Aktivált iszap

Az úgynevezett " aktív iszap  " eljárás biológiai tisztítást alkalmaz a szennyvíz tisztításakor . Szabad tenyészetek általi tisztítási módszer. A víztisztítási ágazatban ( azaz az adott állomás különböző tisztítási fázisaiban) az aktív iszapfolyamat a másodlagos kezelések része.

Történelmi

Ez a folyamat Arden és Lockett manchesteri tanulmányából származik . Először egyetlen medencében fejlesztik ki a technikát, majd további medencék és szakaszok hozzáadásával fejlesztik.

Azóta a kutatók az aktív iszap tisztítóberendezéseinek fejlesztésén dolgoznak, különösen a kezelés során bekövetkező reakciók modelljeinek létrehozásával. Munkájuk (nemzetközi szinten) különösen lehetővé tette az aktív iszapkezelő üzemek működési modelljeinek használati útmutatójának kiadását, valamint új innovációk kidolgozását.

Elv

Az alapelv a szerves anyagok lebontása (szuszpenzióban vagy szennyvízben oldva) elsősorban baktériumok (ideértve a fonalas baktériumokat is ) által, amelyeket maguk is megesznek a mikroorganizmusok ( protozoonok , főleg ciliákok , részben felelősek a pelyhesítésért és a fokozatos víztisztítás forrása).

A tápközeg állandó keverése lehetővé teszi a baktériumok jobb hozzáférését a részecskékhez, és jelentős aerálást tesz szükségessé a biodegradációs rendszer fenntarthatóságához (csak a biológiailag lebomló szennyezés kezelhető így). Ezután ülepítés következik, amelyből a baktériumokban gazdag iszap visszakerül a levegőztető medencébe.

„A rostos baktériumok összekapcsolják a pelyheket és növelik a felület / térfogat arányt, ami elősegíti a flotációt. A pelyhek ülepedési kapacitása ezért alacsonyabb. Ez a "tömegesnek" nevezett jelenség barna habokat is okoz. " . Ha ezek a habok kevesebb számban vannak jelen vagy hiányoznak, akkor a baktérium pelyhek kisebbek és a zavarosság nagyobb.

Az aktív iszapfolyamatnak négy célja van:

Alkalmazás domain

Az aktív iszap technika alkalmas a mintegy 400 egyenértékű lakosú agglomerációk háztartási szennyvizeire, a legnagyobb városokig. Létezik azonban egyes telepítéseknél, bár a folyamat nincs megfelelően tesztelve. Az ipari vagy az agrár-élelmiszeripari szennyvizek nagyon változatosak, és az esettől függően kezelhetők ezzel a eljárással, gyakran jellegükhöz és jellemzőikhez igazodva.

Aktív iszapüzem elemei

A szerves anyagok (szénszennyezés, néha nitrogén és / vagy foszfátok) kiküszöbölésére szolgáló aktíviszap-eljárás a következő elemeket tartalmazza:

Aktivált iszap

Az első medencében keletkező iszap természetes úton ülepedik le, és többnyire a levegőztető medencébe kerül vissza (recirkuláció), míg a felesleges részt dehidrációs körbe vagy egy meghatározott tárolóba irányítják.

A mikroorganizmusok hatása

Az aktivált iszap lényegében heterotróf mikroorganizmusokból áll, amelyek lebontották a szerves anyagokat, és a bomlástermékek, beleértve a nitrogénes anyagokat is, nitrátokká bomlottak. Az oxigén levegőztetéssel történő bevezetése ezért elengedhetetlen a működésükhöz. A mikroorganizmusokat a kezelendő vízzel intim keverékben tartják, és így folyamatosan érintkeznek a szennyvíz szerves szennyeződéseivel.

A nitrát esetleges bomlását ( dinitrogénné ), amit denitrifikációnak nevezünk , okozhatja az iszap anoxikus körülményekbe (nitrát jelenléte, oxigén hiánya) való elhelyezése, vagy a levegőztető medencében lévő fázis (ez megszakad) akár egy szellőztetetlen medencében. , anoxia-medencének hívják. Ezt a lebontást specifikus baktériumok végzik.

A mikroorganizmusok szaporodása kedvező körülmények között zajlik, amikor növekedésük fontos, és a baktériumok osztódni kezdenek. Az általuk kiválasztott exopolimerek lehetővé teszik számukra, hogy agglomerálódjanak a lepedék leülepedésében (ez flokkuláció ). A választott működési feltételek elősegítik e pelyhek leülepedését. Az elegendő bakteriális biomassza fenntartása érdekében az iszapot a másodlagos ülepítőtartályba pumpálva újrahasznosítják (a kivont iszapot visszavezetik az aerob tisztítótartályba ). Az aktív iszaprendszer kezelési és méretezési munkájának része e biomassza kezelése. Ezt elégtelenné teheti a túl kevés recirkuláció, a baktériumok mérgezése hatalmas szennyezéssel, a túl sok vízbevitel (öblítési jelenség), vagy akár üzembe helyezéskor vagy újbóli üzembe helyezéskor, amely magában foglalja a progresszív töltést.

Levegőztető medencék

A szennyvíz levegőztetése az aktív iszapot tartalmazó tavakban történik, amelyek a levegőztető rendszertől, a víz bevezetési módjától és az aktív iszaptól függően megfelelő alakúak. Ezeket a medencéket, levegőztető tartályokat , aktív iszap tartályokat vagy medencéket oxidációnak nevezzük . A levegőztetést a felszínen lassú típusú levegőztető turbinákkal, vagy alul légbuborék-elosztó rámpa módszerekkel biztosíthatják, amelyeket egy emlékeztető vagy egy légkompresszor szolgáltat . Az elosztó rámpák töltik befúvó ismert nagy buborékok vagy finom buborékok, attól függően, hogy a kívánt hatékonyságot . A vízben a légátadás hatékonysága javítható a vízmagasság növelésével (csak elosztó rámpáknál).

A napi oxigén követelmények a napi szerves terhelés és annak módja lebomlását, valamint a mennyiségét nitrogén kell nitrifikált . Noha a szénszennyezés lebomlása a Krebs-ciklus alatt leáll, ennek a ciklusnak a hidrogén-transzportmolekuláit légzés útján újra kell oxidálni (ez az út e molekulák reoxidálásával fogja el az elektronját). A légzéshez azonban elektron akceptorra van szükség, azaz oxidált lélegző szubsztrátumra, például oxigénre. Végül a szállított oxigént a légzési útvonalon használják fel energia előállítására, amely út feltölti a Krebs-ciklust, ezáltal lehetővé téve a szerves anyagok folyamatos lebontását. A denitrifikálás során a nitrátokból származó oxigént használják. Így az oxigénigényt a bakteriális légzőszervi láncok és a nitrifikáció követelményei alapján számítják ki. Az ellátandó oxigén mennyisége ekkor megfelel ezeknek az igényeknek, levonva a nitrátok légzése során elért megtakarításokat. Az oxigénigény tehát eltér a szállítandó mennyiségtől.

A légzéshez két típus létezik:

a és b együtthatók, amelyek a tömegterhelés függvényei.

Így a légzés oxigénigénye a következő: a BOD 5 áramlása + b × a biomassza mennyisége.

A levegőztető rendszer megválasztása azért fontos, mert ez a tétel a szennyvíztisztító telep energiafogyasztásának 60-80% -át teszi ki. A szellőzőrendszereket két fő osztályra lehet osztani. Vannak rendszerek, amelyek levegőztetnek a felszínen, és rendszerek, amelyek buborékoltatással levegőztetik a vizet, ezért a vízszint alá vannak telepítve. A felszíni rendszerekben vannak lassú mechanikus rendszerek és gyors mechanikus rendszerek. A gyors mechanikus rendszereket ritkán használják az önkormányzati állomásokon, mert energiahatékonyságuk szempontjából nem túl hatékonyak. A lassú rendszerek közé tartoznak a függőleges tengelyű aerátorok (más néven lassú turbinák) és a vízszintes tengelyű aerátorok (ún. Nagyon kicsi medencéknél ezeknek a keféknek az az előnye, hogy jól mozgatják a vizet, másrészt hatékonyságuk +/- 10% -kal alacsonyabb, mint a lassan nagy átmérőjű turbináké.

Az összes felszíni levegőztető rendszer közül a lassú függőleges tengelyű aerátorokat használják a legjobban, mert ezek rendelkeznek a legjobb oxigén-hatékonysággal, a legnagyobb egységenkénti oxigén-kapacitással és a legjobb keverési képességgel a nagy tavaknál.

A merülő rendszerek sok rendszert tartalmaznak, de a leggyakrabban használt finom buborékok. Érdekes megjegyezni, hogy az új légdiffúziós rendszerek (szemben a hagyományos buborékoltatással) kiváló energiahozamot ígérnek.

A leggyakrabban használt rendszerek, nevezetesen a lassú és finom buborék turbinák összehasonlításakor a lassú függőleges tengelyű felületi aerátorok (lassú turbinák) több előnnyel járnak. Karbantartásuk elenyésző, miközben a finom buborékos aerátorokat meg kell tisztítani. A lassú turbinák élettartama sokkal hosszabb, megbízhatóságuk pedig sokkal nagyobb. Másrészt az EN 12255-15 szabvány szerint mért teljesítményük jobb eredményeket ad a finom buborékok esetén. Ez a szabvány lehetővé teszi a rendszerek hatékonyságának mérését és összehasonlítását standard körülmények között, tehát 20 ° C-on, 1013 mbar nyomáson és tiszta (ivó) vízzel. Ahhoz, hogy jó képet kapjon az energiaszámláról, integrálnia kell az alfa-faktort. Ez a tényező a szennyvíz Kla (oxigénátadási tényező) és a tiszta víz Kla aránya. Ez a vízfüggő alfa-faktor nagyon különbözik, ha a felszínen vagy a víz alatt levegőztetünk. Nyilvánvalóan kedvező a felszíni aerátorok számára (0,9 nagyságrendű a felszíni aerátorok esetében), míg a finom buborékos rendszereknél csak ± 0,6 (a városi szennyvíz értéke). Ezenkívül a felszíni levegőztetők általában nem igényelnek keverőt, míg a levegőztető rendszer energiahatékonyságának tartalmaznia kell a levegőztetéshez használt összes tartozékot. Adott működési periódusok alatt látható, hogy a lassú (nagy átmérőjű) felszíni aerátorok energiafogyasztása hasonló a finom buborékokhoz, minden más dolog egyenlő. Ez különösen Hollandiában bizonyult, ahol a két rendszert szisztematikusan telepítik az energiamérőkre. Más szempontokat is fontos figyelembe venni, mint például a zaj, az aeroszolok és a szellőzőrendszer alapvető tartozékai. A lassú felületi aerátorok teljesen letakarhatók a kellemetlenségek kiküszöbölése érdekében. Finom buborékok esetén a csillapítót le kell takarni, és esetleg légszűrővel ellátott épületbe kell helyezni. A felszíni szellőzés kevesebb épületet és lényegesen kevesebb munkát igényel a helyszínen, ami korlátozza a megtestesült energiát . Azt is meg kell jegyezni, hogy a vállalatok napenergia-aerátorokat forgalmaznak az elektromos hálózathoz való csatlakozás és akkumulátor nélkül. Ezeket a gépeket a lagúnáknak szánják, és ezután a lagúna az energia rövid távú tárolásaként működik oldott oxigén formájában.

Összefoglaló tervezési elemek

Kifolyó adatok

Méretezés

Megjegyzések és hivatkozások

  1. (in) MR Beychok, Kőolaj- és petrolkémiai üzemek vizes hulladékai. ,1967
  2. http://www.irstea.fr/lespace-jeunesse/approfondir/lepuration-des-eaux-usees-les-avancees/des-maths-pour-des-stations
  3. Hozzáférés az útmutatóhoz: http://www.iwapublishing.com/template.cfm?name=isbn9781843391746
  4. Példák a rendelkezésre álló innovációkra
  5. NICOLAU, A., LIMA, N., MOTA, M., MADONI, P. (1997) Os Protozoários como Indicadores da Qualidade das Lamas Activadas , Boletim de Biotecnologia, 56
  6. Túrómassza, CR, Cockburn, A., VANDIKE, JM (1968) kísérleti vizsgálata a szerepe a csillószőrös protozoa eleveniszapos eljárás , Wat. Szennyeződés. Kontroll, 67: 312-329
  7. DUCHENE, P., COTTEUX, E. (1998) A biológiai diszfunkciók problematikája: tömeges és biológiai habzás aktivált iszapban , Tribune de l 'Eau, 55: 59-66.
  8. M. Da Motta, MN Pons, N. Roche, L. Amara, E. Ferreira, M. Mota (1999) "Baktériumpelyhek és az aktivált iszap mikrofaunájának elemzése képanalízissel" , In Proc. 3. gyakornok Kut. Conf. A víz újrafelhasználásáról, Toulouse (321. évf., 326. o.).
  9. SEZGIN, M., JENKINS, D. (1978) A fonalas aktivált iszap ömlesztésének egységes elmélete , J.-Water Pollut. Kontroll Fed., 50: 362-381
  10. Degrémont, Memento Technique de l'Eau , Kilencedik kiadás, 1989 ( ISBN  2-9503984-0-5 )

3. Az aktív iszap kinetikája (Y. Heymann, 2010)

Lásd is

Külső linkek

Bibliográfia