Patente DHV
Ante la gravedad de la contaminación del agua en nuestro país, se ha reforzado continuamente la construcción de plantas depuradoras de aguas residuales urbanas en nuestro país. Las normas sobre emisiones contaminantes tienen requisitos cada vez más estrictos para el nitrógeno y el fósforo. Las nuevas plantas de tratamiento de aguas residuales deben considerar el control de las emisiones de nitrógeno y fósforo, mientras que las plantas de tratamiento de aguas residuales existentes deben actualizarse para mejorar o fortalecer sus funciones de eliminación de nitrógeno y fósforo.
1 El impacto del nitrógeno y el fósforo en el medio acuático
Una cantidad adecuada de nitrógeno y fósforo juega un papel importante en la promoción del crecimiento de plantas y microorganismos acuáticos, y también juega un papel importante cierto papel en el mantenimiento del equilibrio del medio acuático. El exceso de nutrientes, como nitrógeno y fósforo, que ingresan al cuerpo de agua provocarán la eutrofización del cuerpo de agua, lo que provocará que el fitoplancton en el cuerpo de agua se multiplique o incluso explote, provocando un fenómeno de "floración de algas". El fenómeno de la "floración de algas" es una manifestación evidente de la contaminación del agua, que agravará aún más la contaminación de las masas de agua. El crecimiento masivo o explosivo de algas formará algas flotantes gruesas o delgadas en la superficie del agua, lo que provocará hipoxia en el cuerpo de agua y asfixia de los animales acuáticos. Algunas algas también producen toxinas nocivas que dañan los ecosistemas acuáticos y reducen la biodiversidad.
Existen tres indicadores de eutrofización de las masas de agua: factores nutricionales, factores ambientales y factores biológicos. Entre ellos, los factores nutricionales son la causa fundamental de la eutrofización de los cuerpos de agua, siendo el nitrógeno y el fósforo los factores más críticos. Por lo tanto, controlar el contenido de nitrógeno y fósforo que ingresa a las masas de agua es crucial para resolver el problema de la eutrofización de las masas de agua.
2 Las principales fuentes de nitrógeno y fósforo en el agua
La contaminación por nitrógeno y fósforo en las masas de agua en China proviene principalmente de la contaminación doméstica, la contaminación agrícola y las fuentes de contaminación industrial.
Las fuentes de contaminación doméstica se refieren principalmente a contaminantes provenientes de las ciudades, como excrementos humanos, desperdicios de alimentos y diversos detergentes sintéticos. Este tipo de residuos contiene una gran cantidad de sustancias nitrogenadas y fosforadas. Si no se tratan o no se tratan estrictamente, se convertirán en una fuente de contaminación por nitrógeno y fósforo en los cuerpos de agua.
La contaminación agrícola se refiere principalmente a la contaminación causada por el uso grande o excesivo de fertilizantes químicos y altas tasas de pérdidas. Como todos sabemos, los principales componentes de los fertilizantes químicos son el nitrógeno y el fósforo. El uso incontrolado o excesivo de fertilizantes químicos en la agricultura provoca una alta tasa de pérdida de fertilizantes químicos, que pueden convertirse fácilmente en una fuente de contaminación por nitrógeno y fósforo en las masas de agua.
La contaminación industrial se refiere principalmente a las aguas residuales industriales generadas por las industrias procesadoras de alimentos y empresas productoras de fertilizantes, que contienen grandes cantidades de nitrógeno y fósforo. Si se vierte directamente en cuerpos de agua sin tratamiento o con un tratamiento inadecuado, tendrá un gran impacto en la contaminación por nitrógeno y fósforo en los cuerpos de agua.
3 Estado actual de la eliminación de nitrógeno y fósforo en las plantas de tratamiento de aguas residuales de China
La construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas en mi país comenzó en Shanghai en la década de 1920. La construcción a gran escala de plantas urbanas. Se iniciaron plantas de tratamiento de aguas residuales. En las primeras etapas de construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas, el proceso de tratamiento utilizaba tecnología de lodos activados, que trataba principalmente contaminantes orgánicos y sólidos suspendidos en las aguas residuales urbanas. Sin embargo, su capacidad para tratar el nitrógeno y el fósforo en las aguas residuales era débil y su tasa de eliminación. bajo. Posteriormente, a principios de la década de 1980, se empezaron a aplicar algunos nuevos procesos de tratamiento de aguas residuales en las plantas de tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, en general, los procesos de eliminación de nitrógeno y fósforo en las plantas de tratamiento de aguas residuales de mi país todavía se encuentran en un nivel bajo en esta etapa.
En la década de 1990, a medida que la contaminación del medio ambiente acuático en China se volvía cada vez más grave, la gente comenzó a trabajar duro para controlar la contaminación, incluidos estándares de calidad del agua subterránea, estándares de calidad del agua superficial y estándares de calidad del agua de mar, todos los cuales establecen estándares para el nitrógeno. y fósforo en el agua. Los valores establecen requisitos claros. Durante este período, la construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales en mi país tiene requisitos de proceso cada vez más estrictos para la eliminación de nitrógeno y fósforo. Las nuevas plantas de tratamiento de aguas residuales deben considerar el control del nitrógeno y el fósforo, mientras que las plantas de tratamiento de aguas residuales existentes necesitan las modificaciones correspondientes en sus procesos de eliminación de nitrógeno y fósforo.
Aplicación de la tecnología de eliminación de nitrógeno y fósforo en las plantas de tratamiento de aguas residuales de mi país
4.1 Tecnología de zanjas de oxidación
La tecnología de zanjas de oxidación tiene un flujo de proceso simple, operación estable y Gestión conveniente, bajo costo de procesamiento y otras características. En comparación con otros procesos, tiene las ventajas de una fuerte resistencia a la carga de impacto, buena calidad del efluente, menos lodos residuales y menos estructuras. En nuestro país son muy utilizadas la zanja de oxidación Carrusel, la zanja de oxidación Obet, la zanja de oxidación triple y la zanja de desoxidación.
La zanja de oxidación con plataforma giratoria fue desarrollada por la empresa holandesa DHV en 1967. Tiene las ventajas de baja inversión, alta eficiencia de procesamiento, buena confiabilidad, administración conveniente, bajos costos de operación y mantenimiento, etc., y ha sido ampliamente utilizado en países de todo el mundo. La planta de tratamiento de aguas residuales n.º 1 de Kunming, la planta de tratamiento de aguas residuales de Zhuhai Xiangzhou, la planta de tratamiento de aguas residuales de Zhongshan y la planta de tratamiento de aguas residuales de Chongqing Beibei utilizan este proceso.
El proceso de zanja de oxidación de Aubert es un proceso desarrollado y propiedad de USFilterEn-virex, que es muy adecuado para el tratamiento biológico secundario convencional de aguas residuales. En la actualidad, nuestro país ha logrado el diseño y la localización independientes de equipos para este proceso. La planta de tratamiento de aguas residuales occidental de Beidaihe y la planta de tratamiento de aguas residuales central de Wenzhou deberían adoptar este proceso.
La zanja de oxidación de tres ranuras, también conocida como zanja en forma de T, es una forma estructural típica de zanja de oxidación. Este proceso tiene las características de proceso simple, baja inversión en construcción y bajo costo operativo. En términos de diseño estructural, no es necesario instalar tanques de sedimentación primarios y secundarios ni dispositivos de retorno de lodos adicionales, lo que evita en cierta medida las desventajas de la gran huella del proceso de zanja de oxidación. Este diseño de proceso se ha adoptado en plantas de tratamiento de aguas residuales en los suburbios del este de Handan, el nuevo distrito de Suzhou, Shenzhen Binhe, Luofang y otras plantas de tratamiento de aguas residuales.
El proceso de zanja de oxidación DE es un sistema de doble zanja, similar al sistema de tres zanjas, pero la diferencia es que el sistema de zanja de oxidación DE tiene un sistema de retorno de lodos independiente. La planta de tratamiento de aguas residuales de Xi'an Beishiqiao adopta este proceso.
La tecnología de zanjas de oxidación ha recibido amplia atención desde sus inicios. Actualmente, hay aproximadamente miles de plantas de tratamiento de aguas residuales con zanjas de oxidación en funcionamiento en Europa. Desde la década de 1980, mi país ha introducido la tecnología de zanjas de oxidación extranjeras. Después de la digestión y la absorción, la tecnología de zanjas de oxidación se ha convertido en una de las principales tecnologías para el tratamiento de aguas residuales urbanas en mi país.
Aplicación del proceso 4.2A/O
El proceso A/0 tiene buenos efectos de eliminación de nitrógeno y fósforo y fue la corriente principal de eliminación de nitrógeno y fósforo en el tratamiento de aguas residuales urbanas en los años 1980 y Década de 1990. Artesanía. El proceso A/0 incluye el proceso de eliminación de fósforo A/0 y el proceso de desnitrificación A/0. Por lo general, el efecto de eliminación de fósforo puede alcanzar más del 90% y el efecto de eliminación de nitrógeno es más del 80%. Este proceso no requiere fuentes de carbono adicionales para la eliminación de nitrógeno, puede realizar completamente la desnitrificación, es fácil de controlar la expansión de lodos y tiene bajos costos de inversión y operación. Por lo tanto, se ha utilizado ampliamente en las primeras plantas de tratamiento de aguas residuales en mi país. Como la planta de tratamiento de aguas residuales de Tianjin Dongjiao, la planta de tratamiento de aguas residuales de Beijing Gaobeidian, la planta de tratamiento de aguas residuales de Hangzhou Baos y la planta de tratamiento de aguas residuales de Shenyang Xijiao.
El proceso A/0 tiene efectos obvios sobre la sedimentación de lodos y la eliminación de fósforo, pero su control del proceso es limitado. Cuando se produce la nitrificación, el efecto de eliminación de fósforo se reducirá. Además, cuando la temperatura y la carga de agua de entrada del proceso A/0 son bajas, la capacidad metabólica de los microorganismos se debilitará y el crecimiento de los lodos será más lento, lo que tendrá un mayor impacto en el efecto de eliminación de fósforo.
4.3: Aplicación de A2/O y su proceso mejorado
El proceso A2/0 es un proceso de eliminación simultánea de nitrógeno y fósforo comúnmente utilizado en China. Al proceso A/0 se le agrega un tanque anóxico que solo tiene función de remoción de fósforo para lograr la remoción simultánea de nitrógeno y fósforo. Es simple de operar y de bajo costo, y se ha utilizado ampliamente en plantas de tratamiento de aguas residuales en mi país. Este proceso se ha aplicado en la Segunda Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Kunming, la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Guangzhou Datansha y la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Xi'an Dengjiacun. Sin embargo, este proceso no puede lograr una desnitrificación y eliminación de fósforo simultáneas y eficientes. Sus propios defectos, a saber, la contradicción y competencia entre las bacterias nitrificantes, las bacterias desnitrificantes y las bacterias acumuladoras de fósforo en los requisitos de carga orgánica y fuente de carbono, hacen que sea difícil lograr una desnitrificación y una eliminación de fósforo simultáneas y eficientes. Desnitrificación en el mismo sistema. Eliminación de nitrógeno y fósforo.
Para resolver los defectos inherentes del proceso A2/0, muchos investigadores han llevado a cabo varios estudios para actualizar y mejorar el proceso. Entre ellos, China ha obtenido dos tecnologías patentadas, a saber, el A2/ invertido. 0 y el proceso A-A2/0.
El proceso A2/0 invertido consiste en invertir las posiciones de proceso del tanque anóxico y del tanque anaeróbico en el proceso A2/0, y colocar el tanque anóxico frente al tanque anaeróbico. El proceso A2/0 invertido puede operarse con o sin reflujo de nitrato, y el ambiente del proceso es propicio para la formación de mayores capacidades de absorción de fósforo por parte de los microorganismos. Todos los lodos se someterán a un proceso completo de liberación y absorción de fósforo para mejorar la capacidad de eliminación de fósforo. Este proceso se ha aplicado bien en la planta de tratamiento de aguas residuales de Jiangsu Changzhou Qingtan, la planta de tratamiento de aguas residuales de Changzhou Beicheng y la planta de tratamiento de aguas residuales de Qingdao Licunhe.
El proceso A-A2/0 añade un tanque anóxico delante del tanque anaeróbico. Al separar el tanque anaeróbico de las aguas residuales sin tratar, el proceso A2/0 original se puede transformar fácilmente en el proceso A-A2/0. El proceso A-A2/0 puede garantizar la desnitrificación completa del nitrato en RAS y suficientes fuentes de carbono. El contenido más bajo de nitrato en el tanque anaeróbico puede mejorar el efecto de eliminación de fósforo. La planta de tratamiento de aguas residuales de Shandong Tai'an y la planta de tratamiento de aguas residuales de Qingdao Tuandao han logrado buenos efectos de eliminación de nitrógeno y fósforo mediante la aplicación de este proceso.
4.4: Proceso SBR y su aplicación mejorada
El proceso SBR forma un sistema A2/0 en series de tiempo a través de un programa de control automático, el cual es económico, eficiente y flexible en el control. Tiene un buen efecto de eliminación de fósforo y es adecuado para plantas de tratamiento de aguas residuales pequeñas y medianas.
Existen algunos problemas técnicos en el proceso SBR típico. En primer lugar, la entrada intermitente de agua y la aireación intermitente, el funcionamiento intermitente y el arranque y parada frecuentes del aireador afectan en gran medida la estabilidad operativa de todo el proceso, y en segundo lugar, la tasa de utilización del tanque de reacción en la etapa de aireación también es baja; Debido a la entrada intermitente de agua y a los frecuentes arranques y paradas del agua, el diseño de sistemas de control automático y la instalación de válvulas de compuerta de entrada de agua secuenciales se vuelven más complejos. Cuando la cantidad de agua entrante es grande, es necesario operar en paralelo múltiples conjuntos de piscinas de reacción, lo que aumenta la complejidad general del sistema. En tercer lugar, para algunas aguas residuales orgánicas refractarias de alta concentración, el tiempo de reacción es más largo. Para resolver los problemas anteriores, muchos investigadores han mejorado el proceso SBR típico. Los procesos más maduros incluyen el proceso ICEAS, el proceso DAT-IAT, el proceso CASS, etc.
La característica más importante del proceso ICEAS es la adición de una zona de prerreacción en el extremo de entrada de agua del reactor. El modo de operación es entrada continua de agua y drenaje intermitente. La zona de prerreacción puede ajustar el flujo de agua y la zona de reacción principal es el cuerpo principal de aireación y sedimentación. El proceso ICEAS también puede considerarse como un proceso SBR con entrada continua de agua y drenaje intermitente. La tercera planta de tratamiento de aguas residuales de Kunming utiliza este proceso y obtiene buenos resultados operativos.
El proceso DAT-IAT coloca el tanque DAT y el tanque IAT en el mismo tanque de reacción, separados por una pared de desviación. El tanque DAT se llena continuamente con agua y se airea para mantener el equilibrio hidráulico del sistema y mejorar efectivamente la estabilidad de la operación del sistema. Además, la aireación continua fortalece la degradación de la materia orgánica refractaria, acorta el tiempo de tratamiento de aguas residuales orgánicas de alta concentración y, en consecuencia, acorta el tiempo de funcionamiento del aireador. Además, la entrada continua de agua a la piscina DAT se puede lograr mediante bombas de aguas residuales comunes, lo que reduce en gran medida la complejidad del sistema. Este proceso ha logrado buenos resultados de aplicación en la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la Zona de Desarrollo Económico y Tecnológico de Tianjin y en la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Fushun Sanbaotun.
Como mejora del proceso SBR, el proceso CASS añade una zona de selección biológica, la zona de prerreacción, al extremo de entrada de agua de la piscina SBR, logrando un flujo continuo de agua y un drenaje intermitente. Todo el proceso de aireación, sedimentación, drenaje, etc. discurre periódicamente en el mismo tanque, eliminando la necesidad del tanque de sedimentación secundario y sistema de retorno de lodos del método convencional de lodos activados. La Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la Ciudad Aeroespacial de Beijing adopta este proceso.
5 Conclusión
A medida que los problemas ambientales de mi país se vuelven cada vez más prominentes, la gestión ambiental del agua de mi país también se fortalece constantemente y los requisitos para la eliminación de nitrógeno y fósforo en las plantas de tratamiento de aguas residuales también aumentan. . estricto. Algunas plantas de tratamiento de aguas residuales que se están construyendo en sus primeras etapas también enfrentan el problema de mejorar sus funciones de eliminación de nitrógeno y fósforo. Basado en la aplicación actual de los procesos de eliminación de nitrógeno y fósforo en plantas de tratamiento de aguas residuales, el proceso A2/0 y sus mejoras, el proceso de zanja de oxidación, el proceso SBR y sus mejoras son opciones con una amplia gama de aplicaciones y buenos efectos de aplicación.
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