Tradičný proces aktivovaného kalu je najstarší používaný, vysoko efektívny pri odstraňovaní organických látok. Za posledných 20 rokov sa hrozba eutrofizácie stáva čoraz závažnejšou a odstraňovanie dusíka a fosforu sa stalo kľúčovým cieľom čistenia odpadových vôd. To viedlo k vzniku vylepšeného procesu aktivovaného kalu, procesu AO a procesu AAO. Existujú dva typy procesov AO: anaeróbny - aeróbny proces na odstránenie fosforu a anoxický - aeróbny proces na odstránenie dusíka. Proces AAO odstraňuje dusík aj fosfor.
1. Zásada a proces procesu AAO
A - A - O biologický proces odstraňovania dusíka a fosforu kombinuje tradičný proces aktivovaného kalu, biologickú nitrifikáciu a denitrifikáciu a odstránenie biologického fosforu. V rámci tohto procesu sa BOD, SS a rôzne formy dusíka a fosforu odstránia súčasne. Aktivovaný kal v tomto systéme je primárne zložený z nitrifikácie, denitrifikácie a fosfátu - akumulujúcich baktérií. Závesné anaeróbne a všeobecné záväzné aeróbne baktérie sú týmto procesom do značnej miery eliminované. V aeróbnom sekcii nitrifikujúce baktérie premieňajú amoniakuálny dusík vo vplyve a amoniakálny dusík tvorený amoniakom organického dusíka na dusičnany biologickou nitrifikáciou. V anoxickej časti denitrifikačné baktérie premieňajú dusičnany zavedené vnútornou recirkuláciou do plynu dusíka prostredníctvom biologickej denitrifikácie, ktorá unikne do atmosféry, čím sa dosahuje odstránenie dusíka. V anaeróbnej sekcii fosfát - akumulovanie baktérií uvoľňuje fosfor a absorbuje ľahko degradovateľnú organickú hmotu, ako je nízka - hladina mastných kyselín. V aeróbnej časti fosfáty - akumulujúce baktérie absorbujú nadbytok fosforu a odstránia ho vypúšťaním prebytočného kalu.
Všetky tri typy baktérií uvedených vyššie majú funkciu odstraňovania BSK, ale denitrifikačné baktérie sú v skutočnosti primárnym činidlom na odstraňovanie BOD. Proces odstraňovania týchto rôznych látok môže byť intuitívne ilustrovaný charakteristickou krivkou procesu zobrazenou na obrázku. Keď odpadová voda vstúpi do prevzdušňovacej nádrže, koncentrácia BSK sa postupne znižuje, keď fosfát - akumulujúce baktérie ich absorbujú, denitrifikačné baktérie ho využívajú a aeróbna biodegradácia sa vyskytuje v aeróbnej časti. V anaeróbnej sekcii sa koncentrácia TP postupne zvyšuje v dôsledku uvoľňovania fosforu fosfátom - akumulujúcimi baktériami, ktoré dosahujú svoj vrchol v anoxickej časti. V anoxickej zóne sa všeobecne verí, že fosfáty - akumulujúce baktérie ani absorbujú ani uvoľňujú fosfor a fosfor fosfor fosfát (TP) zostáva stabilné. V aeróbnej zóne TP rýchlo klesá v dôsledku fosforu - akumulujúca absorpciu baktérií. V anaeróbnych a anoxických zónach sa koncentrácie dusíka amoniaku neustále znižujú a v aeróbnej zóne sa dusík amoniaku postupne znižuje, keď postupuje nitrifikácia. V anoxickej zóne no₃ - n koncentrácie na chvíľu stúpajú, predovšetkým kvôli zavedeniu veľkých množstiev no₃ - n internej recirkulácie. Ako však denitrifikácia postupuje, koncentrácia dusičnanov sa rýchlo znižuje. V leteckej zóne sa koncentrácie no₃ - n postupne zvyšujú s postupovaním nitrifikácie.
2. Účinnosť biologických systémov biologického dusíka a odstraňovania fosforu
A - A - o Biologický proces odstraňovania dusíka a fosforu je možné kontrolovať, aby sa prioritizovalo odstránenie fosforu. V tomto prípade môže účinnosť odstraňovania fosforu prekročiť 90%, ale účinnosť odstraňovania dusíka bude veľmi nízka. Ak je kontrolovaná na prioritné odstránenie dusíka, je možné dosiahnuť účinnosť odstraňovania dusíka presahujúceho 80%, zatiaľ čo odstraňovanie fosforu je často pod 50%. Pri optimálnej prevádzke je možné súčasne dosiahnuť účinnosť odstraňovania dusíka a fosforu presahujúceho 60%, ale udržiavanie vysokej účinnosti odstraňovania dusíka nie je možné. Počas prevádzky je možné uprednostňovať iba jednu z týchto dvoch metód; Vyváženie oboch bude mať za následok nízku účinnosť.
Tento proces má potenciál znížiť tp odpadové vody na menej ako 2 mg/l a TN na menej ako 9 mg/l, ale vyžaduje si dobrý dizajn a precízne prevádzkové riadenie. Mnoho čistiarní v zahraničí, ktoré tento proces využívajú predovšetkým na odstránenie dusíka, a zároveň zvažujú odstránenie fosforu. Ak výtok TP prekračuje štandardné, ako doplnok sa používa odstránenie chemického fosforu.
3. Parametre riadenia procesu AAO
1. Hlavné faktory ovplyvňujúce účinnosť nitrifikácie
1.1 Faktory ovplyvňujúce nitrifikačné baktérie
a. Teplota: Optimálna teplota pre nitrifikačné baktérie je 30 stupňov až 35 stupňov. Nižšie teploty (12 stupňov až 14 stupňov) spomaľujú nitrifikačnú reakciu a vedú k akumulácii dusitanu.
b. Rozpustený kyslík: Limit tolerancie pre nitrifikačné baktérie je 0,5 mg/l až 0,7 mg/l. Všeobecne by sa rozpustený kyslík v nitrifikačnej zóne mal udržiavať na približne 2 mg/l.
c. PH: Nitrifikačné baktérie sú veľmi citlivé na kolísanie pH, pričom optimálny rozsah je medzi 7,5 a 8,5. Počas nitrifikácie sa uprednostňuje vyššia alkalita.
d. Toxické látky: Nadmerné koncentrácie NH3-N a ťažkých kovov môžu interferovať s bunkovým metabolizmom, zhoršovať bakteriálnu oxidačnú kapacitu a inhibovať proces nitrifikácie.
e. Vek kalu: Toto by sa malo určiť na základe generovaného obdobia baktérií dusitanov. Dlhší vek kalov môže zvýšiť kapacitu nitrifikácie.
1.2 Faktory ovplyvňujúce denitrifikačné baktérie
a. Teplota: Optimálna teplota pre denitrifikačné baktérie je 35 stupňov až 45 stupňov. Ako teplota klesá, môže sa primerane zvýšiť čas hydraulického zadržiavania.
b. Rozpustený kyslík: rozpustený kyslík by sa mal striktne riadiť pod 0,5 mg/l.
c. PH: Optimálny rozsah je medzi 6,5 a 7,5. Denitrifikácia môže doplniť časť alkality stratenej počas nitrifikácie.
d. ZDROJ uhlíka: Keď je pomer C/N v zdrojovej vode príliš nízky, napríklad keď je pomer BOD/TKN<3-6, an external carbon source is required. Methanol or fecal water is generally used.
2. Faktory ovplyvňujúce odstránenie fosforu
a. Teplota: Odstránenie fosforu je normálne v teplotnom rozsahu 5 až 30 stupňov.
b. Rozpustený kyslík: rozpustený kyslík by sa mal striktne riadiť pod 0,2 mg/l v anaeróbnej zóne a okolo 2,0 mg/l v aeróbnej zóne.
c. PH: Účinnosť odstraňovania fosforu v biologickom rybníku sa výrazne zníži, keď je pH<6.5.
d. Zdroj uhlíka: Zaťaženie BSK v zdrojovej vode musí spĺňať pomer BOD/TP> 15.
e. Vek kalu: Čím kratší vek kalu, tým vyšší je obsah fosforu v kalu, tým väčšie je množstvo vypusteného zvyškového kalu a čím lepší je účinok na odstránenie fosforu.
3. Testovanie prevádzkovej výkonnosti systému ošetrenia aktivovaného kalu
Nasledujú bežné testovacie položky pre systém ošetrenia aktivovaného kalu.
1. Parametre odrážajúce účinnosť liečby: celkový BOD5, CODCR a SS vo vplyve a odpadovej vody.
2. Parametre odrážajúce Stav kalu: Pomer usadzovania kalov (SV%), MLSS, MLVSS, SVI, rozpustený kyslík (Do) a mikrobiálna mikroskopia.
3. Parametre odrážajúce výživové a environmentálne podmienky kalu: dusík, fosfor, pH, teplota vody atď.
4. AAO Process Abnormality a protiopatrenia
1. Objem kalu
Fenomén: Obtiažnosť kalov, usadzovanie sa, zvýšená SVI, štruktúra voľného kalu, expanzia objemu, zvýšený obsah vody, menej supernatanta a farebná variácia sú príkladmi hromadenia kalu.
Príčiny: Objem kalu môže byť spôsobené proliferáciou vláknitých baktérií alebo abnormálnym zvýšením viazanej vody v kalu; nadmerné uhľohydráty vo vode, nedostatok živín, ako sú N, P a Fe; nedostatočný rozpustený kyslík; vysoká teplota vody alebo nízke pH, čo môže ľahko viesť k proliferácii vláknitých baktérií; a preťaženie a nadmerný vek kalu, čo môže viesť k šíreniu vláknitých baktérií. Opatrenia: Zvýšenie prevzdušňovania; včasné odstránenie kalov; Zvýšte množstvo návratových kalov.
2. Dezintegrácia
Symptómy: Zakalená kvalita vody, fragmentované kalové vločky a zhoršujúca sa výkon liečby sú príznakmi rozpadu kalu.
Príčina: Nesprávna prevádzka, ako je nadmerné prevzdušňovanie, narúša biologickú (živinu) rovnováhu v aktivovanom kalu, znižuje mikrobiálnu biomasu a inaktiváciu, zníženie adsorpčnej kapacity, zmenšujúca sa veľkosť vločiek a zvyšujúca sa hustota. Prítomnosť toxických látok inhibuje alebo poškodzuje mikroorganizmy, znižuje alebo úplne zastavuje čistenie a spôsobuje inaktiváciu kalov.
Opatrenia: Príčina sa dá všeobecne určiť mikroskopickým pozorovaním. Ak sa identifikuje prevádzkový problém, objem odpadovej vody, objem spiatočného kalu, objem vzduchu, stav prepúšťania kalov a viacero ukazovateľov, ako sú SV, MLSS, DO a NS, by sa mali podľa toho skontrolovať a upraviť. Ak sa potvrdí, že toxické látky sú kontaminované odpadovou vodou, mali by sa považovať za výsledok nového začlenenia priemyselného odpadu. Zdroj by sa mal identifikovať a liečiť v súlade s normami vnútroštátnych emisií.
3. Kal plávajúce
Fenomén: Kaly plávajú v sekundárnej sedimentačnej nádrži v zhlukoch.
Príčina: Kaly v prevzdušňovacej nádrži sú príliš staré; Nitrifikácia rýchlo postupuje, čo spôsobuje denitrifikáciu na spodku nádrže, čo vedie k zníženiu relatívnej hustoty kalu a plávajúce v zhlukoch.
Opatrenia: Zvýšte návratný tok kalu alebo okamžitý kal vybíjania; Znížte koncentráciu kalu v zmiešanom likéru, skrátení vek kalu a znížte rozpustený kyslík, čím sa bráni nitrifikácii.
4. Plávajúce kaly vo výtoku
Fenomén: Plávajúce kaly v sekundárnej sedimentačnej nádrži spôsobujú zakalenú kvalitu vody a výrazne zvýšené hodnoty odpadových vôd SS.
Príčina: príliš vysoko aktivované hodnoty kalu SVI, čo vedie k zlému výkonu usadzovania; Nadmerný prietok vody do sedimentačnej nádrže, ktorý presahuje konštrukčné zaťaženie, čo vedie k skrátenému dobe hydraulickej retencie; a zvýšený rozpustený kyslík (Do) v odpadovej vody z biologickej nádrže.
Opatrenia: Vypúšťací kal okamžite, zvýšiť spätný tok kalu; ovláda prietok vody do vstupného čerpadla a upravte prietok vody do sedimentačnej nádrže; a znížiť prevzdušnenie v aeróbnej časti biologického tanku.