프로젝트 배경
- 위치:저장성 화공그룹 산하 폐수처리장
- 어려움:이는 A2O 공정을 사용하여 폐수에서 킬달 함량이 높은 질소를 제거했습니다. 그러나 유입수는 다양한 생산 폐수로 구성되었으며, 아세틸렌 폐수의 카바이드 슬래그 상청액에 다량의 Ca²⁺ 및 S²⁻ 이온이 포함되어 있습니다. 이러한 이온은 미생물의 질산화 과정과 식물의 운영에 심각한 영향을 미쳤습니다.
- 우리의 조치:1. 초기 단계에서 전처리 시설을 추가합니다.. 2. 2차 호기성 단계를 MBBR 공정으로 전환합니다.
실험 재료 및 방법
원수질
파일럿 플랜트의 유입수는 폐수 처리장의 균질화 탱크의 유출수에서 파생되었습니다. Table 1은 유입수 수질지표를 나타낸다. 실험 요구 사항에 따라 유입되는 암모니아 질소 농도는 TKN 농도 120-220mg/L를 유지하기 위해 질소 보충제로 사용되는 황산암모늄을 사용하여 증가되었습니다.
공정 흐름 및 주요 장비
현재 처리장 공정은 A2O 공정(그림 1)으로, AO 단계는 활성슬러지 공법을 사용하고 최종 호기조는 탄성충진제를 첨가한다. 설계 유량은 14,400m³/d입니다. 파일럿 장치 프로세스는 그림 2에 표시되어 있으며 유속은 100L/h이고 24시간 연속 작동됩니다.
파일럿 장치의 주요 특징에는 전처리 시설 추가와 2차 호기성 단계를 MBBR 공정으로 전환하는 것이 포함됩니다. 이 하이브리드 현수형-부착 상태 설계로 인해 보조 침전조가 필요하지 않습니다. 표 2에는 주요 장비의 사양과 치수가 나열되어 있습니다.
결과 및 토론
1. 시동 및 작동 조건
파일럿 장치는 미생물 접종을 시작으로 2007년 4월에 시작되었습니다. 추가된 슬러지는 공장의 초기 호기성 탱크에서 공급되었습니다. MBBR의 질산화 박테리아는 생활 하수 및 황산암모늄- 처리된 수돗물에서 배양되었으며, 알칼리도를 조절하고 암모니아 질소 부하를 점차적으로 증가시키기 위해 NaHCO₃를 첨가했습니다. 이후 1차 호기조의 유입수량이 증가하여 약 한 달 후에 원하는 조건에 도달하여 지속적인 유입수 테스트가 가능해졌습니다. 운전 중 무산소조와 호기조의 MLSS는 4,832mg/L인 반면, MBBR조의 부유 MLSS는 5,091mg/L였다. 무산소조의 DO 수준은 3 mg/L이었고, MBBR 탱크의 DO 수준은 3-4 mg/L였으며 pH는 7.4-7.5로 질화 박테리아 성장에 유리한 조건을 촉진했습니다.
2. 전처리 효과
FeSO₄ 및 NaHCO₃를 사전 폭기조에 첨가하여 pH를 약 7.7로 조정하고 유출 Ca²⁺ 및 S²⁻ 농도를 모니터링했습니다. 배출되는 Ca²⁺ 농도는 약 300 mg/L인 반면, S²⁻는 생물학적 처리 단계에서 미생물 활동을 억제하지 않는 수준으로 감소되었습니다. 그러나 전처리는 Ca²⁺ 제거에 덜 효과적이었으며 상대적으로 높은 농도를 남겼습니다.
3. COD 제거 효율
유입수 COD 농도는 테스트 요구 사항에 따라 1,000mg/L로 높아졌습니다. 사전 탈질소화를 포함한 2단계 유산소 설정으로 인해-탈질소화 동안 COD 소비가 특히 높았습니다. 보고서에 따르면 완전한 탈질을 위해서는 6.6:1 이상의 COD:TKN 비율이 필요합니다. 그러나 실험 비율은 4.5-8.3 사이였으며 평균 탈질율은 69%였습니다. 유입수 COD는 상대적으로 높았지만, 유출수 COD 농도는 100mg/L 미만으로 유지되었습니다. 그림 3은 2007년 8월부터 9월까지 테스트 기간 동안의 폐수 COD 농도를 보여주며 농도는 40~80mg/L, 평균 제거율은 93.3%로 중국의 "폐수 종합 배출 표준"(GB 8978-1996) 클래스 I 배출 표준을 충족합니다.
4. 암모니아성 질소 제거 효율
2007년 8월부터 9월까지의 테스트 기간 동안 유입수 TKN 농도는 120~220mg/L였으며 제거율은 95%를 초과했습니다. 이 공정은 부유 형태와 부착 형태의 슬러지를 모두 포함하는 후반 단계에 사용된 MBBR 공정으로 인해 킬달 질소를 효과적으로 제거하여 슬러지 농도를 높이고 충격 부하에 대한 시스템의 저항력을 강화했습니다. 암모니아성 질소 부하량은 0.018kg/(kg·d)이었다. 그러나 9월의 야간 기온은 8월에 비해 크게 변화하기 시작하면서 전반적인 TKN 제거 효율이 약간 감소했습니다.
5. MBBR 탱크 필러의 칼슘 이온 분석
보고에 따르면 Ca²⁺ 침전은 질산화를 억제합니다. 처리장 운영 시 호기조의 유연한 충진재에 칼슘이온이 침착되어 미생물의 성장을 억제하여 최종 호기조의 질화효율이 감소하였다. 전처리는 Ca²⁺ 제거에 효과적이지 않았기 때문에 MBBR 공정에서 필요한 Ca²⁺ 모니터링을 수행했습니다. 칼슘 함량 측정치는 5월 2.13%, 7월 1.89%, 9월 1.04%로 필러에 Ca²⁺ 침착된 것으로 나타났습니다. 그러나 MBBR 필러의 이동 가능한 특성으로 인해 침전된 Ca²⁺는 폭기 충격으로 인해 자동으로 떨어져 질화에 대한 악영향을 방지합니다.
결론
AquaSust의 이 예비 연구에서는 초기 단계에 전처리 시설을 추가하고 호기성 단계에서 MBBR 공정을 전문화하여 공장을 개조했습니다.{0}} 최종 데이터는 다음과 같이 긍정적인 결과를 보여주었습니다.
1. 효과적인 전처리 후, 유출수 S²⁻ 농도는 낮았지만 Ca²⁺ 제거 효율은 여전히 낮았습니다. 전반적인 공정 안정성이 유지되어 다운스트림 생물학적 처리에 도움이 되었습니다.
2. 유입수 COD 농도가 1,000mg/L에 도달했을 때, 유출수 COD는 80mg/L 이하로 유지되었으며, 평균 COD 제거율은 93.3%로 요구사항을 충족했습니다.
3. MBBR 공정은 암모니아 질소 부하 0.018kg/(kg·d)에서 평균 95% 이상의 높은 킬달 질소 제거율을 지속적으로 달성했습니다.
4. MBBR 탱크 필러의 칼슘 이온 모니터링을 통해 상당한 침전이 방지되어 질산화에 대한 악영향을 피할 수 있음이 나타났습니다.