การวิเคราะห์ที่ครอบคลุมของกระบวนการที่ใช้กันทั่วไปในโรงบำบัดน้ำเสียในเมือง

วัตถุประสงค์หลักของการบำบัดน้ำเสียในเมืองคือการกำจัดสารมลพิษ เช่น COD, BOD₅, TN และ TP ออกจากน้ำเสียเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยน้ำเสีย (การปฏิบัติตามหลักมาตรฐานคลาส A ของ "มาตรฐานการปล่อยมลพิษสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียในเมือง" GB 18918-2002) กระบวนการกระแสหลักในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การบำบัดทางชีวภาพ รวมกับการบำบัดล่วงหน้าและหน่วยการบำบัดขั้นสูง ก่อให้เกิดกระบวนการที่สมบูรณ์ของ "การบำบัดเบื้องต้น - การบำบัดหลัก - การบำบัดขั้นสูง - การกำจัดตะกอน" ข้อมูลต่อไปนี้เป็นการแนะนำโดยละเอียดเกี่ยวกับกระบวนการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั้ง 6 กระบวนการ ซึ่งครอบคลุมหลักการ พารามิเตอร์หลัก ข้อดีและข้อเสีย และสถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง ในขณะเดียวกันก็พิจารณารายละเอียดทางเทคนิคและความเป็นไปได้ทางวิศวกรรมด้วย

1. หลักการกระบวนการ

การใช้ตะกอนเร่งเป็นแกนกลางภายใต้สภาวะแอโรบิก จุลินทรีย์จะดูดซับและย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์ในน้ำเสีย ทำให้น้ำเสียบริสุทธิ์ผ่านตะกอน-การแยกน้ำ กระบวนการหลัก: หน้าจอบาร์ → ห้องกรวด → ถังตกตะกอนหลัก → ถังเติมอากาศ → ถังตกตะกอนรอง → การฆ่าเชื้อและการระบาย กากตะกอนที่เหลือจะถูกทำให้เข้มข้น แยกน้ำออก แล้วกำจัดทิ้ง

2. พารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญ
* เวลากักเก็บไฮดรอลิก (HRT): 8-12 ชม. โดยมี HRT มากกว่าหรือเท่ากับ 6 ชม. ในถังเติมอากาศ
* เวลากักเก็บตะกอน (SRT): 3-5d (ใช้ได้กับการกำจัดอินทรียวัตถุเท่านั้น โดยไม่มีฟังก์ชันกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัส)
* กำลังโหลดแบบออร์แกนิก (F/M): 0.2-0.4kgBOD₅/(kgMLSS·d);
* DO ความเข้มข้นในถังเติมอากาศ: 2-3 มก./ลิตร โดยใช้การเติมอากาศแบบบังคับหรือการเติมอากาศแบบกลไก

3. ข้อดีและข้อเสีย
* ข้อดี: เทคโนโลยีที่สมบูรณ์ การทำงานที่มั่นคง ประสิทธิภาพสูงในการบำบัดอินทรียวัตถุ (อัตราการกำจัด BOD₅ 85%-90%) และต้นทุนการลงทุนที่ค่อนข้างต่ำ
* ข้อเสีย: ไม่มีฟังก์ชันกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัส ทำให้ยากต่อการปฏิบัติตามมาตรฐานคลาส A ในปัจจุบัน การผลิตตะกอนขนาดใหญ่ มีแนวโน้มที่จะเกิดการพองตัวของเส้นใย รอยเท้าขนาดใหญ่และการใช้พลังงานค่อนข้างสูง

4. สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง
* เหมาะสำหรับ-โรงบำบัดน้ำเสียที่สร้างขึ้นในช่วงต้นซึ่งมีมาตรฐานการปล่อยน้ำต่ำ หรือเป็นหน่วยบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมล่วงหน้า ปัจจุบันไม่ค่อยมีการใช้เพียงอย่างเดียวในโครงการใหม่ แต่ส่วนใหญ่เป็นโมดูลพื้นฐานสำหรับการปรับปรุงกระบวนการ

1. หลักการกระบวนการ
กระบวนการ A²O (แบบไม่ใช้ออกซิเจน-แบบไม่ใช้ออกซิเจน-แบบแอโรบิก) ช่วยให้บรรลุผลในการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสไปพร้อมๆ กัน โดยผ่านการทำงานร่วมกันของสามโซน ได้แก่ ฟอสฟอรัส-ที่สะสมแบคทีเรียจะปล่อยฟอสฟอรัสในโซนแบบไม่ใช้ออกซิเจน แบคทีเรียที่แยกไนตริไฟริ่งจะกำจัดไนโตรเจนในโซนที่เป็นพิษ และแบคทีเรียที่เป็นไนตริไฟดิ้งที่ทำให้เกิดไนตริฟายและฟอสฟอรัส-แบคทีเรียที่สะสมจะดูดซับฟอสฟอรัสใน โซนแอโรบิก เวอร์ชันที่ได้รับการปรับปรุง (ด้วยการเพิ่มถังพรี-ที่เป็นพิษ) จะช่วยแก้ปัญหาการแข่งขันของแหล่งคาร์บอนระหว่างการแยกไนตริฟิเคชั่นและการกำจัดฟอสฟอรัส ซึ่งช่วยเพิ่มผลในการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัส กระบวนการหลัก: การปรับสภาพ → ถังไร้อากาศ → ถังขั้นต้น - → ถังไร้ออกซิเจน → ถังแอโรบิก → ถังตกตะกอนทุติยภูมิ → การบำบัดขั้นสูง → ปล่อยออก

2. พารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญ

HRT ทั้งหมด: 10-12 ชม., อัตราส่วน HRT แบบไม่ใช้ออกซิเจน:ไม่เป็นพิษ:แบบใช้ออกซิเจน=1:3:5;
เวลากักเก็บตะกอน (SRT): 10-12 วันที่อุณหภูมิแวดล้อม, 15 วันที่อุณหภูมิต่ำ (เพื่อให้สมดุลกับข้อกำหนดในการกำจัดไนตริฟิเคชันและฟอสฟอรัส)
อัตราส่วนการหมุนเวียน: อัตราส่วนการหมุนเวียนสุราผสม 200% -300% (ปรับความถี่ได้), อัตราส่วนการหมุนเวียนของตะกอน 50% -80%;
การควบคุม DO: โซนแอนแอโรบิก น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.2 มก./ลิตร, โซนแอนซิก น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.5 มก./ลิตร, โซนแอโรบิก 2-3 มก./ลิตร

3. ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี: ประสิทธิภาพการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสที่ดีเยี่ยม (อัตราการกำจัด TN 70%-80% อัตราการกำจัด TP 80%-90%) เป็นไปตามมาตรฐาน Class A อย่างสม่ำเสมอ เทคโนโลยีที่สมบูรณ์ ต้นทุนการดำเนินงานปานกลาง เหมาะสำหรับน้ำเสียชุมชนที่มีความผันผวนของคุณภาพน้ำมาก
ข้อเสีย: มีความไม่สอดคล้องกันของพารามิเตอร์ระหว่างการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัส (SRT, ข้อกำหนดอัตราส่วนการหมุนเวียนขัดแย้งกัน); น้ำเสียจากแหล่งคาร์บอนต่ำ-จำเป็นต้องเติมแหล่งคาร์บอนภายนอก รอยเท้าที่ใหญ่ขึ้นเล็กน้อย

4. สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง

ปัจจุบันเป็นกระบวนการที่ต้องการสำหรับการก่อสร้างใหม่ การขยาย และการอัพเกรดโรงบำบัดน้ำเสียในเมือง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการน้ำเสียชุมชนที่ต้องการการควบคุมการปล่อยไนโตรเจนและฟอสฟอรัสไปพร้อมๆ กัน นอกจากนี้ยังสามารถปรับให้เข้ากับน้ำเสียที่ซับซ้อนซึ่งมีน้ำเสียอุตสาหกรรมจำนวนเล็กน้อยได้ (จำเป็นต้องปรับค่าสัมประสิทธิ์ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ)

1. หลักการกระบวนการ

กระบวนการนี้ผสมผสานเทคโนโลยีการแยกเมมเบรนเข้ากับการบำบัดทางชีวภาพ โดยแทนที่ถังตกตะกอนทุติยภูมิด้วยโมดูลเมมเบรนเพื่อให้เกิดการแยกตะกอน-น้ำที่มีประสิทธิภาพ การไหลหลัก: การปรับสภาพ → ถังชีวภาพ (สามารถใช้การกำหนดค่า A²O, SBR ฯลฯ) → ถังเมมเบรน → การฆ่าเชื้อและการปล่อยออก โมดูลเมมเบรนสามารถกักเก็บจุลินทรีย์ รักษาความเข้มข้นของ MLSS ในถังชีวภาพให้สูง และเพิ่มประสิทธิภาพไนตริฟิเคชันและการกำจัดสารอินทรีย์

2. พารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญ

ความเข้มข้นของ MLSS: 6000-8000 มก./ลิตร (สูงกว่ากระบวนการแบบเดิมอย่างเห็นได้ชัด);
ระยะเวลากักเก็บตะกอน (SRT): 20-30 วัน (ไนตริฟิเคชั่นแบบปรับปรุง เหมาะสำหรับน้ำเสียที่อุณหภูมิต่ำ C/N ต่ำ);
ฟลักซ์เมมเบรน: 10-20 ลิตร/(ตร.ม.·ชม.) ต้องทำความสะอาดทางกายภาพ/เคมีเป็นประจำ
การใช้พลังงาน: 0.6-1.0 kWh/m³ (รวมการใช้พลังงานการเติมอากาศและการดูดเมมเบรน)

3. ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี: คุณภาพน้ำทิ้งที่ดีเยี่ยม (TN น้อยกว่าหรือเท่ากับ 8 มก./ลิตร, TP น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.3 มก./ลิตร) ตรงตามข้อกำหนดสำหรับการอัปเกรดคุณภาพน้ำใกล้-คลาส IV; รอยเท้าเป็นเพียง 1/3-1/2 ของกระบวนการแบบเดิม ไม่มีความเสี่ยงต่อการสูญเสียตะกอน มีเสถียรภาพในการปฏิบัติงานสูง
ข้อเสีย: ต้นทุนโมดูลเมมเบรนสูง (คิดเป็น 30% -40% ของการลงทุนทั้งหมด) การบำรุงรักษาที่ซับซ้อน (มีแนวโน้มที่จะอุดตัน) ต้นทุนการดำเนินงานสูง การใช้พลังงานสูงกว่ากระบวนการทางชีววิทยาแบบดั้งเดิม

4. สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง

เหมาะสำหรับพื้นที่หลักในเมืองที่มีทรัพยากรที่ดินจำกัด การอัพเกรดโครงการที่มีมาตรฐานน้ำทิ้งที่เข้มงวด หรือสถานการณ์คุณภาพน้ำพิเศษ เช่น อุณหภูมิต่ำและอัตราส่วน C/N ต่ำ ยังใช้ได้กับการบำบัดน้ำเสียแบบกระจายอำนาจ (เช่น ชุมชนที่อยู่อาศัย สวนอุตสาหกรรม)

1. หลักการกระบวนการ

ด้วยการใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบคูน้ำรูปทรงวงแหวน- น้ำเสียจะไหลเวียนภายในคูน้ำผ่านแปรงหรือจานหมุนเพื่อเติมอากาศ ทำให้เกิดโซนแอโรบิกและโซนอ็อกซิกสลับกันเพื่อให้เกิดการย่อยสลายและการแยกไนตริฟิเคชั่นของสารอินทรีย์ รูปแบบทั่วไปได้แก่ คูน้ำออกซิเดชันแบบ Carrousel คูน้ำออกซิเดชันแบบออร์บัล และคูน้ำออกซิเดชันแบบรวม (รวมถึงถังตกตะกอนรอง)

2. พารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญ

HRT ทั้งหมด: 15-25 ชม. (เวลากักเก็บไฮดรอลิกนาน ทนทานต่อแรงกระแทกได้ดี)
เวลากักเก็บตะกอน (SRT): 10-20d (เหมาะสำหรับความต้องการกำจัดไนโตรเจน);
กำลังโหลดแบบอินทรีย์ (F/M): 0.05-0.15kgBOD₅/(kgMLSS·d);
ออกซิเจนที่ละลายน้ำ: การกระจายอย่างค่อยเป็นค่อยไปภายในคูน้ำ (2-3 มก./ลิตร ในโซนแอโรบิก, 0.5-1 มก./ลิตร ในโซนที่ไม่เป็นพิษ)

3. ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี: ทนทานต่อแรงกระแทกได้สูงมาก เหมาะสำหรับน้ำเสียที่มีคุณภาพและปริมาณน้ำผันผวนมาก การดำเนินงานและการจัดการที่เรียบง่าย ค่าบำรุงรักษาต่ำ ผลการกำจัดไนโตรเจนที่ดี (อัตราการกำจัด TN 70% -75%);
ข้อเสีย: ผลการกำจัดฟอสฟอรัสอ่อน (ต้องกำจัดฟอสฟอรัสเคมีเสริม); รอยเท้าขนาดใหญ่การใช้พลังงานสูง ความยืดหยุ่นในการดำเนินงานไม่เพียงพอ

4. สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง
เหมาะสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียในเมืองขนาดเล็กและขนาดกลาง- (ปริมาตร 50,000-500,000 ลบ.ม./วัน) น้ำเสียที่ซับซ้อนซึ่งมีความผันผวนอย่างมากในคุณภาพน้ำ (รวมถึงน้ำเสียทางอุตสาหกรรมจำนวนเล็กน้อย) หรือโครงการที่มีการดำเนินงานและความสามารถในการจัดการจำกัด

1. หลักการกระบวนการ

ด้วยการใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบไม่ต่อเนื่อง ห้าขั้นตอนจะเสร็จสมบูรณ์ภายในถังเดียวกัน: การไหลเข้า การเติมอากาศ (แอโรบิก) การตกตะกอน การปล่อยของเสีย และช่วงรอบเดินเบา การย่อยสลายอินทรียวัตถุ การกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสทำได้โดยการจัดสรรเวลา เวอร์ชันดัดแปลง (กระบวนการ CAST, CASS) จะเพิ่มโซนการเลือกและโซนก่อน-ปฏิกิริยาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการตกตะกอนของตะกอนและประสิทธิภาพในการกำจัดฟอสฟอรัส

2. พารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญ:
หนึ่งรอบการทำงาน: 4-6 ชั่วโมง (รวมการเติมอากาศ 2-3 ชั่วโมง และการตกตะกอน 1-1.5 ชั่วโมง)
เวลากักเก็บตะกอน (SRT): 10-15 วัน;
ความเข้มข้นของ MLSS: 3,000-5,000 มก./ลิตร;
อัตราส่วนการระบายน้ำ: 1/3-1/2 (การระบายน้ำแต่ละครั้งไม่ควรเกิน 1/2 ของปริมาตรถัง)

3. ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี: ใช้พื้นที่ติดตั้งน้อย (ไม่ต้องใช้ถังตกตะกอนรองแยกต่างหาก) การทำงานที่ยืดหยุ่นพร้อมพารามิเตอร์รอบที่ปรับได้ตามคุณภาพน้ำ เหมาะสำหรับปริมาณน้ำขนาดเล็กถึงปานกลาง ช่วยให้สามารถกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสไปพร้อมกัน
ข้อเสีย: มีข้อกำหนดสูงสำหรับการควบคุมอัตโนมัติ (ต้องมีการควบคุมจังหวะเวลาแต่ละขั้นตอนอย่างแม่นยำ) เสถียรภาพของคุณภาพน้ำทิ้งไม่เพียงพอ ได้รับผลกระทบจากพารามิเตอร์การทำงานได้ง่าย อุปกรณ์สึกหรออย่างรวดเร็ว (สตาร์ท-วาล์วและปั๊มบ่อยครั้ง)

4. สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง
เหมาะสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียในเมืองขนาดเล็กและขนาดกลาง{0}} (ปริมาณน้ำน้อยกว่าหรือเท่ากับ 100,000 ลบ.ม./วัน) โครงการบำบัดน้ำเสียแบบกระจายอำนาจ (เช่น ชุมชนและสวนอุตสาหกรรม) หรือสถานการณ์ที่มีความผันผวนของคุณภาพน้ำอย่างมาก ซึ่งจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนโหมดการทำงานอย่างยืดหยุ่น

1. หลักการกระบวนการ
รวมขั้นตอนการบำบัดทางชีวภาพทั้งหมด (การย่อยสลาย COD, การกำจัดไนโตรเจน, การกำจัดฟอสฟอรัส, การรักษาเสถียรภาพของตะกอน) ไว้ในถังชีวภาพเดียว ด้วยการออกแบบแบบแบ่งโซนและระบบเติมอากาศประสิทธิภาพสูง- ทำให้สามารถกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสและการลดตะกอนไปพร้อมกันได้ จุดเด่นหลักคือระบบเติมอากาศ BioDopp (การเติมอากาศด้วยโฟมละเอียดในพื้นที่ขนาดใหญ่-) ซึ่งมีประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจนสูงและบำรุงรักษาง่าย

2. พารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญ
การใช้พลังงาน: 0.075 kWh/m³ (ต่ำกว่ากระบวนการแบบเดิมอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งแสดงให้เห็นถึงข้อดีในการประหยัดพลังงานอย่างมาก-)
ความเข้มข้นของ MLSS: 8 ก./ลิตร (ความเข้มข้นของตะกอนสูง ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัด);
ประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจน: 5 kgO₂/kWh, ความต้องการออกซิเจน 0.2-0.3 มก./ลิตร;
HRT ทั้งหมด: 8-12 ชม. เหมาะสำหรับความต้องการการบำบัดน้ำเสียในชุมชนเป็นประจำ

3. ข้อดีและข้อเสีย
ข้อดี: ประสิทธิภาพการประหยัดพลังงานที่โดดเด่น- (การใช้พลังงานเพียง 1/5-1/8 ของกระบวนการแบบเดิม) บูรณาการสูง รอยเท้าขนาดเล็ก การผลิตตะกอนต่ำ ไม่จำเป็นต้องกำจัดตะกอนที่ซับซ้อน บำรุงรักษาระบบเติมอากาศได้ง่าย (สามารถทำความสะอาดออนไลน์โดยไม่ต้องหยุดทำงาน) ข้อเสีย: เกณฑ์ทางเทคนิคที่สูง อุปกรณ์หลักต้องอาศัยการนำเข้า เหมาะสำหรับคุณภาพน้ำจำเพาะ ความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับน้ำเสียที่มีเกลือสูงและความไม่สงบจำเป็นต้องมีการตรวจสอบเพิ่มเติม

4. สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง
เหมาะสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียชุมชนที่สร้างขึ้นใหม่ (ตามการอนุรักษ์พลังงานและลดการบริโภค) และโครงการบำบัดน้ำเสียของสวนอุตสาหกรรม ได้รับการนำไปใช้อย่างประสบความสำเร็จในเยอรมนี สาธารณรัฐเช็ก และเซี่ยงไฮ้และเหอเป่ยในประเทศของฉัน

การเลือกกระบวนการสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียในเมืองต้องพิจารณาปัจจัยหลัก 5 ประการอย่างครอบคลุม ได้แก่ ลักษณะคุณภาพน้ำ มาตรฐานการปล่อยน้ำ ปริมาณน้ำ ทรัพยากรที่ดิน และต้นทุนการดำเนินงาน ตรรกะหลักมีดังนี้:

• มาตรฐานคุณภาพน้ำและการปล่อยออก: สำหรับการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสพร้อมกันเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานคลาส A แนะนำให้ใช้กระบวนการ A²O และ MBR ที่ดัดแปลง สำหรับการอัพเกรดคุณภาพน้ำให้ใกล้เคียงกับระดับ IV แนะนำให้ใช้กระบวนการ MBR สำหรับคุณภาพน้ำที่มีความผันผวนสูง แนะนำให้ใช้ช่องทางออกซิเดชันและกระบวนการ SBR ที่ดัดแปลง
• Water Volume: Large wastewater treatment plants (>500,000 ลบ.ม./วัน) จัดลำดับความสำคัญของ A²O ที่ดัดแปลงและกระบวนการขุดออกซิเดชัน โรงงานบำบัดน้ำเสียขนาดเล็กและขนาดกลาง- (10,000-500,000 ลบ.ม./วัน) สามารถเลือกกระบวนการ A²O, SBR ดัดแปลง หรือ BioDopp ได้ โครงการกระจายอำนาจ (<10,000 m³/d) prioritize SBR and MBR processes.
• ที่ดินและต้นทุน: ในพื้นที่แกนกลางของเมืองที่ที่ดินขาดแคลน แนะนำให้ใช้กระบวนการ MBR, SBR และ BioDopp สำหรับงบประมาณที่จำกัด แนะนำให้ใช้กระบวนการ A²O และกระบวนการออกซิเดชันแบบแก้ไข เพื่อการประหยัดพลังงานในระยะยาว- ก็สามารถพิจารณากระบวนการ BioDopp ได้
• การดำเนินงานและการจัดการ: สำหรับโรงงานที่มีความสามารถในการดำเนินงานและการจัดการที่จำกัด แนะนำให้ใช้ช่องทางออกซิเดชันและกระบวนการ A²O ที่ได้รับการดัดแปลง (ใช้งานง่าย) สำหรับผู้ที่มีระบบอัตโนมัติในระดับที่สูงกว่า กระบวนการ MBR และ SBR ที่ได้รับการแก้ไขนั้นเหมาะสม

โดยสรุป กระบวนการ A²O ที่ได้รับการดัดแปลง ซึ่งมีข้อได้เปรียบในการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสที่เสถียร ต้นทุนปานกลาง และความสามารถในการปรับตัวในวงกว้าง ยังคงเป็นตัวเลือกหลักสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียในเมือง กระบวนการ MBR เหมาะสำหรับการอัพเกรดและข้อกำหนดเลย์เอาต์ที่กะทัดรัด และกระบวนการใหม่ๆ เช่น BioDopp นำเสนอทิศทางใหม่สำหรับการอนุรักษ์พลังงานและการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และสถานการณ์การใช้งานจะค่อยๆ ขยายออกไปในอนาคต