1. Sự phân chia quy mô của các nhà máy xử lý nước thải đô thị
Theo tình huống thực tế, nó có thể được chia thànhNhà máy xử lý nước thải lớn, trung bình và nhỏ.
Thang đo> 10 × 10^4 m3/ngàylà một nhà máy nước thải quy mô lớn, thường được xây dựng trong một thành phố lớn, với khoản đầu tư cơ sở hạ tầng 100 triệu nhân dân tệ và chi phí hoạt động hàng năm là 10 triệu nhân dân tệ.
Quy mô của các nhà máy xử lý nước thải cỡ trung bình là (1~10)×10^4 m3/d, thường được xây dựng ở các thành phố nhỏ và vừa và các quận ngoại ô của các thành phố lớn, với đầu tư cơ sở hạ tầng từ hàng chục triệu đến hàng trăm triệu nhân dân tệ và chi phí hoạt động hàng năm từ hàng chục triệu nhân dân tệ.
Các nhà máy xử lý nước thải nhỏ vớimột thang điểm <1 × 10^4 m3/ngàythường được xây dựng tại các thị trấn nhỏ, với khoản đầu tư cơ sở hạ tầng từ hàng triệu đến hàng chục triệu và chi phí vận hành hàng năm từ hàng trăm ngàn đến triệu; Do những hạn chế về kinh tế, các nhà máy nước thải như vậy thường xuất hiện ở các thị trấn nhỏ với các nền kinh tế phát triển ở các khu vực ven biển.
2. Quá trình chính của nhà máy xử lý nước thải đô thị
Chất ô nhiễm chính của nước thải thành phố là chất hữu cơ, vì vậy hầu hết chúng hiện đang là sinh học. Ngoài ra còn có các phương pháp hóa học, chẳng hạn như việc sử dụng điều trị chính được tăng cường hóa học, nhưng tốc độ loại bỏ của quá trình này không cao, nước thải không đáp ứng các tiêu chuẩn được chỉ định và chỉ phù hợp với một số nơi cụ thể mà các yêu cầu chất lượng nước thải không cao.
Trong phương pháp sinh học, có hai loại phương pháp bùn hoạt tính và bộ lọc sinh học, hiệu quả xử lý của bộ lọc sinh học không cao, điều kiện vệ sinh kém, chỉ có một số nhà máy xử lý nước thải đô thị bộ lọc sinh học và phương pháp bùn hoạt tính chiếm đa số.
Có nhiều loại phương pháp bùn hoạt tính và có ba loại bùn hoạt tính chính được sử dụng rộng rãi nhất:
● (1) Phương pháp bùn hoạt tính truyền thống và các quy trình A/O và A2/O được cải tiến của nó
● (2) Mương oxy hóa
● (3) Các quy trình SBR
Phương pháp bùn hoạt tính truyền thống là quy trình ứng dụng sớm nhất, nó có hiệu quả cao trong việc loại bỏ chất hữu cơ và bùn được sản xuất trong quá trình xử lý được xử lý ổn định bằng cách tiêu hóa kỵ khí, rất hiệu quả trong việc loại bỏ ô nhiễm nước thải và bùn, và chi phí tiêu thụ năng lượng và chi phí vận hành là rất thấp. Trong 20 năm qua, tác hại của sự phú dưỡng của nước ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn, và việc loại bỏ nitơ và phốt pho đã được đưa vào mục tiêu xử lý nước thải, do đó, phương pháp A/O được cải thiện và phương pháp A2/O của phương pháp bùn hoạt tính đã xuất hiện. Có hai loại phương pháp A/O, một là một quá trình kỵ khí-aerobic để loại bỏ phốt pho, và loại còn lại là một quá trình anoxic-aerobic để khử nitrat; Quy tắc A2/O là một quá trình loại bỏ cả nitơ và phốt pho.
Mương oxy hóa là một biến thể của phương pháp bùn hoạt tính, khác với phương pháp bùn hoạt tính truyền thống về chế độ dòng thủy lực và là một loại dòng lưu thông từ đầu đến cuối, thường sử dụng sục khí chậm và bùn được ổn định trong khi nước thải được tinh chế. Nó không có bể trầm tích chính hoặc máy đào bùn, và các cơ sở điều trị được đơn giản hóa rất nhiều. Mương oxy hóa có những ưu điểm của phương pháp bùn hoạt tính truyền thống, có hiệu quả cao trong việc loại bỏ chất hữu cơ và cũng có chức năng khử nitrat. Nếu một ao kỵ khí được thêm vào phía trước mương, phốt pho cũng có thể được loại bỏ cùng một lúc. Hiệu quả cao và đơn giản của mương oxy hóa làm cho nó được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy xử lý nước thải đô thị vừa và nhỏ.
SBR là phương pháp bùn hoạt tính hàng loạt tuần tự, đặc điểm cơ bản của nó là hoàn thành phản ứng sinh hóa, lắng đọng, thoát nước và xả bùn của nước thải trong bể phản ứng, không chỉ loại bỏ bể trầm tích chính và máy bay bùn, mà còn loại bỏ các bể lắng và loại thuốc điều trị. Trong những năm gần đây, việc áp dụng công nghệ điều khiển tự động và các công cụ để xử lý nước thải đã được thông qua, vì vậy quy trình SBR đã được thúc đẩy mạnh mẽ và đã trở thành một quá trình mà ngành công nghiệp rất quan tâm.
3. Quá trình ưa thích của các nhà máy xử lý nước thải đô thị quy mô lớn
Quá trình ưa thích cho các nhà máy xử lý nước thải thành phố quy mô lớn là phương pháp bùn hoạt tính truyền thống và phương pháp A/O được cải thiện và phương pháp A2/O. Hiện tại, hầu hết các nhà máy nước thải quy mô lớn ở hầu hết các quốc gia trên thế giới (bao gồm cả Trung Quốc) sử dụng phương pháp bùn hoạt tính truyền thống, phương pháp A/O và A2/O, không phải là tình cờ, bởi vì quá trình này có lợi thế là khó thay thế cho các nhà máy nước thải quy mô lớn:
(1) Tiêu thụ năng lượng thấp và chi phí hoạt động thấp
Ưu điểm lớn nhất của phương pháp bùn hoạt tính truyền thống, phương pháp A/O và A2/O so với các quy trình oxy hóa và SBR là mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn và chi phí hoạt động thấp hơn, và tỷ lệ càng lớn, lợi thế này càng rõ ràng. Đối với các nhà máy nước thải quy mô lớn, chi phí vận hành hàng năm là đáng kể, ví dụ, một nhà máy nước thải có thang đo 40 × 10^4 m3/ngày, nước thải 1 m3 có thể tiết kiệm 1 xu trong phí xử lý, tiết kiệm 1,46 triệu nhân dân tệ mỗi năm.
Những lý do cho mức tiêu thụ năng lượng thấp và chi phí vận hành của quá trình này là: a. Thiết lập một bể lắng chính, sử dụng phương pháp vật lý để loại bỏ một phần đáng kể của chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng trong nước thải với mức tiêu thụ và chi phí năng lượng tối thiểu, giảm tải lượng xử lý thứ cấp và tiết kiệm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng; b. Bùn áp dụng tiêu hóa kỵ khí, giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng so với quá trình tiêu hóa hiếu khí đồng bộ của quá trình oxy hóa và quá trình SBR, và là một quá trình tiết kiệm năng lượng được công nhận.
Đầu tư vốn của quá trình này nói chung cao hơn so với quy trình oxy hóa và quá trình SBR, nhưng với sự gia tăng quy mô, chi phí vốn của mương oxy hóa và SBR cũng tăng theo cấp số nhân, trong khi đầu tư của quá trình bùn hoạt tính thông thường tăng theo tỷ lệ nhỏ hơn và khoảng cách giữa hai điều nhỏ hơn và nhỏ hơn. Khi nhà máy nước thải đạt đến một quy mô nhất định, đầu tư của phương pháp bùn hoạt tính thông thường ít hơn so với mương oxy hóa và SBR, do đó, quy mô của nhà máy nước thải càng lớn, lợi thế của phương pháp bùn hoạt tính thông thường càng lớn.
(2) Cải thiện cấp độ quản lý
Những nhược điểm chính của phương pháp bùn hoạt tính thông thường, phương pháp A/O và A2/O là có nhiều đơn vị xử lý và quản lý vận hành phức tạp, đặc biệt là tiêu hóa kỵ khí bùn đòi hỏi mức độ quản lý cao, và khí sinh học được tạo ra trong quá trình tiêu hóa là một loại khí dễ bị cháy và phát nổ, điều này làm tăng sự khó khăn. Tuy nhiên, do thực tế là nhà máy nước thải lớn được hỗ trợ bởi một thành phố lớn, có lực lượng kỹ thuật mạnh mẽ và mức độ quản lý cao, và có thể đáp ứng yêu cầu này, những thiếu sót của phương pháp bùn hoạt tính thông thường sẽ không trở thành một yếu tố hạn chế.
Theo thực tế hiện tại, do sự không hoàn hảo của hệ thống hệ thống thoát nước, thành phần hữu cơ của hầu hết nước thải đô thị không cao và việc quản lý tiêu hóa kỵ khí bùn và việc sử dụng khí sinh học vẫn chưa trưởng thành, các yếu tố này đã làm giảm nền kinh tế của phương pháp hoạt hóa thông thường. Do đó, đối với các nhà máy xử lý nước thải thành phố với thang đo (10 ~ 20) × 10^4 m3/ngày, đôi khi có thể tiết kiệm hơn khi sử dụng các quá trình mương SBR và oxy hóa, trong trường hợp đó cần phải so sánh các quy trình kinh tế kỹ thuật chi tiết của các quy trình khác nhau để xác định quá trình tối ưu.
4. Quá trình ưa thích của các nhà máy xử lý nước thải đô thị vừa và nhỏ
Các quy trình ưa thích cho các nhà máy xử lý nước thải thành phố vừa và nhỏ làmương oxy hóa và sbr, và các đặc điểm chung của chúng là:
(1)
Hiệu quả của việc loại bỏ chất hữu cơ là rất cao, và một số cũng có thể loại bỏ nitơ và phốt pho, hoặc cả nitơ và phốt pho, và các cơ sở điều trị rất đơn giản, việc quản lý rất thuận tiện, và hiện tại nó được công nhận quốc tế là quá trình xử lý nước thải hiệu quả và đơn giản.
(2)
Bên dưới thang đo 10 × 10^4 m3/ngày, chi phí cơ sở hạ tầng của mương oxy hóa và phương pháp SBR thấp hơn đáng kể so với phương pháp bùn hoạt tính thông thường, phương pháp A/O và A2/O. Đối với các nhà máy xử lý nước thải với thang đo (5 ~ 10) × 10^4 m3/ngày, chi phí xây dựng vốn của mương oxy hóa và phương pháp SBR thường thấp hơn 10% ~ 15%. Quy mô càng nhỏ, khoảng cách giữa hai người càng hấp dẫn đối với các thành phố nhỏ và vừa, thiếu tiền để xây dựng các nhà máy nước thải.
Ngay cả dưới thang đo 10 × 10^4 m3/ngày, mức tiêu thụ năng lượng và chi phí vận hành hàng năm của phương pháp oxy hóa và phương pháp SBR vẫn cao hơn so với phương pháp bùn hoạt tính thông thường, nhưng nếu so với chi phí vốn, tổng chi phí vốn cộng với 20 năm chi phí vận hành vẫn thấp hơn so với phương pháp bùn hoạt tính thông thường. Thang đo càng nhỏ, thang đo càng thấp, thang đo càng lớn, khoảng cách càng nhỏ và khi thang đo là 10 × 104 m3/ngày, tổng chi phí của hai loại quy trình là gần như tương đương. Do đó, việc sử dụng phương pháp oxy hóa và SBR là lợi thế về kinh tế cho các nhà máy nước thải vừa và nhỏ.
(3)
Quá trình oxy hóa và quá trình SBR thường không có bể lắng chính và máy phân loại bùn, và toàn bộ đơn vị xử lý thấp hơn 50% so với phương pháp bùn hoạt tính thông thường, và hoạt động và quản lý rất đơn giản, rất phù hợp với các nhà máy xử lý nước thải vừa và nhỏ với lực lượng kỹ thuật tương đối yếu và mức độ quản lý tương đối thấp.
(4)
Các thiết bị của quá trình oxy hóa và quy trình SBR về cơ bản đã được định vị, có thể đáp ứng các yêu cầu quy trình về chất lượng và rẻ.
(5)
Điện trở tải trọng tác động của quá trình oxy hóa và quá trình SBR tốt hơn nhiều so với phương pháp bùn hoạt tính thông thường, rất có lợi cho các nhà máy nước thải vừa và nhỏ với những thay đổi mạnh mẽ về chất lượng và lượng nước.
Đó là vì tất cả những lý do này mà các mương oxy hóa và SBR phát triển nhanh chóng. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) đã liệt kê một quy trình tiết kiệm hơn 15 % chi phí xây dựng hoặc vận hành của các nhà máy xử lý nước thải như một công nghệ thay thế sáng tạo, với tài trợ tài chính liên bang, dẫn đến việc thúc đẩy SBR và quá trình oxy hóa, và hàng trăm nhà máy nước thải đã được xây dựng. Có hàng ngàn nhà máy xử lý nước thải oxy hóa ở châu Âu và gần 600 nhà máy nước thải xử lý SBR đã được xây dựng tại Úc trong 10 năm qua. Ở Trung Quốc, các quy trình oxy hóa và SBR đã trở thành quy trình ưa thích cho các nhà máy xử lý nước thải vừa và nhỏ.
5. Phân loại chính và đặc điểm của quá trình mương oxy hóa
Quá trình mương oxy hóa có thể được chia thành bốn loại:
(1) Mương oxy hóa xen kẽ nhiều rãnh
Nó được đặc trưng bởi một loại xây dựng kết hợp, không có bể trầm tích thứ cấp riêng biệt và áp dụng sục khí bàn chải quay. Nó có các loại hình, hai đường và ba ditch, điển hình nhất là mương oxy hóa ba đường. Mương oxy hóa này có các đặc điểm của quá trình SBR, và cũng có thể được coi là một loại SBR, hiệu ứng loại bỏ phốt pho và phốt pho của nó là không ổn định, nếu cần thêm loại bỏ nitơ và phốt pho, một số cơ sở cần được thêm vào.
(2) Mương oxy hóa carrousel
Đó là một loại riêng biệt, có một bể lắng thứ cấp riêng biệt, sử dụng sục khí sục khí bề mặt, độ sâu của mương lớn hơn mương oxy hóa xen kẽ đa xúc tác, nhà máy lọc nước Changsha là quá trình này, sự khử nitric và loại bỏ photphorus của nó không phải là lý tưởng.
(3) Mương oxy hóa obel
Nó cũng được chia thành hai bể trầm tích, sử dụng sục khí đĩa quay, độ sâu của mương cũng lớn hơn, bây giờ là Tứ Xuyên, Bắc Kinh, Sơn Đông, Chiết Giang và những nơi khác đang áp dụng, hiệu ứng khử nitrat của nó rất tốt, nhưng việc loại bỏ phosphorus.
(4) Mương oxy hóa tích hợp
Nó là một loại khớp, và bể lắng được chế tạo trong mương oxy hóa. Nó không chỉ là một đầu vào và đầu ra liên tục của nước, mà còn là một loại xây dựng chung, và không cần phải chuyển đổi chức năng, về mặt lý thuyết là kinh tế và hợp lý nhất, nhưng trong một số vấn đề kỹ thuật cụ thể không trưởng thành, vì vậy nó ảnh hưởng đến việc phổ biến và sử dụng.
6. Phân loại chính và đặc điểm của quy trình SBR
Có một số loại quy trình SBR chính:
(1) Quy trình SBR truyền thống
Tất cả các hoạt động của nó là không liên tục và theo chu kỳ. Hiệu ứng loại bỏ phốt pho và phốt pho của nó không đủ ổn định, chẳng hạn như yêu cầu khử nitrat và loại bỏ phốt pho, một số cải tiến cần phải được thực hiện.
(2) Quá trình iceas
Đó là, phương pháp bùn hoạt hóa được lưu hành không liên tục, phân chia bể phản ứng thành hai phần với thành phân vùng, mặt trước là khu vực trước phản ứng và mặt sau là khu vực phản ứng chính, áp dụng lượng nước liên tục, sục khí, lắng đọng, có độ khí. Nó có thể loại bỏ nitơ và phốt pho, nhưng hiệu quả không lý tưởng.
(3) Quá trình DAT-IAT
Nghĩa là, quá trình kết hợp sục khí liên tục và sục khí không liên tục, phần giữa của bể phản ứng được chia thành hai phần với thành phân vùng, DAT ở phía trước được sục khí liên tục và IAT ở phía sau được sục khí, lắng đọng, thoát nước và thải ra, đã được sử dụng trong quá trình xử lý nước thải. Chức năng loại bỏ phốt pho và phốt pho của nó là trung bình, và các cơ sở bổ sung là cần thiết để cải thiện hiệu quả của việc loại bỏ nitơ và phốt pho.
(4) Quá trình đúc
Đó là, phương pháp bùn hoạt tính lưu hành, bể phản ứng của nó được chia thành một khu vực lựa chọn và khu vực phản ứng chính với tường phân vùng, và lượng nước, sục khí, lắng, thoát nước và xả bùn đều là hoạt động định kỳ không liên tục. Nó có hiệu quả loại bỏ nitơ và phốt pho tốt và hiệu suất tốt để ngăn chặn sự mở rộng bùn.
(5) Quy trình đơn vị
Đó là ba nhóm hình chữ nhật song song, hoạt động theo chế độ hoạt động định kỳ tương tự như mương oxy hóa ba đường, nhưng sục khí bàn chải quay được thay đổi thành sục khí, có thể làm tăng độ sâu của hồ bơi và chức năng của nó có thể điều chỉnh được.
7. So sánh mương oxy hóa và quá trình SBR
Các quy trình oxy hóa và SBR có nhiều đặc điểm chung, cũng như các đặc điểm và khả năng ứng dụng của riêng chúng, cần được phân tích cẩn thận khi chọn một giải pháp.
(1) Từ quan điểm đầu tư cơ sở hạ tầng
Nói chung, phí thu hồi đất và phí xây dựng dân dụng thấp hơn so với mương oxy hóa và chi phí thiết bị cao hơn so với mương oxy hóa và tổng chi phí phụ thuộc vào tình huống cụ thể.
Một. Giá đất cao không tốt cho mương oxy hóa. b. Nồng độ BOD cao của nước có ảnh hưởng và tỷ lệ cao của thể tích phản ứng so với thể tích kết tủa có lợi cho mương oxy hóa; Nồng độ thấp của BOD và tỷ lệ thấp của thể tích phản ứng với thể tích kết tủa có lợi cho SBR.
(2) Từ quan điểm của chi phí hoạt động
Quá trình SBR thường được sục khí với không khí nổ và quá trình mương oxy hóa thường được sục khí một cách cơ học. Nói chung, dưới cùng một nguồn cung cấp oxy, sục khí nổ hiệu quả năng lượng hơn so với sục khí cơ học; Ở khía cạnh thứ hai, quy trình SBR là loại xây dựng chung, không có trào ngược bùn (một lượng nhỏ trào ngược) và quá trình oxy hóa mương là một loại xây dựng riêng biệt với một lượng lớn trào ngược và mức tiêu thụ năng lượng lớn; Thứ ba, quy trình SBR là một hoạt động mực nước khác nhau, làm tăng đầu của trạm bơm nâng nước đầu vào. Tất cả mọi thứ được xem xét, mức tiêu thụ năng lượng của quá trình mương oxy hóa thường lớn hơn so với quy trình SBR và chi phí vận hành cao hơn.
(3) Từ quan điểm của sự khác biệt hoạt động
Quá trình mương oxy hóa là hoạt động liên tục và không yêu cầu điều khiển tự động, nhưng chỉ sử dụng điều khiển tự động khi cần tiết kiệm năng lượng; Quá trình SBR không liên tục trong chu kỳ và các quy trình khác nhau thường được thay đổi và cần được kiểm soát tự động.
(4) Từ quan điểm của sự khác biệt về trầm tích
Quá trình SBR là lượng mưa tĩnh và quá trình oxy hóa là kết tủa động, do đó, hiệu quả lắng của SBR cao hơn và chất lượng nước thải tốt hơn.