Como rama de la ciencia ambiental, la tecnología de tratamiento de aguas residuales urbanas ha progresado significativamente en mi país, pero aún se queda atrás del nivel de desarrollo urbano. Si bien algunos equipos y procesos se han investigado y desarrollado en los últimos años, estos esfuerzos han realizado principalmente tecnologías avanzadas, experiencia y equipos avanzados del extranjero. Los procesos de tratamiento de aguas residuales de plantas químicas urbanas, que se han utilizado ampliamente y actualmente están en desarrollo e investigación, generalmente involucran tratamiento primario, secundario y terciario. Echemos un vistazo a estos procesos a continuación.
1. Los métodos básicos de tratamiento de aguas residuales se clasifican por la naturaleza del método de tratamiento:
1) Métodos físicos: filtración de pantalla, sedimentación, flotación, separación centrífuga, separación de membrana, etc.
2) Métodos químicos: coagulación, precipitación química, neutralización, extracción, redox, electrólisis, etc.
3) Métodos biológicos: aeróbico y anaeróbico
2. Basado en el grado de tareas de tratamiento y tratamiento, se pueden clasificar de la siguiente manera:
1) Tratamiento primario: tratamiento mecánico
2) Tratamiento secundario: tratamiento biológico como proceso primario
3) Tratamiento terciario: control y reutilización de eutrofización
3. Proceso de tratamiento de aguas residuales
Tratamiento primario de aguas residuales
1. Pantallas
Clasificación: según la forma, se pueden clasificar como pantallas planas y pantallas curvas; Según el espacio entre las barras, se pueden clasificar como pantallas gruesas, pantallas medianas y pantallas finas.
Principio de trabajo: un sistema de diente de rastrillo único se ensambla en una cadena de pantalla giratoria. Impulsada por un reductor de motor, la cadena del diente de rastrillo gira contra la dirección del flujo de agua. Cuando la cadena de rastrillo llega a la parte superior del equipo, la guía de la polea y los rieles curvos crea un movimiento de limpieza relativo - entre cada conjunto de dientes de rastrillo. La mayoría de la materia sólida cae por la gravedad, mientras que los escombros restantes que se adhieren a los dientes de rastrillo se ven barridos por el movimiento inverso de la barredora.
2. Cámara de arena
Propósito: separa las partículas inorgánicas densas de las aguas residuales, protegiendo las bombas y las tuberías del desgaste, reduciendo el volumen de estructuras de tratamiento de lodo, aumentando el contenido orgánico del lodo y mejorando el valor del lodo como fertilizante.
Tipos: cámara de arena horizontal (gravedad), cámara de arena aireada
3. Tanque de ecualización
Propósito: Para garantizar el funcionamiento normal de las estructuras o equipos de tratamiento posteriores, se debe regular el volumen y la calidad de las aguas residuales. Las aguas residuales ácidas y alcalinas se mezclan en el tanque de ecualización para lograr la neutralización. La temperatura alta - de las aguas residuales de temperatura descargadas por un corto período de tiempo también se puede acondicionar para equilibrar la temperatura del agua.
4. Tanques de sedimentación
Tipos comunes de tanques de sedimentación: tanque de sedimentación de flujo horizontal, tanque de sedimentación de flujo vertical, tanque de sedimentación de flujo radial, tanque de sedimentación de flujo oblicuo
Comparación de varios tanques de sedimentación:
(1) tanque de flujo horizontal: estructura simple, buen efecto de sedimentación, pero espacio de piso grande, muchos problemas con la descarga de lodo, actualmente utilizados en plantas de tratamiento de aguas residuales grandes, medianas y pequeñas;
(2) tanque de flujo vertical: espacio de piso pequeño, descarga conveniente de lodo y fácil de manejar, pero el tanque es demasiado profundo, la construcción es difícil y el costo es alto, por lo que generalmente solo es adecuado para su uso en plantas de tratamiento de aguas residuales pequeñas y medianas-;
(3) tanque de flujo radial: más adecuado para su uso en grandes plantas de tratamiento de agua, con maquinaria estandarizada de descarga de lodos, buen efecto operativo, pero requiere una alta calidad de construcción y nivel de gestión;
(4) Tanque de flujo oblicuo: principalmente adecuado para los tanques de sedimentación primarios, ampliamente utilizados en el tratamiento de agua, alta eficiencia de sedimentación, tiempo de residencia corto, espacio de piso pequeño, desventajas son fáciles de reproducir algas, difíciles de descarga, fácil de obstruir y mantenimiento inconveniente.
(5) Flotación de aire:
Función: la flotación de aire también se conoce como flotación. Es un proceso de introducir el aire en aguas residuales para generar pequeñas burbujas como portadores, lo que hace que los contaminantes como el aceite emulsionado y los pequeños sólidos suspendidos en las aguas residuales se adhieran a las burbujas. Las burbujas flotan a la superficie del agua por su flotabilidad, y la espuma o la escoria en la superficie del agua se recolectan para separar las impurezas y purificar las aguas residuales.
Tratamiento secundario de aguas residuales
1. El tratamiento secundario de las aguas residuales también se conoce como tratamiento biológico
El tratamiento biológico de las aguas residuales es utilizar las funciones de oxidación, descomposición y transformación de los microorganismos, utilizando la materia orgánica (una pequeña cantidad de materia inorgánica) en las aguas residuales como nutrientes para los microorganismos, tomando ciertas medidas artificiales para crear un entorno controlable, y a través de la acción metabólica de los microorganismos, los contigentes en la costura están degradadas y transformadas y el coser es el costado.
Clasificación del tratamiento biológico de las aguas residuales: tratamiento biológico aeróbico, tratamiento biológico anaeróbico (facultativo)
Para el tratamiento biológico aeróbico, el método tradicional de lodo activado, la zanja de oxidación y el método de lodo activado por lotes de secuenciación se denominan colectivamente el método de lodo activado; Entre ellos, el filtro biológico, el disco rotativo biológico, el lecho fluidizado y el reactor de elevación de aire (ABS) se denominan colectivamente el método de biopelícula.
2. Flujo de proceso del método de lodo activado Los procesos incluyen:
(1) Método SBR tradicional: el proceso SBR es un método de lodo activado intermitente, que consiste en uno o más tanques de reacción de aireación. Las aguas residuales ingresan al tanque en lotes. Después de la purificación por lodo activado, el sobrenadante se descarga del tanque para completar un ciclo de operación. Cada ciclo de trabajo completa los cuatro pasos de proceso de entrada de agua, reacción, sedimentación y descarga en secuencia.
La característica del proceso SBR es que tiene una cierta función reguladora e ecualizadora, lo que puede aliviar la inestabilidad del sistema causado por las fluctuaciones en la calidad del agua influyente y el volumen de agua. El proceso es simple, con menos estructuras de tratamiento. El tanque de reacción de aireación integra la aireación, sedimentación y retorno de lodo, eliminando la necesidad de tanques de sedimentación primarios, tanques de sedimentación secundarios y sistemas de retorno de lodo. Además, la cantidad de lodo es pequeña y fácil de deshidratar. El control de ciertas condiciones del proceso puede lograr un mejor efecto de eliminación de fósforo, pero también tiene la desventaja de requerir altos niveles de control automático e instrumentos analíticos en línea continuos.
(2) Proceso de CASS: el proceso CASS es un sistema de aireación SBR de entrada de agua continua. No solo tiene las características del proceso SBR, que es simple y confiable, flexible en funcionamiento y altamente automatizado, sino que también tiene efectos significativos de eliminación de fósforo y nitrógeno. Esta función se logra principalmente dividiendo el tanque CASS en áreas funcionalmente diferentes a través de paredes de partición. El oxígeno disuelto, la concentración de lodo y la carga orgánica en cada compartimento son diferentes, y los organismos en cada tanque también son diferentes. Todo el proceso logra la entrada y la salida de agua continua. Al mismo tiempo, un selector y una zona anaerobia se establecen antes o en el tanque SBR tradicional para mejorar los efectos de eliminación de fósforo y nitrógeno.
(3) Método MSBR: El proceso MSBR es un proceso de tratamiento de aguas residuales desarrolladas a principios de la década de 1980. Después de la mejora y el desarrollo continuos, el último proceso es el proceso de tercera generación. (4) El método AB es la abreviatura de la adsorción - proceso de biodegradación. Fue pionero por el profesor Bohnke de la Universidad Tecnológica de Aachen en Alemania a mediados de - 1970s. El proceso se aplicó a la práctica de ingeniería a principios de la década de 1980. En comparación con el proceso de lodo activado tradicional, el proceso AB tiene las siguientes características principales: no se establece un tanque de sedimentación primario, y la sección A que consiste en el tanque de adsorción y el tanque de sedimentación intermedio es el sistema de tratamiento primario; La sección B consiste en el tanque de aireación y el tanque de sedimentación secundario; Las secciones A y B tienen un sistema de retorno de lodo independiente, y las dos secciones están completamente separadas. Cada sección tiene una comunidad microbiana única, que conduce a la estabilidad funcional. Otros procesos de evolución de SBR: proceso de ICIAS, proceso de idea, dat - IAT Proceso 3. Método de biopelícula: el método de biopelícula aeróbica se desarrolla en función del principio de la auto-purificación del suelo. A partir del principio básico de la degradación microbiana aeróbica de la materia orgánica, el método de biopelícula y el método de lodo activado son los mismos. La principal diferencia entre los dos es que el método de lodo activado se basa en el lodo activado suspendido en el tanque de aireación para descomponer la materia orgánica, mientras que el método de biopelícula se basa principalmente en la película microbiana fijada en la superficie del portador para purificar la materia orgánica.
Mecanismo del tratamiento biológico anaeróbico
Se puede dividir en cuatro etapas: etapa de hidrólisis, etapa de acidificación (también llamada etapa de fermentación), etapa de producción de ácido acético y etapa de producción de metano.
Etapa de hidrólisis: las bacterias hidrolíticas convierten la materia orgánica insoluble en materia orgánica soluble y se convierten en alto - materia orgánica soluble molecular en pequeñas -} materia orgánica de la molécula (a través de la acción de enzimas extracelulares bacterianas)
Etapa de acidificación: los pequeños productos de hidrólisis de la molécula - producidos en la etapa de hidrólisis se convierten en compuestos más simples en las células de las bacterias acidificantes y se secretan fuera de las células. Los principales productos de esta etapa son VFA, alcoholes, ácido láctico, CO2, NH3, H2S, etc. Al mismo tiempo, las bacterias acidificantes también usan algunas sustancias para sintetizar nuevas sustancias celulares.
Acetogénesis: en esta etapa, los productos de la etapa de acidificación se convierten en ácido acético, H₂, ácido carbónico y nuevas sustancias celulares.
Metano: en esta etapa, el ácido acético, H₂, el ácido carbónico, el ácido fórmico y el metanol se convierten en CH₄, CO₂ y nuevas sustancias celulares.
Proceso de tratamiento terciario
En los últimos años, mi país ha comenzado a centrarse en la investigación y el desarrollo de procesos de tratamiento terciario. Actualmente, los procesos de tratamiento terciarios más utilizados se pueden dividir en procesos convencionales, tecnología MBR y tecnología de tratamiento profundo LM.
1. Proceso convencional
Los procesos de tratamiento terciario convencional agregan coagulación, filtración y desinfección al tratamiento biológico, incluida la filtración de arena, la filtración de membrana, la ósmosis inversa, la desinfección UV, el cloro líquido y la desinfección de ozono. En términos generales, estos métodos de tratamiento tienen costos de tratamiento de agua unitarios relativamente bajos y son económicamente viables.
2. Tecnología MBR
La tecnología MBR, también conocida como tecnología de biorreactor de membrana, utiliza la selectividad y eficiencia de la separación de la membrana con la efectividad y la minuciosidad del tratamiento biológico para maximizar la eliminación de sustancias nocivas del agua. El proceso MBR se distingue reemplazando el tanque de sedimentación secundario en procesos de lodos activados convencionales con un sistema de separación de membrana. Esto elimina la mayoría de las unidades de tratamiento tradicionales, lo que resulta en significativos ahorros de inversión. El consumo de energía es comparable a los procesos de tratamiento de agua convencionales. El tiempo de retención de aguas residuales en el equipo de tratamiento es corto, las tasas de eliminación de COD y NH3-N son extremadamente altas, y la calidad del efluente cumple con los estándares de agua domésticos y mixtos.
3. LM Proceso de tratamiento avanzado
El proceso de tratamiento avanzado de LM es un nuevo proceso de tratamiento ecológico. Integra un tanque anaeróbico con un tanque aeróbico, agregando un estanque de oxidación aireado mejorado y un humedal de eficiencia - alto como unidades de tratamiento avanzadas, logrando una calidad de efluente que cumple con los estándares de agua domésticos y mixtos. El flujo del proceso es el siguiente: tanque anaerobico biológico - tanque aerobic cerrado - Abrir tanque aerobic - clarificador - Wetland construido - UV Desinfección {{8} Tank de almacenamiento -}, o alternativamente, o alternativa, oxidation, o alternativa, o alternativa, oxtations, o alternativamente,}. y los tanques de oxidación ecológica se pueden usar en lugar de tanques aeróbicos cerrados y abiertos. El proceso de tratamiento avanzado de LM se caracteriza por un bajo exceso de lodo, bajos costos operativos, facilidad de gestión y beneficios estéticos. En comparación con otros procesos de tratamiento de agua, este método es relativamente económico.
4. Estado de la aplicación y tendencias de desarrollo
Actualmente, los procesos de tratamiento convencionales se utilizan predominantemente en los sistemas de tratamiento terciario de mi país. Los MBR también se usan ampliamente, por ejemplo, en el tratamiento de agua reutilizado de las comunidades residenciales a lo largo de Chang'an Avenue en Beijing.
En la práctica actual de mi país, los procesos de tratamiento convencionales generalmente se seleccionan debido a su facilidad de uso y tecnología de aplicación madura. Actualmente, una extensa investigación tanto a nivel nacional como internacional se enfoca en el tratamiento de aguas residuales tratadas secundarias mediante microfiltración y tecnologías de ósmosis inversa para cumplir con los estándares de agua reutilizados. La Figura 10 muestra un ejemplo típico de este flujo del proceso de tratamiento. Los sistemas de humedales se usan ampliamente internacionalmente, y la investigación en esta área también ha comenzado en mi país. Debido al aumento de la contaminación ambiental y una disminución significativa en los recursos de agua dulce en mi país, se espera que los procesos de tratamiento terciario continúen ganando una atención cada vez mayor.