углерода в сточных водах теряется в результате аэрации и окисления на аэробной стадии, в результате чего остается недостаточно источников углерода для денитрификации, что затрудняет удовлетворение потребностей отрасли в трансформации «повышения качества и эффективности + сокращения загрязнения и выбросов углерода». Быстро развивающийся анаэробный-кислородный-бескислородный процесс (АОА), основное преимущество которого заключается в глубоком удалении азота и фосфора без внешних источников углерода, постепенно перешел от лабораторных исследований к крупномасштабной инженерной практике, став феноменальной «темной лошадкой» в отрасли очистки сточных вод.
Расшифровка ядра: просто изменение порядка реакции. В чем магия АОА?
Многие люди задаются вопросом, почему АОА, по сравнению с традиционным процессом ААО, только меняет порядок реакций «аэробных» и «бескислородных», достигая качественного прорыва. Ответ кроется в уникальном механизме удаления азота и фосфора, основанном на внутреннем источнике углерода,-сначала хранящем, а затем утилизирующем.
Традиционные процессы ААО (анаэробно-анаэробные-аэробные) используют анаэробный-бескислородный-аэробный поток. Большинство легко биоразлагаемых источников органического углерода в сточных водах без разбора окисляются и разлагаются во время аэрации на аэробной стадии. На самом деле очень мало углерода доступно для денитрификации на бескислородной стадии, что вынуждает добавлять внешние источники углерода, такие как ацетат натрия, чтобы заполнить пробел, создавая порочный круг: «чем больше источников углерода не хватает, тем больше их добавляют; чем выше стоимость, тем выше выбросы углерода».
Напротив, процесс AAO с его трехэтапной -анаэробной-аэробной-бескислородной схемой полностью реструктурирует путь использования источников углерода, гарантируя эффективное использование каждого источника углерода:
1. Анаэробная стадия: блокировка углерода на основе-источника
Легко биоразлагаемая ХПК в приточной воде преимущественно преобразуется во внутренние источники углерода, такие как ПГА, и сохраняется в микроорганизмах. По сути, это заранее подготавливает «денитрификационные боеприпасы» для микроорганизмов, предотвращая выбросы углерода из источника.
2. Аэробная стадия: прецизионная нитрификация.
На этом этапе завершается весь процесс нитрификации аммиачного азота. Одновременно, точно контролируя время аэрации и концентрацию растворенного кислорода, он предотвращает чрезмерное окисление внутреннего источника углерода, хранящегося внутри микроорганизмов, обеспечивая достаточные резервы для последующей денитрификации.
3. Пост-Аноксическая стадия: эндогенная денитрификация.
Микроорганизмы используют заранее-запасенный внутренний источник углерода для завершения денитрификации нитратного азота. Весь процесс не зависит от внешних источников углерода, что принципиально решает проблему недостаточности источника углерода в сточных водах с низким-углеродом-к-азоту.
Жесткая проверка: эти проекты были реализованы и показывают результаты от 100 000 до 300 000 м³/сут.
Эффективность технологии доказана инженерной практикой. В настоящее время процесс AOA широко применяется на очистных сооружениях во многих городах Китая, охватывая различные сценарии, такие как новые проекты, модернизация, воздействие сезона дождей и работу при низких-температурах, обеспечивая весьма убедительные эксплуатационные результаты.
Результаты производственных испытаний показывают, что даже в экстремальных условиях с водной нагрузкой, превышающей 202%, качество сточных вод процесса АОА существенно не ухудшалось: скорости удаления аммиачного азота, общего азота и общего фосфора претерпевали лишь незначительные, контролируемые колебания, а концентрации сточных вод оставались стабильно в пределах стандартов. Просто регулируя коэффициент возврата первичного ила, соотношение воздуха-к-воды и концентрацию ила, система может быстро вернуться к стабильной работе, идеально адаптируясь к сложным условиям значительных колебаний объема воды в сезон дождей.
Полная-адаптируемость к сценариям: совместимость с модификациями, возможность работы при низких-температурах
Помимо новых проектов, процесс АОА также демонстрирует высокую совместимость при модернизации существующих очистных сооружений. После завершения модернизации процесса АОА с производительностью 1 500 м³/день-на станции очистки сточных вод в Чунцине общая степень удаления азота увеличилась с 71,52 % по сравнению с исходным процессом ААО до 83,01 % без необходимости использования внешнего источника углерода, а эффективность удаления ХПК, аммиачного азота и общего фосфора значительно превосходит традиционные процессы.
Решая болезненную проблему отрасли, связанную со снижением активности денитрификации из-за низких зимних температур в северных регионах и регионах плато, установка очистки технологических сточных вод AOA производительностью 40 000 м³/сут в Гуйяне, работающая в течение 430 дней при температуре воды всего 11 градусов, все же достигла 40%-ного вклада удаления азота в своей пост-аноксической зоне, при этом общее содержание азота в сточных водах остается стабильным на уровне 4,13 мг/л. По сравнению с установками очистки технологических сточных вод AAO с тем же источником притока общий азот в сточных водах был снижен на 54,62%, потребление энергии в биологических резервуарах было снижено на 24%, потребление химикатов на 39% и образование осадка на 7%.
Помимо соответствия стандартам: потенциал будущего обновления процесса AOA
В настоящее время процесс АОА сформировал относительно законченную техническую систему, но его потенциал выходит далеко за рамки этого. Чтобы удовлетворить потребности развития отрасли очистки сточных вод в снижении энергопотребления и выбросов углекислого газа, отрасль начала изучать возможность интеграции процесса АОА с новыми технологиями удаления азота для дальнейшего изучения потенциала технологической модернизации.
Многочисленные исследования показали, что совмещенная система технологии AOA (автоматическая аэрация) с технологиями короткой-нитрификации и анаэробного окисления аммония (ANAO) демонстрирует исключительную эффективность удаления азота при очистке городских сточных вод с низким соотношением COD/TN: Интегрированная система -нитрификации-ANAO, основанная на процессе AOA, после стабильной работы достигает всего 2,3 общей концентрации азота в сточных водах. мг/л, при этом общая степень удаления азота достигает 95,8%; модифицированная система с непрерывным потоком AOA в условиях, когда соотношение COD/TN входящей воды составляет всего 3,2, обеспечивает улучшенный эффект очистки с TN в сточных водах (4,6 ± 1,5) мг/л и общим фосфором (0,2 ± 0,2) мг/л, при этом удаление азота, связанное с ANAO-, составляет более 86%.
Эти исследования открывают неограниченные возможности для будущей реализации технологии очистки сточных вод с почти-нулевым выбросом углерода и почти-нулевым потреблением энергии с использованием процесса АОА, а также обеспечивают основную технологическую поддержку для низко-трансформации очистки сточных вод в моей стране.
Заключение
От решения узкой проблемы удаления азота из сточных вод с низким соотношением углерода-к-азоту до адаптации к трансформационным потребностям отрасли, направленным на «повышение синергетической эффективности за счет сокращения загрязнения и сокращения выбросов углерода», процесс AOA продемонстрировал свою основную ценность в области очистки сточных вод благодаря ощутимым инженерным результатам. Благодаря постоянным технологическим итерациям и широкомасштабному-продвижению процесс AOA становится предпочтительным решением для строительства и модернизации городских очистных сооружений в моей стране, побуждая отрасль постепенно переходить от «соответствия стандартам выбросов» к высококачественному этапу-развития «зеленых, низко-углеродных выбросов и повышенной эффективности».