Abwasserqualität
1. Überschüssige organische Substanz
Zu den Faktoren, die sich hauptsächlich auf die Effizienz der Behandlung organischer Stoffe auswirken, gehören:
(1) Nährstoffe
Im Allgemeinen reichen Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor im Abwasser für den mikrobiellen Bedarf aus, oft sogar im Überschuss. Wenn jedoch der Anteil an Industrieabwässern relativ hoch ist, sollte das Kohlenstoff--Stickstoff--Phosphor-Verhältnis überprüft werden, um sicherzustellen, dass es dem Standard von 100:5:1 entspricht.
● Bei Stickstoffmangel werden meist Ammoniumsalze zugesetzt.
● Bei Phosphormangel werden in der Regel Phosphorsäure oder Phosphate zugesetzt.
(2) pH-Wert
Der pH-Wert des Abwassers ist normalerweise neutral und liegt zwischen 6,5 und 7,5. Ein leichter Abfall des pH-Werts kann durch anaerobe Fermentation in der Abwasserleitung verursacht werden. Erhebliche pH-Abfälle während der Regenzeit sind häufig auf städtischen sauren Regen zurückzuführen, insbesondere in Mischwassersystemen.
Eine plötzliche und große Änderung des pH-Werts, sei es ein Anstieg oder Abfall, wird normalerweise durch die große Einleitung von Industrieabwässern verursacht. Um den pH-Wert des Abwassers anzupassen, ist in der Regel die Zugabe von Natriumhydroxid oder Schwefelsäure erforderlich, was jedoch die Behandlungskosten erheblich erhöht.
(3) Öle und Fette
Wenn der Gehalt an öligen Substanzen im Abwasser hoch ist, nimmt die Belüftungseffizienz der Belüftungsausrüstung ab. Ohne eine Erhöhung der Belüftung sinkt die Behandlungseffizienz, eine Erhöhung der Belüftung erhöht jedoch zwangsläufig die Betriebskosten.
Ein hoher Ölgehalt verringert auch die Absetzleistung von Belebtschlamm und kann in schweren Fällen zu einer Aufblähung des Schlamms führen, was dazu führt, dass die Schwebstoffe (SS) im Abwasser die Standards überschreiten. Bei Zuflüssen mit hohem Ölgehalt sollten in der Vorbehandlungsstufe Ölentfernungsgeräte hinzugefügt werden.
(4) Temperatur
Die Temperatur hat vielfältige Auswirkungen auf den Belebtschlammprozess.
● Erstens beeinflusst es die mikrobielle Aktivität. Wenn im Winter keine Kontrollmaßnahmen ergriffen werden, nimmt die Behandlungseffizienz ab.
● Zweitens beeinflusst es die Trennleistung in Nachklärbecken; Beispielsweise können Temperaturänderungen zu Dichteströmen und Kurzschlüssen führen. Niedrige Temperaturen erhöhen die Viskosität des Schlamms und verringern die Absetzleistung.
● Drittens beeinflusst die Temperatur die Belüftungseffizienz. Im Sommer senken höhere Temperaturen die Sättigung mit gelöstem Sauerstoff, was die Sauerstoffübertragung erschwert und die Belüftungseffizienz verringert. Dadurch verringert sich auch die Luftdichte. Um die gleiche Luftzufuhr aufrechtzuerhalten, muss das Luftvolumen erhöht werden.
2.TP (Gesamtphosphor) übertrifft die Standards
Die biologische Phosphorentfernung beruht auf polyphosphatakkumulierenden Organismen (PAOs), die unter anaeroben Bedingungen Phosphor freisetzen und unter aeroben Bedingungen überschüssigen Phosphor absorbieren. Phosphor wird durch die Ableitung von phosphorreichem Überschussschlamm entfernt. Zu den Ursachen dafür, dass Abwasser-TP die Standards überschreitet, gehören:
(1) Temperatur
Die Temperatur beeinflusst die Phosphorentfernung weniger offensichtlich als die biologische Stickstoffentfernung. In einem gewissen Bereich funktioniert die biologische Phosphorentfernung trotz moderater Temperaturschwankungen erfolgreich. Experimente zeigen, dass die Phosphorentfernung bei Temperaturen über 10 Grad vorzuziehen ist, da PAOs bei niedrigen Temperaturen langsamer wachsen.
(2) pH-Wert
Zwischen pH 6,5 und 8,0 bleiben Phosphorgehalt und Aufnahmerate der Polyphosphat-Mikroorganismen stabil. Wenn der pH-Wert unter 6,5 sinkt, nimmt die Phosphoraufnahme stark ab. Plötzliche pH-Abfälle führen zu einem schnellen Anstieg der Phosphorkonzentration sowohl in der aeroben als auch in der anaeroben Zone; Je stärker der pH-Wert sinkt, desto mehr Phosphor wird freigesetzt. Bei dieser Freisetzung handelt es sich nicht um eine physiologische oder biochemische Reaktion von PAOs, sondern um einen rein chemischen „Säureauflösungseffekt“. Eine größere anaerobe Phosphorfreisetzung aufgrund des pH-Wert-Abfalls führt zu einer geringeren aeroben Phosphoraufnahme, was darauf hindeutet, dass die Freisetzung zerstörerisch und unwirksam ist. Bei steigendem pH-Wert kommt es zu einer leichten Phosphoraufnahme.
(3) Gelöster Sauerstoff (DO)
Jedes mg molekularer Sauerstoff kann 1,14 mg biologisch abbaubaren CSB verbrauchen, wodurch das PAO-Wachstum gehemmt und die Phosphorentfernung behindert wird. Die anaerobe Zone sollte einen niedrigen Sauerstoffgehalt aufrechterhalten, um die Säuregärung durch Anaerobier zu begünstigen, die Phosphorfreisetzung durch PAOs zu fördern und den Verbrauch biologisch abbaubarer organischer Stoffe zu reduzieren, sodass PAOs mehr PHB synthetisieren können. Umgekehrt erfordert die aerobe Zone einen höheren Sauerstoffgehalt, um die PAOs beim Abbau gespeicherter PHB zu unterstützen, um Energie für die Absorption von gelöstem Phosphat aus dem Abwasser und die Synthese von intrazellulärem Polyphosphat zu gewinnen. Der Sauerstoffgehalt sollte in anaeroben Zonen unter 0,3 mg/L und in aeroben Zonen über 2 mg/L kontrolliert werden, um eine wirksame anaerobe Phosphorfreisetzung und aerobe Aufnahme sicherzustellen.
(4) Nitrat-Stickstoff im anaeroben Tank
Nitratstickstoff in der anaeroben Zone verbraucht organische Substrate, hemmt die Phosphorfreisetzung von PAOs und beeinflusst somit die Phosphoraufnahme unter aeroben Bedingungen. Außerdem wird Nitratstickstoff von denitrifizierenden Bakterien als Elektronenakzeptoren für die Denitrifizierung verwendet, was die Fermentationsprozesse stört und Säuren produziert, die für den PAO-Phosphorstoffwechsel benötigt werden, wodurch die Freisetzung, Aufnahme und PHB-Synthese von PAO-Phosphor unterdrückt wird. Jedes mg Nitratstickstoff verbraucht 2,86 mg biologisch abbaubaren CSB und unterdrückt so die anaerobe Phosphorfreisetzung. Typischerweise wird der Nitratstickstoff auf unter 1,5 mg/L kontrolliert.
(5) Schlammalter
Die Phosphorentfernung erfolgt hauptsächlich durch die Ableitung von Überschussschlamm; Somit bestimmt die Menge des überschüssigen Schlamms die Effizienz der Entfernung. Das Alter des Schlamms wirkt sich direkt auf das Schlammaustragsvolumen und die Phosphoraufnahme aus. Ein niedrigeres Schlammalter verbessert die Phosphorentfernung, indem der Überschussschlammaustrag und die Systemphosphorentfernung erhöht werden, wodurch der Phosphorgehalt im Abwasser der sekundären Sedimentation reduziert wird. Die biologische Stickstoff- und Phosphorentfernung erfordert jedoch ein ausreichendes Schlammalter für das Wachstum nitrifizierender und denitrifizierender Bakterien, was die Phosphorentfernung häufig unbefriedigend macht. Im Allgemeinen wird das Schlammalter in Phosphorentfernungssystemen auf einen Wert zwischen 3,5 und 7 Tagen eingestellt.
(6) CSB/TP-Verhältnis
Bei der biologischen Phosphorentfernung haben die Art und Menge der organischen Substrate im anaeroben Stadium sowie das Verhältnis der von den Mikroben benötigten Nährstoffe zum Phosphor im Abwasser einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz der Entfernung. Verschiedene Substrate bewirken eine unterschiedliche Phosphorfreisetzung und -aufnahme. Leicht abbaubare organische Stoffe mit niedrigem Molekulargewicht (z. B. flüchtige Fettsäuren) werden von PAOs leicht verwendet, um gespeichertes Polyphosphat freizusetzen und eine starke Phosphorfreisetzung zu induzieren. Schwer abbaubare organische Stoffe mit hohem Molekulargewicht bewirken eine schwächere Phosphorfreisetzung. Je vollständiger die Phosphorfreisetzung anaerob ist, desto höher ist die Phosphoraufnahme aerob. PAOs nutzen die Energie aus der anaeroben Phosphorfreisetzung, um niedermolekulare organische Stoffe zu absorbieren und so unter anaeroben Bedingungen zu überleben. Daher ist ausreichend organische Substanz (CSB/TP > 15) für das Überleben von PAO und eine optimale Phosphorentfernung unerlässlich.
(7) Leicht biologisch abbaubarer CSB (RBCOD)
Studien zeigen, dass Substrate wie Essig-, Propion- und Ameisensäure zu hohen Phosphorfreisetzungsraten führen, die von der Belebtschlammkonzentration und der mikrobiellen Zusammensetzung und nicht von der Substratkonzentration abhängen. Eine solche Phosphorfreisetzung folgt einer Kinetik nullter Ordnung. Andere organische Stoffe müssen in diese kleinen Moleküle umgewandelt werden, bevor PAOs sie verstoffwechseln können.
(8) Glykogen
Glykogen ist ein großes verzweigtes Polysaccharid, das aus Glukoseeinheiten besteht und als intrazellulärer Energiespeicher dient. In PAOs bildet sich Glykogen in aeroben Umgebungen und speichert Energie, die unter anaeroben Bedingungen verstoffwechselt wird, um NADH (eine Vorstufe für die PHA-Synthese) zu produzieren und Stoffwechselenergie bereitzustellen. Übermäßige Belüftung oder übermäßige Oxidation reduzieren das Glykogen in PAOs, was unter anaeroben Bedingungen zu einem NADH-Mangel und einer schlechten Phosphorentfernung führt.
(9) Hydraulische Verweilzeit (HRT)
In gut betriebenen kommunalen biologischen Stickstoff- und Phosphorentfernungssystemen dauert die Freisetzung und Aufnahme von Phosphor typischerweise 1,5–2,5 Stunden bzw. 2,0–3,0 Stunden. Etwas kritischer ist die Phosphorfreisetzung; Daher wird die anaerobe HRT engmaschig überwacht. Eine zu kurze anaerobe HRT verhindert eine ausreichende Phosphorfreisetzung und den Abbau organischer Stoffe zu niedrigen Fettsäuren; Zu lange erhöht die Kosten und die Nebenwirkungen. Die Freisetzung und Aufnahme von Phosphor hängen miteinander zusammen: Eine ausreichende anaerobe Freisetzung verbessert die aerobe Aufnahme und umgekehrt, wodurch ein positiver Kreislauf entsteht. Betriebsdaten deuten auf geeignete HRTs von 1h15m–1h45m anaerob und 2h–3h10m aerob hin.
(10) Renditeverhältnis (R)
Bei A/O-Prozessen (anaerob/aerob) ist es wichtig, ausreichend gelösten Sauerstoff im Belebtschlamm aufrechtzuerhalten, der vom Belebungsbecken in das Nachklärbecken zurückfließt, um eine anaerobe Phosphorfreisetzung in letzterem zu verhindern. Ohne schnelle Schlammentfernung führen dicke Schlammschichten trotz hohem Sauerstoffgehalt zu einer anaeroben Phosphorfreisetzung. Daher sollten die Rücklaufverhältnisse nicht zu niedrig sein, um einen schnellen Schlammaustrag aus den Absetzbecken zu gewährleisten. Zu hohe Rücklaufverhältnisse erhöhen den Energieverbrauch und verkürzen die Verweilzeit des Schlamms im Belebungsbecken, wodurch die BSB5- und Phosphorentfernung beeinträchtigt wird. Optimale Renditequoten liegen zwischen 50 % und 70 %.
3.Mechanische und elektrische Ausrüstung
Der stabile Betrieb der Abwasser- und Schlammbehandlung hängt von einer zuverlässigen mechanischen und elektrischen Ausrüstung ab, was sich auch auf den Energieverbrauch der Anlage auswirkt.
(1) Stabsiebmaschine
Der erste Schritt in der Behandlung, anfällig für Fehler, die den Abwasserzufluss stoppen können. Häufige Probleme:
Blockierung aufgrund von Lagerverschleiß oder mechanischem Versagen. Erfordert regelmäßige Schmierung und Inspektion.
Verstopfung durch Fasern, Plastiktüten, die zu vermindertem Durchfluss und Überlauf führen. Erfordert technische Upgrades oder manuelle Reinigung.
(2) Hebepumpen
Hauptsächlich Tauchpumpen. Pumpenlaufrad- und Dichtungsringspalte können durch Fremdkörper verstopft werden, wodurch die Dichtigkeit und der Wirkungsgrad beeinträchtigt werden und ein Motorausfall verursacht wird. Regelmäßige Inspektion, Pumpendrehung und verbesserter Stabsiebbetrieb werden empfohlen.
Das Design variabler Zufluss- und Sammelsysteme erfordert Pumpen, die in Steigungen mit Pumpen mit fester -Geschwindigkeit und variabler-Geschwindigkeit angeordnet sind, um Schwankungen effizient bewältigen zu können.
(3) Gebläse
Schlüssel- und energieintensive -Geräte. Zu den Parametern gehören Luftstrom, Druck, Stromverbrauch und Lärm. Radialgebläse werden häufig verwendet und bieten gegenüber Roots-Gebläsen Vorteile in Bezug auf Effizienz, Lebensdauer, Geräuschentwicklung und Stabilität. Variable Frequenzsteuerung und mehrere Gebläsekonfigurationen optimieren den Energieverbrauch.
Um Emulgierung und Überhitzung zu verhindern, ist eine regelmäßige Wartung von Ölkühlern und Filtern sowie die Sicherstellung der richtigen Ölqualität erforderlich.
(4) Belüftungsköpfe
Meist mikroporöse Membranen (Scheiben-, Kuppel-, Platten-, Röhrentyp). Verstopfung und Gummialterung verringern die Effizienz der Sauerstoffübertragung. Unter Beachtung von Sicherheitsvorkehrungen ist eine regelmäßige Reinigung mit Ameisensäure oder Hochdruckluft erforderlich. Ablassventile sollten regelmäßig geöffnet werden, um Kondensat zu entfernen. Stark verstopfte oder beschädigte Diffusoren sollten ersetzt werden.
(5) Ausrüstung zur Schlammentfernung
Bei einigen Prozessen fehlen sekundäre Sedimentationstanks (z. B. SBR, UNITANK), was zu einer Trichterbildung der Schlammschicht und einer unzureichenden Schlammableitung führt, was zu einem erhöhten Energie- und Chemikalienverbrauch führt. Es wird eine intermittierende oder mehrpunktige Schlammableitung empfohlen. Eine regelmäßige Wartung der Schaber- und Saugvorrichtungen in Absetzbecken ist erforderlich.
(6) Entwässerungsmaschinen
Zwei Haupttypen: Zentrifuge und Bandfilterpresse.
4.Zentrifuge:
Berücksichtigen Sie Schlammkonzentration, Zufuhrrate, Geschwindigkeitsdifferenz, Polymerdosierung auf Kuchenfeststoffe, Filtrat-SS und Rückgewinnung.
Ein größerer Geschwindigkeitsunterschied verkürzt die Schlammretention und erhöht den Feuchtigkeitsgehalt und die Filtratfeststoffe.
Ein kleineres Differenzial verbessert die Trennung, es besteht jedoch die Gefahr einer Verstopfung.
Passen Sie die Polymerdosierung und die Zufuhrgeschwindigkeit an, um sie zu optimieren.
Häufige Probleme:Alarme wegen unzureichender Reinigung, Lagerüberhitzung aufgrund von Schmierblockaden, Motoralarme durch Frequenzumrichter und nicht entladener Schlamm aufgrund kleiner Schlammflocken, insbesondere während der Regenzeit. Passen Sie die Betriebsparameter an, um Abhilfe zu schaffen.
Bandfilterpresse:
Der Schlamm wird zwischen zwei Bändern komprimiert und geschert, die über Rollen laufen, um Wasser zu entfernen.
Zu den Betriebs- und Wartungspunkten gehören eine gleichmäßige Schlammverteilung, weiche Abstreifer, Düsenreinigungssysteme, automatische Bandverfolgung und Verriegelungsschutz.
Häufige Probleme: Bandschlupf, Bandabweichung, Verstopfung und Rückgang der Kuchenfeststoffe, meist aufgrund von Überlastung, falscher Spannung, beschädigten Rollen und überschüssigem Polymer. Regelmäßige Anpassung und Reinigung sind unerlässlich.
Überwachungsinstrumente
Hohe Verunreinigungen und raue Umgebungen führen häufig zu Messfehlern oder Schäden an Online-Analysatoren und beeinträchtigen die Steuerung und Automatisierung.
Es sind geeignete Einheiten zur Vorbehandlung von Wasserproben und Analysegeräte erforderlich, die auf die Konzentrationsbereiche abgestimmt sind. Große Geräte sollten über Steuerungssysteme verfügen, die mit der Anlagenautomatisierung kompatibel sind, um die Kommunikationskosten zu senken.
Zu den Wartungsverfahren gehören geplante Ersatzteile, regelmäßige Kalibrierung, Reinigung und Austausch von Verbrauchsmaterialien.
Aufgrund der häufigen Blitzeinschläge in Kläranlagen ist der Blitzschutz bei Außengeräten von entscheidender Bedeutung. Mangelnder Schutz führt zu hohen Reparaturkosten und Betriebsrisiken.