Процесс адсорбции / биоокисления представляет собой двухэтапную модификацию процесса активного ила, используемого для очистки сточных вод . Он состоит из A-ступени с высокой нагрузкой и ступени B с низкой нагрузкой. Процесс осуществляется без первичного осветлителя , а стадия А представляет собой открытую динамическую биологическую систему. Обе ступени имеют отдельные отстойники и линии рециркуляции ила, что позволяет поддерживать уникальные микробные сообщества в обоих реакторах.
История
Процесс адсорбции / биоокисления был изобретен в середине 1970-х профессором Ахенского университета Бото Бёнке. Он был основан на находке, сделанной немецким инженером Карлом Имхоффом в 50-х годах. [ необходимо дополнительное объяснение ] Имхофф заявил, что эффективность обработки 60-80 процентов может быть достигнута в сильно загруженных бассейнах для активного ила.
В 1977 году Бёнке опубликовал свою первую статью о процессе адсорбции / биоокисления. [1] В том же году был выдан патент. Обширные исследования следующих лет, проведенные проф. Бёнке вместе с Берндом и Андреасом Дирингом в 1985 году основали компанию Dr.-Ing. Bernd Diering GmbH. В том же году AB-процесс был впервые в полном объеме применен на очистных сооружениях Крефельда , Германия (800 000 ПЭ). В 1990 году только в Западной Германии существовало 19 полномасштабных установок. Дальнейшему применению процесса в Европе препятствовало ужесточение требований к сбросу сточных вод в отношении азота и фосфора. Этот процесс снова привлек внимание в 2000-х годах из-за возросшего интереса к рекуперации энергии из сточных вод .
Принцип действия
Стадия А, или стадия адсорбции, является наиболее инновационным компонентом процесса. Ему не предшествует первичное лечение .
Поступающие органические вещества удаляются на стадии A в основном путем флокуляции и сорбции в ил из-за высоких скоростей загрузки (2-10 г БПК • г VSS -1 • сут -1 ) и низкого возраста ила (обычно 4-10 ч). . Происходит гидролиз сложных органических молекул, улучшая биоразлагаемость притока B-стадии. Высокая скорость загрузки и низкий возраст ила способствуют развитию динамического биоценоза с большой долей микроорганизмов, присутствующих в фазе экспоненциального роста. Разнообразный биоценоз ила увеличивает разнообразие органических соединений, которые могут разлагаться на стадии А, и делает процесс более устойчивым к ударным нагрузкам. [2] В общей сложности до 80% поступающего органического вещества может быть удалено на стадии А. [2] Требуемый объем реактора и подача кислорода ниже по сравнению с удалением в обычном процессе с активным илом .
Стадия B, или стадия биоокисления, представляет собой типичный процесс с низким содержанием активного ила, при котором происходит биоразложение оставшегося органического материала. Стадия B может быть разработана для удаления азота и / или фосфора путем чередования аэробных, аноксических и анаэробных зон в реакторе.
Типичные рабочие условия процесса адсорбции / биоокисления
Параметр | Сцена | B-этап |
---|---|---|
Скорость нагружения, г БПК • г ВСС -1 • г -1 | 2–10 | 0,05 - 0,3 |
HRT, ч | 0,5 | 2–4 |
MLSS, г / л | 1,5 - 2 | 3–4 |
СТО, д | 0,2 - 0,5 | 15–20 |
Кислород растворенный, мг / л | 0,2 - 0,7 | 0,7 - 1,5 |
Преимущества процесса
- Более низкие требования к аэрации снижают потребление энергии и затраты на аэрацию на 20 процентов по сравнению с традиционной одноступенчатой установкой активного ила. [3]
- Объем аэротенков на 40% меньше по сравнению с обычной одноступенчатой установкой активного ила. [3]
- Повышенное образование ила на стадии A приводит к увеличению производства биогаза в варочном котле (для установок с анаэробным сбраживанием избыточного ила). [4]
- Устойчивость к ударным нагрузкам (pH, химическая потребность в кислороде (ХПК), токсичные вещества) объясняется широким биохимическим потенциалом, высокой способностью к мутации и адаптируемостью ила на стадии A. [2]
- Стадия A может принимать более высокие органические нагрузки, чем традиционные системы с активным илом.
- Концентрации сточных вод более стабильны из-за используемой двухступенчатой конфигурации процесса.
- Тяжелые металлы в основном удаляются с осадком на стадии А. Следовательно, отстой на стадии B имеет более низкие концентрации тяжелых металлов, чем отстой от обычного процесса с активным илом, и может соответствовать сельскохозяйственным стандартам. [5]
Недостатки процесса
- Неполная денитрификация часто наблюдается на стадии B, если соотношение C / N на входе низкое. Прямой байпас части притока A-стадии с высоким содержанием органических веществ в B-стадию используется для увеличения отношения C / N.
- Высокий уровень образования ила на стадии A является недостатком для очистных сооружений, которые не оборудованы анаэробным сбраживанием ила, поскольку это увеличивает затраты на обработку ила.
- Шлам с A-стадии имеет плохие осаждающие свойства. [4]
- Большое время удерживания вызывает повышенную потребность в дополнительных реакторах для поддержания производительности, увеличивая затраты на оборудование.
Удаление питательных веществ
Удаление азота на стадии А может достигать 30-40%, поскольку азот органических соединений включается в осадок реактора из анаэробного ила восходящего потока (UASB).
Возраст осадка на стадии B обычно составляет от 8 до 20 дней, что способствует росту нитрификаторов . Поэтому полная нитрификация обычно достигается на стадии B. [2] Полная денитрификация является труднодостижимой из-за низкого соотношения C: N в потоке B-стадии. Недостаточная подача углерода из источника углерода на B-стадию происходит из-за высокой эффективности удаления органических веществ на A-стадии. Проблема может быть решена за счет уменьшения удаления органических веществ на стадии А, подачи внешнего источника углерода, периодической аэрации или снижения HRT на стадии А и / или оперативного контроля определенных рабочих параметров. [6] Для обеспечения биологического удаления азота и фосфора анаэробные и бескислородные отсеки вводятся перед зоной аэрации B-стадии.
Удаление фосфора из вторичного стока ступени B может быть достигнуто путем коагуляции солями железа и алюминия, например FeCl 3 или Al 2 (SO 4 ) 3 . [7] [8]
Применения для очистки городских сточных вод
Процесс адсорбции / биоокисления впервые был применен на заводе в Крефельде (800 000 ПЭ) в 1985 году. Завод был расширен и модифицирован и в настоящее время очищает городские и промышленные сточные воды 1 200 000 PE [2]
В настоящее время процесс адсорбции / биоокисления применяется на муниципальных очистных сооружениях в Германии , Нидерландах (СОСВ Дохавен (Роттердам), СОСВ Утрехта, СОСВ Гармерволде (Гронинген) и т. Д.), Австрии (СОСВ Зальцбурга, СОСВ Strass и др.), Испании. , США , Китай и др. [9]
Процесс адсорбции / биоокисления является частью инновационной концепции очистки сточных вод WaterSchoon, реализованной в Нидерландах. 250 квартир в новом районе Нордерхук ( Снек , Нидерланды) оборудованы системами раздельного сбора туалетных и остаточных бытовых сточных вод (или так называемых серых вод ). Оба потока обрабатываются отдельно для максимального извлечения ресурсов из сточных вод. Процесс адсорбции / биоокисления используется для очистки сточных вод с целью увеличения образования осадка. Осадок, образующийся на обеих стадиях процесса, сбраживается вместе со сточными водами туалета в реакторе UASB для максимального восстановления энергии. [10]
Области применения для очистки промышленных сточных вод
Процесс адсорбции / биоокисления используется для очистки промышленных сточных вод с высоким ХПК, в том числе сточных вод от:
- Целлюлозно-бумажная промышленность [11]
- Текстильная промышленность [12]
- Пищевая промышленность , в том числе молочная [13]
- Фармацевтическая промышленность [13]
- Кожевенная промышленность [12]
Отношения C / N и C / P в промышленных сточных водах часто слишком высоки для полного аэробного биоразложения поступающего органического вещества даже после стадии адсорбции. В этих случаях требуется добавление питательных веществ до стадии биоокисления. [11]
Смотрите также
- Биосорбция
- Перечень технологий очистки сточных вод
Рекомендации
- ^ Авиэйшн B. (1977). Das Adsorptions-Belebungsverfahren. Korrespondenz Abwasser, 24. Jahrg., 2/77
- ^ a b c d e Бёнке, Б., Дайринг, Б., & Zuckut, SW (1997). Процесс AB удаляет органические и питательные вещества. Водная среда и технологии, 9 (3), 23-27.
- ^ a b Технологии, которые меняют. Загрязняющие вещества в безвредные компоненты . www.eolss.net
- ^ a b Энергоэффективность в водном хозяйстве Европы. Архивировано 1 мая 2019 г., Wayback Machine . Отчет Stowa № 2010-44
- ↑ Wang, J.-L., Zhang, J.-T., Chen, X., `Yi, H.-X. (2011). Характеристики превращения тяжелых металлов в процессах адсорбции и биодеградации активного ила. Международная конференция по электротехнике и гражданскому строительству, ICETCE 2011 - Труды.
- ^ Wenyi Д., Hong Д., Ли-ап, З., Цзя, М., Baozhen, W. (2006). Оперативная модернизация процесса AB для биологического удаления азота и фосфора. Водная практика и технологии, 1 (4) doi: 10.2166 / WPT.2006078
- ^ Се, Ж.-Л., Shen, X., Peng, Z., Wang, Q. (2011). Исследование по удалению фосфора из вторичных стоков процесса AB с помощью хлорида железа. 5-я Международная конференция по биоинформатике и биомедицинской инженерии, ICBBE 2011 - Труды
- ^ Х, Y.-Y., Л, X.-X., Cheng, J.-H., Л, G. (2008). Экспериментальное исследование химически усиленного удаления фосфора с помощью процесса адсорбции-биодеградации. Журнал Южно-Китайского технологического университета (естественные науки)
- ^ Inventarisatie ван AB-Systemen в NL Архивированных 2016-03-05 в Wayback Machine . www.stowa.nl
- ^ [1] Архивировано 9 сентября 2017 года в Wayback Machine . www.waterschoon.nl
- ^ a b Knudsen, L., Pedersen, JA, & Munck, J. (1994). Усовершенствованная очистка сточных вод бумажных фабрик с помощью двухэтапного процесса активированного ила. Водные науки и технологии, 30 (3), 173-181
- ^ a b Шульце-Реттмер, Р., Ким, СС и Сон, СС (1992). Опыт работы с двухступенчатыми установками активного ила для промышленных сточных вод в Корее. Наука о воде и технологиях, 25 (4-5), 427-428.
- ^ a b Дженкинс, Д. и Ваннер, J, (редакторы) (2014). Активированный ил - 100 лет и подсчет. IWA публикует ISBN 9781780404943 .