Evsel Kanalizasyon ve Kağıt Yapımı Atık Sularının Karma Arıtımı: 4 Prosesin Deneysel Karşılaştırması

Evsel atık su akışını ele alalım; öngörülebilir, biyolojik olarak parçalanabilir, kolay. Kağıt yapımı atık suyunu ekleyin (yüksek oranda ağaç lifi, fenolik bileşikler, ağartma kalıntıları ve renk içerir). Bunları aynı arıtma tesisinde karıştırdığınızda, atık su oluşturmuş olursunuz.tedavi edilmesi her iki akışın tek başına tedavi edilmesinden daha zordur. Biyolojik olarak parçalanabilen kısım düşer. Askıda katı maddeler karakter değiştirir. Membran kirleticileri çoğalır. Bu makale, karışık evsel kağıt yapımı atık suyuna uygulanan dört arıtma yaklaşımından elde edilen deneysel sonuçları rapor etmektedir: biyolojik arıtma, kimyasal çöktürme, membran ayırma ve entegre bir kombinasyon. Yalnızca tek bir yaklaşım hem yüksek kaldırma hem de yönetilebilir maliyet elde etti.

1. İKİ ATIKSU AKIŞI, İKİ FARKLI SORUN

1.1 Evsel atık su - yüksek hacim, düşük karmaşıklık

Evsel atık su, nüfus yoğunluğuna, yaşam tarzına ve mevsime göre değişen konsantrasyonlarda organik madde, nitrojen, fosfor, askıda katı maddeler ve patojen mikroorganizmalar taşır. Organik fraksiyonun çoğu biyolojik olarak parçalanabilir. COD ve BOD temel tedavi hedefleridir. Azot, amonyak ve nitrat olarak görünür; Fosfor ötrofikasyon riskini artırıyor. Askıda katı maddeler gıda kalıntıları, toz ve deterjanlardan gelir. Bu akıntıdaki hiçbir şey kimyasal olarak egzotik değildir; zorluk hacimdir, toksisite değil.

1.2 Kağıt yapımı atık suyu - düşük hacim, yüksek karmaşıklık

Kağıt yapımı atıksu farklı bir hayvandır. Tam olarak ayrışmamış bir hammadde olan odun hamuru lifleri, lifli, tıkanma özelliğine sahip yüksek oranda askıda katı maddeler oluşturur. Kağıt hamuru oluşturma ve ağartma işlemlerinden kaynaklanan kimyasal kalıntılar (klorürler, ağartma maddeleri, yüzey aktif maddeler) KOİ'yi artırır ve daha da önemlisi,mikroorganizmaları engellemekaksi takdirde bu onları aşağılar. Özellikle klorlu ağartmadan kaynaklanan renk yoğundur ve geleneksel biyolojik işlemlere dirençlidir. Fenolik bileşikler akut toksisiteye katkıda bulunur. Akışın arıtılması daha zordur ancak hacim olarak daha küçüktür; bu da, eğer süreç başa çıkabiliyorsa, karışık arıtmayı ekonomik açıdan cazip hale getirir.

1.3 Karıştırma işlemi neden zorlaştırır?

İki akışın karıştırılması, her iki akışın da tek başına sunamayacağı üç özel zorluk yaratır:

Biyobozunurluk uyumsuzluğu.Evsel atık su kolaylıkla biyolojik olarak parçalanabilir. Kağıt yapımı atık suyu, biyolojik saldırıya dirençli, refrakter organik maddeler (fenolikler, bazı kimyasal kalıntılar) içerir. Karışık bir biyolojik reaktörde, kolay fraksiyon hızlı bir şekilde bozunurken, refrakter fraksiyon birikerek genel uzaklaştırma verimliliğini azaltır.

Katı-sıvı ayırma çatışması.Odun hamuru lifleri, evsel kanalizasyonun topaklaşan çamurundan farklı davranan lifli bir çamur oluşturur. Sedimantasyon özellikleri değişir. Susuzlaştırma öngörülemez hale gelir. Karışık çamurun işlenmesi, her iki kaynağın da tek başına işlenmesinden daha zordur.

Su kalitesi dalgalanması arttı.Evsel atık su günlük ve mevsimsel olarak değişmektedir. Kağıt yapımı atık suyu, üretim devam ederken nispeten stabildir ancak proses partileri, yıkamalar ve kalite değişiklikleriyle aniden değişir. Karıştırıldığında, birleştirilmiş akış pH, amonyak ve KOİ açısından herhangi bir tekli arıtma işleminin uyum sağlayabileceğinden daha hızlı salınım yapabilir.

2. TEST EDİLEN DÖRT İŞLEM - DENEYSEL SONUÇLAR

Her proses, gerçek evsel atık su ve kağıt yapımı atık su örnekleri kullanılarak sürekli akışlı bir reaktörde değerlendirildi. COD, BOD, nitrojen, fosfor ve spesifik kirleticiler değişen reaksiyon süreleri, sıcaklıklar ve çalışma koşullarında izlendi.

2.1 Biyolojik arıtma - birinde işe yarar, diğerinde başarısız olur

3-5 günlük bekletme süresinde biyolojik arıtma kaldırıldıKOİ ve BOİ'nin %70'inden fazlası evsel atık sudan geliyor. Yalnızca kağıt yapımı atık suyu için KOİ giderimi yalnızca40–50%. Akışlar karıştırıldığında BOİ giderimi40–60%- evsel atık suların tek başına arıtılmasıyla elde edilen %80'in çok altında.

Mekanizma açıktır: kağıt yapım fraksiyonundaki fenolik maddeler ve kimyasal kalıntılar mikrobiyal topluluğu engellemiştir. Evdeki organik maddeleri kolayca tüketen mikroorganizmalar, kağıt yapım kimyasalları tarafından kısmen bastırıldı ve bu da genel biyolojik bozunma kapasitesini azalttı. Deney, teorinin öngördüğünü doğruladı:biyolojik arıtma tek başına karışık akışı idare edemez.

2.2 Kimyasal yağış - fosfor ve metaller üzerinde güçlü, yüzey aktif maddeler üzerinde zayıf

Çöktürücü olarak alüminyum klorür ve kalsiyum hidroksitin kullanılması, karışık atık sudan fosfor giderimi%85'i aştı. Kurşun ve bakır giderimine ulaşıldı%80'in üzerinde- kağıt yapım proseslerinden kaynaklanan ağır metaller verimli bir şekilde çökeltildi. Bununla birlikte, kağıt yapım fraksiyonundaki bazı yüzey aktif maddeler çökelmeye karşı direnç gösterdi ve büyük ölçüde etkilenmeden geçti.

Kimyasal çöktürme hedefe yönelik bir araçtır: uzaklaştırılması tasarlananları (fosfor, metaller) uzaklaştırır ve olmayanları (çözünmüş organikler, yüzey aktif maddeler, renk) bırakır. Karışık atık su için bağımsız bir süreç olarak kirletici yükünün yalnızca bir kısmını hedef alır. Ancak tedavi zincirinin bir adımı olarak, biyolojinin ve zarların uğraştığı kısmı ele alıyor; değerli bir alan.

2.3 Membran ayırma - mükemmel temizleme, hızlı kirlenme

Ultrafiltrasyon kaldırıldı%90'dan fazla askıda katı madde ve makromoleküler organik maddeOldukça yüksek membran akışına sahip karışık atık sudan. Ancak küçük moleküllü organikler (ultrafiltrasyonun reddedemediği çözünmüş kısım) geçti ve aşağı yönde nanofiltrasyon veya ters ozmoz gerektirdi.

Kritik bulgu faul davranışıydı. Kağıt yapımı atık suyundan gelen odun hamuru lifleri ve pigmentler, membran yüzeyinde yoğun bir tortu tabakası oluşturarak gözenekleri tıkadı ve geçirgenliği evsel atık suyun tek başına neden olacağından daha hızlı azalttı. Kirlenme tabakası fiziksel olarak farklıydı (jelatinimsi yerine lifliydi) ve farklı temizleme protokolleri gerektiriyordu.Bu uygulama için sınırlayıcı faktör membran reddi değil, membran kirlenmesidir.

2.4 Entegre tedavi – işe yarayan kombinasyon

Entegre süreç üç aşamayı sıraladı: ilk önce biyolojik arıtma (biyobozunur organik maddelerin büyük kısmını çıkarmak için), ikinci olarak kimyasal çökeltme (fosfor ve ağır metalleri hedeflemek için) ve son olarak membran ayırma (çözünmüş maddelerin ve eser miktardaki kirleticilerin ileri düzeyde cilalanması için).

Sonuçlar karmaşıklığı haklı çıkardı:

Biyolojik+kimyasal çökeltme aşamalarından sonra,KOİ giderimi %80'i, fosfor giderimi ise %90'ı aştı. Membran aşaması daha sonra artık çözünmüş maddeleri ve eser miktardaki kirleticileri uzaklaştırdı. En önemlisi, membranın önündeki toplu organik ve partikül yükünü ortadan kaldırarak,kirlenme önemli ölçüde azaldı- Ön arıtma adımları, membran ömrünü uzatarak ve temizleme sıklığını azaltarak maliyetini karşılamıştır.

3. HER AŞAMAYI OPTİMİZE ETMEK

3.1 Biyolojik arıtma - doğru mikropları ekleyin

Standart aktif çamur fenolik bileşiklerle mücadele eder. Optimizasyon:özel parçalayıcı suşlarla biyoaugmentasyon- fenolik bozunma için özel olarak seçilmiş veya tasarlanmış bakteriler. Ayarlanmış tutma süreleriyle (evsel fraksiyon için daha kısa, kağıt yapım fraksiyonu için uzatılmış) birlikte biyolojik aşama, genel bir tasarım varsayımı yerine, karışık akışın gerçek biyolojik parçalanabilirlik profiline göre ayarlanabilir.

3.2 Kimyasal çökeltme - demir klorüre geçiş

Geleneksel kireç yerinedemir klorürdaha düşük kimyasal maliyetle eşdeğer fosfor giderimi sağlar ve daha yoğun, daha susuzlaştırılabilir bir çamur üretir. Yağışın biyolojik aşamayla birleştirilmesi - yağış fosfor ve metalleri hedeflemeden önce biyolojinin organik yükün bir kısmını uzaklaştırmasına izin vermek - bağımsız bir çökeltme adımının gerektireceği kimyasal talebi azaltır.

3.3 Membran ayırma - ön arıtma gerçek membran korumasıdır

Baskın membran maliyeti membranın kendisi değildir; kirlenmeye bağlı değiştirme ve temizlemedir. Optimizasyon yukarı yöndedir: büyük parçacıkların (ahşap lifleri, asılı katı maddeler) membran yüzeyine ulaşmadan önce çıkarılması için ön işlemin iyileştirilmesi. Daha hafif kimyasal temizlik maddeleri ve fiziksel temizleme yöntemleri (geri yıkama, havayla temizleme), agresif kimyasal yerinde temizleme döngülerine kıyasla membranın bozulmasını azaltır.

3.4 Entegre kontrol - bırakın sistem kendini adapte etsin

Birakıllı kontrol sistemisu kalitesini gerçek zamanlı olarak izleyen ve çalışma parametrelerini - havalandırma yoğunluğu, kimyasal dozaj oranları, membran geri yıkama frekansı - sabit ayar noktalarına değil, gerçek akış koşullarına göre ayarlayan. Kağıt yapımı fraksiyonu yüksek olduğunda sistem kimyasal çökelmeyi artırır ve biyolojik tutmayı uzatır. Evsel atık su baskın olduğunda kimyasalları azaltır ve tutulma süresini kısaltır. Sonuç: Tasarım varsayımını değil, gerçek atığı takip eden arıtma.

SONUÇ: HANGİ KİRLETİCİ İÇİN HANGİ PROSES?

Deneysel kanıtlar nettir: Hiçbir proses tek başına karışık evsel kağıt yapımı atık sularını yeterince arıtamaz. Biyolojik arıtma, evsel fraksiyonu yönetir ancak kağıt yapımı kimyasalları tarafından kısmen engellenir. Kimyasal çöktürme fosfor ve metalleri uzaklaştırır ancak çözünmüş organikleri gözden kaçırır. Membranlar yüksek oranda giderim sağlar ancak ağaç lifi üzerinde hızla kirlenir.Entegre dizi (önce biyoloji, ikinci olarak kimya, son olarak membran) %80'in üzerinde KOİ giderimi ve %90'ın üzerinde fosfor giderimi sağlar; yukarı akış aşamaları kirletici maddeleri uzaklaştırdığı için yönetilebilir membran kirlenmesi sağlar.Her iki akışı da alan tesisler için soru, entegre olup olmayacağı değil, aşamaların nasıl sıralanacağı ve bunların nasıl akıllıca kontrol edileceğidir.