Penggunaan Proses AAO Terubahsuai (AAO+Pembawa Tergantung) dalam Rawatan Air Sisa Domestik Lombong Arang

Penggunaan Proses AAO yang Diubahsuai dalam Rawatan Air Sisa Domestik Lombong Arang Batu

Air sisa domestik di lombong arang batu terutamanya berasal dari kantin kakitangan, asrama, pejabat, bilik dobi dan bilik mandi, dengan saliran mandian menyumbang lebih daripada 55% daripada jumlah keseluruhan. Pelepasan air mandi agak tertumpu, membawa kepada turun naik aliran yang ketara. Dicirikan oleh kepekatan organik yang lebih rendah dan pepejal terampai (SS) yang lebih tinggi, saliran mandian berbeza dengan ketara daripada kumbahan domestik biasa. Corak pelepasan berperingkat dengan aliran air sisa lain menyumbang kepada kebolehubahan kualiti air yang besar.

Kebanyakan lombong arang batu di China terletak di kawasan terpencil di mana kos pengangkutan enap cemar adalah tinggi. Oleh itu, proses rawatan dengan hasil enapcemar yang lebih rendah harus dipilih. Apabila lombong berkembang dan bilangan kakitangan meningkat, aliran air buangan selalunya melebihi kapasiti reka bentuk asal, memerlukan proses dengan kebolehsuaian yang kukuh terhadap Perubahan dalam kualiti dan kuantiti air dalam jejak yang sama. Di bawah dasar alam sekitar yang semakin ketat yang memerlukan penggunaan semula sepenuhnya efluen terawat dengan pelepasan sifar, proses mesti memberikan kualiti efluen yang tinggi dan stabil.

Pada masa ini, proses AAO (Anaerobic-Anoxic-Oxic) ialah pilihan utama dalam rawatan air sisa perbandaran. Artikel ini menganalisis keberkesanan aplikasi Proses AAO Terubahsuai (AAO + Proses Pembawa Digantung) untuk air sisa domestik lombong arang batu, berdasarkan ciri uniknya.

1. Proses AAO yang diubah suai

Proses AAO ialah konfigurasi aliran paling mudah untuk penyingkiran nitrogen dan fosforus serentak. Bakteria berfilamen tidak boleh membiak secara meluas dalam keadaan anaerobik, anoksik dan aerobik yang berselang-seli, menghalang pembahagian enapcemar. Ia tidak memerlukan penambahan kimia, hanya pencampuran ringan dalam tangki anaerobik dan anoksik, menyebabkan kos operasi yang rendah. Enapcemar mempunyai kandungan fosforus yang tinggi, memberikan nilai baja yang baik.

However, nitrogen removal and phosphorus removal in the AAO process are interdependent and often conflicting. Nitrifying bacteria require a long sludge age, while phosphorus removal needs a short sludge age. Limited by the sludge age required for simultaneous脱氮, enhancing phosphorus removal, especially in low-carbon wastewater, is challenging. Denitrification efficiency relates to the internal recycle ratio; excessive ratios offer limited improvement, while insufficient ratios reduce effectiveness. Typically requiring >200%, kitar semula dalaman ini menggunakan tenaga yang ketara. Efluen yang memasuki penjernih sekunder mesti mengekalkan paras oksigen terlarut (DO) tertentu untuk mengelakkan keadaan anaerobik dan pembebasan fosforus, namun tidak terlalu tinggi untuk mengelakkan gangguan denitrifikasi dalam tangki anoksik melalui minuman keras campuran yang dikitar semula.

Proses AAO yang Diubah Suai (AAO + Proses Pembawa Digantung) mengurangkan kelemahan ini dengan berkesan. Ia meningkatkan jisim mikrob dalam tangki biologi, meningkatkan pemuatan isipadu, mencapai pengasingan lengkap masa pengekalan hidraulik (HRT) dan masa pengekalan enap cemar (SRT), mengukuhkan daya tahan terhadap beban hentakan hidraulik dan organik, memberikan kualiti efluen yang baik walaupun dengan sumber karbon rendah, menghasilkan enap cemar yang semakin kurang dan lebih stabil (mengurangkan keperluan pengendalian hiliran). Efluen boleh memenuhi piawaian kualiti air "Penggunaan Semula Air Kitar Semula Bandar-Standard Kualiti Air untuk Air Pelbagai Bandar" (GB/T 18920-2020) dan "Kod untuk Reka Bentuk Kejuruteraan Penyediaan Arang Batu" (GB 50359-2016) untuk pencucian arang batu. Hou Feng et al. menggunakan proses pembawa terampai AAO+ dalam loji rawatan air sisa bawah tanah, mencapai piawaian Gred 1A bagi setiap "Piawaian Pencemar Pencemar untuk Loji Rawatan Air Sisa Perbandaran" (GB 18918-2002), dengan penunjuk utama (COD, BOD5, NH3-N, TP) mencapai piawaian Kelas IV bagi Piawaian Kualiti Air Persekitaran 30-8 (GB308)2. Hao Ruigang et al. menggunakan "A/O Bio-contact Oxidation + Perforated Swirl Flocculation + Inclined Tube Sedimentation + Active Sand Filtration" dalam pengembangan loji air sisa domestik lombong arang batu, mencapai kualiti efluen yang lebih baik daripada Gred 1A. Yan Ziyu et al. juga mencapai keputusan yang baik menggunakan proses biofilem untuk menyesuaikan semula rawatan air sisa domestik lombong arang batu sedia ada. Proses AAO yang Diubahsuai membolehkan peningkatan kapasiti dan peningkatan kualiti efluen dalam loji sedia ada dengan pengubahsuaian yang minimum.

Proses ini melibatkan penambahan pembawa terampai ke tangki anoksik dan aerobik, menggabungkan kelebihan proses enapcemar teraktif dan biofilem. Ia mempunyai pemuatan isipadu yang tinggi, biojisim yang besar, kecekapan rawatan yang tinggi, kebolehsuaian yang kuat kepada水质和水量的变化, kestabilan proses yang dipertingkatkan, dan penyingkiran nutrien yang baik. Ia membentuk biofilem aktif yang sangat khusus, meningkatkan kecekapan setiap volum dan kestabilan reaktor, membolehkan reaktor yang lebih kecil. Enap cemar biofilem sloughing mengandungi lebih banyak protozoa/metazoa, mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi dan saiz zarah yang lebih besar, menghasilkan kebolehmendapan yang baik dan{3}}pemisahan cecair pepejal yang mudah. Ia mendayakan pengasingan SRT-HRT yang lengkap, menghapuskan penimbunan enapcemar dan sesuai untuk air sisa yang kaya dengan organik larut.

2.1 Kajian Kes

Sebuah lombong arang batu di Bandar Yan'an, kira-kira 16 km dari Bandar Zichang, mempunyai loji rawatan air sisa domestik dengan kapasiti reka bentuk 1200 m³/d. Prosesnya ialah: "Skrin + Tangki Penyamaan + AAO dengan Pembawa Tergantung + Rawatan Lanjutan (Penggumpalan-Pemendapan-Penapisan) + Pembasmian Kuman". Enap cemar dirawat melalui "Gravity Thickening + Screw Press Dewatering". Efluen memenuhi had yang lebih ketat iaitu *GB/T 18920-2020* dan GB 50359-2016 untuk air basuhan arang batu. Air terawat digunakan semula untuk Lombong Hijau dan sebagai air solek di loji penyediaan arang batu. Kualiti influen/efluen reka bentuk adaJadual 1. Aliran proses ditunjukkan dalamRajah 1.

Air sisa melalui skrin (jurang 5 mm, sudut pemasangan 75 darjah) ke dalam tangki penyamaan (L×B×H=14.0 m×6.0 m×6.0 m, kedalaman berkesan 2.95 m, volum 247.8 m³, HRT 4.13 h), memenuhi keperluan GB 50810-2012. Dua pengadun menghalang mendap. Tiga pam tenggelam (2 tugas +1 siap sedia, Q=32.5 m³/j, H=17 m, N=4 kW) mengangkat air ke tangki biologi.

Sistem biologi terdiri daripada dua kereta api selari. Setiap kereta api:

• Tangki Anaerobik: L×B×H=2.0 m×5.0 m×5.0 m, kedalaman berkesan 4.5 m, HRT 1.5 h.
• Tangki Anoksik: L×B×H=4.0 m×5.0 m×5.0 m, kedalaman berkesan 4.25 m, HRT 2.83 h.
• Tangki Aerobik: L×B×H=15.0 m×5.0 m×5.0 m, kedalaman berkesan 4.0 m, HRT 10.0 h.Jumlah HRT sistem ialah 15.75 h. Pembawa yang digantung (nisbah pengisian 80%, luas permukaan tertentu 600 m²/m³) dipasang di dalam tangki aerobik. Reka Bentuk Udara-ke{12}}Nisbah Air ialah 13.7:1. Tiga peniup Akar (2 duti +1 bersedia, Q=6.84 m³/min, N=11 kW, P=44.1 kPa) digunakan. Nisbah Kitar Semula Enapcemar ialah 100%, Nisbah Kitar Semula Arak Campuran ialah 200%.

Dua penjernih sekunder -segi empat tepat masuk/luar (L×B×H=5.0 m×5.0 m×3.5 m setiap satu) mempunyai kadar pemuatan permukaan 1.2 m³/(m²·j) dan HRT 2.5 jam.

Penapis air bersepadu (menggabungkan pembekuan, pemendapan, penapisan) menyediakan rawatan lanjutan untuk penyingkiran SS dan fosforus selanjutnya.

Rawatan enap cemar termasuk penebalan graviti (Φ2.5 m×5.0 m tangki keluli karbon) diikuti dengan penyahairan tekan skru. Poliakrilamida (PAM) didos pada 3.0–5.0 kg/t pepejal kering sebelum penyahairan. Kek enap cemar harian adalah Kurang daripada atau sama dengan 150 kg dengan kandungan lembapan Kurang daripada atau sama dengan 80%, diangkut keluar-tapak.

Pembasmian kuman menggunakan-penjana ClO2 di tapak (dos klorin berkesan 120 g/j) berdos di salur masuk telaga jernih. Telaga jernih mempunyai isipadu berkesan 250 m³, memberikan masa sentuhan 4.2 jam.

Loji ini dilengkapi dengan pemantauan dalam talian yang meluas (meter aliran, baki klorin, pH, DO, COD, kekeruhan, paras/kepekatan enap cemar) dan sistem kawalan automatik untuk pam, peniup, cuci belakang, dos kimia dan pencampuran, memastikan operasi pintar dan tanpa pengawasan.

2.2 Analisis Prestasi

Kilang itu menyelesaikan pentauliahan pada 2021 dan telah beroperasi selama lebih dua tahun. Kualiti influen/efluen sebenar 2024 ditunjukkan dalamJadual 2.

Nisbah BOD5/N yang berpengaruh ialah 5.5, menunjukkan air buangan nisbah karbon rendah-ke-nitrogen (C/N), yang semakin berkurangan pada musim panas disebabkan penyusupan hujan dan perubahan tabiat. Suhu musim sejuk yang melampau di Yan'an boleh mencapai -21 darjah . Kualiti efluen sebenar adalah lebih baik daripada reka bentuk, dengan kadar penyingkiran mencecah: COD 97.8%, BOD5 99.7%, SS 99.7%, NH3-N 93.5%, TP 87.10%, memenuhi piawaian untuk绿化 dan pencucian arang batu.

Jisim biofilem aktif dalam tangki anoksik/aerobik adalah setinggi 125 g/m² pembawa, bersamaan dengan MLSS 13 g/L-empat kali ganda daripada enap cemar teraktif konvensional. Mikroorganisma berada dalam fasa respirasi endogen, menghasilkan pengeluaran enapcemar harian kira-kira 1/3 kaedah konvensional, dengan kebolehmendapan yang lebih baik, membolehkan peralatan rawatan enapcemar yang lebih kecil.

Walaupun bio-pengoksidaan kenalan boleh beroperasi tanpa kitar semula enap cemar, penyelidikan oleh Xiong Ren et al. menunjukkan bahawa sistem dengan kitar semula mencapai kadar penyingkiran yang lebih tinggi untuk COD, TN, NH3-N, SS dan mengurangkan hasil enapcemar sebanyak 29.6%. Reka bentuk ini menggabungkan kitar semula minuman keras campuran, dengan fleksibiliti operasi berdasarkan kualiti efluen.

Loji (1200 m³/d) menduduki 1350.3 m², dengan pelaburan modal 20 juta CNY dan kos operasi 1.05 CNY/m³.

Berbanding dengan AAO konvensional, yang memerlukan SRT lanjutan untuk operasi suhu rendah-yang berkesan, proses yang diubah suai ini mengekalkan kesederhanaan penyingkiran nutrien serentak sambil memperkayakan komuniti biologi dengan pembawa. Pemisahan SRT-HRT meningkatkan kestabilan-bio, memastikan operasi yang boleh dipercayai dalam keadaan suhu C/N rendah dan-rendah. Efluen yang stabil boleh dikekalkan dengan sedikit atau tiada kitar semula enap cemar, membolehkan-pengurangan enap cemar in situ dan mengurangkan kos pengendalian enap cemar. Kesederhanaan dan kekurangan bulking menjadikannya sangat sesuai untuk rawatan air sisa domestik lombong arang batu.

3. Penyelidikan Pengoptimuman untuk Proses AAO

Proses AAO yang diubah suai biasanya direka bentuk mengikut parameter dalam "Standard untuk Reka Bentuk Kejuruteraan Air Sisa Luaran" (GB 50014-2021). Walau bagaimanapun, pengoptimuman parameter operasi (HRT, SRT, pengudaraan, nisbah kitar semula, MLSS) khusus untuk air sisa lombong arang batu diperlukan untuk mengenal pasti keadaan optimum untuk reka bentuk dan operasi masa hadapan.

Dalam AAO konvensional, enap cemar dikitar semula daripada tangki aerobik ke anaerobik, membawa nitrat dan DO tinggi, yang boleh menjejaskan penyingkiran fosforus biologi. Proses University of Cape Town (UCT) boleh dipertimbangkan, di mana enap cemar dikitar semula ke tangki anoksik, minuman keras nitrifikasi ke tangki anoksik dan kitar semula tambahan daripada tangki anoksik kepada anaerobik ditambah untuk meningkatkan penyingkiran bio-P.

Rawatan enap cemar boleh menyumbang 50–60% daripada kos operasi loji. -teknologi pengurangan enap cemar in situ harus diguna pakai. MLSS yang tinggi dalam tangki bio AAO -yang diubah suai membawa kepada nisbah F/M yang tinggi, di mana metabolisme penyingkiran boleh berlaku, menggalakkan pengurangan enapcemar dan mengurangkan kos pengendalian enapcemar. Tumpuan masa hadapan harus diberikan pada penerapan-teknologi pengurangan insitu seperti pertumbuhan samar melalui-lisis mikro,-Settling-Proses Anaerobik (OSA) Oxic dan memisahkan metabolisme dalam rawatan air sisa lombong arang batu.

Proses ini sesuai untuk memasang semula loji AAO sedia ada di lombong arang batu. Menambah pembawa pada tangki anoksik/aerobik boleh meningkatkan kualiti efluen, meningkatkan kapasiti dan meningkatkan kestabilan sistem. Bagi loji yang mempunyai keperluan efluen yang lebih ketat, menggantikan penjernih sekunder dengan sistem MBR boleh meningkatkan lagi kualiti air.

4. Kesimpulan

1. Proses AAO yang Diubahsuai sesuai untuk menaik taraf sistem AAO sedia ada dalam lombong arang batu untuk meningkatkan kestabilan, meningkatkan kapasiti atau memenuhi piawaian yang lebih ketat.
2. Apabila merawat air sisa domestik lombong arang batu, efluen serentak boleh memenuhi piawaian *GB/T 18920-2002* untuk penyiraman jalan/kehijauan dan piawaian GB 50359-2016 untuk air basuhan arang batu, menunjukkan kebolehsuaian yang kukuh terhadap perubahan kualiti dan kuantiti air.
3. Proses ini menghasilkan enap cemar yang stabil dengan kebolehmendapan yang baik dan pengasingan yang mudah, menghasilkan kurang enap cemar, dan mengurangkan kos rawatan enap cemar.