¿Cuál es el costo del tratamiento de aguas residuales urbanas y cuáles son los procesos comúnmente utilizados?

1. Acerca del método de lodo activado

Los procesos de tratamiento de aguas residuales actualmente populares incluyen el método AB, el método SBR, el método de zanja de oxidación, el método de aireación ordinaria y A/A/O. método, método A/O, etc. Todos estos procesos se derivan del proceso de lodos activados y cada uno tiene sus propias características. ?

① ¿Método AB (adsorción-oxidación biológica)?

Este método fue inventado por primera vez por el profesor Bohuk en Alemania. Durante este proceso, se suministra oxígeno al tanque de aireación en dos etapas según la carga alta y la carga baja. La clase A tiene alta carga, corto tiempo de aireación y gran producción de lodo. La carga de lodos es superior a 2,5 kgBOD/(kgMLSS?d), y la carga de volumen del tanque es superior a 6kgBOD/(m3?d); la carga de Clase B es baja y la edad del lodo es larga. Existe un tanque de sedimentación intermedio entre el Nivel A y el Nivel B. El F/M (relación de contaminantes a biomasa microbiana) del tanque de sedimentación secundario es diferente, formándose diferentes comunidades microbianas. Aunque el método AB tiene la ventaja del ahorro de energía, no es adecuado para aguas de baja concentración. Las clases A y B también se pueden construir en fases. ?

②¿Reactor discontinuo de secuenciación?

El método SBR se desarrolló ya a principios del siglo XX, pero no se ha popularizado debido a su engorroso manejo manual. Este método integra la entrada de agua, la aireación, la sedimentación y la descarga de agua en un tanque. Generalmente se compone de cuatro o tres tanques y opera de forma intermitente de un tanque a otro, por lo que se denomina método de lodos activados por lotes secuenciales. Se han desarrollado algunos procesos SBR mejorados con entrada y salida continua de agua, como el método ICEAS, el método CASS, el método IDEA, etc. Este proceso integrado se caracteriza por un proceso simple. Dado que solo hay un tanque de reacción, no hay necesidad de un tanque de sedimentación secundario, lodos de retorno ni equipos. Generalmente, no hay un tanque de regulación. En la mayoría de los casos, se puede omitir el tanque de sedimentación primario, por lo que se ahorra espacio e inversión. es resistente a cargas de impacto, tiene métodos de operación flexibles y se puede utilizar de manera oportuna para organizar diferentes estados de aireación, anoxia y anaeróbico para lograr el propósito de eliminación de fósforo y nitrógeno. Sin embargo, dado que cada estanque debe estar equipado con aireación, sistema de distribución de agua, decantador y sistema de control, la pérdida de carga del drenaje intermitente es grande y la tasa de utilización de la capacidad del estanque no es ideal. Por lo tanto, generalmente no es adecuado para grandes plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas. ?

③ Método A/A/O (anaeróbico-anóxico-aeróbico)

Debido a la necesidad de eliminación de nitrógeno y fósforo en los efluentes del tratamiento de aguas residuales urbanas, mi país lo desarrolló hace 10 años. Este proceso anaeróbico-anóxico-aeróbico. El tratamiento biológico de nitrógeno y fósforo es un proceso de tratamiento secundario en profundidad que puede obtener efluentes de alta calidad. El mecanismo sincronizado de eliminación de fósforo y nitrógeno del método A/A/O consta de dos partes: una es la eliminación de fósforo y el fósforo de las aguas residuales está en estado anaeróbico (hacer 20). Si se reduce la concentración de lodos, se comprime la edad del lodo, se controla la nitrificación y se elimina principalmente fósforo, DBO5 y DQO, entonces se puede utilizar el proceso A/O.

En algunas ciudades, los efluentes del tratamiento de aguas residuales no se vierten a los lagos. Si se utiliza una gran masa de agua para descarga de aguas profundas o para riego de tierras agrícolas, se puede considerar la eliminación de nitrógeno y fósforo en el siguiente paso de reconstrucción y expansión para ahorrar inversiones a corto plazo. ?

④ ¿Método de aireación común y sus mejoras?

Este proceso apareció por primera vez y todavía hoy tiene una gran vitalidad. Generalmente, el método de aireación tiene buenos efectos de tratamiento, tiene más experiencia y puede adaptarse a grandes cantidades de aguas residuales. Para las grandes fábricas, se pueden construir digestores de lodos de forma centralizada y el biogás generado se puede utilizar como energía. La desventaja del método tradicional de aireación general es que sólo se puede utilizar como tratamiento secundario convencional y no tiene la función de eliminar nitrógeno y fósforo. ?

En los últimos años, en la práctica de la ingeniería, la eliminación de nitrógeno se puede lograr reduciendo la carga de volumen de los tanques de aireación ordinarios; el fósforo se puede eliminar estableciendo una zona anaeróbica delante de los tanques de aireación general o mediante productos químicos; métodos. Hay muchas formas de eliminar la DBO5 mediante aireación ordinaria (zanja de oxidación como se describe a continuación). En ingeniería, se denomina variante de la aireación ordinaria y también se puede denominar colectivamente aireación ordinaria.

⑤ ¿Método de zanja de oxidación?

Este proceso se desarrolló a principios de la década de 1950 y se ha promovido rápidamente debido a su estructura simple, fácil gestión, innovación continua, perspectivas de desarrollo y competitividad. Se puede decir que es un proceso popular en la actualidad. La zanja de oxidación se ha desarrollado en varias formas en su aplicación, las más representativas son:

Passveer es la abreviatura de tipo de zanja única. La aireación con cepillo giratorio se utiliza para la aireación de la superficie. La profundidad del agua es generalmente de 2,5 a 3,5 m. La eficiencia energética del cepillo giratorio es de 1,6 ~ 1,8 kgo2/(kW?h).

Orbal, conocido como el tipo de círculo concéntrico, se compone principalmente de tres bucles elípticos en la aplicación. Los tres bucles utilizan diferentes DO (por ejemplo, el bucle exterior es 0, el bucle del medio es 1 y el bucle exterior es 1). el circuito interno es 2), lo que es beneficioso para la eliminación de nitrógeno y fósforo.

Al utilizar un disco giratorio para aireación, la profundidad del agua es generalmente de 4,0 a 4,5 m y la eficiencia dinámica es cercana a la de un cepillo giratorio. Se ha aplicado en plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas en Weifang, Shandong, Huangcun, Beijing y Wangxiaoying, Hefei.

Si la toma de agua de la zanja de oxidación se puede diseñar de diversas formas, puede resistir eficazmente el impacto del flujo de aguas pluviales y es especialmente adecuada para el tratamiento de aguas residuales urbanas en algunos sistemas de drenaje combinados. ?

Carrusel, abreviatura de circulación de flujo deflector, utiliza un impulsor en forma de paraguas invertido para la aireación. Desde la perspectiva de la operación del proceso, la profundidad del agua es generalmente de alrededor de 3,0 m, pero debido a la contradicción entre el suministro y el flujo de oxígeno, los lodos son propensos a la sedimentación. ?

La zanja de oxidación de tres ranuras (zanja de oxidación en forma de T) consta de tres tanques, el del medio es un tanque de aireación y los dos tanques izquierdo y derecho también sirven como tanques de sedimentación y tanques de aireación. La zanja de oxidación tipo T tiene una estructura simple y un buen efecto de tratamiento. Sin embargo, debido a su aireación con cepillo giratorio, la profundidad del agua es poco profunda, el área es grande, los instrumentos de control son complicados y la operación y gestión son difíciles. No hay tanque anaeróbico, por lo que no existe función de eliminación de fósforo. ?

La zanja de oxidación generalmente no tiene tanque de sedimentación primario, tiene baja carga, es resistente a impactos y tiene menos lodos. Los costos de construcción y el consumo de energía varían según el tipo de zanja utilizada. Por ejemplo, la introducción de aireación por microporos en forma de disco giratorio y aireación con cepillo giratorio para aumentar la profundidad del agua puede mejorar eficazmente la utilización de oxígeno (aumentada en un 20%) y la eficiencia energética (hasta 2,5 ~ 3,0 kGo2/(kW?h)).< / p>

2. Acerca del filtro biológico aireado

El filtro biológico aireado (BAF) es esencialmente un tanque de oxidación de contacto biológico, lo que equivale a agregar microorganismos al tanque de aireación (filtro). y soplar aire debajo del relleno. Este es un método de biopelícula con características de lodo activado. Se originó en Europa continental a fines de la década de 1970 y se ha convertido en el producto de tecnología y equipos de empresas fabricantes de equipos en Francia y el Reino Unido. y otros países debido a los diferentes rellenos seleccionados y si se requiere desnitrificación, los parámetros del proceso diseñados también son diferentes. Por ejemplo, se requiere que la DBO5 y los SS del efluente sean inferiores a 20 mg/L, y la tasa de eliminación de DBO5 es mayor. superior al 90 %, la carga volumétrica es de 0,7 ~ 3,0 kg DBO5/(m3?d), y el tiempo de retención hidráulica es de 1 ~ 2 h la carga volumétrica del proceso de nitrificación (más del 90 %) es de 0,5 ~ 2,0 kg DBO5/; (m3?d) retención hidráulica El tiempo es de 2 a 3 horas.

En general, mi país aún necesita acumular experiencia en el tratamiento de aguas residuales urbanas y la escala de tratamiento no debe ser demasiado grande, alrededor de 5. ×104m3/d (principalmente en el extranjero (Europa), la capacidad de tratamiento de agua alcanza los 36×104m3/d, lo que está relacionado con su llenado, medios de control automático y dispositivo avanzado de retrolavado, así como su operación y gestión acumulada a largo plazo. experiencia

3. Acerca del proceso UNITANK

El proceso UNITANK, al igual que el proceso TCBS similar y el proceso MSBR, es una nueva variante y desarrollo del proceso SBR. las ventajas del método de secuenciación por lotes, el método de tanque de aireación ordinario y el método de zanja de oxidación de tres canales, y supera los problemas del método de secuenciación por lotes, el método de zanja de oxidación de tres canales y el método de tanque de aireación ordinario. , que requieren una gran superficie y mucho equipo.

El proceso típico de UNITANK consta de tres tanques, que están conectados hidráulicamente, cada tanque está equipado con un sistema de aireación y los dos tanques exteriores están equipados con. presas de agua y puertos de descarga de lodo, que se utilizan alternativamente como tanque de aireación y tanque de sedimentación. Las aguas residuales pueden ingresar a cualquiera de los tres tanques, utilizando flujo continuo de agua y circulación. Bajo control automático, cada estanque está en. estados aeróbicos, anóxicos y anaeróbicos para completar la eliminación de materia orgánica y nitrógeno y fósforo.

El proceso UNITANK es especialmente desarrollado por la empresa belga Seghers en Macao, China. La primera construcción en el distrito administrativo, el. La capacidad de tratamiento de agua es de 14 × 104 m3/d (la capacidad promedio de tratamiento de agua cuando no llueve es de 7 × 104 m3/d/d). El tipo de tanque es cerrado y la carga de volumen de diseño es de 0,58 kg DBO/(m3?d). El volumen total del tanque de reacción es de 46800 m3, el tiempo de retención hidráulica del tanque de aireación es de 8 h y la DBO5 y SS del efluente son inferiores a 20 mg/L.

Este proceso integrado es una variante de. El proceso tradicional de lodos activados. Los procesos de lodos activados están diseñados de tal manera que se puedan eliminar diferentes contaminantes. Si se considera la nitrificación, la carga es generalmente de 0,05 ~ 0,10 kg DBO 5/(kg MLSS? d). La tasa de nitrificación cambia con la temperatura de las aguas residuales. Sin embargo, se requiere la estabilización de los lodos, y la carga y la edad de los lodos superan con creces los valores del proceso de nitrificación.

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La baja utilización del volumen es el principal problema de este proceso integrado, es decir, en un sistema de aireación con un largo tiempo de residencia, alrededor del 50% de la capacidad del tanque se utiliza para sedimentación. ?

El éxito del proceso UNITANK depende del uso de instrumentos y equipos estables y confiables en el sistema. Por tanto, la introducción de tecnología, digestión, absorción y desarrollo de sistemas avanzados de control automático son cuestiones clave. En términos generales, el proceso UNITANK no es adecuado para plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas grandes (>:10×104m3/d).

4. Nuevos avances en los métodos de tratamiento biológico

El tratamiento biológico es un método que ha sido ampliamente estudiado y van surgiendo nuevas tecnologías una tras otra. Tanto la tecnología de tratamiento biológico aeróbico como la tecnología de tratamiento biológico anaeróbico han atraído un gran interés por parte de los investigadores. Dado que el método biológico utiliza el metabolismo de microorganismos para metabolizar contaminantes en pequeñas moléculas estables como CO2, H2O, NH3, SO2, etc., tiene poca contaminación secundaria y tiene ventajas únicas en el tratamiento de aguas residuales domésticas y aguas residuales orgánicas con propiedades similares. Desde la llegada del tratamiento biológico, su tecnología se ha desarrollado enormemente. Con la mejora del nivel de vida de las personas, la generación de aguas residuales domésticas se vuelve cada vez más compleja. Por lo tanto, el propósito de los métodos de tratamiento biológico ha mejorado desde ser capaces de manejar la degradación de proteínas, grasas, carbohidratos y otras sustancias a poder manejar materia orgánica refractaria compleja como detergentes sintéticos, desnitrificación y eliminación de fósforo. Esto inevitablemente requiere que la gente reforme los procesos. En el pasado, el tratamiento biológico anaeróbico no se tomaba en serio debido a su eficiencia insatisfactoria y su lento tiempo de tratamiento, y solo se usaba para el pretratamiento de lodos o aguas residuales orgánicas de alta concentración. Pero ahora, debido a la escasez de energía, el tratamiento biológico anaeróbico se está volviendo cada vez más popular porque puede producir sustancias energéticas: el metano, y han surgido muchos procesos nuevos.

(1) Nuevos desarrollos en el proceso de lodos activados

Hasta ahora, no ha habido avances importantes en el modo de operación del proceso de lodos activados. A menudo se han realizado algunas mejoras locales. , pero en Se han logrado grandes logros en métodos de aireación, como la aireación con oxígeno puro, la aireación de pozos profundos, la aireación por chorro, los difusores de microburbujas, etc. , aumente la tasa de transferencia de oxígeno, mejore la tasa de utilización de oxígeno y aumente la concentración de oxígeno en el tanque de aireación. Por ejemplo, un difusor de ultramicroburbujas desarrollado por Estados Unidos, Japón y otros países tiene un diámetro de burbuja de 50 lm y una tasa de absorción de oxígeno del 90%. La aireación bajo la zanja de oxidación desarrollada por Reid Engineering Company de Frederick Shug también es una mejora del método de aireación. La aireación con cepillo se cambia a aireación con turbina, lo que evita problemas como aerosoles, salpicaduras y formación de hielo. Otra tendencia de desarrollo del proceso de lodos activados es el desarrollo hacia la multifuncionalidad. Los métodos utilizados incluyen: cultivar y domesticar bacterias especiales, de modo que los objetos tratados con lodos activados no se limiten a las aguas residuales domésticas, sino que también se puedan domesticar y tratar sustancias orgánicas tóxicas como el fenol, e incluso sustancias inorgánicas tóxicas como el cianuro; lodos activados con otros métodos de tratamiento. Por ejemplo, el método de lodos activados con carbón activado es en realidad un método de tratamiento integral de adsorción de carbón activado y oxidación biológica en forma de método de lodos activados fijos que proporciona una superficie para que se adhieran los microorganismos; a, como fibras sintéticas, plásticos, arena fina, coque de arcilla. , de modo que existen organismos en la fase adjunta y en la fase suspendida al mismo tiempo en el tanque de aireación, estos mejoran la eficiencia de purificación del lodo activado, mejoran la capacidad de resistir la carga de impacto de sustancias tóxicas y también tienen funciones de decoloración; desnitrificación y antiespumante. Se ha utilizado en el extranjero para el tratamiento de aguas residuales en la producción industrial, como fibras sintéticas, impresión y teñido químicos, refinación de petróleo y coquización. El método de lodos activados se combina con métodos anaeróbicos para eliminar nitrógeno y fósforo. El proceso es el proceso A-O (anaeróbico-aeróbico). El método de lodos activados también se puede combinar con métodos químicos para mejorar el efecto de eliminación de PCB y organofosforados.

(2) Nuevos avances en el tratamiento de biofilms.

El primer proceso del método de la biopelícula es el filtro biológico ordinario que apareció en el Reino Unido en 1893, que purificaba las aguas residuales rociándolas sobre el material filtrante grueso. Es el primer equipo de tratamiento biológico artificial y aún se está mejorando y desarrollando. Sobre esta base aparecieron los filtros biológicos de alta carga, los filtros biológicos de torre, los platos giratorios biológicos y la oxidación biológica por contacto. En las últimas dos o tres décadas, han surgido algunas nuevas tecnologías de tratamiento de biopelículas, como el lecho fluidizado biológico, que utiliza materiales granulares como arena, coque y carbón activado como soportes, y las biopelículas crecen en la superficie del soporte. Las aguas residuales oxigenadas fluyen de abajo hacia arriba a un cierto caudal, lo que permite que la biopelícula del soporte entre en contacto total con las aguas residuales, mejorando así la eficiencia de la purificación. Sus procesos incluyen procesos de lecho fluidizado de aire, lecho fluidizado de oxígeno puro, lecho fluidizado trifásico y procesos de lecho fluidizado anaeróbico. El filtro biológico activo es un nuevo proceso de tratamiento de aguas residuales que combina filtro biológico, tanque de aireación y tanque de sedimentación secundaria. Se caracteriza por el retorno de parte del efluente del filtro biológico y de los lodos del tanque de sedimentación secundario al filtro biológico.

Los resultados de las pruebas del filtro biológico activo que trata las aguas residuales domésticas y las aguas residuales del procesamiento de alimentos muestran que el sistema tiene las ventajas de un buen efecto de tratamiento, alta eficiencia, gran carga de volumen de DBO, ausencia de expansión de lodos y resistencia a la carga de impacto. Además, existen platos giratorios biológicos neumáticos, combinaciones de platos biológicos y tanques de aireación, platos giratorios de algas, etc. Dado que el entorno ecológico del método de biopelícula es diferente al del método de lodos activados, en el ecosistema del método de biopelícula pueden crecer algas, metazoos e incluso bacterias nitrificantes y desnitrificantes, por lo que se puede utilizar para la eliminación de nitrógeno.

(3) Nuevos desarrollos en tratamiento biológico anaeróbico.

El tratamiento biológico anaeróbico tiene una historia de más de 100 años. Es una tecnología que utiliza microorganismos anaeróbicos para descomponer la materia orgánica en condiciones anaeróbicas. Debido a la baja eficiencia, la lentitud y los estrictos requisitos ambientales del tratamiento con bacterias metano, el tratamiento biológico anaeróbico se ha utilizado durante mucho tiempo generalmente sólo para el tratamiento de lodos, y sus procesos principales son fosas sépticas y digestores. Sin embargo, debido a la intensificación de la crisis energética y la contaminación ambiental en los últimos años, el tratamiento biológico anaeróbico ha atraído la atención de la gente porque sus productos contienen sustancias energéticas y ha nacido una gran cantidad de nuevas tecnologías de tratamiento biológico anaeróbico. Para aumentar la concentración de microorganismos anaeróbicos, existen métodos de tratamiento de biopelículas anaeróbicas, como biofiltros anaeróbicos, placas giratorias anaeróbicas, lechos expandidos anaeróbicos, oxidación de contacto anaeróbica, reactores deflectores anaeróbicos, método de lechos fluidizados anaeróbicos y reactor anaeróbico de lecho de lodos de flujo ascendente (reactor UASB). ). También existe un método de encapsulación e inmovilización de microorganismos inmovilizados artificiales, que mantiene artificialmente microorganismos anaeróbicos con una tasa de proliferación lenta en una alta concentración en el sistema de tratamiento, aumenta la velocidad del tratamiento y reduce el equipo de tratamiento, y puede usarse para tratar concentraciones bajas. aguas residuales orgánicas. Por ejemplo, Honda et al. de Japón utilizaron microorganismos anaeróbicos incrustados e inmovilizados para tratar el TOC en 1988, ¿150 mg? l, la tasa de eliminación de TOC puede alcanzar más del 95%. En el tratamiento anaeróbico, la lenta tasa de crecimiento del metano se convierte en el paso decisivo para la producción de gas. Por lo tanto, para mantener una alta concentración de microorganismos en la fermentación de biogás, ha surgido un método de uso de membranas para la separación sólido-líquido, como el experimento de uso de membranas de ultrafiltración para la fermentación de biogás realizado por Bai Fen et al. Los resultados muestran que a medida que aumenta la concentración de metano en el reactor, la carga de volumen de TOC es de 2 g. ¿yo? Hoy en día, su tasa de eliminación puede alcanzar más del 98,4%. La tendencia actual de desarrollo del tratamiento biológico anaeróbico es combinarlo con otros métodos de tratamiento biológico, como la tecnología compuesta anaeróbica-aeróbica, que presenta una serie de ventajas como baja inversión, ahorro energético, baja producción de lodos y buena calidad del efluente. El tratamiento biológico anaeróbico se está desarrollando para tratar aguas residuales orgánicas de baja concentración, eliminar fósforo y desnitrificación, y hacer que la operación y el mantenimiento sean convenientes y económicos.

5. Tendencia de desarrollo del proceso de lodos activados

Después de décadas de investigación y práctica, el proceso de lodos activados se ha convertido en un proceso relativamente completo. Es difícil lograr grandes avances en cuanto a tipo de piscina, modo de funcionamiento, modo de aireación, portador, etc. También es difícil lograr avances en biología utilizando medios convencionales. Algunos estudiosos creen que las dos direcciones principales para este proceso en el futuro son la aplicación de la tecnología de separación por membranas y la tecnología de biología molecular.

(1) Aplicación de la tecnología de separación por membranas

El uso de separación por membranas en lugar de sedimentación para separar el agua del lodo puede traer los siguientes cambios al proceso de lodos activados:

① Ya no existen problemas de expansión de lodo de aguas residuales. Al ajustar el sistema de lodos activados, no es necesario considerar el rendimiento de sedimentación de los lodos, lo que simplifica enormemente el control del proceso;

② La concentración de lodos en el tanque de aireación aumentará considerablemente (MLSS puede alcanzar más). superior a 20 000 mg/l), para que el sistema pueda funcionar en condiciones de antigüedad de lodos ultrabaja y carga ultrabaja, satisfaciendo plenamente las necesidades de eliminación de diversos contaminantes;

(3) Bajo los mismos requisitos de tratamiento , el volumen del tanque de aireación se puede reducir considerablemente, lo que ahorra espacio en la planta de tratamiento;

④El aumento en la concentración de lodos requiere un mayor volumen de aireación, por lo que la aireación con oxígeno puro se utilizará ampliamente en membranas. separación.

Aunque la separación de membranas todavía presenta problemas como la fácil obstrucción, estos problemas se están solucionando poco a poco. De hecho, se han puesto en funcionamiento muchos sistemas de separación de lodos activados por membrana. Por ejemplo, el sistema de separación por membrana de la planta de tratamiento de aguas residuales de Hiroshi Kawadong en Japón ha estado funcionando de forma continua durante 3 años.

(2) Aplicación de la biotecnología molecular

Actualmente, la biotecnología molecular se ha aplicado en el campo del tratamiento de aguas residuales. Para comprender el mecanismo bioquímico de eliminación de fósforo por parte de las bacterias acumuladoras de fósforo, se utilizó tecnología de diagnóstico molecular para obtener información genética de las bacterias acumuladoras de fósforo. De los más de 30 hongos filamentosos que se encuentran en los lodos activados, sólo cuatro han sido nombrados y localizados con precisión porque la mayoría de estos hongos filamentosos no pueden aislarse ni cultivarse. Actualmente se utilizan técnicas de diagnóstico molecular para localizar estas bacterias filamentosas y comprender mejor sus características precisas.

La dirección de desarrollo futuro es aplicar ampliamente la tecnología de diagnóstico molecular, establecer una biblioteca de genes microbianos de lodos activados y cultivar cepas de lodos altamente activas a través de tecnología genética para mejorar aún más el efecto del tratamiento.