För dem som är engagerade i drift, underhåll, teknisk ledning, processfelsökning och kvalitetskontroll av kommunala avloppsreningsverk är en solid grund i grundläggande koncept kärnförutsättningen för korrekt drift, felsökning och efterlevnad. Även om kommunala processer för rening av avloppsvatten varierar, förblir de underliggande principerna desamma; all utrustningsdrift, parameterstyrning, processjustering och slamhantering kretsar kring dessa grundläggande teorier.
Denna artikel, som kombinerar de tekniska specifikationerna för drift och övervakning av reningsverk för avloppsvatten från tätbebyggelse och nuvarande standarder för utsläpp av avloppsvatten från tätorter, beskriver systematiskt de grundläggande grundläggande koncepten som reningsverk måste behärska. Innehållet är vetenskapligt rigoröst, fritt från branschfel och balanserar teoretiskt djup med praktisk vägledning, vilket gör det lämpligt för nykomlingar, företagsomfattande utbildning och teknisk granskning.
I. Kärnpositionering: kommunalt avloppsvatten och kärnlogiken i avloppsvattenrening
1. Definition av kommunalt avloppsvatten
Kommunalt avloppsvatten hänvisar specifikt till det blandade avloppsvattnet från tätortsavlopp, offentligt avlopp från statliga och kommersiella institutioner, kommunalt avloppsvatten och en liten mängd förbehandlat industriavloppsvatten med låg-koncentration. Det är det centrala reningsmålet för förvaltning av stadsvattenmiljön.
Till skillnad från industriellt avloppsvatten kännetecknas kommunalt avloppsvatten av stabila fluktuationer i kvantitet och kvalitet, övervägande organiskt material, överskott av kväve- och fosfornäringsämnen samt god biologisk nedbrytbarhet. Dess behandling använder sig i första hand av biologiska processer, kompletterade med fysikaliska och kemiska behandlingsmetoder.
2. Grundprinciper för rening av avloppsvatten
Rening av avloppsvatten använder i huvudsak fyra tekniska metoder-fysisk separering, biologisk nedbrytning, kemisk flockning och desinfektionsstabilisering-för att avlägsna eller omvandla suspenderade föroreningar, organiska föroreningar, kväve- och fosfornäringsämnen och patogener i avloppsvatten till ofarliga ämnen, vilket säkerställer att standarden släpper ut eller släpper ut uppnå minskning av vattenföroreningar och återvinning av vattenresurser.
II. Viktiga kärnvattenkvalitetsindikatorer (laboratorietester + drift- och underhållskärna)
Vattenkvalitetsindikatorer är den enda grunden för att bedöma processens driftstatus och om avloppsvattnet uppfyller standarderna. Alla drift- och underhållsjusteringar kretsar kring förändringar i dessa indikatorer. Följande är de sex centrala kontrollindikatorerna för kommunala avloppsreningsverk:
1. COD (kemiskt syrebehov)
Detta avser mängden syre som krävs för fullständig oxidation av allt organiskt material och reducering av oorganiskt material i vatten med en stark oxidant.
Kärnbetydelse: Indikerar den totala föroreningsnivån för vattenförekomster; ju högre värde, desto allvarligare är den organiska föroreningen.
Processkorrespondens: Avlägsnas primärt genom mikrobiell nedbrytning i biologiska dammar och koagulationssedimentation.
Praktiskt fokus: Överdriven COD orsakas ofta av inflytande lastchocker, otillräcklig aktivitet i det biologiska systemet och onormal slamsättning.
2. BOD₅ (5-dagars biokemiskt syrebehov): Avser mängden löst syre som förbrukas av biokemisk nedbrytning av organiskt material i vatten inom 5 dagar.
Kärnbetydelse: Indikerar avloppsvattnets biologiska nedbrytbarhet och är nyckeln till att bestämma lämpligheten av biologiska processer.
Praktisk standard: Ett BOD₅/COD-förhållande > 0,3 för kommunalt avloppsvatten indikerar god biologisk nedbrytbarhet och lämplighet för biologisk rening.
3. SS (suspenderade fasta ämnen): Avser olösliga suspenderade fasta ämnen i vatten, inklusive silt, kolloider, slamrester och organiska suspenderade fasta ämnen.
Kärnbetydelse: Påverkar avloppsvattnets klarhet och bär ett stort antal föroreningar och mikroorganismer;
Processkorrespondens: Gitter, gruskammare, sekundär sedimentationstank och djupfiltrering för steg-för-steg borttagning;
Praktiskt fokus: För mycket suspenderade ämnen (SS) i avloppsvattnet beror troligen på slamavrinning i den sekundära sedimentationstanken, fel i filtreringssystemet eller dålig flockning.
4. NH₃-N (ammoniakkväve) Avser kväve i vatten som finns i form av fri ammoniak och ammoniumsalter, en kärnförorening vid övergödning.
Avlägsningsprincip: Aerob nitrifikationsreaktion; autotrofa nitrifierande bakterier omvandlar ammoniakkväve till nitrat;
Praktiskt fokus: Låg temperatur, otillräckligt löst syre, kort slamålder och otillräcklig alkalinitet kan alla leda till för mycket ammoniakkväve.
5. TN (Total Nitrogen) Avser summan av alla former av kväve i vatten (ammoniakkväve, nitritkväve, nitratkväve, organiskt kväve), och är den svåraste indikatorn för avloppsreningsverk att uppfylla standarder.
- Borttagningskärna: Nitrifikation + Denitrifikation kopplad reaktion
1. Aerobt stadium: Ammoniakkväve omvandlas till nitratkväve (nitrifikation);
2. Anoxiskt stadium: Nitratkväve omvandlas till kvävgas och frigörs under inverkan av en kolkälla (denitrifikation);
- Praktiskt fokus: För högt totalt kväve beror ofta på otillräcklig kolkälla i det anoxiska stadiet, störningar i den anoxiska miljön eller ett orimligt återflödesförhållande.
6. TP (Total Phosphorus) Avser summan av alla former av fosfor i vatten och är en viktig orsak till algblomning och övergödning.
- Borttagningsmetoder: biologiskt fosforborttagning + kemiskt fosforborttagning
1. Biologiskt fosforavlägsnande: Anaerob fosforfrisättning av polyfosfat-ackumulerande bakterier och överdrivet fosforupptag av aeroba bakterier, som släpps ut genom överskottsslam;
2. Kemiskt fosforavlägsnande: Tillsats av PAC, järnsalter och andra medel för flockning och sedimentering av fosforborttagning;
- Praktiskt fokus: Överdriven mängd fosfor i avloppsvattnet beror ofta på fel i anaerob miljö, för lång slamålder eller otillräcklig medeldos.
III. Fyra-system för avloppsvattenrening (kärnramverket för hela processen)
Det kompletta kommunala reningssystemet för avloppsvatten består av fyra nivåer: förbehandling, primär rening, sekundär biologisk rening och tertiär avancerad rening. Olika typer av föroreningar tas bort på varje nivå, och den logiska ordningen för dessa nivåer kan inte vändas.
1. Förbehandling (första barriären för inflytande)
Kärnstrukturer: Influensbrunn, grova och fina siktar, virvelkornskammare, utjämningstank
Kärnfunktion: Tar bort stora flytande skräp, grenar, plastpåsar, sand och andra oorganiska föroreningar; balanserar vattenvolym och kvalitet; eliminerar toppeffekter; skyddar nedströms pumpar, rörledningar och utrustning för biologiska system.
Nyckelfunktioner: Rengöring i rätt tid, periodisk borttagning av gryn från gruskammaren och stabil nivåkontroll i utjämningstanken.
2. Primärbehandling (fysisk behandling)
Kärnstruktur: Primär sedimentationstank
Kärnfunktion: Tar bort stora suspenderade ämnen, kolloider och vissa organiska föroreningar från vattnet genom gravitationssedimentering.
Behandlingseffekt: Tar bort cirka 30 % av COD och över 50 % av SS, vilket avsevärt minskar belastningen på det efterföljande biologiska systemet.
3. Sekundär rening (Biologisk kärnrening) Detta är kärnan i kommunal rening av avloppsvatten, främst med hjälp av biologiska processer för att avlägsna det mesta av organiskt material, ammoniakkväve, totalt kväve och totalt fosfor.
Kärnprincip: Använda det mikrobiella samhället i aktivt slam för att adsorbera, sönderdela och omvandla föroreningar i avloppsvatten;
Huvudprocesser: A²/O, oxidationsdike, SBR, MBR, modifierad A²/O;
Behandlingseffekt: Avlägsnar över 90 % av organiskt material och ammoniakkväve, vilket i huvudsak uppnår en minskning av stora föroreningar.
4. Tertiär avancerad behandling (uppgradering och efterlevnadsgaranti)
Kärnstrukturer: Hög-sedimentationstank, filter, aktivt kolfilter, desinfektionstank
Kärnfunktion: Avlägsnar kvarvarande spår av suspenderade fasta ämnen, kolloider, återstående fosfor och små mängder organiskt material från det sekundära avloppsvattnet;
Slutlig desinfektion: Desinfektion med natriumhypoklorit, ultraviolett ljus och ozon dödar E. coli och patogener, vilket säkerställer säker utsläpp av avloppsvatten.
IV. Fyra kärnreaktioner i det biokemiska systemet (grundläggande för processfelsökning)
Alla parameterjusteringar i biologiska processer baseras på fyra grundläggande reaktioner: anaerob, anoxisk, aerob och nitrifikation/denitrifikation. Detta är kärnkoncept som tekniker måste förstå grundligt.
1. Anaerob reaktion (inget löst syre, inget nitratkväve)
Miljöförhållanden: DO=0, strikt anaerob miljö;
Kärnfunktion: Fosforfrisättning genom polyfosfat- som ackumulerar bakterier, hydrolys och försurning, nedbrytning av stora organiska molekyler, reserverar energi för efterföljande aerobt fosforupptag;
Nyckelvärde: Säkerställer effektivt biologiskt fosforavskiljande och förbättrar avloppsvattnets biologiska nedbrytbarhet.
2. Anoxisk reaktion (inget löst syre, nitratkväve närvarande)
Miljöförhållanden: DO Mindre än eller lika med 0,5 mg/L, nitratkväve närvarande;
Kärnfunktion: Denitrifikation, under inverkan av en extern eller intern kolkälla, omvandlas nitratkväve till kvävgas, vilket tar bort totalt kväve;
Viktiga praktiska punkter: Överdriven luftning är strängt förbjuden; säkerställa tillräcklig kolkälla; kontrollera blandlutens återflödesförhållande.
3. Aerob reaktion (tillräckligt med löst syre)
Miljöförhållanden: GÖR=2~4 mg/L;
Kärnfunktioner: Tre kärnreaktioner pågår samtidigt: nedbrytning av organiskt material, nitrifikation för avlägsnande av ammoniakkväve och fosforupptag av polyfosfat-ackumulerande bakterier;
Viktiga drifts- och underhållspunkter: För mycket löst syre leder till energiavfall och åldrande av slam; otillräckligt löst syre resulterar i ofullständig nedbrytning och för mycket ammoniakkväve.
4. Nitrifikation och denitrifikation (kärnlogik för kväveavlägsnande)
1. Nitrifikation: Under aeroba förhållanden omvandlar nitrifierande bakterier och nitrifierande bakterier successivt ammoniakkväve till nitrit och nitrat. Tillräckligt med syre, alkalinitet och lång slamålder krävs.
2. Denitrifikation: Under anoxiska förhållanden använder denitrifierande bakterier kolkällor för att reducera nitratkväve till kvävgas. Strikta anoxiska förhållanden och en effektiv kolkälla krävs.
V. Kärnegenskaper hos vanliga processer (allmänt tillämpligt på kommunala avloppsreningsverk)
Det finns ingen inneboende överlägsenhet eller underlägsenhet bland vanliga kommunala reningsprocesser för avloppsvatten; de enda skillnaderna ligger i deras lämplighet för olika scenarier. Drift- och underhållslogiken förblir konsekvent:
A²/O-process: Anaerob-anoxisk-aerob seriereaktion, som ger balanserad kväve- och fosforavskiljning, stabil drift och är den vanligaste processen för kommunala avloppsreningsverk.
Oxidationsdikeprocess: Stark motståndskraft mot stötbelastningar, bra slamavsättningsprestanda och enkel drift och underhåll, lämplig för små och medelstora -reningsverk för avloppsvatten.
SBR Process: Sekvenseringssatsreaktor, alla biokemiska reaktioner slutförs i en enda tank, vilket eliminerar behovet av en sekundär sedimentationstank, kräver mindre mark och är lämplig för scenarier med stora fluktuationer i vattenvolymen.
MBR-process: Membranseparation ersätter den sekundära sedimenteringstanken och producerar avloppsvatten av extremt hög-kvalitet som direkt kan användas som återvunnet vatten, lämpligt för utsläpps- och återanvändningsprojekt med hög-standard.
VI. Grundläggande koncept för slambehandling och bortskaffande (nyckelpunkter för överensstämmelse med drift och underhåll)
Rening av avloppsvatten utan slambehandling är ineffektivt. Slam är en biprodukt av rening av avloppsvatten, och korrekt bortskaffande av det är avgörande för att avloppsreningsverk ska fungera i enlighet med kraven.
1. Definition av slam: Slam är en blandning av fast och halv-fast suspenderat material som produceras under rening av avloppsvatten genom avlyssning, sedimentering och biokemiska reaktioner. Den är rik på organiskt material, mikroorganismer, kväve och fosfor och små mängder föroreningar.
2. Kärnnyckelindikator: Slamfuktinnehåll
Detta avser procentandelen vattenmassa i den totala slammassan och är en central kontrollindikator för slamavfall.
Fukthalt i koncentrerat slam: 97%~99%;
Slamfukthalt efter mekanisk avvattning: Cirka 80 % (grundläggande nationella standardkrav för avfallshantering).
3. Komplett slamavfallsprocess: Slamförtjockning → Mekanisk avvattning → Stabiliseringsdeponering (kompostering, förbränning, utnyttjande av byggnadsmaterial, avfallsdeponi). Urskillningslös dumpning och direkt utsläpp är strängt förbjudna.
4. Överskottsslams kärnroll: Det biologiska systemet släpper regelbundet ut överskottsslam, tar bort överskottsfosfor och åldrande mikroorganismer från systemet. Detta upprätthåller slammets åldersbalans och stabil mikrobiell aktivitet, och är en kärnverksamhet för att förhindra att slam bultar, åldrande av slam och att avloppsvatten överskrider standarderna.
VII. Kärnprinciper för drift och underhåll av avloppsreningsverk (Guidande praktisk sammanfattning)
Vattenkvalitetens första princip: All utrustningsstart-, avstängning, parameterjustering och kemikaliedosering baseras på att uppnå avloppsstandarder och processstabilitet.
Kontroll av miljözoner: Att strikt skilja mellan anaeroba, anoxiska och aeroba miljöer och förhindra blandad-lagersedimentation och störningar i löst syre är grundläggande för borttagning av kväve och fosfor.
Dynamisk belastningsbalansering: När inflytande flöde och vattenkvalitet fluktuerar görs snabba justeringar av luftningshastighet, returförhållande, dosering av kolkällor och slam för att motstå stötbelastningar.
Slam-Vatten-Luft-Kemisk synergi: De fyra nyckelelementen i slamtillstånd, löst syre, hydraulisk retentionstid och kemikaliedosering kontrolleras synergistiskt; ingen kan utelämnas.
Överensstämmelse med sluten-slingahantering: Omfattande kompatibel kontroll av avloppsvatten, slam, lukt och buller, i överensstämmelse med standarder för reningsverk för stadsreningsverk.
Slutsats
Kommunal rening av avloppsvatten kan tyckas vara repetitivt arbete som involverar drift av utrustning och parameterkontroll, men dess kärna konkurrenskraft ligger alltid i en solid teorigrund. Alla processmisslyckanden, avloppsvatten som överskrider standarder och operativt kaos orsakas i huvudsak av bristande förståelse för grundläggande koncept och kärnprinciper. En grundlig förståelse för dessa grundläggande begrepp är avgörande för alla arbetare på avloppsreningsverk. Det gör det möjligt för dem att snabbt förstå processlogiken, noggrant felsöka drifts- och underhållsproblem och gå från "skicklig drift" till "professionell teknisk ledning."