Afvalkwaliteit
1. Overtollig organisch materiaal
De factoren die voornamelijk de behandelingsefficiëntie van organisch materiaal beïnvloeden, zijn onder meer:
(1) Voedingsstoffen
Over het algemeen zijn voedingsstoffen zoals stikstof en fosfor in afvalwater voldoende voor de microbiële behoeften, en vaak in overvloed. Wanneer het aandeel industrieel afvalwater echter relatief hoog is, moet de koolstof-stikstof-fosforverhouding worden gecontroleerd om er zeker van te zijn dat deze voldoet aan de norm van 100:5:1.
● Bij een tekort aan stikstof worden doorgaans ammoniumzouten toegevoegd.
● Bij een tekort aan fosfor wordt doorgaans fosforzuur of fosfaten toegevoegd.
(2) pH
De pH van afvalwater is meestal neutraal, variërend van 6,5 tot 7,5. Een lichte daling van de pH kan veroorzaakt worden door anaërobe gisting in de rioolleiding. Aanzienlijke pH-dalingen tijdens het regenseizoen zijn vaak te wijten aan zure regen in de stad, vooral in gecombineerde rioolsystemen.
Een plotselinge en grote verandering in de pH, ongeacht of deze stijgt of daalt, wordt meestal veroorzaakt door de grote lozing van industrieel afvalwater. Het aanpassen van de pH van afvalwater impliceert meestal het toevoegen van natriumhydroxide of zwavelzuur, maar dit verhoogt de behandelingskosten aanzienlijk.
(3) Oliën en vetten
Wanneer het gehalte aan olieachtige stoffen in het afvalwater hoog is, zal het beluchtingsrendement van de beluchtingsapparatuur afnemen. Zonder het verhogen van de beluchting zal de efficiëntie van de behandeling afnemen, maar het verhogen van de beluchting verhoogt onvermijdelijk de bedrijfskosten.
Een hoog oliegehalte vermindert ook de bezinkingsprestaties van actief slib en kan in ernstige gevallen slibophoping veroorzaken, waardoor de zwevende vaste stoffen (SS) in het effluent de normen overschrijden. Voor influent met een hoog oliegehalte moet in de voorbehandelingsfase apparatuur voor olieverwijdering worden toegevoegd.
(4) Temperatuur
Temperatuur heeft een breed scala aan effecten op het actiefslibproces.
● Ten eerste beïnvloedt het de microbiële activiteit. Als er in de winter geen controlemaatregelen worden genomen, zal de zuiveringsefficiëntie afnemen.
● Ten tweede beïnvloedt het de scheidingsprestaties in secundaire sedimentatietanks; Temperatuurveranderingen kunnen bijvoorbeeld dichtheidsstromen en kortsluiting- veroorzaken; Lage temperaturen verhogen de viscositeit van het slib en verminderen de bezinkingsprestaties.
● Ten derde beïnvloedt de temperatuur de beluchtingsefficiëntie. In de zomer verlagen hogere temperaturen de verzadiging van opgeloste zuurstof, waardoor de zuurstofoverdracht moeilijker wordt en de beluchtingsefficiëntie afneemt. Het vermindert ook de luchtdichtheid, dus om dezelfde luchttoevoer te behouden, moet het luchtvolume worden vergroot.
2.TP (totaal fosfor) overtreft de normen
Biologische fosforverwijdering is afhankelijk van polyfosfaat-accumulerende organismen (PAO's) die fosfor vrijgeven onder anaërobe omstandigheden en overtollig fosfor absorberen onder aërobe omstandigheden. Fosfor wordt verwijderd door fosfor{2}}rijk overtollig slib af te voeren. Oorzaken voor het overschrijden van de normen voor effluent-TP zijn onder meer:
(1) Temperatuur
De temperatuur beïnvloedt de fosforverwijdering minder duidelijk dan de biologische stikstofverwijdering. Binnen een bepaald bereik functioneert de biologische fosforverwijdering succesvol, ondanks gematigde temperatuurveranderingen. Uit experimenten blijkt dat fosforverwijdering de voorkeur heeft bij temperaturen boven de 10 graden, omdat PAO's langzamer groeien bij lage temperaturen.
(2) pH-waarde
Tussen pH 6,5 en 8,0 blijven het fosforgehalte en de opnamesnelheid van polyfosfaatmicro-organismen stabiel. Wanneer de pH onder de 6,5 daalt, neemt de fosforopname scherp af. Plotselinge pH-dalingen veroorzaken snelle stijgingen van de fosforconcentratie in zowel de aerobe als de anaerobe zones; hoe groter de pH-daling, hoe meer fosfor vrijkomt. Deze afgifte is geen fysiologische of biochemische reactie van PAO's, maar een puur chemisch "zuuroploseffect". Een grotere anaerobe fosforafgifte als gevolg van een pH-daling resulteert in een lagere aerobe fosforopname, wat aangeeft dat de afgifte destructief en ineffectief is. Een lichte fosforopname vindt plaats wanneer de pH stijgt.
(3) Opgeloste zuurstof (DO)
Elke mg moleculaire zuurstof kan 1,14 mg biologisch afbreekbare CZV verbruiken, waardoor de PAO-groei wordt geremd en de verwijdering van fosfor wordt belemmerd. De anaerobe zone moet een lage DO handhaven om zure fermentatie door anaëroben te bevorderen, de fosforafgifte door PAO's te bevorderen en de consumptie van biologisch afbreekbaar organisch materiaal te verminderen, waardoor PAO's meer PHB kunnen synthetiseren. Omgekeerd heeft de aërobe zone een hogere DO nodig om PAO's te ondersteunen bij het afbreken van opgeslagen PHB om energie te verkrijgen voor het absorberen van opgelost fosfaat uit rioolwater en het synthetiseren van intracellulair polyfosfaat. DO moet worden gecontroleerd onder 0,3 mg/l in anaerobe zones en boven 2 mg/l in aerobe zones om een effectieve anaerobe fosforafgifte en aerobe opname te garanderen.
(4) Nitraatstikstof in anaerobe tank
Nitraatstikstof in de anaerobe zone verbruikt organische substraten, waardoor de fosforafgifte van PAO's wordt geremd en daarmee de fosforopname onder aërobe omstandigheden wordt beïnvloed. Ook wordt nitraatstikstof door denitrificerende bacteriën gebruikt als elektronenacceptoren voor denitrificatie, wat de fermentatieprocessen verstoort die zuren produceren die nodig zijn voor het PAO-fosformetabolisme, waardoor de afgifte, opname en PHB-synthese van PAO-fosfor worden onderdrukt. Elke mg nitraatstikstof verbruikt 2,86 mg biologisch afbreekbare CZV, waardoor de anaërobe fosforafgifte wordt onderdrukt. Normaal gesproken wordt nitraatstikstof onder de 1,5 mg/l gehouden.
(5) Slibleeftijd
Fosforverwijdering wordt vooral bereikt door het lozen van overtollig slib; de hoeveelheid overtollig slib bepaalt dus de verwijderingsefficiëntie. De slibleeftijd heeft rechtstreeks invloed op het slibafvoervolume en de fosforopname. Een lagere slibleeftijd verbetert de fosforverwijdering door de overtollige slibafvoer en de systeemfosforverwijdering te vergroten, waardoor de fosfor in het secundaire sedimentatie-effluent wordt verminderd. Voor de biologische verwijdering van stikstof en fosfor is echter voldoende slibleeftijd nodig voor de groei van nitrificerende en denitrificerende bacteriën, waardoor de verwijdering van fosfor vaak onbevredigend is. Over het algemeen wordt de slibleeftijd in fosforverwijderingssystemen tussen 3,5 en 7 dagen gecontroleerd.
(6) CZV/TP-ratio
Bij biologische fosforverwijdering hebben het type en de hoeveelheid organische substraten in het anaërobe stadium, en de verhouding van voedingsstoffen die microben nodig hebben ten opzichte van fosfor in rioolwater, een kritische invloed op de verwijderingsefficiëntie. Verschillende substraten veroorzaken een variërende fosforafgifte en -opname. Gemakkelijk afbreekbare organische stoffen met een laag molecuulgewicht (bijvoorbeeld vluchtige vetzuren) worden gemakkelijk door PAO's gebruikt om opgeslagen polyfosfaat vrij te maken en de afgifte van fosfor sterk te induceren. Moeilijk-afbreekbare organische stoffen met een hoog molecuulgewicht veroorzaken een zwakkere fosforafgifte. Hoe vollediger de fosforafgifte anaëroob is, des te groter is de fosforopname aëroob. PAO's gebruiken energie uit de anaërobe fosforafgifte om laagmoleculaire organische stoffen te absorberen om te overleven onder anaërobe omstandigheden. Daarom is voldoende organische stof (CZV/TP > 15) essentieel voor de overleving van PAO en een ideale fosforverwijdering.
(7) Gemakkelijk biologisch afbreekbaar CZV (RBCOD)
Studies tonen aan dat substraten zoals azijnzuur, propionzuur en mierenzuur leiden tot hoge fosforafgiftesnelheden, die afhankelijk zijn van de actiefslibconcentratie en microbiële samenstelling, en niet van de substraatconcentratie. Een dergelijke fosforafgifte volgt een kinetiek van de nul-orde. Andere organische stoffen moeten in deze kleine moleculen worden omgezet voordat PAO's deze kunnen metaboliseren.
(8) Glycogeen
Glycogeen is een groot vertakt polysacharide dat bestaat uit glucose-eenheden en dient als intracellulaire energieopslag. In PAO's wordt glycogeen gevormd in aërobe omgevingen, waarbij energie wordt opgeslagen die onder anaërobe omstandigheden wordt gemetaboliseerd om NADH te produceren (een voorloper voor PHA-synthese), wat metabolische energie oplevert. Overmatige beluchting of overmatige{2}}oxidatie vermindert het glycogeengehalte in PAO's, waardoor NADH-tekort ontstaat onder anaerobe omstandigheden en een slechte fosforverwijdering.
(9) Hydraulische retentietijd (HRT)
In goed werkende gemeentelijke biologische stikstof- en fosforverwijderingssystemen duurt de afgifte en opname van fosfor doorgaans respectievelijk 1,5–2,5 uur en 2,0–3,0 uur. Het vrijkomen van fosfor is iets kritischer; daarom wordt anaerobe HST nauwlettend gevolgd. Een te korte anaerobe HST verhindert voldoende fosforafgifte en de afbraak van organisch materiaal tot lage vetzuren; te lang verhoogt de kosten en bijwerkingen. De afgifte en opname van fosfor zijn met elkaar verbonden: voldoende anaerobe afgifte verbetert de aerobe opname en omgekeerd, waardoor een positieve cyclus ontstaat. Operationele gegevens wijzen op geschikte HRT's, namelijk 1u15m–1u45m anaëroob en 2u–3u10m aëroob.
(10) Retourverhouding (R)
Bij A/O-processen (anaëroob/aëroob) is het van cruciaal belang om voldoende opgeloste zuurstof in het actiefslib te houden dat terugkeert van de beluchtingstank naar de secundaire sedimentatietank om het vrijkomen van anaërobe fosfor in de laatste te voorkomen. Zonder snelle slibverwijdering veroorzaken dikke sliblagen ondanks een hoge DO een anaerobe fosforafgifte. De retourverhoudingen mogen dus niet te laag zijn, zodat een snelle slibafvoer uit de bezinktanks gewaarborgd is. Te hoge retourverhoudingen verhogen het energieverbruik en verminderen de slibretentietijd in de beluchtingstank, waardoor de BZV5- en fosforverwijdering worden belemmerd. Optimale rendementsverhoudingen liggen tussen 50% en 70%.
3.Mechanische en elektrische uitrusting
Een stabiele werking van de riool- en slibbehandeling is afhankelijk van betrouwbare mechanische en elektrische apparatuur, die ook van invloed is op het energieverbruik van de fabriek.
(1) Barschermmachine
De eerste stap in de behandeling, gevoelig voor fouten die de instroom van rioolwater kunnen stoppen. Veelvoorkomende problemen:
Vastlopen door lagerslijtage of mechanisch falen. Vereist regelmatige smering en inspectie.
Verstopping door vezels, plastic zakken waardoor verminderde doorstroming en overloop ontstaan. Vereist technische upgrades of handmatige reiniging.
(2) Hefpompen
Meestal dompelpompen. De openingen tussen pompwaaier en afdichtingsring kunnen verstopt raken door vuil, waardoor de afdichting en efficiëntie afnemen en motorstoringen ontstaan. Regelmatige inspectie, pomprotatie en verbeterde werking van het staafscherm worden aanbevolen.
Voor het ontwerp van een variabel instroom- en opvangsysteem zijn pompen nodig die in hellingen zijn gerangschikt met vaste-snelheid en pompen met variabele-snelheid om fluctuaties efficiënt op te vangen.
(3) Blazers
Sleutel- en energie-intensieve apparatuur. Parameters omvatten luchtstroom, druk, energieverbruik en geluid. Centrifugaalblowers die vaak worden gebruikt, hebben voordelen ten opzichte van Roots-blowers wat betreft efficiëntie, levensduur, geluid en stabiliteit. Variabele frequentieregeling en meerdere ventilatorconfiguraties optimaliseren het energieverbruik.
Regelmatig onderhoud van oliekoelers en filters en het garanderen van een goede oliekwaliteit zijn noodzakelijk om emulgering en oververhitting te voorkomen.
(4) Beluchtingskoppen
Meestal microporeuze membranen (schijf-, koepel-, plaat-, buistypes). Verstoppingen en veroudering van het rubber verminderen de efficiëntie van de zuurstofoverdracht. Regelmatig reinigen met mierenzuur of hoge- perslucht is nodig, met voorzorgsmaatregelen. Aftapkranen moeten regelmatig worden geopend om condensaat te verwijderen. Ernstig verstopte of beschadigde diffusers moeten worden vervangen.
(5) Apparatuur voor het verwijderen van slib
Bij sommige processen ontbreken secundaire sedimentatietanks (bijv. SBR, UNITANK), waardoor de sliblagen naar elkaar toe stromen en er onvoldoende slib wordt afgevoerd, waardoor het energie- en chemicaliënverbruik toeneemt. Intermitterende of meer-puntsslibafvoer aanbevolen. Regelmatig onderhoud van schraper- en zuiginrichtingen in bezinktanks is noodzakelijk.
(6) Ontwateringsmachines
Twee hoofdtypen: centrifuge en bandfilterpers.
4. Centrifugeer:
Houd rekening met de slibconcentratie, de voedingssnelheid, het snelheidsverschil, de polymeerdosering op de vaste stoffen in de cake, het SS-filtraat en de terugwinning.
Een groter snelheidsverschil verkort de slibretentie, waardoor het vochtgehalte en de vaste stoffen in het filtraat toenemen.
Een kleiner verschil verbetert de scheiding, maar riskeert verstopping.
Pas de polymeerdosering en voedingssnelheid aan om te optimaliseren.
Veelvoorkomende problemen:alarmen als gevolg van onvoldoende wassen, oververhitting van de lagers door verstopping van de smering, motoralarmen van de frequentieomvormer en slib dat niet wordt afgevoerd vanwege kleine slibvlokken, vooral tijdens regenseizoenen. Pas operationele parameters aan om de gevolgen te beperken.
Bandfilterpers:
Slib wordt samengeperst en gescheurd tussen twee banden die over rollen gaan om water te verwijderen.
Operationele en onderhoudspunten omvatten een uniforme slibverdeling, zachte schrapers, mondstukreinigingssystemen, automatische bandvolging en vergrendelingsbeveiligingen.
Veelvoorkomende problemen: slippen van de riem, afwijking van de riem, verstopping en afname van vaste deeltjes in de cake, voornamelijk als gevolg van overbelasting, onjuiste spanning, beschadigde rollen en overtollig polymeer. Regelmatige afstelling en reiniging zijn essentieel.
Bewakingsinstrumenten
Hoge onzuiverheden en zware omstandigheden veroorzaken frequente meetfouten of schade aan online analysers, wat gevolgen heeft voor de controle en automatisering.
Goede voorbehandelingseenheden voor watermonsters en analysatoren die zijn afgestemd op het concentratiebereik zijn noodzakelijk. Grote apparatuur moet besturingssystemen hebben die compatibel zijn met fabrieksautomatisering om de communicatiekosten te verlagen.
Onderhoudsprocedures omvatten geplande reserveonderdelen, regelmatige kalibratie, reiniging en vervanging van verbruiksartikelen.
Bliksembeveiliging is van cruciaal belang voor apparaten buitenshuis vanwege frequente blikseminslagen op rioolwaterzuiveringsinstallaties. Gebrek aan bescherming leidt tot hoge reparatiekosten en operationele risico's.