Aguas residuales domésticas
La tecnología moderna de tratamiento de aguas residuales se puede dividir en tratamiento primario, secundario y terciario según el grado de tratamiento.
El tratamiento primario elimina principalmente los contaminantes sólidos suspendidos en las aguas residuales, y la mayoría de los métodos de tratamiento físico solo pueden cumplir con los requisitos del tratamiento primario. Después del tratamiento primario, la DBO generalmente se puede eliminar en aproximadamente un 30%, lo que no cumple con los estándares de emisiones. El procesamiento primario es un preprocesamiento del procesamiento secundario.
El tratamiento secundario elimina principalmente contaminantes orgánicos coloidales y disueltos (DBO, DQO) en las aguas residuales, con una tasa de eliminación superior al 90%, de modo que los contaminantes orgánicos puedan cumplir con los estándares de emisión.
El tratamiento de tercer nivel es el tratamiento adicional de la materia orgánica refractaria, nitrógeno, fósforo y otras materias inorgánicas solubles que pueden provocar la eutrofización de las masas de agua. Los principales métodos incluyen desnitrificación biológica y eliminación de fósforo, coagulación-sedimentación, proporción de arena, adsorción de carbón activado, intercambio iónico, electrodiálisis, etc.
Todo el proceso es el siguiente: las aguas residuales sin tratar después de retirar el tamiz grueso son levantadas por la bomba elevadora de aguas residuales y luego ingresan al tanque de sedimentación de arena. Las aguas residuales después de la separación de arena y agua ingresan al sedimentador primario. tanque Este es el tratamiento principal (es decir, trato físico). El efluente del tanque de sedimentación primario ingresa al equipo de tratamiento biológico, incluido el método de lodos activados y el método de biopelícula. (Los reactores del método de lodos activados incluyen tanques de aireación, zanjas de oxidación, etc.), y el método de biopelícula incluye filtros biológicos, platos giratorios biológicos, métodos de oxidación biológica de contacto y lechos fluidizados biológicos). El efluente del equipo de tratamiento biológico ingresa al tanque de sedimentación secundario, y el efluente del tanque de sedimentación secundario se desinfecta y descarga o ingresa al tratamiento terciario. El tratamiento de primer nivel termina aquí y se convierte en el tratamiento de segundo nivel. El tratamiento de tercer nivel incluye desnitrificación biológica y eliminación de fósforo, precipitación por coagulación, filtración de arena, adsorción de carbón activado, intercambio iónico y electrodiálisis. Parte del lodo en el tanque de sedimentación secundario regresa al tanque de sedimentación primario o al equipo de tratamiento biológico, y parte ingresa al tanque de concentración de lodos y luego al tanque de digestión de lodos. Después de los equipos de deshidratación y secado, finalmente se utilizan los lodos.
Análisis del consumo energético de cada estructura de tratamiento
1. Casa de bombas elevadoras de aguas residuales
Las aguas residuales que ingresan a la planta de tratamiento de aguas residuales ingresan a la casa de bombas elevadoras de aguas residuales a través de un grueso. A continuación, una bomba de aguas residuales lo eleva hasta la parte delantera del desarenador. El funcionamiento de las bombas de agua consume una gran cantidad de energía, lo que representa una proporción considerable del consumo total de energía en el funcionamiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Esto está relacionado con la necesidad de mejorar el flujo y la altura de las aguas residuales.
2. Desarenador
La función del desarenador es eliminar partículas inorgánicas con alta gravedad específica. El tanque de arena generalmente está ubicado frente a la estación de bombeo y al sifón invertido para reducir el desgaste de partículas inorgánicas en la bomba y las tuberías. También se puede instalar delante del tanque de sedimentación primario para reducir la carga sobre el tanque de sedimentación y mejorar las condiciones de tratamiento de la estructura de tratamiento de lodos. Los desarenadores de uso común incluyen los desarenadores de advección, los desarenadores de aireación, los desarenadores Dole y los desarenadores Bell.
Las principales fuentes de energía del desarenador son el separador de agua y arena y la máquina aspiradora de arena, así como el sistema de aireación del desarenador de aireación, el sistema de alimentación del desarenador Dole y el desarenador Bell. cámara.
3. Tanque de sedimentación primario
El tanque de sedimentación primario es la estructura de tratamiento principal de la planta de tratamiento primario de aguas residuales, o se coloca antes de la estructura de tratamiento biológico como pretratamiento de las aguas residuales secundarias. estructuras de tratamiento. Los objetos de tratamiento son SS y parte de DBO5, que pueden mejorar las condiciones operativas de las estructuras de tratamiento biológico y reducir su carga de DBO5. Los tanques de sedimentación primaria incluyen tanques de sedimentación por advección, tanques de sedimentación de flujo radial y tanques de sedimentación verticales.
El principal equipo que consume energía en el tanque de sedimentación primario es el dispositivo de descarga de lodo, como el raspador de cadena, el raspador y desnatador de lodo, la bomba de succión de lodo, etc. Sin embargo, debido al impacto del ciclo de descarga de lodo, el consumo de energía del tanque de sedimentación primario es relativamente bajo.
4. Estructura del tratamiento biológico
El consumo energético del proceso de la unidad de tratamiento biológico de aguas residuales supone una proporción considerable del consumo energético directo de la depuradora, que es la suma de los Consumo de energía del proceso de la unidad de tratamiento de lodos. Representa más del 60% del consumo de energía directo de las plantas depuradoras. La aireación del sistema de aireación de lodos activados consume mucha energía eléctrica y básicamente está conectada y operada a alta potencia, de lo contrario, no se lograrán buenos efectos de aireación y el efecto del tratamiento será deficiente. El aireador instalado en el proceso de tratamiento de zanjas de oxidación también es un equipo que consume mucha energía. En comparación con el método de lodos activados, el método de biopelícula tiene un menor consumo de energía, pero actualmente se utiliza menos y deberá promoverse en el futuro.
5. Tanque de sedimentación secundario
El consumo de volumen del tanque de sedimentación secundario se debe principalmente al bombeo de lodos y la remoción de objetos flotantes indicados por las aguas residuales, y el consumo de energía es relativamente bajo.
6. Tratamiento de lodos
El tanque de espesamiento, la deshidratación y el secado de lodos en el proceso de tratamiento de lodos consumen mucha electricidad. El consumo de energía de la unidad de tratamiento de lodos es bastante grande. Consumo de energía de estos equipos El consumo de energía es muy grande.
Formas de ahorro de energía de varias estructuras de tratamiento
1. Casa de bombas elevadoras de aguas residuales
Para ahorrar consumo de energía, la casa de bombas elevadoras de aguas residuales considera principalmente cómo para ahorrar energía eléctrica. Seleccionar la bomba de agua de manera correcta y científica es un medio eficaz para hacer que la bomba de agua funcione en el área de alta eficiencia. El uso razonable del terreno y la reducción de la altura de elevación de las aguas residuales también son formas efectivas de reducir la potencia del eje de la bomba n. El mantenimiento regular de la bomba y la reducción de la fricción también pueden reducir el consumo de energía.
2. Desarenador
Utilice un desarenador de advección para evitar desarenadores que requieran equipos eléctricos, como los desarenadores de advección. El uso de la descarga de arena por gravedad para evitar la descarga mecánica de arena puede ahorrar enormemente el consumo de energía.
3. Tanque de sedimentación primario
El consumo de energía del tanque de sedimentación primario es bajo y la energía principal se gasta en el equipo de descarga de lodo. Sin duda, el método de presión hidrostática reducirá significativamente el consumo de energía.
4. Estructura del tratamiento biológico
Académicos extranjeros han comparado los procesos de tratamiento biológico mediante el consumo de energía y el análisis de costo-beneficio. Creen que la mayor parte del consumo de energía en las instalaciones de tratamiento se produce en equipos individuales, como motores, por lo que la conservación de energía debería comenzar mejorando el factor de potencia de toda la planta, seleccionando equipos electromecánicos eficientes y reduciendo los requisitos de energía máxima. Las medidas de ahorro energético que propusieron incluyen no sólo mejorar el rendimiento eléctrico de los motores, sino también solucionar problemas técnicos de funcionamiento y recuperar energía de los productos de la planta de aguas residuales.
Recuperación).
El consumo de energía del sistema de aireación es bastante grande, y la investigación sobre el consumo de energía y la eficiencia energética del sistema de aireación siempre implica la transformación e innovación de la aireación. equipo. Aunque surgen infinitamente nuevos equipos de aireación, todavía se pueden dividir en dos tipos: 1. El método de utilizar difusores porosos sumergidos o boquillas de aire para generar burbujas para transferir oxígeno a la solución acuosa; el segundo método consiste en utilizar métodos mecánicos para agitar; aguas residuales para formar la atmósfera El método mediante el cual el oxígeno del agua se disuelve en agua. La aireación microporosa, la disposición de difusores de aireación y la adaptación de los sistemas de aireación son medidas eficaces para ahorrar energía. Se propone un esquema de eliminación biológica de fósforo con ahorro energético, que consiste en montar una zona preanaeróbica en el tanque de aireación de una depuradora de lodos activados tradicional y agitarla con un mezclador sumergido. Esta simple modificación puede ahorrar casi un 20% del consumo de energía de aireación. Si se incluye el consumo de energía de mezcla, el ahorro de energía también puede alcanzar el 12%. La aplicación de sistemas de control automático en el tratamiento de aguas residuales puede ahorrar energía. El sistema de aireación realiza una aireación segmentada y existe un gradiente de concentración de oxígeno disuelto, lo que no solo reduce el consumo de energía, sino que también mejora el efecto del tratamiento y reduce la cantidad de lodos.
El uso de un tratamiento anaeróbico en el método del biofilm puede reducir significativamente el consumo de energía.
5. Tanque de sedimentación secundario
Estudiar el equipo de descarga de lodos y mejorar el método de descarga de lodos del tanque de sedimentación secundario son formas efectivas de reducir el consumo de energía.
6. Tratamiento de lodos
La investigación sobre ahorro energético en sistemas de tratamiento de lodos se centra principalmente en la recuperación de energía en el tratamiento de lodos. La recuperación de energía a partir de contaminantes orgánicos contenidos en lodos de depuradora para su tratamiento se puso en práctica ya a principios del siglo pasado, pero no se tomó en serio antes de la crisis energética. Actualmente existen dos enfoques de reciclaje: uno es la utilización del gas de digestión anaeróbica de los lodos y el otro es la utilización del calor residual de la incineración de lodos.
El gas digestivo es estable y fácil de almacenar. Se puede convertir en energía mecánica o eléctrica mediante un motor de combustión interna o una pila de combustible, o el calor residual se puede recuperar y utilizar para calentar lodos digeridos. Por lo tanto, el uso de gas de digestión puede resolver en diversos grados el problema de la autosuficiencia energética de las plantas depuradoras. Lin et al. compararon las dos formas de utilización de los generadores de biogás y las pilas de combustible y creyeron que las pilas de combustible tienen una mayor utilización de energía y buenas perspectivas de desarrollo. Maximizar la utilización de los gases de digestión es la principal forma de mejorar la eficiencia energética. La investigación y aplicación de grupos electrógenos de biogás conectados a la red se han aplicado en China y son una forma viable de utilizar integralmente el biogás en grandes plantas de tratamiento de aguas residuales.
Otra forma de valorización energética es construir una planta incineradora de residuos sólidos municipales junto a la depuradora. Los residuos sólidos se incineran junto con los lodos de depuradora y la electricidad obtenida se utiliza para el funcionamiento de la depuradora. .
El análisis del consumo de energía y la investigación sobre el tratamiento de aguas residuales urbanas a menudo no están en sintonía con el desarrollo de tecnologías y medios de ahorro de energía. Debido a la falta de investigación sobre métodos de análisis del balance energético para el tratamiento de aguas residuales, a menudo se avanza en la formulación e implementación de medidas de ahorro de energía.
La mayoría de las formas y medios de ahorro de energía suelen ser propuestos por los directores de operaciones de las plantas de tratamiento en función de las condiciones reales de cada instalación de tratamiento. Son empíricos e individuales y pueden no ser necesariamente aplicables a otras plantas depuradoras o incluso a plantas depuradoras con procesos similares; por otro lado, en términos generales, la innovación tecnológica, los nuevos materiales y el uso de nuevos equipos en el campo del tratamiento de aguas residuales contienen el potencial para la conservación de la energía y la mejora de la eficiencia. ancho.
Descripción general de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas en el país y en el extranjero
El agua es un factor importante en el desarrollo económico y el desarrollo social sostenible. A medida que las ciudades continúan expandiéndose en tamaño y la población aumenta, la contaminación del agua se ha convertido en un problema importante. Las aguas residuales urbanas son una causa importante de la actual contaminación del agua en ríos y lagos, y es una de las principales razones que restringen el desarrollo sostenible de muchas ciudades. La "protección del medio ambiente" es la política nacional básica de China. En 2000, la estrategia de desarrollo sostenible de China y sus contramedidas exigieron que la tasa de tratamiento centralizado de aguas residuales urbanas alcanzara el 20%. Actualmente, nuestro país se encuentra en un período de gran desarrollo en el tratamiento de aguas residuales urbanas, especialmente con la implementación de la estrategia de desarrollo occidental del país, la protección ambiental y ecológica en las regiones central y occidental se ha puesto en la agenda.
Desde la revolución industrial hace 200 años, la gente ha prestado cada vez más atención al tratamiento de las aguas residuales domésticas urbanas. La tasa de tratamiento de aguas residuales urbanas se ha convertido en un símbolo importante de la civilización de una región. En los últimos 200 años, el tratamiento de aguas residuales urbanas ha evolucionado desde el tratamiento natural inicial y el tratamiento primario simple hasta el uso de diversas tecnologías avanzadas para el tratamiento avanzado y la reutilización de aguas residuales. El proceso de tratamiento también ha evolucionado desde el método tradicional de lodos activados y el método de zanja de oxidación hasta A/O, A2/O, AB, SBR (incluido el método CCAS) y otros procesos para cumplir con los diferentes requisitos de efluentes. En comparación con los países desarrollados en el extranjero, el tratamiento de aguas residuales urbanas de mi país comenzó tarde y la tasa actual de tratamiento de aguas residuales urbanas es de sólo 6,7. Si bien estamos atrayendo vigorosamente tecnología, equipos y experiencia avanzados extranjeros, debemos combinar el desarrollo de China, especialmente las condiciones locales reales, y explorar un sistema de tratamiento de aguas residuales urbanas adecuado a las condiciones reales de China.
Basándonos en la situación actual de China y aprovechando la tecnología y la experiencia avanzadas extranjeras, la construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas debe cumplir con las siguientes direcciones de desarrollo:
(1) Inversión total en la provincia. Como país en desarrollo, el desarrollo económico de China requiere enormes cantidades de capital, por lo que controlar estrictamente la cantidad total de inversión es de gran beneficio para la economía nacional.
(2) Bajos costes operativos. Los costes operativos son un factor importante en el funcionamiento normal de una planta depuradora y uno de los principales indicadores para juzgar la calidad de un conjunto de procesos.
(3) Ocupa una provincia. China tiene una gran población y recursos de tierra per cápita extremadamente escasos. Los recursos terrestres son un factor importante en el desarrollo y la planificación de muchas ciudades de China.
(4) Efecto de eliminación de nitrógeno y fósforo. Con la eutrofización de grandes áreas de agua en mi país, la eliminación de nitrógeno y fósforo de las aguas residuales se ha convertido en un problema urgente que debe resolverse. La última norma nacional integral de descarga de aguas residuales de mi país (GB8978-1996) también estipula claramente que se aplica a todas las unidades de descarga de aguas residuales y estipula de manera muy estricta las normas de descarga de fosfato y de nitrógeno amoniacal. Esto significa que la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas tendrán que considerar la eliminación de nitrógeno y fósforo en el futuro.
(5) La combinación orgánica de tecnología avanzada moderna e ingeniería de protección ambiental. El surgimiento y la mejora de la tecnología avanzada moderna, especialmente la tecnología informática y los equipos de sistemas de control automático, han brindado un fuerte apoyo al desarrollo de proyectos de protección ambiental. En la actualidad, la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales en los países desarrollados en el extranjero adoptan sistemas avanzados de gestión informática y control automático para garantizar el funcionamiento normal de las plantas de tratamiento de aguas residuales y un efluente de agua estable y calificado, pero nuestro país todavía está relativamente atrasado en este sentido. El control y la gestión por ordenador también serán la dirección del desarrollo de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas en mi país.
Conclusión
El tratamiento de aguas residuales es una tecnología integral que consume mucha energía. Desde hace algún tiempo, el alto consumo de energía y los altos costos operativos han obstaculizado en cierta medida la construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas en mi país, y algunas plantas de tratamiento terminadas también han sido cerradas o semicerradas debido al consumo de energía. Durante mucho tiempo, el consumo de energía se convertirá en el cuello de botella del tratamiento de aguas residuales urbanas. Si el problema del consumo de energía de las plantas de tratamiento de aguas residuales se puede resolver y la energía se puede distribuir razonablemente se ha convertido en un factor clave para determinar la eficiencia operativa de las plantas de tratamiento de aguas residuales. El bajo consumo de energía también es un factor decisivo en el análisis de viabilidad de nuevas plantas depuradoras en el futuro.
Desarrollar una tecnología de tratamiento de aguas residuales energéticamente eficiente y diseñar y operar de forma racional plantas de tratamiento de aguas residuales será la única manera de diseñar y operar plantas de tratamiento de aguas residuales en el futuro.
La dificultad actual en el tratamiento de aguas residuales es reducir el alto contenido de iones cloruro e iones fluoruro en el agua.