Chất lượng nước thải
1. Chất hữu cơ dư thừa
Các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến hiệu quả xử lý chất hữu cơ bao gồm:
(1) Chất dinh dưỡng
Nhìn chung, các chất dinh dưỡng như nitơ và phốt pho trong nước thải đều đủ cho nhu cầu của vi sinh vật và thường ở mức dư thừa. Tuy nhiên, khi tỷ lệ nước thải công nghiệp tương đối cao thì cần kiểm tra tỷ lệ cacbon-nitơ{2}}phốt pho để đảm bảo đáp ứng tiêu chuẩn 100:5:1.
● Nếu thiếu nitơ, muối amoni thường được thêm vào.
● Nếu thiếu phốt pho, axit photphoric hoặc phốt phát thường được thêm vào.
(2) độ pH
Độ pH của nước thải thường trung tính, dao động từ 6,5 đến 7,5. Độ pH giảm nhẹ có thể do quá trình lên men kỵ khí trong đường ống nước thải. Độ pH giảm đáng kể trong mùa mưa thường là do mưa axit đô thị, đặc biệt là trong hệ thống thoát nước chung.
Sự thay đổi lớn và đột ngột về độ pH, dù tăng hay giảm, thường là do lượng nước thải công nghiệp xả ra lớn. Việc điều chỉnh độ pH của nước thải thường liên quan đến việc thêm natri hydroxit hoặc axit sulfuric, nhưng điều này làm tăng đáng kể chi phí xử lý.
(3) Dầu và mỡ
Khi hàm lượng chất nhờn trong nước thải cao thì hiệu suất sục khí của thiết bị sục khí sẽ giảm. Nếu không tăng cường sục khí, hiệu quả xử lý sẽ giảm nhưng việc tăng cường sục khí chắc chắn sẽ làm tăng chi phí vận hành.
Hàm lượng dầu cao còn làm giảm hiệu suất lắng của bùn hoạt tính, trong trường hợp nghiêm trọng có thể gây ra hiện tượng đóng cặn bùn, dẫn đến hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) trong nước thải vượt tiêu chuẩn. Đối với nước thải có hàm lượng dầu cao, nên bổ sung thiết bị loại bỏ dầu trong giai đoạn tiền xử lý.
(4) Nhiệt độ
Nhiệt độ có nhiều ảnh hưởng đến quá trình bùn hoạt tính.
● Đầu tiên, nó ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật. Vào mùa đông, nếu không có biện pháp phòng trừ thì hiệu quả xử lý sẽ giảm.
● Thứ hai, nó ảnh hưởng đến hiệu suất tách ở bể lắng thứ cấp; ví dụ: sự thay đổi nhiệt độ có thể gây ra dòng điện có mật độ cao và đoản mạch; nhiệt độ thấp làm tăng độ nhớt của bùn và giảm hiệu suất lắng.
● Thứ ba, nhiệt độ ảnh hưởng đến hiệu quả sục khí. Vào mùa hè, nhiệt độ cao hơn làm độ bão hòa oxy hòa tan thấp hơn, khiến việc vận chuyển oxy trở nên khó khăn hơn và làm giảm hiệu quả sục khí. Nó cũng làm giảm mật độ không khí, do đó để duy trì nguồn cung cấp không khí như nhau thì thể tích không khí phải được tăng lên.
2.TP (Tổng phốt pho) vượt tiêu chuẩn
Việc loại bỏ phốt pho sinh học dựa vào các sinh vật tích lũy polyphosphate (PAO) giải phóng phốt pho trong điều kiện kỵ khí và hấp thụ phốt pho dư thừa trong điều kiện hiếu khí. Phốt pho được loại bỏ bằng cách thải ra bùn dư giàu phốt pho-. Nguyên nhân TP thải ra vượt tiêu chuẩn bao gồm:
(1) Nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng đến việc loại bỏ phốt pho ít rõ ràng hơn so với việc loại bỏ nitơ sinh học. Trong một phạm vi nhất định, việc loại bỏ phốt pho sinh học hoạt động thành công mặc dù nhiệt độ thay đổi vừa phải. Các thí nghiệm cho thấy việc loại bỏ phốt pho tốt hơn ở nhiệt độ trên 10 độ, vì PAO phát triển chậm hơn ở nhiệt độ thấp.
(2) Giá trị pH
Trong khoảng pH từ 6,5 đến 8,0, hàm lượng lân và tốc độ hấp thu của vi sinh vật polyphosphate vẫn ổn định. Khi độ pH giảm xuống dưới 6,5, sự hấp thu phốt pho giảm mạnh. Độ pH giảm đột ngột làm nồng độ lân tăng nhanh ở cả vùng hiếu khí và kỵ khí; Độ pH càng giảm thì lượng phốt pho được giải phóng càng nhiều. Sự giải phóng này không phải là phản ứng sinh lý hay sinh hóa của PAO mà là tác dụng "hòa tan axit" thuần túy về mặt hóa học. Lượng photpho kỵ khí giải phóng nhiều hơn do độ pH giảm dẫn đến sự hấp thu photpho hiếu khí thấp hơn, cho thấy sự giải phóng này có tính chất phá hủy và không hiệu quả. Sự hấp thu phốt pho nhẹ xảy ra khi pH tăng.
(3) Oxy hòa tan (DO)
Mỗi mg oxy phân tử có thể tiêu thụ 1,14 mg COD có khả năng phân hủy sinh học, ức chế sự phát triển của PAO và cản trở việc loại bỏ phốt pho. Vùng kỵ khí nên duy trì DO thấp để tạo thuận lợi cho quá trình lên men axit của vi khuẩn kỵ khí, thúc đẩy PAO giải phóng phốt pho và giảm tiêu thụ chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, tạo điều kiện cho PAO tổng hợp được nhiều PHB hơn. Ngược lại, vùng hiếu khí yêu cầu DO cao hơn để hỗ trợ PAO phân hủy PHB dự trữ để lấy năng lượng hấp thụ photphat hòa tan từ nước thải và tổng hợp polyphosphate nội bào. DO nên được kiểm soát dưới 0,3 mg/L ở vùng kỵ khí và trên 2 mg/L ở vùng hiếu khí để đảm bảo giải phóng phốt pho kỵ khí và hấp thu hiếu khí hiệu quả.
(4) Nitrat trong bể kỵ khí
Nitơ nitrat trong vùng kỵ khí tiêu thụ chất hữu cơ, ức chế sự giải phóng phốt pho của PAO và do đó ảnh hưởng đến sự hấp thu phốt pho trong điều kiện hiếu khí. Ngoài ra, nitơ nitrat được sử dụng bởi vi khuẩn khử nitrat làm chất nhận điện tử cho quá trình khử nitrat, gây cản trở quá trình lên men tạo ra axit cần thiết cho quá trình chuyển hóa phốt pho PAO, ngăn chặn sự giải phóng, hấp thu và tổng hợp phốt pho PAO. Mỗi mg nitơ nitrat tiêu thụ 2,86 mg COD có thể phân hủy sinh học, ngăn chặn sự giải phóng phốt pho kỵ khí. Thông thường, nitơ nitrat được kiểm soát dưới 1,5 mg/L.
(5) Tuổi bùn
Việc loại bỏ phốt pho chủ yếu đạt được bằng cách xả bùn dư thừa; do đó, lượng bùn dư quyết định hiệu quả loại bỏ. Tuổi bùn ảnh hưởng trực tiếp đến lượng bùn thải ra và sự hấp thụ phốt pho. Tuổi bùn thấp hơn giúp cải thiện khả năng loại bỏ phốt pho bằng cách tăng lượng bùn thải dư thừa và loại bỏ phốt pho trong hệ thống, giảm phốt pho trong nước thải lắng thứ cấp. Tuy nhiên, việc loại bỏ nitơ và phốt pho sinh học đòi hỏi phải có đủ tuổi bùn để vi khuẩn nitrat hóa và khử nitrat phát triển, thường làm cho việc loại bỏ phốt pho không đạt yêu cầu. Thông thường, tuổi bùn trong hệ thống loại bỏ phốt pho được kiểm soát trong khoảng từ 3,5 đến 7 ngày.
(6) Tỷ lệ COD/TP
Trong quá trình loại bỏ phốt pho sinh học, loại và lượng chất hữu cơ ở giai đoạn kỵ khí cũng như tỷ lệ chất dinh dưỡng cần thiết cho vi khuẩn và phốt pho trong nước thải, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả loại bỏ. Các chất nền khác nhau tạo ra sự giải phóng và hấp thu phốt pho khác nhau. Các chất hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp, dễ phân hủy (ví dụ: axit béo dễ bay hơi) dễ dàng được PAO sử dụng để giải phóng polyphosphate dự trữ và tạo ra sự giải phóng phốt pho mạnh mẽ. Trọng lượng phân tử cao, các chất hữu cơ khó phân hủy--khiến sự giải phóng phốt pho yếu hơn. Sự giải phóng phốt pho càng hoàn chỉnh trong điều kiện kỵ khí thì sự hấp thu phốt pho trong điều kiện hiếu khí càng lớn. PAO sử dụng năng lượng từ việc giải phóng phốt pho kỵ khí để hấp thụ các chất hữu cơ có phân tử thấp để tồn tại trong điều kiện yếm khí. Do đó, đủ chất hữu cơ (COD/TP > 15) là cần thiết cho sự tồn tại của PAO và loại bỏ phốt pho lý tưởng.
(7) COD dễ phân hủy sinh học (RBCOD)
Các nghiên cứu cho thấy các chất nền như acetic, propionic và axit formic dẫn đến tốc độ giải phóng phốt pho cao, phụ thuộc vào nồng độ bùn hoạt tính và thành phần vi sinh vật chứ không phải nồng độ chất nền. Sự giải phóng phốt pho như vậy tuân theo động học bậc 0. Các chất hữu cơ khác phải được chuyển đổi thành các phân tử nhỏ này trước khi PAO có thể chuyển hóa chúng.
(8) Glycogen
Glycogen là một polysaccharide phân nhánh lớn bao gồm các đơn vị glucose và đóng vai trò dự trữ năng lượng nội bào. Trong PAO, glycogen hình thành trong môi trường hiếu khí, dự trữ năng lượng chuyển hóa trong điều kiện yếm khí để tạo ra NADH (tiền chất tổng hợp PHA), cung cấp năng lượng trao đổi chất. Sục khí quá mức hoặc quá trình oxy hóa-làm giảm glycogen trong PAO, gây ra tình trạng thiếu NADH trong điều kiện yếm khí và khả năng loại bỏ phốt pho kém.
(9) Thời gian lưu thủy lực (HRT)
Trong-các hệ thống loại bỏ nitơ và phốt pho sinh học của thành phố được vận hành tốt, việc giải phóng và hấp thụ phốt pho thường cần tương ứng là 1,5–2,5 giờ và 2,0–3,0 giờ. Việc giải phóng phốt pho có phần quan trọng hơn; do đó, HRT kỵ khí được theo dõi chặt chẽ. HRT kỵ khí quá ngắn sẽ ngăn cản sự giải phóng đủ phốt pho và phân hủy chất hữu cơ thành axit béo thấp; quá lâu sẽ làm tăng chi phí và tác dụng phụ. Sự giải phóng và hấp thu phốt pho có mối liên hệ với nhau: giải phóng đủ lượng kỵ khí sẽ cải thiện sự hấp thu hiếu khí và ngược lại, tạo ra một chu trình tích cực. Dữ liệu vận hành cho thấy HRT phù hợp là kỵ khí 1h15m–1h45m và hiếu khí 2h–3h10m.
(10) Tỷ lệ hoàn vốn (R)
Trong quá trình A/O (kỵ khí/hiếu khí), điều quan trọng là phải duy trì đủ oxy hòa tan trong bùn hoạt tính từ bể sục khí quay trở lại bể lắng thứ cấp để ngăn chặn sự giải phóng phốt pho kỵ khí ở giai đoạn sau. Nếu không loại bỏ bùn nhanh, lớp bùn dày sẽ giải phóng phốt pho kỵ khí mặc dù DO cao. Vì vậy, hệ số hồi lưu không được quá thấp, đảm bảo xả bùn nhanh chóng từ bể lắng. Tỷ lệ hoàn trả quá cao làm tăng mức tiêu thụ năng lượng và giảm thời gian lưu bùn trong bể sục khí, làm suy giảm khả năng loại bỏ BOD5 và phốt pho. Tỷ lệ hoàn vốn tối ưu nằm trong khoảng từ 50% đến 70%.
3.Thiết bị cơ khí và điện
Hoạt động ổn định của hệ thống xử lý nước thải và bùn phụ thuộc vào thiết bị cơ và điện đáng tin cậy, điều này cũng ảnh hưởng đến mức tiêu thụ năng lượng của nhà máy.
(1) Máy sàng lọc thanh
Bước đầu tiên trong quá trình xử lý, dễ xảy ra các lỗi có thể cản trở dòng nước thải chảy vào. Các vấn đề phổ biến:
Kẹt do mòn vòng bi hoặc hư hỏng cơ khí. Yêu cầu bôi trơn và kiểm tra thường xuyên.
Tắc nghẽn bởi sợi, túi nilon làm giảm dòng chảy và tràn. Yêu cầu nâng cấp kỹ thuật hoặc làm sạch thủ công.
(2) Máy bơm nâng
Chủ yếu là máy bơm chìm. Các khe hở của cánh bơm và vòng đệm có thể bị tắc do các mảnh vụn, làm giảm độ kín và hiệu suất, gây hỏng động cơ. Nên kiểm tra thường xuyên, xoay bơm và tăng cường vận hành sàng lọc thanh.
Thiết kế hệ thống thu gom và dòng vào có thể thay đổi yêu cầu các máy bơm được bố trí theo độ dốc với các máy bơm có-tốc độ cố định và tốc độ{1}}có thể thay đổi để xử lý các biến động một cách hiệu quả.
(3) Máy thổi
Thiết bị sử dụng nhiều chìa khóa và năng lượng-. Các thông số bao gồm luồng không khí, áp suất, mức tiêu thụ điện năng và tiếng ồn. Máy thổi ly tâm thường được sử dụng với ưu điểm vượt trội so với máy thổi Roots về hiệu quả, tuổi thọ, độ ồn và độ ổn định. Điều khiển tần số thay đổi và nhiều cấu hình quạt gió tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng.
Việc bảo dưỡng thường xuyên bộ làm mát dầu, bộ lọc và đảm bảo chất lượng dầu thích hợp là cần thiết để ngăn ngừa hiện tượng nhũ hóa và quá nhiệt.
(4) Đầu sục khí
Chủ yếu là màng vi mô (đĩa, vòm, tấm, loại ống). Tắc nghẽn và lão hóa cao su làm giảm hiệu quả truyền oxy. Cần phải vệ sinh thường xuyên bằng axit formic hoặc-khí áp suất cao cùng với các biện pháp phòng ngừa an toàn. Van xả nên được mở thường xuyên để loại bỏ nước ngưng. Bộ khuếch tán bị tắc hoặc hư hỏng nghiêm trọng nên được thay thế.
(5) Thiết bị loại bỏ bùn
Một số quy trình thiếu bể lắng thứ cấp (ví dụ SBR, UNITANK), gây ra hiện tượng phân lớp bùn và xả bùn không đủ, làm tăng tiêu thụ năng lượng và hóa chất. Nên xả bùn không liên tục hoặc nhiều-điểm. Việc bảo trì thường xuyên các thiết bị cạo, hút trong bể lắng là cần thiết.
(6) Máy khử nước
Hai loại chính: máy ly tâm và máy ép lọc đai.
4. Máy ly tâm:
Xem xét nồng độ bùn, tốc độ cấp liệu, chênh lệch tốc độ, liều lượng polyme trên chất rắn dạng bánh, SS dịch lọc và khả năng thu hồi.
Chênh lệch tốc độ lớn hơn giúp rút ngắn thời gian lưu bùn, tăng độ ẩm và chất rắn lọc.
Sự khác biệt nhỏ hơn cải thiện sự phân tách nhưng có nguy cơ tắc nghẽn.
Điều chỉnh liều lượng polymer và tốc độ nạp để tối ưu hóa.
Các vấn đề phổ biến:báo động do rửa không đúng cách, vòng bi quá nhiệt do tắc nghẽn bôi trơn, báo động động cơ từ bộ biến tần và bùn không thải ra do các khối bùn nhỏ đặc biệt là trong mùa mưa. Điều chỉnh các thông số vận hành để giảm thiểu.
Máy ép lọc đai:
Bùn được nén và cắt giữa hai băng tải đi qua các con lăn để loại bỏ nước.
Các điểm vận hành và bảo trì bao gồm phân phối bùn đồng đều, máy cạo mềm, hệ thống làm sạch vòi phun, theo dõi dây đai tự động và bảo vệ khóa liên động.
Các vấn đề thường gặp: trượt đai, lệch đai, tắc nghẽn và chất rắn dạng bánh giảm chủ yếu do quá tải, lực căng không đúng, con lăn bị hư hỏng và lượng polyme dư thừa. Điều chỉnh và làm sạch thường xuyên là điều cần thiết.
Dụng cụ giám sát
Môi trường khắc nghiệt và tạp chất cao gây ra lỗi đo lường thường xuyên hoặc làm hỏng máy phân tích trực tuyến, ảnh hưởng đến việc kiểm soát và tự động hóa.
Cần có các thiết bị tiền xử lý mẫu nước và máy phân tích phù hợp với phạm vi nồng độ. Thiết bị lớn cần có hệ thống điều khiển tương thích với tự động hóa nhà máy để giảm chi phí liên lạc.
Quy trình bảo trì bao gồm các phụ tùng dự kiến, hiệu chuẩn thường xuyên, vệ sinh và thay thế vật tư tiêu hao.
Chống sét rất quan trọng đối với các thiết bị ngoài trời do sét đánh thường xuyên tại các nhà máy xử lý nước thải. Thiếu sự bảo vệ dẫn đến chi phí sửa chữa cao và rủi ro vận hành.