I moderne spildevandsbehandlingssystemer indeholder spildevand normalt organisk materiale, suspenderede faste stoffer og opløste næringsstoffer. Hvis disse forurenende stoffer udledes direkte uden effektiv rensning, vil de påvirke de modtagende vandområder og det økologiske miljø. Aktivslamprocessen nedbryder forurenende stoffer gennem mikrobiel metabolisme og er i øjeblikket en af ​​de vigtige sekundære rensningsprocesser for kommunalt spildevand og diverse industrispildevand.

Det aktiverede slamsystem udnytter mikroorganismer som bakterier, protozoer og svampe til at omdanne bionedbrydelige forurenende stoffer i spildevand til ny biomasse, kuldioxid og vand. Denne teknologi blev anvendt i Manchester, Storbritannien så tidligt som i 1914, og i dag har den udviklet sig til forskellige proceskonfigurationer, herunder konventionel aktiveret slam (CAS), Sequencing Batch Reactor (SBR), Oxidation Ditch og Membrane Bioreactor (MBR).

For et komplet spildevandsrensningsprojekt er biologisk rensning ikke slutpunktet. En stor mængde af affaldsaktiveret slam skal fortykkes, konditioneres og afvandes yderligere, hvor polyakrylamid (PAM) spiller en afgørende rolle. For kunder, der har brug for at løse problemer med kemikalier, slambehandling og udstyrsparring samtidigt, kan ECOLINK TECHNOLOGY levere omfattende løsninger fra vandbehandlingskemikalier til slamafvandingsapplikationer.

1. Hvad er den aktiverede slamproces?

Den aktiverede slamproces er i det væsentlige en kontrolleret biologisk behandlingsteknologi.

I beluftningstanken kommer spildevandet i fuld kontakt med en blandet væske indeholdende et stort antal aktive mikroorganismer, mens der løbende tilføres ilt gennem beluftningsudstyr. Mikroorganismer udnytter det biologisk nedbrydelige organiske stof i spildevandet som energi- og næringsstofkilder og danner biologiske flokke med god bundfældningsevne.

Disse flokke er ikke simple suspenderede partikler, men snarere en tre-dimensionel mikrobiel struktur, der er i stand til at adsorbere og fange kolloidt og partikelformet organisk materiale. Efterhånden som driftstiden øges, danner det mikrobielle samfund i systemet gradvist et relativt stabilt økologisk system.

Under aerobe forhold forbruger heterotrofe bakterier hurtigt biokemisk iltbehov (BOD); efterhånden som slamalderen stiger, etablerer nitrificerende bakterier sig gradvist og omdanner ammonium til nitrat. Hvis systemet er konfigureret med en anoxisk zone, kan denitrificerende bakterier yderligere reducere nitrat til nitrogengas og derved opnå biologisk nitrogenfjernelse.

Derfor består en typisk aktiveret slamproces generelt af flere kernetrin: biologisk reaktion, fast-væskeseparation, slamrecirkulation og affaldsslamudledning.

2. Kernekomponenter i et aktiveret slamsystem

1. Beluftningstank: Fuldførelse af den vigtigste biologiske reaktion

Beluftningstanken er det kernebiologiske reaktionsområde i det aktiverede slamsystem.

Efter at være kommet ind i beluftningstanken blandes spildevandet med Return Activated Sludge (RAS). Beluftningsudstyr frigiver fine bobler fra bunden af ​​tanken for at indføre ilt i vandet, mens det producerer tilstrækkelig hydraulisk turbulens til at holde mikrobielle flokke suspenderet.

For systemer, der kræver stabil nitrifikation, skal den opløste ilt (DO) i den aerobe zone holdes over 2,0 mg/L. Hvis DO forbliver under dette niveau i lang tid, kan det mikrobielle samfund undergå betydelige ændringer og kan tage dage eller endda uger at komme sig.

Derfor er beluftningssystemet i det faktiske Activated Sludge Process-design ikke kun relateret til forurenende nedbrydningseffektivitet, men påvirker også direkte energiforbruget og den efterfølgende bundfældningsydelse.

2. Sekundær Clarifier: At opnå fast-væskeseparation

Den blandede væske kommer efter biologisk reaktion ind i den sekundære klaring.

Her bundfældes aktiverede slamflokke ved hjælp af tyngdekraften og opnår adskillelse af behandlet vand og biologisk slam. Supernatanten løber over og udledes fra klaringsanlægget, mens slammet, der sætter sig til bunden, kommer ind i henholdsvis returslam- og affaldsslambehandlingsprocesserne i henhold til systemkrav.

Den 30-dages gennemsnitlige BOD₅ og TSS for et typisk sekundært behandlingssystem kan nå 30 mg/L med et pH-område på 6,0 til 9,0.

Hvis slamflokke ikke formår at danne en god bundfældningsstruktur, kan der opstå problemer såsom øget turbiditet i spildevandet, slamudfyldning og slamflydning. Derfor er slamflokkuleringsydelse en af ​​de vigtige faktorer, der bestemmer driftseffektiviteten af ​​den sekundære klaringsmaskine.

3. Returner aktiveret slam (RAS)

En del af det bundfældede slam skal returneres til beluftningstanken for at opretholde den mikrobielle koncentration i bioreaktoren; denne del af slam kaldes Return Activated Sludge (RAS).

RAS-flowhastigheden er sædvanligvis 50 % til 100 % af den indgående strømningshastighed, som skal justeres i kombination med mål-MLSS-koncentrationen.

Hvis returstrømningshastigheden er for lav, kan den mikrobielle koncentration i beluftningstanken falde; hvis returstrømningshastigheden er for høj, kan det forårsage en øget hydraulisk belastning på den sekundære renser.

4. Affaldsaktiveret slam (WAS)

Kontinuerlig mikrobiel vækst betyder, at systemet løbende vil producere nyt cellemateriale. Hvis affaldsslammet ikke udledes rettidigt, vil koncentrationen af ​​faste stoffer i systemet gradvist stige, og SVI kan også stige, hvilket i sidste ende påvirker slamafsætningsevnen.

Derfor skal WAS gennemgå efterfølgende behandling såsom fortykkelse, kemisk konditionering og mekanisk afvanding.

Dette er også et vigtigt indgangspunkt for PAM i spildevandsbehandlingsprocessen.

3. Almindelige aktiverede slamproceskonfigurationer

Forskellige spildevandskvaliteter, behandlingsskalaer og spildevandskrav svarer til forskellige proceskonfigurationer.

Konventionelt aktiveret slam (CAS)

Konventionel Activated Sludge-teknologi er moden, bredt anvendt i teknik og valideret ved stor-drift.

Dens hovedproblemer er et relativt stort fodaftryk og begrænset procesfleksibilitet.

Sequencing Batch Reactor (SBR)

SBR fuldfører stadier såsom påfyldning, reaktion, bundfældning, dekantering og tomgang i en tidsmæssig rækkefølge.

En enkelt reaktionsbeholder kan opfylde flere behandlingsfunktioner, hvilket eliminerer behovet for separate kontinuerlige sekundære klaringsanlæg. SBR er særligt velegnet til industrispildevandsprojekter, der har behov for fleksibel tilpasning af driftscyklusser baseret på ændringer i vandkvaliteten.

Dens ulemper ligger i mere kompleks kontrollogik og visse fluktuationer i spildevandsstrømningshastigheden.

Oxidationsgrøft

Oxidationsgrøfter har normalt en lang SRT, som er befordrende for nitrifikation, mens drift og håndtering er forholdsvis enkel.

Deres energibehov er dog højere, og fodaftrykket er relativt stort.

Membranbioreaktor (MBR)

MBR anvender ultrafiltrerings- eller mikrofiltreringsmembraner i stedet for konventionel gravitationssedimentering for at opnå faststof-væskeseparation.

Denne proces byder på fordele såsom fremragende spildevandskvalitet og et lille fodaftryk, men omkostningerne til investeringer og membranudskiftning er høje.

I MBR-systemer kan MLSS normalt nå 8.000-12.000 mg/L, så dens slamhåndtering adskiller sig også væsentligt fra konventionelle systemer.

4. Nøgledriftsparametre, der skal overvåges i aktiverede slamsystemer

En stabilt fungerende aktiveret slamproces kræver samtidig opmærksomhed på flere indbyrdes forbundne driftsparametre.

MLSS: Blandet spiritus, suspenderede faste stoffer

MLSS afspejler koncentrationen af ​​mikroorganismer og suspenderede stoffer i bioreaktoren.

MLSS for konventionelle aktiverede slamsystemer holdes normalt på 2.000-4.000 mg/L, mens MLSS i MBR-konfigurationer typisk er højere og når 8.000-12.000 mg/L.

MLSS er ikke bedre blot ved at være højere. Hvis koncentrationen af ​​faste stoffer er for høj, kan det øge beluftningsenergiforbruget, påvirke iltoverførslen og ændre bundfældningsydelsen.

SRT: Slamretentionstid

SRT, også kendt som slamalderen, refererer til den gennemsnitlige tid, biosolider forbliver i systemet.

Nitrificerende bakterier vokser langsomt, hvilket kræver mindst 10-15 dage ved 20 grader for at etablere en stabil population. En kortere SRT kan føre til, at nitrificerende bakterier vaskes ud af systemet, mens en længere SRT, selvom det er gavnligt for systemets stabilitet, vil øge slamproduktionen og omkostningerne til behandling.

F/M: Fødevare-til-mikroorganismeforhold

F/M repræsenterer forholdet mellem den organiske belastning, der kommer ind i bioreaktoren og den mikrobielle masse.

Et højt F/M-forhold kan føre til spredt vækst af mikroorganismer og derved forårsage dårlig slamaflejringsevne.

Når F/M er 0,4-0,8 kg BOD/kg MLVSS/dag, kan systemet opleve spredt vækst og dårlig bundfældning; traditionelle spildevandsrensningsanlæg har typisk en F/M på 0,05-0,2 for at danne mere stabile flokke.

SVI: Slamvolumenindeks

SVI er en vigtig indikator til at bedømme aktivslams bundfældningsevne.

Efter at have ladet 1 liter blandlud bundfælde sig statisk i 30 minutter, beregnes SVI ud fra bundfældet slamvolumen og MLSS.

Generelt repræsenterer en værdi under 120 ml/g god bundfældningsydelse; hvis den overstiger 200 mL/g, kan det tyde på, at slam fyldes, hvilket kræver yderligere undersøgelse af årsagen.

GØR: Opløst ilt

DO i den aerobe zone bør holdes over 2,0 mg/L, mens den anoxiske zone, der kræves til denitrifikation, har behov for tæt på -nul opløst oxygen.

Korrekt kontrol mellem aerobe og anoxiske zoner er meget vigtig for biologisk nitrogen- og fosforfjernelse.

Derudover påvirker temperaturen også mikrobielle reaktionshastigheder. Et temperaturfald på 10 grader reducerer den biologiske reaktionshastighed med cirka det halve. Derfor skal sæsonbestemte temperaturvariationer også tages i betragtning ved udformning af en aktiveret slamproces.

5. Hvorfor er PAM stadig nødvendig efter aktiveret slambehandling?

Biologisk behandling kan effektivt reducere organiske forurenende stoffer i vand, men det genererer også en stor mængde biologisk affaldsslam.

Under normale omstændigheder produceres der ca. 0,3-0,8 kg tørstof for hver 1 kg BOD, der fjernes.

Det totale tørstofindhold i ubehandlet WAS er normalt kun 0,5-1,5%. Hvis der udføres direkte mekanisk afvanding, er det ofte svært at opnå en økonomisk rimelig afvandingseffekt.

Dette er netop nøglestadiet, hvor PAM spiller sin rolle.

PAM eller polyacrylamid er en vand-opløselig polymer. Inden for spildevandsbehandling fremmer det primært fine slampartikler til at danne tættere flokke gennem ladningsvirkning og polymerkædebrodannelse.

Til slamafvandingsapplikationer,Kationisk polyakrylamider normalt fokus for produktvalg.

6. Hvordan forbedrer kationisk polyakrylamid slamafvanding?

Aktiverede slampartikler og mikrobielle celleoverflader bærer normalt en vis negativ ladning, som holder slampartikler i en spredt tilstand på grund af ladningsfrastødning.

Efter at kationisk polyakrylamid kommer ind i slamsystemet, kan det reducere elektrostatisk frastødning mellem partikler gennem ladningsneutralisering, mens det udnytter polymerkæder til at danne broer, hvilket får fine slampartikler til at aggregere til større, tættere flokke.

Når der først er dannet flokke, frigives bundet vand i slammet lettere under mekanisk tryk eller centrifugalkraft.

Derfor er PAM til slamafvanding ikke blot at "øge sedimentering", men snarere at forbedre slamflokkstrukturen, så mekanisk afvandingsudstyr opnår bedre faststof-væskeseparationseffekter.

Efter konditionering med kationisk polyakrylamid kan båndfilterpresser og centrifuger opnå en kage med 20-30% tørstof, mens kagens tørstofindhold uden polymerbehandling kun er 8-12%.

For store spildevandsrensningsanlæg betyder en stigning i kagefaststofindholdet, at hyppigheden af ​​slamtransport, slutdeponeringsvolumen og dermed forbundne omkostninger alle potentielt kan reduceres.

7. Hvordan vælger man den passende PAM-model?

Ikke alt slam er egnet til den samme PAM.

Slamkilde, fordøjelsesmetode, organisk indhold, mineralindhold og mekanisk afvandingsudstyr vil alle påvirke det endelige produktvalg.

1. Kationisk PAM

Kationisk polyakrylamid bruges hovedsageligt til slamkonditionering og slamafvanding.

For aerobt fordøjet slam, hvis graden af ​​cellelyse er høj, kan der være mere opløseligt organisk stof i slammet, som forbruger kationiske ladninger, så produkter med højere ladningstæthed skal normalt overvejes.

For anaerobt fordøjet slam med højere mineralindhold kan produkter med middel ladningstæthed og højere molekylvægt have bedre tilpasningsevne.

ECOLINK TECHNOLOGY leverer kationisk PAM i forskellige molekylvægte og ladningstæthedsområder, som kan vælges i henhold til slamegenskaber samt udstyr såsom centrifuger og båndfilterpresser.

2. Anionisk PAM

Anionisk polyakrylamid kan udover nogle slambehandlingsapplikationer også bruges i opstrøms flokkuleringsprocessen for spildevandsbehandling.

Under stødbelastningsforhold kan anionisk polyakrylamid hjælpe med at forbedre den faste-væskeseparationsevne af klaringsmidler og kan bruges i kombination med uorganiske koaguleringsmidler.

Derfor er polyacrylamid ikke begrænset til slamafvanding; den har også bred anvendelsesplads i industrielt spildevand og omfattende spildevandsbehandlingssystemer.

8. Tekniske parametre for PAM: Hvordan bedømmer man produktets egnethed til spildevandsbehandling?

Ved faktisk indkøb af PAM kan prissammenligning alene ikke bestemme produktets ydeevne.

For slamafvandingsapplikationer bør opmærksomheden fokusere på følgende tekniske indikatorer:

ECOLINK TECHNOLOGY's PAM-produkter dækker kationiske, anioniske og ikke-ioniske typer, hvilket muliggør produktvalg baseret på slamegenskaber, behandlingsprocesser og afvandingsudstyr.

Det er særligt vigtigt at bemærke, at den endelige dosis af PAM ikke bør bestemmes udelukkende baseret på teoretiske værdier. Fordi forskelle i organisk materiale, uorganisk materiale, MLSS og ladningsegenskaber mellem forskellige slam er betydelige, kræver praktisk anvendelse sædvanligvis bægerprøver og -forsøg på stedet for at bestemme det optimale produkt og den optimale dosering.

Derfor bør produktvalg, opløsningsmetode, doseringspunkt og udstyrs driftsparametre evalueres sammen i projekter med kationisk polyacrylamid til slambehandling.

9. Andre anvendelser af PAM i spildevandsbehandlingssystemer

Selvom slamafvanding er en af ​​de vigtigste anvendelser af PAM, kan PAM også bruges til at forbedre flokkulering og fast-væskeseparation i komplette spildevandsbehandlingssystemer.

Når f.eks. vandkvaliteten pludselig ændrer sig, belastningen af ​​suspenderede faste stoffer øges, eller den sekundære klaringsudskillelsesevne forringes, kan passende polyakrylamid vælges som et hjælpeflokkuleringsmiddel baseret på den faktiske vandkvalitet.

Korrekt polymerbrodannelse kan hjælpe fine partikler med at danne større flokke og derved forbedre bundfældningshastigheden, reducere spildevandets turbiditet og yderligere hjælpe med at kontrollere suspenderede faste stoffer i systemet.

Til industrispildevandsprojekter, der kræver kemisk koagulering, kan PAM også bruges sammen med uorganiske koaguleringsmidler såsom PAC.

Det skal understreges, at PAM-valg ikke kan adskilles fra specifik vandkvalitet. Olier, mineralpartikler, organisk materiale og metalioner i forskellige industrispildevande vil alle påvirke polymerens faktiske ydeevne, så eksperimentel screening forbliver et vigtigt skridt for at bestemme det optimale produkt.

10. Almindelige driftsproblemer i aktiverede slamsystemer

1. Slamfyldning

Overdreven vækst af filamentøse mikroorganismer er en af ​​de vigtige årsager til unormal bundfældning i sekundære klaringsmidler.

Filamentøse mikroorganismer som f.eksMicrothrix parvicellaogThiothrixsp. kan vokse i store mængder under lav DO, lavt næringsstof eller uhensigtsmæssige F/M-forhold, hvilket får SVI til at overstige 200 mL/g.

Forbedringer af dette problem kan foretages ved at øge DO, justere WAS-udledning, optimere F/M og installere vælgertanke.

2. Biologisk skum og afskum

Grå-brunt stabilt skum på overfladen af ​​beluftningstanke er normalt relateret til filamentøse mikroorganismer, mens hvidt skum ledsaget af et stort antal bobler kan være relateret til rengøringsmidler og overfladeaktive stoffer, der indeholder influenter.

Hvis det er biologisk skum, kan det kontrolleres ved at justere SRT og tage nødvendige fysiske slamspildforanstaltninger.

3. Slamstigning i sekundære klaringsmidler

Hvis der opstår uventet denitrifikation inde i den sekundære klaring, kan genererede nitrogengasbobler føre bundfældet slam til vandoverfladen.

Dette problem kan forbedres ved at øge RAS-pumpehastigheden, forkorte klaringsretentionstiden til under 1,5 time eller forstyrre det stillestående slamlag gennem passende recirkulation.

4. Øget turbiditet i spildevandet og stiftflokke

Hvis der forekommer et stort antal fine, ikke-aflejrende flokke i spildevandet, kan det være relateret til for kort SRT forårsaget af overdreven WAS-udledning, utilstrækkelige næringsstoffer eller giftige stoffer, der trænger ind i det biologiske system.

På nuværende tidspunkt er det nødvendigt at gen-evaluere SRT, influenthæmmende stoffer og næringsstofforhold og bekræfte, om BOD:N er i overensstemmelse med det almindeligt anvendte forhold på 100:5:1.

11. Hvorfor bør slamafvanding ikke udelukkende fokusere på PAM-prisen?

I egentlige spildevandsrensningsprojekter er indkøbsomkostningerne for PAM kun en del af de samlede driftsomkostninger.

Hvis et PAM-produkt er lavere i pris, men utilstrækkeligt i flokkuleringseffekt, kan det føre til:

Nedsat indhold af slamkage faststof;

Reduceret behandlingskapacitet af afvandingsudstyr;

Øget slamtransportfrekvens;

Forhøjede suspenderede faste stoffer i filtrat;

Øgede efterfølgende bortskaffelsesomkostninger;

Reduceret udstyrs driftsstabilitet.

Omvendt, selvom enhedsindkøbsprisen for et passende PAM-produkt kan variere, kan det, hvis det kan forbedre slamafvandingseffektiviteten, sænke de samlede omkostninger for hele slambehandlingskæden.

Derfor bør PAM for slamafvanding skifte fra at evaluere "pris pr. ton produkt" til "omfattende behandlingsomkostning pr. ton tørt slam."

ECOLINK TECHNOLOGY leverer ikke kun PAM-produkter, men kan også hjælpe med produktscreening baseret på kundernes spildevandsbehandlingsprocesser, slamegenskaber og udstyrsforhold, og derved reducere de risici, der er forbundet med udelukkende at stole på prisen for indkøb.

12. ECOLINK TEKNOLOGI: Fra vandbehandlingskemikalier til overordnede løsninger

For spildevandsrensningsanlæg er kemikalier, udstyr og processtyring ofte ikke uafhængige af hinanden.

Et stabilt spildevandsrensningsprojekt skal forbinde:

Influent Water Quality → Biologisk behandling → Fast-Væskeseparation → Slamkonditionering → Mekanisk afvanding → Slambortskaffelse

ind i en komplet behandlingskæde.

ECOLINK TECHNOLOGY fokuserer på vandbehandlingskemikalier og vandbehandlingsudstyr og tilbyder produkter og løsninger såsom PAM, PAC og spildevandsbehandlingsudstyr.

Med hensyn til PAM-anvendelse kan kationisk polyakrylamid eller anionisk polyakrylamid vælges i henhold til kundens slamtype og behandlingsudstyr med passende molekylvægt, ladningstæthed og doseringsbetingelser bestemt gennem eksperimentel testning.

For kunder, der har behov for at bygge eller opgradere spildevandsbehandlingsanlæg, kan kemikalier og spildevandsbehandlingsudstyr også overvejes sammen for at opnå en-one-stop-service fra kemikalier til udstyr.

13. Hvordan finder man det rigtige PAM-produkt til dig?

Slamegenskaber varierer meget mellem forskellige spildevandsanlæg, så ingen enkelt PAM er anvendelig til alle projekter.

I egentlige projekter anbefales det at følge nedenstående proces:

Trin 1: Forstå slamkilden

Bekræft, om slammet kommer fra kommunalt spildevand, industrispildevand, fødevareforarbejdning, papirfremstilling, tekstiler, minedrift eller andre behandlingssystemer.

Trin 2: Bekræft slamegenskaber

Fokus på forståelse af MLSS, fast indhold, SVI, organisk indhold, og om slammet har gennemgået aerob eller anaerob fordøjelse.

Trin 3: Bekræft afvandingsudstyr

Afklar, om der anvendes centrifuger, båndfilterpresser eller andet mekanisk afvandingsudstyr.

Trin 4: Udfør PAM-screening

Udfør eksperimentelle sammenligninger på produkter med forskellige molekylvægte og iongrader, observer flokstørrelse, bundfældningshastighed, filtratets klarhed og kagetilstand efter afvanding.

Trin 5: Bestem på-driftsbetingelser på stedet

Bestem endelig driftsparametre ved at kombinere udstyrs behandlingskapacitet, kemisk præparationskoncentration, doseringsposition og faktisk slamproduktion.

Denne proces er mere pålidelig end blot indkøb baseret på PAM-model eller enkelt-tonspris.

Til kationisk polyakrylamid til slambehandlingsprojekter kan ECOLINK TECHNOLOGY levere produktvalg og teknisk support skræddersyet til kundernes faktiske procesforhold.

14. Konklusion: Stabil biologisk behandling er lige så vigtig som effektiv slamhåndtering

Den aktiverede slamproces opnår fjernelse af organisk materiale og delvis omdannelse af næringsstoffer gennem mikrobiel metabolisme, hvilket tjener som en vigtig teknisk vej i moderne spildevandsrensning.

Et virkelig effektivt spildevandsbehandlingssystem kan dog ikke kun fokusere på effektiviteten af ​​fjernelse af forurenende stoffer i beluftningstanken. Driftsparametre såsom MLSS, SRT, F/M, SVI og DO bestemmer i fællesskab, om det biologiske system er stabilt, mens faststof-væskeseparationsydelsen af ​​den sekundære klaringsanordning direkte påvirker den endelige spildevandskvalitet.

Samtidig skal affaldsaktiveret slam gennemgå en effektiv fortyknings-, konditionerings- og afvandingsbehandling.

PAM, især kationisk polyakrylamid, kan forbedre slamflokkestrukturen gennem ladningsneutralisering og polymerbrodannelse, og derved hjælpe mekanisk afvandingsudstyr med at opnå højere kagefaststofindhold.

For virksomheder, der søger at optimere slamafvandingsomkostninger, forbedre spildevandsbehandlingssystemets stabilitet eller indkøbe vandbehandlingskemikalier og udstyr, kan ECOLINK TECHNOLOGY levere målrettede produkter og løsninger baseret på specifik vandkvalitet og procesforhold.