Для предприятий, занимающихся контролем загрязнения окружающей среды, важнейшей задачей очистных сооружений является обеспечение соответствия сточных вод стандартам. Однако ужесточение норм сброса и агрессивность инспекторов по охране окружающей среды создают значительную операционную нагрузку на очистные сооружения. Откачивать воду становится все сложнее.
По наблюдениям автора, непосредственной причиной трудностей в достижении стандартов сброса сточных вод является наличие в очистных сооружениях моей страны трех порочных кругов.
Первая причина — это порочный круг низкой активности осадка (MLVSS/MLSS) и высокой его концентрации; вторая — порочный круг, при котором чем больше используется химикатов для удаления фосфора, тем больше образуется осадка; третья — длительная перегрузка очистных сооружений, невозможность капитального ремонта оборудования, работа в условиях постоянного износа в течение всего года, что приводит к порочному кругу снижения производительности очистных сооружений.
#1
Порочный круг низкой активности и высокой концентрации осадка
Профессор Ван Хунчэнь провел исследование на 467 очистных сооружениях. Давайте посмотрим на данные об активности и концентрации осадка: среди этих 467 очистных сооружений у 61% соотношение MLVSS/MLSS составляет менее 0,5, а примерно у 30% — менее 0,4.
Концентрация осадка на 2/3 очистных сооружений превышает 4000 мг/л, на 1/3 очистных сооружений превышает 6000 мг/л, а на 20 очистных сооружениях превышает 10000 мг/л.
Каковы последствия вышеуказанных условий (низкая активность осадка, высокая концентрация осадка)? Хотя мы видели множество технических статей, анализирующих ситуацию, в общих чертах, есть одно последствие: объем сточных вод превышает допустимые нормы.
Это можно объяснить с двух сторон. С одной стороны, после достижения высокой концентрации осадка, во избежание его отложения, необходимо увеличить аэрацию. Увеличение объема аэрации не только повысит энергопотребление, но и увеличит биологическую секцию. Увеличение содержания растворенного кислорода приведет к изъятию источника углерода, необходимого для денитрификации, что напрямую повлияет на эффективность денитрификации и удаления фосфора в биологической системе, приводя к избытку азота и фосфора.
С другой стороны, высокая концентрация осадка приводит к повышению границы раздела ила и воды, а осадок легко уносится сточными водами из вторичного отстойника, что может либо заблокировать установку углубленной очистки, либо привести к превышению допустимых значений ХПК и взвешенных твердых частиц в сточных водах.
После обсуждения последствий, давайте поговорим о том, почему большинство очистных сооружений сталкиваются с проблемой низкой активности и высокой концентрации осадка.
Фактически, причиной высокой концентрации осадка является его низкая активность. Из-за низкой активности осадка для повышения эффективности очистки необходимо увеличить его концентрацию. Низкая активность осадка обусловлена тем, что поступающая вода содержит большое количество шлакового песка, который попадает в установку биологической очистки и постепенно накапливается, что влияет на активность микроорганизмов.
В поступающей воде много шлака и песка. Одна из причин — слишком слабая эффективность перехвата сточных вод решеткой, а другая — тот факт, что более 90% очистных сооружений в моей стране не построили первичные отстойники.
Некоторые могут спросить, почему бы не построить первичный отстойник? Дело в трубопроводной сети. В моей стране существуют проблемы, такие как неправильное подключение, смешанное подключение и отсутствие соединений в трубопроводной сети. В результате качество поступающей воды на очистные сооружения обычно характеризуется тремя признаками: высокой концентрацией неорганических твердых веществ (НТВ), низким ХПК и низким соотношением C/N.
Концентрация неорганических твердых веществ в поступающей воде высока, то есть содержание песка относительно высокое. Изначально первичный отстойник мог бы снизить содержание некоторых неорганических веществ, но поскольку ХПК поступающей воды относительно низкое, большинство очистных сооружений просто не строят первичные отстойники.
В конечном счете, низкая активность осадка является следствием использования «тяжелых очистных сооружений и легких сетей».
Мы уже говорили, что высокая концентрация осадка и низкая активность приводят к избытку азота и фосфора в сточных водах. В настоящее время большинство очистных сооружений принимают меры по борьбе с этим явлением, добавляя источники углерода и неорганические флокулянты. Однако добавление большого количества внешних источников углерода приведет к дальнейшему увеличению энергопотребления, в то время как добавление большого количества флокулянта приведет к образованию большого количества химического осадка, что вызовет увеличение концентрации осадка и дальнейшее снижение его активности, образуя порочный круг.
#2
Порочный круг, в котором чем больше используется химикатов для удаления фосфора, тем больше образуется осадка.
Использование химических веществ для удаления фосфора привело к увеличению образования осадка на 20–30%, а то и больше.
Проблема осадка сточных вод уже много лет является серьезной проблемой для очистных сооружений, главным образом потому, что для удаления осадка нет выхода, или же этот выход нестабилен.
Это приводит к увеличению срока жизни осадка, вызывая явление старения осадка и даже более серьезные отклонения, такие как вспучивание осадка.
Вспученный ил обладает плохой флокуляцией. Из-за утечки сточных вод из вторичного отстойника блок предварительной очистки засоряется, эффективность очистки снижается, и увеличивается количество промывочной воды.
Увеличение объема промывочной воды приведет к двум последствиям: во-первых, к снижению эффективности обработки, достигнутой на предыдущем биохимическом участке.
Большое количество промывочной воды возвращается в аэрационный резервуар, что сокращает фактическое время гидравлического удержания конструкции и снижает эффективность вторичной очистки;
Вторая задача — дополнительно снизить влияние глубины обработки на производительность блока глубинной обработки.
Поскольку большое количество промывочной воды необходимо возвращать в систему фильтрации для усовершенствованной очистки, скорость фильтрации увеличивается, а фактическая производительность фильтрации снижается.
Общий эффект очистки снижается, что может привести к превышению допустимых норм содержания фосфора и ХПК в сточных водах. Чтобы избежать превышения норм, очистные сооружения увеличат использование средств для удаления фосфора, что еще больше увеличит количество осадка.
замыкается в порочный круг.
#3
Порочный круг долгосрочной перегрузки очистных сооружений и снижения мощности очистки сточных вод.
Очистка сточных вод зависит не только от людей, но и от оборудования.
Канализационное оборудование уже давно находится на передовой линии водоочистки. Если его не ремонтировать регулярно, проблемы рано или поздно возникнут. Однако в большинстве случаев канализационное оборудование не подлежит ремонту, поскольку, как только определенный элемент оборудования выходит из строя, объем сточных вод, скорее всего, превысит допустимые нормы. При системе ежедневных штрафов это не всем по карману.
Среди 467 городских очистных сооружений, обследованных профессором Ван Хунчэнем, примерно две трети имеют гидравлическую нагрузку более 80%, примерно одна треть — более 120%, а у 5 очистных сооружений она превышает 150%.
Когда гидравлическая нагрузка превышает 80%, за исключением нескольких сверхкрупных очистных сооружений, основные очистные сооружения не могут отключать воду для технического обслуживания при условии, что сточные воды соответствуют стандартам, и отсутствует резервная вода для аэраторов, вторичного отстойника и скребков. Полная модернизация или замена нижнего оборудования возможна только после его осушения.
Иными словами, примерно две трети очистных сооружений не могут отремонтировать оборудование, обеспечивающее соответствие сточных вод стандартам.
Согласно исследованиям профессора Ван Хунчэня, срок службы аэраторов обычно составляет 4-6 лет, однако на четверти очистных сооружений техническое обслуживание аэраторов с вентиляцией не проводилось в течение 6 лет. Скребок для грязи, который необходимо опорожнять и ремонтировать, как правило, не ремонтируется круглый год.
Оборудование работает с перебоями уже долгое время, и его производительность по очистке воды постоянно снижается. Чтобы выдерживать давление на выходе, нет возможности остановить его для технического обслуживания. В таком порочном круге всегда найдется система очистки сточных вод, которая может выйти из строя.
#4
написать в конце
После того как охрана окружающей среды была установлена в качестве основной национальной политики моей страны, быстро развивались области контроля загрязнения воды, газа, твердых отходов, почвы и других источников, среди которых очистка сточных вод, пожалуй, занимает ведущее место. Недостаточный уровень очистки привел к проблемам в работе очистных сооружений, а проблемы с трубопроводной сетью и осадком стали двумя основными недостатками отрасли очистки сточных вод в нашей стране.
А теперь пришло время исправить допущенные ошибки.
Дата публикации: 23 февраля 2022 г.
