Процесс адсорбции/биоокисления

Процесс адсорбции/биоокисления ( процесс AB ) представляет собой двухэтапную модификацию процесса с активным илом, используемого для очистки сточных вод . Он состоит из высоконагруженной ступени А и низконагруженной ступени В. Процесс осуществляется без первичного отстойника , а стадия А представляет собой открытую динамическую биологическую систему. Обе ступени имеют отдельные отстойники и линии переработки осадка, что позволяет поддерживать уникальные микробные сообщества в обоих реакторах. ^{[ нужна ссылка ]}

История

Процесс адсорбции /биоокисления был изобретен в середине 1970-х годов Бото Бёнке, профессором Ахенского университета RWTH . Он был основан на открытии, сделанном немецким инженером Карлом Имхоффом в 1950-х годах. ^{[ нужны дальнейшие объяснения ]} Имхофф заявил, что эффективность очистки 60–80 процентов может быть достигнута в сильно загруженных бассейнах с активным илом. ^{[ нужна ссылка ]}

В 1977 году Бёнке опубликовал свою первую статью о процессе адсорбции/биоокисления. ^[1] В том же году был выдан патент. Обширные исследования последующих лет, проведенные Бёнке совместно с Берндом и Андреасом Дирингами, завершились в 1985 году основанием компании Dr.-Ing. Бернд Диринг ГмбХ. В том же году AB-процесс был впервые применен в полном масштабе на сооружениях Крефельда , Германия очистных (800 000 ПЭ). В 1990 году только в Западной Германии существовало 19 полномасштабных установок. Дальнейшему применению этого процесса в Европе препятствовало ужесточение требований к сбросам сточных вод по азоту и фосфору. Этот процесс снова привлек внимание в 2000 году в связи с возросшим интересом к рекуперации энергии из сточных вод . ^{[ нужна ссылка ]}

Принцип работы

Стадия А, или стадия адсорбции , является наиболее инновационным компонентом процесса. ему не предшествует Первичное лечение .

Поступившие органические вещества удаляются на стадии А в основном путем флокуляции и сорбции илом из-за высоких скоростей загрузки (2–10 г БПК • г VSS ⁻¹ • д ⁻¹) и низкий возраст ила (обычно 4–10 часов). Происходит гидролиз сложных органических молекул, улучшающий биоразлагаемость потока Б-стадии. Высокие скорости загрузки и малый возраст ила способствуют развитию динамичного биоценоза с большой долей микроорганизмов, находящихся в фазе экспоненциального роста. Разнообразие биоценоза ила увеличивает разнообразие органических соединений, которые могут разлагаться на А-стадии, и делает процесс более устойчивым к ударным нагрузкам. ^[2] В общей сложности на стадии А может быть удалено до 80% поступающего органического вещества. ^[2] Требуемый объем реактора и подача кислорода ниже по сравнению с удалением в традиционном процессе с активным илом . ^{[ нужна ссылка ]}

Стадия B, или стадия биоокисления, представляет собой типичный процесс с малонагруженным активным илом, при котором происходит биоразложение оставшегося органического материала. Стадия B может быть спроектирована для удаления азота и/или фосфора путем чередования аэробных, бескислородных и анаэробных зон в реакторе. ^{[ нужна ссылка ]}

Типичные условия эксплуатации процесса адсорбции/биоокисления

Параметр	А-этап	B-этап
Скорость загрузки, г БПК • г ВСС ⁻¹ • д ⁻¹	2 - 10	0.05 - 0.3
ЗГТ, ч	0.5	2 - 4
MLSS, г/л	1.5 - 2	3 - 4
СТО, д	0.2 - 0.5	15 - 20
Растворенный кислород, мг/л	0.2 - 0.7	0.7 - 1.5

Преимущества процесса

Более низкие требования к аэрации снижают потребление энергии и затраты на аэрацию на 20 процентов по сравнению с обычной одноступенчатой установкой с активированным илом. ^[3]
Объемы аэротенков на 40% меньше по сравнению с обычной одноступенчатой установкой активного ила. ^[3]
Увеличение производства ила на стадии А приводит к увеличению производства биогаза в варочном котле (для установок с анаэробным перевариванием избыточного ила). ^[4]
Устойчивость к ударным нагрузкам (рН, химическая потребность в кислороде (ХПК), токсичные вещества), объясняемая широким биохимическим потенциалом, высокой мутационной способностью и адаптивностью ила на А-стадии. ^[2]
Стадия А может выдерживать более высокие нагрузки по органическим веществам, чем традиционные системы с активным илом.
Концентрации сточных вод более стабильны благодаря используемой двухстадийной конфигурации процесса.
Тяжелые металлы в основном удаляются с осадком стадии А. Таким образом, ил стадии B имеет более низкие концентрации тяжелых металлов, чем ил, образующийся при традиционном процессе с активным илом, и может соответствовать сельскохозяйственным стандартам. ^[5]

Недостатки процесса

Неполная денитрификация часто наблюдается на стадии B, если соотношение C/N входящего потока низкое. Для увеличения отношения C/N используется прямой обход части притока ступени А с высоким содержанием органического вещества на ступень В. ^{[ нужна ссылка ]}
Высокое образование осадка на стадии А является недостатком очистных сооружений, не оборудованных системой анаэробного сбраживания осадка, поскольку оно увеличивает затраты на обработку осадка. ^{[ нужна ссылка ]}
Шлам со стадии А имеет плохие свойства осаждения. ^[4]
Высокое время удерживания приводит к увеличению потребности в дополнительных реакторах для поддержания производительности, что увеличивает затраты на оборудование. ^{[ нужна ссылка ]}

Удаление питательных веществ

Удаление азота на стадии А может достигать 30–40%, поскольку азот органических соединений входит в состав ила реактора с восходящим потоком анаэробного ила (UASB).

Возраст ила на стадии B обычно составляет от 8 до 20 дней, что способствует росту нитрификаторов . Поэтому полная нитрификация обычно достигается на стадии В. ^[2] Полной денитрификации добиться трудно из-за низкого соотношения C:N в притоке B-стадии. Недостаточная подача углерода источника углерода на Б-стадию происходит из-за высокой эффективности удаления органических веществ на А-стадии. Проблему можно решить за счет снижения удаления органических веществ на стадии А, подачи внешнего источника углерода, периодической аэрации или снижения HRT стадии А и/или оперативного контроля определенных рабочих параметров. ^[6] Для достижения биологического удаления азота и фосфора перед аэрируемой зоной Б-стадии вводят анаэробные и бескислородные отсеки. ^{[ нужна ссылка ]}

Удаление фосфора из вторичных стоков стадии B может быть достигнуто путем коагуляции солями железа и алюминия, например FeCl ₃ или Al ₂ (SO ₄ ) ₃ . ^[7]^[8]

Применение для очистки городских сточных вод

Впервые процесс адсорбции/биоокисления был применен на заводе в Крефельде (800 000 ПЭ) в 1985 году. Завод был расширен и модифицирован и в настоящее время очищает городские и промышленные сточные воды с содержанием 1 200 000 PE. ^[2]

В настоящее время процесс адсорбции/биоокисления применяется на городских очистных сооружениях в Германии, Нидерландах (ОСС Дохавен (Роттердам), СОС Утрехт, СОС Гармервольде (Гронинген) и др.), Австрии (СОС Зальцбург, СОС Штрасс и др.), Испании. , США, Китай и т. д. ^[9]

Процесс адсорбции/биоокисления является частью инновационной концепции очистки сточных вод WaterSchoon, реализованной в Нидерландах. 250 квартир в новом районе Нордерхук ( Снек , Нидерланды) оборудованы системами раздельного сбора туалетных сточных вод и остальных бытовых сточных вод (или так называемых серых вод ). Оба потока обрабатываются отдельно, чтобы максимизировать восстановление ресурсов из сточных вод. Процесс адсорбции/биоокисления используется для очистки сточных вод с целью увеличения образования осадка. Осадок, образующийся на обеих стадиях процесса, переваривается вместе с туалетными сточными водами в реакторе UASB для максимального восстановления энергии. ^[10]

Применение для очистки промышленных сточных вод

Процесс адсорбции/биоокисления используется для очистки промышленных сточных вод с высоким содержанием ХПК, включая сточные воды:

Целлюлозно-бумажная промышленность ^[11]
Текстильная промышленность ^[12]
Пищевая промышленность , в том числе молочная ^[13]
Фармацевтическая промышленность ^[13]
Кожевенная промышленность ^[12]

Соотношения C/N и C/P промышленных сточных вод часто слишком высоки для полного аэробного биоразложения поступающего органического вещества, даже после стадии адсорбции. В этих случаях требуется добавление питательных веществ перед стадией биоокисления. ^[11]

См. также

Ссылки

^ Бёнке Б. (1977). Процесс адсорбции-оживления. Заочное Сточные воды, 24 год, 2/77
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Бенке Б., Диринг Б. и Цукут SW (1997). Процесс AB удаляет органику и питательные вещества. Водная среда и технологии, 9(3), 23-27.
^ Перейти обратно: ^а ^б Технологии, которые трансформируют. Загрязнители в безобидные компоненты . www.eolss.net
^ Перейти обратно: ^а ^б Энергоэффективность в европейской водной отрасли. Архивировано 1 мая 2019 г. в Wayback Machine . Отчет Стоуа № 2010-44
^ Ван, Дж.-Л., Чжан, Дж.-Т., Чен, X., `И, Х.-X. (2011). Особенности перевода тяжелых металлов в процессы адсорбции и биодеградации активным илом. Международная конференция по электротехнике и гражданскому строительству, ICETCE 2011 – Материалы.
^ Вэньи Д., Хун Д., Ли-ан З., Цзя М., Баочжэнь В. (2006). Оперативная модернизация процесса АБ для биологического удаления азота и фосфора. Водная практика и технологии, 1 (4) doi: 10.2166/WPT.2006078
^ Се, Ж.-Л., Шен, X., Пэн, З., Ван, К. (2011). Исследование по удалению фосфора из вторичных стоков процесса АБ хлорным железом. 5-я Международная конференция по биоинформатике и биомедицинской инженерии, ICBBE 2011 - Материалы
^ Ху, Y.-Y., Луо, X.-X., Ченг, Дж.-Х., Луо, Г. (2008). Экспериментальное исследование химически усиленного удаления фосфора с помощью процесса адсорбции-биодеградации. Журнал Южно-Китайского технологического университета (естественные науки)
^ Инвентаризация систем AB в Нидерландах. Архивировано 5 марта 2016 г. в Wayback Machine . www.stowa.nl
^ [1] Архивировано 9 сентября 2017 г. в Wayback Machine . www.waterschoon.nl
^ Перейти обратно: ^а ^б Кнудсен Л., Педерсен Дж. А. и Мунк Дж. (1994). Усовершенствованная очистка сточных вод бумажных фабрик с помощью двухступенчатого процесса с активным илом. Водные науки и технологии, 30 (3), 173–181.
^ Перейти обратно: ^а ^б Шульце-Реттмер Р., Ким С.С. и Сон С.С. (1992). Опыт работы двухступенчатых установок с активным илом для очистки промышленных сточных вод в Корее. Водные науки и технологии, 25 (4–5), 427–428.
^ Перейти обратно: ^а ^б Дженкинс Д. и Ваннер Дж. (ред.) (2014). Активный ил – 100 лет и продолжается. издательство IWA ISBN 9781780404943 .

[1] Бёнке Б. (1977). Процесс адсорбции-оживления. Заочное Сточные воды, 24 год, 2/77

[boehnke2-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Бенке Б., Диринг Б. и Цукут SW (1997). Процесс AB удаляет органику и питательные вещества. Водная среда и технологии, 9(3), 23-27.

[eolss-3] Перейти обратно: ^а ^б Технологии, которые трансформируют. Загрязнители в безобидные компоненты . www.eolss.net

[stowa2010-44-4] Перейти обратно: ^а ^б Энергоэффективность в европейской водной отрасли. Архивировано 1 мая 2019 г. в Wayback Machine . Отчет Стоуа № 2010-44

[5] Ван, Дж.-Л., Чжан, Дж.-Т., Чен, X., `И, Х.-X. (2011). Особенности перевода тяжелых металлов в процессы адсорбции и биодеградации активным илом. Международная конференция по электротехнике и гражданскому строительству, ICETCE 2011 – Материалы.

[wenyi-6] Вэньи Д., Хун Д., Ли-ан З., Цзя М., Баочжэнь В. (2006). Оперативная модернизация процесса АБ для биологического удаления азота и фосфора. Водная практика и технологии, 1 (4) doi: 10.2166/WPT.2006078

[7] Се, Ж.-Л., Шен, X., Пэн, З., Ван, К. (2011). Исследование по удалению фосфора из вторичных стоков процесса АБ хлорным железом. 5-я Международная конференция по биоинформатике и биомедицинской инженерии, ICBBE 2011 - Материалы

[8] Ху, Y.-Y., Луо, X.-X., Ченг, Дж.-Х., Луо, Г. (2008). Экспериментальное исследование химически усиленного удаления фосфора с помощью процесса адсорбции-биодеградации. Журнал Южно-Китайского технологического университета (естественные науки)

[stowa2-9] Инвентаризация систем AB в Нидерландах. Архивировано 5 марта 2016 г. в Wayback Machine . www.stowa.nl

[10] [1] Архивировано 9 сентября 2017 г. в Wayback Machine . www.waterschoon.nl

[knudsen-11] Перейти обратно: ^а ^б Кнудсен Л., Педерсен Дж. А. и Мунк Дж. (1994). Усовершенствованная очистка сточных вод бумажных фабрик с помощью двухступенчатого процесса с активным илом. Водные науки и технологии, 30 (3), 173–181.

[schulze-rettmer-12] Перейти обратно: ^а ^б Шульце-Реттмер Р., Ким С.С. и Сон С.С. (1992). Опыт работы двухступенчатых установок с активным илом для очистки промышленных сточных вод в Корее. Водные науки и технологии, 25 (4–5), 427–428.

[100years-13] Перейти обратно: ^а ^б Дженкинс Д. и Ваннер Дж. (ред.) (2014). Активный ил – 100 лет и продолжается. издательство IWA ISBN 9781780404943 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]