За оне који се баве радом, одржавањем, техничким управљањем, отклањањем грешака у процесима и контролом квалитета комуналних постројења за пречишћавање отпадних вода, чврста основа у основним концептима је основни предуслов за тачан рад, решавање проблема и усклађеност. Док се процеси пречишћавања комуналних отпадних вода разликују, основни принципи остају исти; сав рад опреме, контрола параметара, подешавање процеса и управљање муљем се врте око ових основних теорија.
Овај чланак, комбинујући техничке спецификације за рад и надзор постројења за пречишћавање градских отпадних вода и тренутне стандарде за испуштање градских отпадних вода, систематски приказује основне основне концепте које постројења за пречишћавање отпадних вода морају савладати. Садржај је научно ригорозан, без грешака у индустрији и балансира теоријску дубину са практичним упутствима, што га чини погодним за новајлије, обуку у целој компанији{1}}и техничку проверу.
И. Позиционирање језгра: комуналне отпадне воде и основна логика третмана отпадних вода
1. Дефиниција комуналних отпадних вода
Комуналне отпадне воде се посебно односе на мешовиту отпадну воду из градске стамбене канализације, јавну дренажу из државних и комерцијалних институција, одводњавање општинских путева и малу количину у складу са одговарајућим везама ниских{0}}концентрационих пре{1}}пречишћених индустријских отпадних вода. То је основни циљ третмана за управљање урбаном водном средином.
За разлику од индустријских отпадних вода, комуналне отпадне воде карактеришу стабилне флуктуације у квантитету и квалитету, претежно органске материје, вишак азотних и фосфорних хранљивих материја и добра биоразградивост. Његов третман првенствено користи биолошке процесе, допуњене физичким и хемијским методама третмана.
2. Основни принципи третмана отпадних вода
Пречишћавање отпадних вода у суштини користи четири техничке методе-физичко одвајање, биодеградацију, хемијску флокулацију и стабилизацију дезинфекције-да би се уклонили или трансформисали суспендовани загађивачи, органски загађивачи, азот и фосфор хранљиве материје и патогени у отпадној води у безопасне супстанце које испуњавају стандардне супстанце или испуштају на тај начин испуштајући стандард за поновно испуштање постизање смањења загађења вода и рециклаже водних ресурса.
ИИ. Основни индикатори квалитета воде (лабораторијско тестирање + језгро рада и одржавања)
Индикатори квалитета воде су једина основа за процену статуса процеса и да ли ефлуент испуњава стандарде. Сва подешавања рада и одржавања се заснивају на променама ових индикатора. Следи шест основних контролних индикатора за комунална постројења за пречишћавање отпадних вода:
1. ЦОД (хемијска потражња за кисеоником)
Ово се односи на количину кисеоника која је потребна за потпуну оксидацију свих органских материја и смањење неорганске материје у води јаким оксидантом.
Основни значај: Показује укупан ниво загађења водних тијела; што је већа вредност, то је веће органско загађење.
Кореспонденција процеса: Примарно се уклања микробном деградацијом у биолошким рибњацима и коагулационом седиментацијом.
Практични фокус: Прекомерна КПК је често узрокована ударима оптерећења, недовољном активношћу у биолошком систему и абнормалним таложењем муља.
2. БПК₅ (5-дневна биохемијска потреба за кисеоником): Односи се на количину раствореног кисеоника која се троши биохемијском разградњом органске материје у води у року од 5 дана.
Кључни значај: Указује на биоразградљивост отпадних вода и кључно је за одређивање прикладности биолошких процеса.
Практични стандард: Однос БПК₅/ЦОД > 0,3 за комуналне отпадне воде указује на добру биоразградљивост и погодност за биолошки третман.
3. СС (суспендоване чврсте материје): Односи се на нерастворљиве суспендоване чврсте материје у води, укључујући муљ, колоиде, остатке муља и органске суспендоване чврсте материје.
Основни значај: Утиче на бистрину ефлуента, носећи велики број загађивача и микроорганизама;
Кореспонденција процеса: Решетка, комора за пескарење, секундарни таложник и дубока филтрација за уклањање корак{0}}по{1}};
Практични фокус: Превише суспендованих чврстих материја (СС) у ефлуенту је највероватније последица отицања муља у секундарном таложнику, квара система филтрације или лоше флокулације.
4. НХ₃-Н (амонијачни азот) Односи се на азот у води који постоји у облику слободног амонијака и амонијумових соли, главног загађивача у еутрофикацији.
Принцип уклањања: реакција аеробне нитрификације; аутотрофне нитрификујуће бактерије претварају амонијачни азот у нитрат;
Практични фокус: Ниска температура, недовољно раствореног кисеоника, кратка старост муља и недовољна алкалност могу довести до прекомерне количине амонијачног азота.
5. ТН (Укупни азот) Односи се на збир свих облика азота у води (амонијачни азот, нитритни азот, нитратни азот, органски азот) и представља најтежи показатељ да постројења за пречишћавање отпадних вода испуне стандарде.
- Језгро уклањања: реакција у спрези нитрификације + денитрификације
1. Аеробна фаза: амонијачни азот се претвара у нитратни азот (нитрификација);
2. Аноксични стадијум: Нитратни азот се претвара у гас азота и ослобађа се под дејством извора угљеника (денитрификација);
- Практични фокус: Превише укупног азота је често последица недовољног извора угљеника у аноксичном стадијуму, поремећаја аноксичног окружења или неразумног односа рефлукса.
6. ТП (Укупни фосфор) Односи се на збир свих облика фосфора у води и главни је узрок цветања алги и еутрофикације.
- Методе уклањања: биолошко уклањање фосфора + хемијско уклањање фосфора
1. Биолошко уклањање фосфора: анаеробно ослобађање фосфора бактеријама које акумулирају полифосфат- и прекомерно узимање фосфора од стране аеробних бактерија, који се испушта кроз вишак муља;
2. Хемијско уклањање фосфора: додавање ПАЦ-а, соли гвожђа и других агенаса за флокулацију и уклањање седиментационог фосфора;
- Практични фокус: Прекомерна количина укупног фосфора у отпадним водама је често последица неуспеха анаеробног окружења, претерано дуге старости муља или недовољне дозе агенса.
ИИИ. Четворостепени систем за пречишћавање отпадних вода (основни оквир читавог процеса)
Комплетан систем за пречишћавање комуналних отпадних вода састоји се од четири нивоа: предтретман, примарни третман, секундарни биолошки третман и терцијарни напредни третман. Различите врсте загађивача се уклањају на сваком нивоу, а логички редослед ових нивоа се не може обрнути.
1. Предтретман (прва препрека утицају)
Структуре језгра: улазни бунар, груба и фина сита, комора за вортекс, резервоар за изједначавање
Основна функција: Уклања велике плутајуће остатке, гране, пластичне кесе, песак и друге неорганске нечистоће; балансира запремину и квалитет воде; елиминише вршне утицаје; штити низводне пумпе, цевоводе и опрему биолошког система.
Кључне операције: Правовремено чишћење сита, периодично уклањање песка из коморе за пијесак и стабилна контрола нивоа у резервоару за изједначавање.
2. Примарни третман (физикални третман)
Структура језгра: Примарни таложник
Основна функција: Уклања велике суспендоване чврсте материје, колоиде и неке органске загађиваче из воде кроз седиментацију гравитације.
Ефекат третмана: Уклања приближно 30% ЦОД и преко 50% СС, значајно смањујући оптерећење на биолошки систем који следи.
3. Секундарни третман (основни биолошки третман) Ово је срж пречишћавања комуналних отпадних вода, првенствено користећи биолошке процесе за уклањање већине органских материја, амонијачног азота, укупног азота и укупног фосфора.
Основни принцип: Коришћење микробне заједнице у активном муљу за адсорбовање, разлагање и трансформацију загађивача у отпадној води;
Главни процеси: А²/О, оксидациони јарак, СБР, МБР, модификовани А²/О;
Ефекат третмана: Уклања преко 90% органске материје и амонијачног азота, чиме се у суштини постиже смањење великих загађивача.
4. Терцијарни напредни третман (надоградња и гаранција усклађености)
Основне структуре: Високо{0}}ефикасни резервоар за седиментацију, филтер, филтер са активним угљем, резервоар за дезинфекцију
Основна функција: Уклања заостале трагове суспендованих чврстих материја, колоида, заосталог фосфора и мале количине органске материје из секундарног ефлуента;
Коначна дезинфекција: Дезинфекција коришћењем натријум хипохлорита, ултраљубичастог светла и озона убија Е. цоли и патогене, обезбеђујући безбедно испуштање ефлуента.
ИВ. Четири основне реакције биохемијског система (основне за отклањање грешака у процесу)
Сва подешавања параметара у биолошким процесима заснивају се на четири фундаменталне реакције: анаеробној, аноксичној, аеробној и нитрификација/денитрификација. Ово су основни концепти које техничари морају темељно да разумеју.
1. Анаеробна реакција (без раствореног кисеоника, без нитратног азота)
Услови животне средине: ДО=0, строго анаеробно окружење;
Основна функција: Ослобађање фосфора бактеријама које акумулирају полифосфат-, хидролиза и закисељавање, разлагање великих органских молекула, резервисање енергије за накнадно аеробно узимање фосфора;
Кључна вредност: Осигурава ефикасно биолошко уклањање фосфора и побољшава биоразградљивост отпадних вода.
2. Аноксична реакција (нема раствореног кисеоника, присутан нитратни азот)
Услови околине: ДО Мање или једнако 0,5мг/Л, присутан нитратни азот;
Основна функција: Денитрификација, под дејством спољашњег или унутрашњег извора угљеника, нитратни азот се претвара у гас азота, уклањајући укупни азот;
Кључне практичне тачке: Претерано проветравање је строго забрањено; обезбедити довољан извор угљеника; контролисати однос рефлукса мешане течности.
3. Аеробна реакција (довољно раствореног кисеоника)
Услови животне средине: ДО=2~4 мг/Л;
Основне функције: Три основне реакције се одвијају истовремено: деградација органске материје, нитрификација за уклањање амонијачног азота и узимање фосфора од стране бактерија које акумулирају полифосфат{0}};
Кључне тачке у раду и одржавању: Превише раствореног кисеоника доводи до губитка енергије и старења муља; недовољно раствореног кисеоника доводи до непотпуне деградације и прекомерног амонијачног азота.
4. Нитрификација и денитрификација (суштинска логика уклањања азота)
1. Нитрификација: У аеробним условима, нитрифицирајуће бактерије и нитрификујуће бактерије сукцесивно претварају амонијачни азот у нитрит и нитрат. Потребни су довољно кисеоника, алкалност и дуго старање муља.
2. Денитрификација: У аноксичним условима, денитрифицирајуће бактерије користе изворе угљеника да редукују нитратни азот у гасовити азот. Потребни су строги аноксични услови и ефикасан извор угљеника.
В. Основне карактеристике главних процеса (генерално применљиво на комунална постројења за пречишћавање отпадних вода)
Не постоји инхерентна супериорност или инфериорност међу главним процесима пречишћавања комуналних отпадних вода; једине разлике леже у њиховој подобности за различите сценарије. Логика рада и одржавања остаје доследна:
А²/О процес: анаеробна-аноксична-аеробна серијска реакција, која обезбеђује уравнотежено уклањање азота и фосфора, стабилан рад и најчешћи је процес за комунална постројења за пречишћавање отпадних вода.
Процес оксидационог канала: Снажна отпорност на ударна оптерећења, добре перформансе таложења муља и једноставан рад и одржавање, погодан за мала и средња{0}}постројења за пречишћавање отпадних вода.
СБР процес: Секвенцирајући шаржни реактор, све биохемијске реакције се завршавају у једном резервоару, елиминишући потребу за секундарним таложником, захтевајући мање земљишта и погодан за сценарије са великим флуктуацијама у запремини воде.
МБР процес: мембранско одвајање замењује секундарни резервоар за таложницу, производећи ефлуент изузетно-квалитета који се може директно користити као регенерисана вода, погодан за пројекте високог{1}}стандардног испуштања и поновне употребе.
ВИ. Основни концепти третмана и одлагања муља (кључне тачке за рад и одржавање у складу са стандардима)
Пречишћавање отпадних вода без третмана муља је неефикасно. Муљ је нуспроизвод пречишћавања отпадних вода, а његово правилно одлагање је кључно за усклађен рад постројења за пречишћавање отпадних вода.
1. Дефиниција муља: Муљ је мешавина чврсте и полу{1}}чврсте суспендоване материје која настаје током пречишћавања отпадних вода путем пресретања, седиментације и биохемијских реакција. Богат је органским материјама, микроорганизмима, азотом и фосфором и малим количинама загађујућих материја.
2. Основни кључни индикатор: Садржај влаге у муљу
Ово се односи на проценат масе воде у укупној маси муља и представља основни контролни индикатор за одлагање муља.
Садржај влаге у концентрисаном муљу: 97%~99%;
Садржај влаге у муљу након механичког одводњавања: Приближно 80% (основни национални стандардни захтеви за одлагање).
3. Комплетан процес одлагања муља: згушњавање муља → механичко одводњавање → стабилизацијско одлагање (компостирање, спаљивање, коришћење грађевинског материјала, депонија у складу са стандардима). Недискриминаторно одлагање и директно испуштање су строго забрањени.
4. Основна улога вишка муља: Биолошки систем редовно испушта вишак муља, уклањајући вишак фосфора и старење микроорганизама из система. Ово одржава равнотежу старости муља и стабилну микробну активност, и представља кључну операцију за спречавање нагомилавања муља, старења муља и прекорачења ефлуента стандарда.
ВИИ. Основни принципи рада и одржавања постројења за пречишћавање отпадних вода (Водећи практични резиме)
Први принцип квалитета воде: покретање{0}}све опреме, искључивање, подешавање параметара и дозирање хемикалија засновани су на постизању стандарда за отпадне воде и стабилности процеса.
Контрола зонирања животне средине: Стриктно разликовање између анаеробног, аноксичног и аеробног окружења и спречавање седиментације мешовитих{0}}слојева и поремећаја раствореног кисеоника је фундаментално за уклањање азота и фосфора.
Динамичко балансирање оптерећења: Када доводни проток и квалитет воде флуктуирају, врше се правовремена прилагођавања брзине аерације, односа поврата, дозирања извора угљеника и пражњења муља како би се издржала ударна оптерећења.
Хемијска синергија муља-Вода-Ваздух-: Четири кључна елемента стања муља, раствореног кисеоника, хидрауличког времена задржавања и дозирања хемикалија се контролишу синергијски; ниједан се не може изоставити.
Сагласно затворено-управљање: Свеобухватна усаглашена контрола отпадних вода, муља, мириса и буке, у складу са стандардима рада градских постројења за пречишћавање отпадних вода.
Закључак
Пречишћавање комуналних отпадних вода може изгледати као понављајући посао који укључује рад опреме и контролу параметара, али његова суштинска конкурентност увек лежи у чврстој теорији. Сви кварови у процесу, ефлуент прекорачење стандарда и оперативни хаос су у суштини узроковани недостатком разумевања основних концепата и основних принципа. Темељно разумевање ових основних концепата је од суштинског значаја за све раднике у постројењима за пречишћавање отпадних вода. Омогућава им да брзо схвате логику процеса, прецизно решавају проблеме у раду и одржавању и напредују од „квалификованог рада“ до „професионалног техничког управљања“.