ตั้งแต่ห้องปฏิบัติการไปจนถึงการใช้งานขนาดใหญ่-ที่ 300,000 ลบ.ม./วัน เทคโนโลยีนี้จะแก้ปัญหาการแยกไนตริฟิเคชันในน้ำเสียที่มีอัตราส่วนคาร์บอนต่ำ-ถึง-ได้อย่างไร
สำหรับผู้ที่ทำงานในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำเสีย ขณะนี้มีความท้าทายสองประการ ประการหนึ่ง มาตรฐานการปล่อยน้ำเสียในเมืองเข้มงวดขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดย-มีข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นสำหรับการกำจัดไนโตรเจนทั้งหมดและฟอสฟอรัสทั้งหมด ทำให้การแยกไนตริฟิเคชันขั้นรุนแรงมีความจำเป็นสำหรับอุตสาหกรรม ในทางกลับกัน อัตราส่วนคาร์บอนต่ำ-ต่อ-ไนโตรเจนนั้นแพร่หลายในน้ำเสียในเมืองในประเทศจีน กระบวนการแบบเดิมๆ อาศัยแหล่งคาร์บอนภายนอกเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพในการแยกไนตริฟิเคชั่น ซึ่งไม่เพียงเพิ่มต้นทุนการดำเนินงานอย่างมีนัยสำคัญ แต่ยังนำมาซึ่งแรงกดดันในการปล่อยก๊าซคาร์บอนเพิ่มเติม ซึ่งขัดแย้งกับเป้าหมายเชิงกลยุทธ์ "คาร์บอนคู่-"
ในกระบวนการ AAO แบบดั้งเดิม แหล่งคาร์บอนอินทรีย์ในน้ำเสียส่วนใหญ่จะสูญเปล่าผ่านการเติมอากาศและออกซิเดชั่นในขั้นตอนแอโรบิก ทำให้มีแหล่งคาร์บอนไม่เพียงพอสำหรับการแยกไนตริฟิเคชัน ทำให้เป็นการยากที่จะตอบสนองความต้องการในการเปลี่ยนแปลงของอุตสาหกรรม "การปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพ + ลดมลพิษและการปล่อยก๊าซคาร์บอน" กระบวนการแอนแอโรบิก-ออกซิก-แอนซิก (AOA) ที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยมีจุดแข็งหลักในการบรรลุการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในเชิงลึกโดยไม่ต้องใช้แหล่งคาร์บอนภายนอก ได้ค่อยๆ ย้ายจากการวิจัยในห้องปฏิบัติการไปสู่การปฏิบัติทางวิศวกรรมขนาดใหญ่- และกลายเป็น "ม้ามืด" ที่เป็นปรากฎการณ์ในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำเสีย
การถอดรหัสหลัก: เพียงการเปลี่ยนแปลงลำดับปฏิกิริยา ความมหัศจรรย์ของ AOA คืออะไร
หลายๆ คนสงสัยว่าทำไม AOA เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการ AAO แบบดั้งเดิม กลับเพียงเปลี่ยนลำดับปฏิกิริยา "แอโรบิก" และ "เป็นพิษ" เท่านั้น จึงบรรลุความก้าวหน้าเชิงคุณภาพ คำตอบอยู่ในกลไกการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสที่ขับเคลื่อนด้วยแหล่งคาร์บอนภายใน - ที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะ "เก็บครั้งแรก จากนั้นใช้"
กระบวนการ AAO แบบดั้งเดิม (แบบไม่ใช้ออกซิเจน-แบบไม่ใช้ออกซิเจน-แบบแอโรบิก) ใช้การไหลของอากาศแบบไม่ใช้ออกซิเจน-แบบไร้ออกซิเจน- แหล่งคาร์บอนอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ง่ายในน้ำเสียส่วนใหญ่จะถูกออกซิไดซ์และสลายตัวตามอำเภอใจในระหว่างการเติมอากาศในระยะแอโรบิก จริงๆ แล้ว มีคาร์บอนน้อยมากสำหรับการแยกไนตริฟิเคชันในระยะที่เป็นพิษ ซึ่งบังคับให้ต้องเติมแหล่งคาร์บอนภายนอก เช่น โซเดียมอะซิเตต เพื่อเติมเต็มช่องว่าง ทำให้เกิดวงจรที่เลวร้ายว่า "ยิ่งแหล่งคาร์บอนขาดแคลน ยิ่งเพิ่มเข้าไป ยิ่งต้นทุนสูง การปล่อยก๊าซคาร์บอนก็จะยิ่งสูงขึ้น"
ในทางตรงกันข้าม กระบวนการ AAO ซึ่งมีโครงร่างแบบไม่ใช้ออกซิเจน-แบบไม่ใช้ออกซิเจน-แบบไม่ใช้ออกซิเจนสาม-ขั้น- ได้ปรับโครงสร้างเส้นทางการใช้แหล่งคาร์บอนใหม่ทั้งหมด เพื่อให้มั่นใจว่าแหล่งคาร์บอนทุกแหล่งจะถูกใช้อย่างมีประสิทธิภาพ:
1. ระยะแอนแอโรบิก: แหล่งที่มา-การล็อคคาร์บอนตาม
ซีโอดีที่ย่อยสลายทางชีวภาพได้ง่ายในส่วนที่ได้รับผลกระทบจะถูกแปลงเป็นแหล่งคาร์บอนภายใน เช่น PHA และเก็บไว้ภายในจุลินทรีย์ โดยพื้นฐานแล้วจะเป็นการเตรียม "กระสุนดีไนตริฟิเคชั่น" สำหรับจุลินทรีย์ล่วงหน้า เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดของเสียคาร์บอนจากแหล่งกำเนิด
2. เวทีแอโรบิก: ไนตริฟิเคชันที่มีความแม่นยำ
ขั้นตอนนี้ทำให้กระบวนการไนตริฟิเคชั่นทั้งหมดสำหรับแอมโมเนียไนโตรเจนเสร็จสมบูรณ์ ในขณะเดียวกัน ด้วยการควบคุมเวลาการเติมอากาศและความเข้มข้นของออกซิเจนละลายอย่างแม่นยำ จะช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่มากเกินไปของแหล่งคาร์บอนภายในที่เก็บไว้ในจุลินทรีย์ ทำให้มั่นใจได้ว่าจะมีปริมาณสำรองเพียงพอสำหรับการแยกไนตริฟิเคชันในภายหลัง
3. หลัง-ระยะที่เป็นพิษ: การดีไนตริฟิเคชั่นจากภายนอก
จุลินทรีย์ใช้แหล่งคาร์บอนภายใน-ที่เก็บไว้ล่วงหน้าเพื่อทำการดีไนตริฟิเคชันของไนเตรตไนโตรเจน กระบวนการทั้งหมดไม่ได้พึ่งพาแหล่งที่มาของคาร์บอนภายนอก ซึ่งเป็นการแก้ปัญหาเบื้องต้นของอุตสาหกรรมที่เกิดจากแหล่งคาร์บอนที่ไม่เพียงพอในน้ำเสียที่มีอัตราส่วน-คาร์บอน-ต่อ-ไนโตรเจนต่ำ
การตรวจสอบยืนยันแบบฮาร์ดคอร์: จาก 100,000 ถึง 300,000 m³/d โครงการเหล่านี้ได้ถูกนำมาใช้และกำลังแสดงผลลัพธ์
ประสิทธิผลของเทคโนโลยีได้รับการพิสูจน์โดยการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรม ปัจจุบัน กระบวนการ AOA ถูกนำไปใช้กับโรงบำบัดน้ำเสียขนาดใหญ่ในหลายเมืองทั่วประเทศจีน ครอบคลุมสถานการณ์ต่างๆ เช่น โครงการใหม่ การอัพเกรด ผลกระทบในฤดูฝน และการดำเนินงานที่อุณหภูมิต่ำ- ซึ่งให้ผลลัพธ์การดำเนินงานที่น่าเชื่อในระดับสูง
ผลการทดสอบการผลิตแสดงให้เห็นว่าแม้ภายใต้สภาวะที่รุนแรงโดยมีปริมาณน้ำเกิน 202% คุณภาพน้ำทิ้งของกระบวนการ AOA ไม่ได้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ: อัตราการกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจน ไนโตรเจนทั้งหมด และฟอสฟอรัสทั้งหมดพบความผันผวนเพียงเล็กน้อยที่ควบคุมได้ และความเข้มข้นของน้ำทิ้งยังคงอยู่ในมาตรฐานอย่างสม่ำเสมอ เพียงปรับอัตราส่วนผลตอบแทนของตะกอนหลัก อัตราส่วนอากาศ-ต่อ-อากาศ และความเข้มข้นของตะกอน ระบบสามารถกลับสู่การทำงานที่มั่นคงได้อย่างรวดเร็ว โดยปรับให้เข้ากับสภาวะที่ซับซ้อนของความผันผวนของปริมาณน้ำอย่างมีนัยสำคัญในช่วงฤดูฝนได้อย่างสมบูรณ์แบบ
ความสามารถในการปรับเปลี่ยน-สถานการณ์เต็มรูปแบบ: เข้ากันได้กับการปรับปรุงใหม่ จัดการการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ-
นอกจากโครงการใหม่แล้ว กระบวนการ AOA ยังแสดงให้เห็นถึงความเข้ากันได้อย่างมากในการอัปเกรดโรงบำบัดน้ำเสียที่มีอยู่ หลังจากเสร็จสิ้นคูน้ำออกซิเดชัน ORBAL ขนาด 1500 m³/d-การปรับปรุงกระบวนการ AOA ที่โรงบำบัดน้ำเสียในฉงชิ่ง อัตราการกำจัดไนโตรเจนทั้งหมดเพิ่มขึ้นจาก 71.52% ของกระบวนการ AAO ดั้งเดิมเป็น 83.01% โดยไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งคาร์บอนภายนอก และผลในการกำจัด COD ไนโตรเจนแอมโมเนีย และฟอสฟอรัสทั้งหมดนั้นเหนือกว่ากระบวนการแบบดั้งเดิมอย่างครอบคลุม
โรงบำบัดน้ำเสียตามกระบวนการ AOA ขนาด 40,000 ลบ.ม./วัน ในกุ้ยหยาง ดำเนินการเป็นเวลา 430 วันภายใต้สภาวะอุณหภูมิของน้ำที่ต่ำถึง 11 องศา โดยยังคงสามารถกำจัดไนโตรเจนได้ถึง 40% ในพื้นที่หลัง-โซนที่เป็นพิษ โดยที่ไนโตรเจนรวมของน้ำทิ้งจะคงตัวที่ 4.13 มก./ลิตร เพื่อจัดการกับปัญหาในอุตสาหกรรมที่ลดลงเนื่องจากอุณหภูมิในฤดูหนาวที่ต่ำในภูมิภาคทางตอนเหนือ/ที่ราบสูง เมื่อเปรียบเทียบกับโรงบำบัดน้ำเสียตามกระบวนการ AAO ที่มีแหล่งกำเนิดเดียวกัน ปริมาณไนโตรเจนรวมของน้ำทิ้งลดลง 54.62% การใช้พลังงานถังชีวภาพลดลง 24% การใช้สารเคมี 39% และการผลิตตะกอนลดลง 7%
เหนือกว่ามาตรฐานการประชุม: ศักยภาพการอัปเกรดในอนาคตของกระบวนการ AOA
ปัจจุบัน กระบวนการ AOA ได้สร้างระบบทางเทคนิคที่ค่อนข้างสมบูรณ์ แต่ศักยภาพของมันยังขยายออกไปไกลกว่านั้น เพื่อตอบสนองความต้องการการพัฒนาของอุตสาหกรรมบำบัดน้ำเสียสำหรับการใช้พลังงานที่ลดลงและการปล่อยก๊าซคาร์บอนที่ลดลง อุตสาหกรรมได้เริ่มสำรวจการบูรณาการกระบวนการ AOA เข้ากับเทคโนโลยีการกำจัดไนโตรเจนใหม่ เพื่อสำรวจศักยภาพในการอัปเกรดเทคโนโลยีเพิ่มเติม
การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าระบบคู่ของเทคโนโลยี AOA (การเติมอากาศอัตโนมัติ) ที่มีเทคโนโลยี-ไนตริฟิเคชั่นแบบตัดสั้นและเทคโนโลยีการออกซิเดชั่นแอมโมเนียมแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ANAO) แสดงให้เห็นประสิทธิภาพในการกำจัดไนโตรเจนที่ยอดเยี่ยมในการบำบัดน้ำเสียในเมืองด้วยอัตราส่วน COD/TN ต่ำ: ระบบบูรณาการ-ไนตริฟิเคชั่นแบบตัดสั้น-โดยอิงตามกระบวนการ AOA หลังจากการทำงานที่เสถียร บรรลุความเข้มข้นของไนโตรเจนรวมของน้ำทิ้งที่ต่ำที่สุด 2.3 มก./ลิตร โดยมีอัตราการกำจัดไนโตรเจนรวมสูงถึง 95.8% ระบบการไหลต่อเนื่องของ AOA ที่ได้รับการดัดแปลงภายใต้สภาวะที่อัตราส่วน COD/TN ที่มีอิทธิพลต่ำเท่ากับ 3.2 ทำให้ได้ผลการบำบัดขั้นสูงด้วยน้ำทิ้ง TN (4.6±1.5) มก./ลิตร และฟอสฟอรัสทั้งหมด (0.2±0.2) มก./ลิตร โดยมีการกำจัดไนโตรเจนควบคู่ ANAO- ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 86%
การสำรวจเหล่านี้ให้ความเป็นไปได้อย่างไม่จำกัดสำหรับการดำเนินการในอนาคตของแหล่งคาร์บอนใกล้-เป็นศูนย์และการบำบัดน้ำเสียที่ใช้พลังงานเกือบเป็นศูนย์- โดยใช้กระบวนการ AOA และยังให้การสนับสนุนทางเทคโนโลยีหลักสำหรับการเปลี่ยนแปลงคาร์บอนต่ำ-ของอุตสาหกรรมบำบัดน้ำเสียในประเทศของฉัน
บทสรุป
ตั้งแต่การแก้ปัญหาคอขวดในการกำจัดไนโตรเจนจากน้ำเสียที่มีอัตราส่วนคาร์บอนต่ำ-ถึง- ไปจนถึงการปรับให้เข้ากับความต้องการในการเปลี่ยนแปลงของอุตสาหกรรมในด้าน "การปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานร่วมกันผ่านการลดมลภาวะและการลดคาร์บอน" กระบวนการ AOA ได้แสดงให้เห็นถึงคุณค่าหลักในด้านการบำบัดน้ำเสียผ่านผลลัพธ์ทางวิศวกรรมที่จับต้องได้ ด้วยการทำซ้ำทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องและ-การส่งเสริมในวงกว้าง กระบวนการ AOA กำลังกลายเป็นโซลูชันที่ต้องการสำหรับการก่อสร้างและการอัพเกรดโรงบำบัดน้ำเสียในเมืองในประเทศของฉัน ผลักดันให้อุตสาหกรรมเปลี่ยนจาก "การปฏิบัติตามมาตรฐานการปล่อยก๊าซเรือนกระจก" อย่างต่อเนื่องเป็น-ขั้นตอนการพัฒนาคุณภาพสูงของ "สีเขียว คาร์บอนต่ำ- และประสิทธิภาพที่ได้รับการปรับปรุง"