Histórico do projeto
- Localização:Uma estação de tratamento de águas residuais de um grupo químico em Zhejiang
- Dificuldade:Ele usou o processo A2O para remover nitrogênio com alto teor de Kjeldahl de águas residuais antes. Mas seu afluente consistia em diversas águas residuais de produção, contendo uma grande quantidade de íons Ca²⁺ e S²⁻ no sobrenadante da escória de carboneto das águas residuais de acetileno. Esses íons afetaram seriamente o processo de nitrificação microbiana e a operação da planta.
- Nossas medidas:1. Adicione instalações de pré-tratamento no estágio inicial. 2. Converta o estágio aeróbico secundário em processo MBBR.
Materiais e Métodos Experimentais
Qualidade da água bruta
O afluente da planta piloto foi proveniente do efluente do tanque de homogeneização da estação de tratamento de efluentes. A Tabela 1 apresenta os indicadores de qualidade da água afluente. De acordo com os requisitos experimentais, a concentração afluente de nitrogênio amoniacal foi elevada, com sulfato de amônio usado como suplemento de nitrogênio para manter uma concentração de TKN de 120-220 mg/L.
Fluxo de Processo e Equipamentos Principais
O processo atual da estação de tratamento é o processo A2O (Figura 1), com a etapa AO utilizando o método de lodo ativado e o tanque aeróbio final adicionando cargas elásticas. A vazão projetada é de 14.400 m³/d. O processo da unidade piloto é mostrado na Figura 2, com vazão de 100 L/h e operação contínua 24 horas.
As principais características da unidade piloto incluem a adição de uma instalação de pré-tratamento e a conversão do estágio aeróbio secundário em um processo MBBR. Esse projeto híbrido-de estado anexado elimina a necessidade de um tanque de sedimentação secundário. A Tabela 2 lista as especificações e dimensões do equipamento primário.
Resultados e Discussão
1. Condições de inicialização e operação
A unidade piloto começou em Abril de 2007, começando com a inoculação microbiana. O lodo adicionado foi proveniente do tanque aeróbio inicial da planta. As bactérias nitrificantes da MBBR foram cultivadas com esgoto doméstico e água da torneira tratada com sulfato de amônio-, com adição de NaHCO₃ para regular a alcalinidade e aumentar gradualmente a carga de nitrogênio amoniacal. O volume de água influente no tanque aeróbico primário foi então aumentado, atingindo as condições desejadas após aproximadamente um mês, permitindo testes contínuos de afluentes. Durante a operação, o MLSS nos tanques anóxico e aeróbio foi de 4.832 mg/L, enquanto no tanque MBBR o MLSS suspenso foi de 5.091 mg/L. Os níveis de OD no tanque anóxico foram de 3 mg/L, e no tanque MBBR, entre 3-4 mg/L, com pH de 7,4-7,5, promovendo condições favoráveis para o crescimento de bactérias nitrificantes.
2. Eficácia do pré-tratamento
FeSO₄ e NaHCO₃ foram adicionados ao tanque de pré-aeração, ajustando o pH para aproximadamente 7,7, com monitoramento das concentrações de Ca²⁺ e S²⁻ do efluente. A concentração de Ca²⁺ no efluente ficou em torno de 300 mg/L, enquanto o S²⁻ foi reduzido a níveis que não inibiriam a atividade microbiana na etapa de tratamento biológico. Contudo, o pré-tratamento foi menos eficaz na remoção de Ca²⁺, deixando uma concentração relativamente elevada.
3. Eficiência de remoção de COD
A concentração influente de DQO foi elevada para 1.000 mg/L conforme os requisitos do teste. Devido à configuração aeróbica de dois-estágios com pré{4}}desnitrificação, o consumo de DQO foi particularmente alto durante a desnitrificação. Segundo relatos, é necessária uma relação COD:TKN acima de 6,6:1 para a desnitrificação completa; no entanto, a proporção experimental ficou entre 4,5-8,3, resultando numa taxa média de desnitrificação de 69%. Embora a DQO afluente fosse relativamente alta, a concentração de DQO efluente permaneceu abaixo de 100 mg/L. A Figura 3 ilustra a concentração de DQO efluente durante o período de testes de agosto a setembro de 2007, mostrando concentrações entre 40-80 mg/L e uma taxa média de remoção de 93,3%, atendendo ao padrão de descarga Classe I do "Padrão Abrangente de Descarga de Águas Residuais" (GB 8978-1996).
4. Eficiência de remoção de nitrogênio amoniacal
Durante o período de teste de agosto a setembro de 2007, a concentração afluente de TKN ficou entre 120-220 mg/L, com uma taxa de remoção superior a 95%. Este processo removeu efetivamente o nitrogênio Kjeldahl devido ao processo MBBR usado no último estágio, que incluía formas de lodo suspensas e aderidas, aumentando assim a concentração de lodo e melhorando a resistência do sistema a cargas de choque. A carga de nitrogênio amoniacal foi de 0,018 kg/(kg·d). No entanto, como as temperaturas noturnas em Setembro começaram a variar significativamente em comparação com Agosto, houve uma ligeira diminuição na eficiência global de remoção de TKN.
5. Análise de íons de cálcio em enchimentos de tanques MBBR
Relatórios indicam que a deposição de Ca²⁺ inibe a nitrificação. Na operação da estação de tratamento, a deposição de íons cálcio nos enchimentos flexíveis do tanque aeróbio inibiu o crescimento microbiano, reduzindo a eficiência da nitrificação no tanque aeróbio final. Como o pré-tratamento foi ineficaz para remoção de Ca²⁺, foi realizado o monitoramento necessário de Ca²⁺ no processo MBBR. As medições do teor de cálcio foram de 2,13% em maio, 1,89% em julho e 1,04% em setembro, indicando deposição de Ca²⁺ nas cargas. No entanto, devido à natureza móvel dos enchimentos MBBR, o Ca²⁺ depositado seria automaticamente liberado sob o impacto da aeração, evitando efeitos adversos na nitrificação.
Conclusões
Este estudo piloto da AquaSust modernizou a planta adicionando instalações de pré{0}}tratamento no estágio inicial e especializando-se no processo MBBR no estágio aeróbio. Os dados finais mostraram resultados positivos como segue:
1. Após um pré-tratamento eficaz, a concentração de S²⁻ no efluente foi baixa, embora a eficiência de remoção de Ca²⁺ permanecesse baixa. A estabilidade geral do processo foi mantida, beneficiando o tratamento biológico a jusante.
2. Quando a concentração de DQO afluente atingiu 1.000 mg/L, a DQO do efluente permaneceu abaixo de 80 mg/L, com taxa média de remoção de DQO de 93,3%, atendendo aos requisitos.
3. O processo MBBR alcançou consistentemente uma alta taxa de remoção de nitrogênio Kjeldahl, com média superior a 95% com uma carga de nitrogênio amoniacal de 0,018 kg/(kg·d).
4. O monitoramento de íons cálcio nos enchimentos dos tanques MBBR mostrou que a deposição significativa foi evitada, evitando efeitos adversos na nitrificação.