Пять типичных процессов очистки сточных вод

Процесс в реакторе секвенирования периодического действия (SBR), также известный как прерывистый процесс с активированным илом, состоит из одного или нескольких резервуаров SBR. В процессе эксплуатации сточные воды поступают в резервуары порциями, последовательно проходя пять независимых стадий: приток, реакция, осаждение, сток и холостой ход. Приток и сточные воды контролируются уровнем воды, а реакция и осаждение - временем. Продолжительность одного рабочего цикла варьируется в зависимости от нагрузки и требований к сточным водам и обычно составляет от 4 до 12 часов, при этом реакция составляет 40%. Эффективный объем резервуара представляет собой сумму входящего объема и необходимого объема ила в рамках цикла.

По сравнению с методами непрерывного потока метод SBR обеспечивает более высокую скорость реакции, более высокую эффективность обработки и более высокую устойчивость к ударным нагрузкам. Из-за высокой концентрации субстрата и большого градиента концентрации чередующиеся бескислородные и аэробные состояния подавляют чрезмерную пролиферацию облигатных аэробных бактерий, способствуя биологическому удалению азота и фосфора. Кроме того, более короткий возраст ила предотвращает доминирование нитчатых бактерий, тем самым уменьшая объем ила. По сравнению с методами непрерывного потока процесс SBR имеет более короткий путь потока и более простую структуру. Когда объем воды невелик, необходим только один реактор периодического действия, что устраняет необходимость в специальных отстойниках и уравнительных резервуарах и рециркуляции осадка, что приводит к снижению эксплуатационных затрат.

Этот метод полностью использует начальную способность удаления активного ила. За короткое время (10–40 мин) взвешенные и коллоидные органические вещества в сточных водах удаляются путем адсорбции. Затем сепарация жидкой-твердой фазы очищает сточные воды, удаляя примерно 85–90 % БПК5. Из насыщенного активного ила часть, требующая рециркуляции, вводится в регенерационный резервуар для дальнейшего окисления и разложения с целью восстановления его активности; оставшийся ил сбрасывается в систему очистки осадка без дальнейшего окисления и разложения. Этот процесс осуществляется в двух отдельных резервуарах (адсорбционном резервуаре и резервуаре регенерации) или в двух секциях одного резервуара. Он обладает высокой способностью выдерживать ударные нагрузки и может устранить необходимость в первичном отстойнике. Его главным преимуществом является значительная экономия инвестиций в инфраструктуру. Он лучше всего подходит для очистки сточных вод с высоким содержанием взвешенных и коллоидных веществ, таких как сточные воды кожевенного производства и коксования, и обеспечивает гибкость процесса. Однако из-за более короткого времени адсорбции эффективность его очистки не так высока, как у традиционных методов.

Окислительная канава представляет собой особый метод расширенной аэрации. Его план напоминает гоночную трассу, в кювете установлены две аэрационные вращающиеся щетки (диски). Также используются поверхностные аэраторы, струйные аэраторы или аэрационные устройства -типа стояка. Когда аэрационное оборудование работает, оно заставляет жидкость из канавы течь быстро, обеспечивая подачу кислорода и перемешивание.

По сравнению с обычными методами аэрации, окислительные канавы имеют такие преимущества, как меньшие инвестиции в инфраструктуру, простота обслуживания и управления, стабильный эффект очистки, лучшее качество сточных вод, меньшее образование ила, лучшее удаление азота и фосфора и более высокая адаптируемость к шоковым нагрузкам.

Реактор ICEAS имеет зону предварительной-реакции (занимающую 10 % объема резервуара) спереди. Реактор состоит из зоны предварительной-реакции и основной реакционной зоны, обеспечивающей непрерывный приток и прерывистый сток. Зона предварительной-реакции обычно находится в анаэробном и бескислородном состоянии, когда органические вещества адсорбируются активным илом. Эта зона также выполняет функцию биологической селекции, подавляя рост нитчатых бактерий и предотвращая набухание ила. Адсорбированное органическое вещество окисляется и разлагается активным илом в основной реакционной зоне.

Непрерывный приток решает противоречие между притоком и прерывистым притоком. Однако этот процесс имеет плохой эффект осаждения и очистки, склонен к накоплению осадка, имеет низкую нагрузку осадка, длительное время реакции, требует большего объема оборудования и требует более высоких инвестиций.

Сточные воды сначала попадают в анаэробный резервуар и смешиваются с возвратным илом. Под действием бактерий факультативной анаэробной ферментации легко биоразлагаемые крупномолекулярные-органические вещества в сточных водах преобразуются в полифосфатные-бактерии, аккумулирующие (ПАБ). ПАБ поглощаются ПАБ и сохраняются внутри бактерий, при этом необходимая энергия поступает за счет разложения цепей ПАБ. Впоследствии сточные воды поступают в бескислородную зону, где денитрифицирующие бактерии используют органическую матрицу сточных вод для денитрификации NO3-, приносимого возвращенной смешанной жидкостью. Когда сточные воды попадают в аэробный резервуар, концентрация органических веществ низкая. ПАБ в основном получают энергию за счет разложения ПАБ в организме для размножения бактерий. Одновременно они поглощают растворимый фосфор из окружающей среды и сохраняют его в виде цепочек ПАБ, которые затем выводятся из системы в виде избыточного ила. Низкая концентрация органического вещества в аэробной зоне системы способствует росту в этой зоне автотрофных нитрифицирующих бактерий.

Органическое сочетание трёх различных условий окружающей среды -анаэробных, бескислородных и аэробных-и разных типов микробных сообществ позволяет одновременно удалять органические вещества, азот и фосфор. Процесс прост и требует короткого времени гидравлического удерживания. SVI обычно меньше 100, что предотвращает образование осадка. Осадок имеет высокое содержание фосфора, обычно более 2,5%. В анаэробном-бескислородном резервуаре необходимо лишь осторожное перемешивание, чтобы перемешать осадок без увеличения содержания растворенного кислорода. В отстойнике не должно быть анаэробных-бескислородных условий, чтобы предотвратить выделение полифосфата-бактериями, накапливающими фосфор, что может привести к снижению качества сточных вод, а также денитрификацию, приводящую к образованию N2, который будет препятствовать осаждению. На эффект удаления азота влияет коэффициент рециркуляции смешанного щелока, тогда как на эффект удаления фосфора влияют растворенный кислород (DO) и нитратный кислород, переносимые с возвращаемым илом. Следовательно, невозможно повысить эффективность удаления азота и фосфора.