ΜΑΘΗΜΑΤΑ eLEARNI NG ΓΙ Α ΤΟΝ ΛΕΙ ΤΟΥΡΓΟ ΤΩΝ ΣΤΑΘΜΩΝ ΒΙ ΟΛΟΓΙ ΚΟΥ ΚΑΘΑΡΙ ΣΜΟΥ
ΚΕΦΑΛΑΙ Ο 2. 4. 1
ΔΕΥΤΕΡΟΒΑΘΜΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ
Nireas Project
E-learning
Page 1
Nireas Project
-Περιεχόμενα
2.4 ΔΕΥΤΕΡΟΒΑΘΜΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ........................................ 3 2.4.1 ΑΕΡΟΒΙΕΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ................... 4 2.4.1.1 2.4.1.2 2.4.1.3 2.4.1.4 2.4.1.5 2.4.1.6 2.4.1.7 2.4.1.8 2.4.1.9 2.4.1.10 2.4.1.11 2.4.1.12 2.4.1.13 2.4.1.14 2.4.1.15
2.4.2 2.4.2.1 2.4.2.2 2.4.2.3 2.4.2.4 2.4.2.5
2.4.3 2.4.3.1 2.4.3.2
Eξοπλισμός ...................................................................................................................... 5 Συμβατική διεργασία ενεργούς ιλύος ................................................................................ 6 Διεργασία σταδιακού αερισμού ......................................................................................... 9 Διεργασία ολοκληρωμένης ανάμιξης ενεργούς ιλύος ...................................................... 12 Διεργασία βαθμιαίου αερισμού ....................................................................................... 14 Διεργασία παρατεταμμένου αερισμού ............................................................................. 16 Διεργασία σταθεροποίησης με επαφή............................................................................. 19 Διεργασία ενεργούς ιλύος με οξυγόνο............................................................................. 22 Διεργασία εναλασσόμενων φάσεων διαλείποντος έργου (SBR) ...................................... 24 Διεργασίες για βιολογική απομάκρυνση αζώτου ............................................................. 38 Διεργασίες για βιολογική απομάκρυνση φωσφόρου........................................................ 41 Suspended growth aerated lagoons and ponds .............................................................. 45 Τάφρος οξείδωσης ......................................................................................................... 53 Αντιδραστήρες βιολογικών μεμβρανών (MBR) ............................................................... 58 Παράμετροι σχεδιασμού ................................................................................................. 65
ΑΕΡΟΒΙΕΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΜΕΝΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣΣφάλμα! Δεν έ
βιολογικά φίλτρα (TF) ...................................... Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. Φίλτρα συμπτυγμένης κλίνης – φίλτρα άμμου διακεκομμένης λειτουργίας (ISFs)Σφάλμα! Δεν έχε Φίλτρα συμπτυγμένης ύλης – αμμόφιλτρα ανακυκλοφορίας (RSFs)Σφάλμα! Δεν έχει οριστε Φίλτρα συμπτυγμένης κλίνης – Φίλτρα συνθετικού υφάσματοςΣφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδ Περιστρεφόμενες βιολογικές επιφάνειες (RBC’s)Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης.
ΣΥΝΔΥΑΣΜΕΝΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΑΕΡΟΒΙΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣΣφάλμα! Δεν έχει οριστεί σε
Σταθερό φιλμ ενεργούς ιλύος ........................... Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. Διεργασία βιοαντιδραστήρα ρευστοποιημένης κλίνης (FBBR)Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδ
2.4.4
ΑΝΑΕΡΟΒΙΕΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣΣφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελι
2.4.5
ΦΥΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝΣφάλμα! Δεν έχει οριστεί
2.4.4.1 Διεργασία αναερόβιας επαφής (Αιωρούμενη ανάπτυξη)Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης 2.4.4.2 Διεργασίες αναερόβιου στρώματος ιλύος ανοδικής ροής (UASB)Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδ 2.4.4.3 Διεργασίες αναερόβιου φίλτρου (Προσκολλημένη ανάπτυξη)Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδε 2.4.4.4 Aναερόβιος αντιδραστήρας ρευστοποιημένης κλίνης (Προσκολλημένη & Αιωρούμενη ανάπτυξη-AFBR) ............................................................... Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. 2.4.4.5 Παράμετροι σχεδιασμού Αναερόβιων διεργασιών επεξεργασίαςΣφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδο 2.4.5.1 2.4.5.2 2.4.5.3 2.4.5.4 2.4.5.5
2.4.6 2.4.6.1 2.4.6.2
2.4.7 2.4.8
E-learning
Τεχνητοί Υγρότοποι – Ελεύθερη Επιφάνεια Νερού (FWS)Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτ Τεχνητοί υγρότοποι – Υπόγεια Συστήματα Οριζόντιας Ροής (HF)Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδ Τεχνητοί Υγρότοποι – Υπόγεια Συστήματα Κάθετης Ροής (VF)Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδ Συστήματα με επιπλέοντα υδρόβια φυτά ......... Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. Δεξαμενές Σταθεροποίησης (WSPs)................ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης.
ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΔΙΑΥΓΑΣΗΣ ....................... Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης.
Γενικά .............................................................. Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. Δευτεροβάθμια διαύγαση ................................. Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης.
Γλωσσάρι ................................................ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ & AΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ................. Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης.
Page 2
Nireas Project
2.4 ΔΕΥΤΕΡΟΒΑΘΜΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ Δύο βασικές διεργασίες, σταθερής κλίνης (προσκολημένη ανάπτυξη) και ρευστοποιημένης κλίνης (αιωρούμενης ανάπτυξης), χρησιμοποιούνται στη συμβατική δευτεροβάθμια βιολογική επεξεργασία. Το βιολογικό φίλτρο έχει σταθερή κλίνη από πέτρα ή πλαστικό, το οποίο παρέχει την ανάπτυξη βακτηρίων και άλλων οργανισμών. Άλλα παραδείγματα τεχνικής σταθερής κλίνης είναι το ,διαλείποντος έργου ή με ανακυκλοφορία, φίλτρο άμμου και το περιστρεφόμενο βιολογικό σύστημα επαφής. Οι διεργασίες ενεργούς ιλύος και οι δεξαμενές υγρών αποβλήτων είναι συστήματα ρευστοποιημένης κλίνης. Οι διεργασία ενεργούς ιλύος χρησιμοποιεί μηχανικό αερισμό και επιστρέφει ένα ποσοστό της ενεργούς ιλύος στο ρεύμα εισρροής. Οι δεξαμενές ή οι γέφυρες σταθεροποίησης και οι τάφροι οξείδωσης δεν απορρίπτουν τακτικά την ιλύ, ενώ τα συστήματα πολλαπλών γεφύρων μπορούν να έχουν ανακυκλοφορία. Όταν σχεδιάζονται οι διεργασίες δευτεροβάθμιας επεξεργασίας, οι μηχανικοί περιβάλλοντος πρέπει να λάβουν υπόψη το οργανικό φορτίο, τη συγκέντρωση των μικροοργανισμών, το χρόνο παραμονής, τον τεχνητό αερισμό, το διαχωρισμό υγρών-στερεών, τη ποιότητα της εκρροής, καθώς και τα κόστη των διεργασιών.
E-learning
Page 3
Nireas Project
2.4.1 ΑΕΡΟΒΙΕΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ Οι βιολογικές διεργασίες αιρούμενης ανάπτυξης χρησιμοποιούν συνεχή ανάδευση και τεχνητά παρεχόμενο αερισμό των καθιζάμενων λυμάτων, καθώς και ανακυκλοφορία ενός ποσοστού της ενεργούς ιλύος που καθιζάνει σε μία ξεχωριστή λεκάνη καθίζησης προς τις δεξαμενές αερισμού. Στις διεργασίες αυτές χρησιμοποιούνται διάφοροι χρόνοι παραμονής, μέθοδοι ανάμιξης και αερισμού,
καθώς
και
διαφορετικές
τεχνικές
εισαγωγής
των
αποβλήτων
και
της
ανακυκροφορούμενης ιλύος στη δεξαμενή αερισμού. Τα διαυγασμένα υγρά απόβλητα από τον πρτοβάθμιο καθίζηση μεταφέρονται στη δεξαμενή αερισμού όπου αναμιγνύονται με μία ενεργό μάζα μικροοργανισμών (αναφερόμενη ως ενεργός ιλύς) ικανή για την αερόβια αποικοδόμηση της οργανικής ύλης σε διοξείδιο του άνθρακα, νερό, νέα κύτταρα, καθλως και άλλα προϊόντα. Αερόβια βιολογική οξείδωση οργανικών αποβλήτων
(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999) Έπειτα από έναν συγκεκριμένο χρόνο εργασίας, το ανάμικτο υγρό περνάει στο δευτεροβάθμιο καθίζηση, όπου η ιλύς καθιζάνει υπό ήρεμες συνθήκες και ένα διαυγασμένο υγρό απόβλητο παράγεται για απόθεση. Η διεργασία ανακυκλώνει ένα ποσοστό της καθιζάμενης ιλύος πίσω στη δεξαμενή αερισμού, προκειμένου να διατηρηθεί η απαιτούμενη συγκέντρωση ενεργούς ιλύος (εκφρασμένη σε αναμεμιγμένο-υγρό απόβλητο, συγκέντρωση αιωρούμενων πτητικών στερεών [MLVSS]. Επίσης, με τη διεργασία αυτή, σκόπιμα απορρίπτεται ένα ποσοστό της καθιζάμενης ιλύος προκειμένου να διατηρηθεί το απαιτούμενο SRT για αποτελεσματική απομάκρυνση του οργανικού φορτίου (BOD).
E-learning
Page 4
Nireas Project
2.4.1.1 Eξοπλισμός Ο απαιτούμενος εξοπλισμός για τις διεργασίες βιολογικής επεξεργασίας των αιρημάτων περιλαμβάνει μία δεξαμενή αερισμού, αερισμό, σύστημα καθίζησης, ανακυκλοφορίας ιλύος και απόρριψης ιλύος. Αυτά περιγράφονται παρακάτω.
Δεξαμενή αερισμού Η δεξαμενή αερισμού σχεδιάζεται έτσι ώστε να παρέχει τον απαιτούμενο χρόνο παραμονής (ανάλογα με τη συγκεκριμένη διάταξη) και να εξασφαλίζει ότι η ιλύς και τα απορριπτόμενα υγρά απόβλητα είναι σχολαστικά αναμεμιγμένα. Ο σχεδιασμός της δεξαμενής κανονικά πρέπει να εξασφαλίζει ότι δεν υπάρχουν νεκρά σημεία.
Αερισμός Ο αερισμός μπορεί να πραγματοποιείται είτε μηχανικά είτε με διάχυση. Τα συστήματα μηχανικού αερισμού χρησιμοποιούν αναδευτήρες ή αναμικτήρες για την ανάμιξη του αέρα με το μίγμα των υγρών αποβλήτων. Σε ορισμένα συστηματα χρησιμοποιείται ένα σύστημα διάχυσης για την άμεση εισαγωγή του αέρα στον αναδευτήρα. Στα συστήματα αερισμού με διάχυση χρησιμοποιείται πεπιεσμένος αέρας ο οποίος εισάγεται μέσω διαχυτήρων κοντά στη βάση της δεξαμενής. Η απόδοση σχετίζεται άμεσα με το μέγεθος των φυσσαλίδων που παράγονται. Τα συστήματα μικρών φυσσαλίδων έχουν υψηλότερη απόδοση. Το σύστημα διάχυσης αέρα διαθέτει έναν φυσητήρα για την παραγωγή μεγάλου όγκου αέρα σε χαμηλές πιέσεις (5 με 10 psi ή 0.35-0.70 bar), αεραγωγούς για τη μεταφορά του αέρα στη δεξαμενή αερισμού, και αγωγούς διανομής για την κατανομή το αέρα στους διαχυτήρες, οι οποίοι τελικά απελευθερώνουν τον αέρα στο ανάμικτο υγρό της δεξαμνεής αερισμού . Δεξαμενές καθίζησης Τα συστήματα ενεργούς ιλύος είναι εξοπλισμένα με απλές δεξαμενές καθίζησης (διαύγασης), οι οποίες είναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να παρέχουν 2 με 4 ώρες υδραυλικού χρόνου παραμονής. Ανακυκλοφορία ιλύος Το σύστημα ανακυκλοφορίας ιλύος περιλαμβάνει αντλίες, ρυθμιστές άντλησης πολλαπλών ταχυτήτων ή ρυθμιστές συχνότητας (inverter), και μία συσκευή μέτρησης της ροής (παροχόμετρο)
E-learning
Page 5
Nireas Project
προκειμένου να καθορίζονται σωστά οι επιθυμητές παροχές ανακυκλοφορούμενης ιλύος (λάσπης).
Περίσσεια ενεργού ιλύος Σε ορισμένες περιπτώσεις, η άντληση της περίσσειας ιλύος επιτυγχάνεται με ρύθμιση βαλβίδων στο
σύστημα
ανακυκλοφορίας
ιλύος.
Όταν
χρησιμοποιείται
ένα
ξεχωριστό
σύστημα
απομάκρυνσης περίσσειας ιλύος, αυτό περιλαμβάνει αντλίες, έναν χρονοδιακόπτη ή ένα ρυθμιστή συχνότητας (inverter), και μία συσκευή μέτρησης ροής (παροχόμετρο). Η ρύθμιση ποσότητας αποχετευόμενης λάσπης γίνεται με τη μετρηση MLSS ή με χρονικό προγραμματισμό. 2.4.1.2 Συμβατική επεξεργασία ενεργούς ιλύος Διεργασία (Process) Η επεξεργασία με τη μέθοδο ενεργούς ιλύος είναι ένα αερόβιο, συνεχούς ροής, δευτεροβάθμιο σύστημα
επεξεργασίας,
το
οποίο
χρησιμοποιεί
σύνθετους
πληθυσμούς
αερόβιων
μικροοργανισμών για τη διάσπαση της οργανικής ύλης των υγρών αποβλήτων. Η ενεργός ιλύς αποτελείται από μικρόβια, τα οποία αποτελούνται κυρίως βακτήρια και πρωτόζωα και σωματίδια οργανικά και ανόργανα σε συσσωματώματα . Στην επεξεργασία με τη μέθοδο της ενεργούς ιλύος, τα βακτήρια αποτελούν τους πιο σημαντικούς μικροοργανισμούς για τη διάσπαση της οργανικής ύλης. Κατά τη διάρκεια της διεργασίας, τα αερόβια και τα προαιρετικά αερόβια βακτήρια χρησιμοποιούν ένα ποσοστό της οργανικής ύλης για να ανακτήσουν ενέργεια προκειμένου να συνθέσουν την υπόλειπη οργανική ύλη σε νέα κύτταρα. Στην ουσία, μόνο ένα ποσοστό της οργανικής ύλης οξειδώνεται σε χαμηλής ενέργειας ενώσεις, όπως νιτρικά, θειικά και διοξείδιο του άνθρακα; το υπόλοιπο μετατρέπεται σε κυτταρικό υλικό (βιομάζα). Επιπλέον, πριν τα τελικά προϊόντα, σχηματίζονται πολλά ενδιάμεσα. Η συμβατική επεξεργασία ενεργούς ιλύος περιλαμβάνει τα ακόλουθα: •
Δεξαμενή αερισμού. Σε αυτή τη δεξαμενή λαμβάνει χώρα η αερόβια οξείδωση της οργανικής ύλης. Τα πρωτοβάθμια καθαρισμένα λύματα εισάγονται στη δεξ.αερισμού και αναμιγνύονται με ανακυκλοφορούμενη ενεργό ιλύ (RAS) με σκοπό να σχηματιστεί ένα μίγμα υγρού το οποίο περιέχει 1500–4000 mg/L αιωρούμενων στερεών. Ο αερισμός παρέχεται με μηχανικά μέσα. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της επεξεργασίας με τη μέθοδο ενεργούς ιλύος είναι η ανακυκλοφορία μεγάλου ποσοστού της βιομάζας από την καθίζηση (διαύγαση)
E-learning
Page 6
Nireas Project
προς τη δεξαμενή αερισμού. Το γεγονός αυτό καθιστά το μέσο χρόνο παραμονής (ηλικία ιλύος) πολύ μεγαλύτερο από τον υδραυλικό χρόνο παραμονής. Η πρακτική αυτή συντελεί στη διατήρηση μεγάλου αριθμού μικροοργανισμών που οξειδώνουν αποτελεσματικά τις οργανικές ενώσεις σε σύντομο χρονικό διάστημα. Ο χρόνος παραμονής στη δεξαμενή αερισμού κυμαίνεται μεταξυ 4 με 8 ώρες. •
Δεξαμενή καθίζησης. Η δεξαμενή αυτή χρησιμοποιείται για την καθίζηση των μικροβιακών συσσωματωμάτων που παράγονται κατά τη διάρκεια της παραμονής στη δεξαμενή αερισμού. Ένα μέρος της ιλύος στο καθίζηση ανακυκλοφορείται πίσω στη δεξαμενή αερισμού και το υπόλοιπο απορρίπτεται προκειμένου να διατηρηθεί ο κατάλληλος λόγος F/M (λόγος τροφής προς μικροοργανισμούς).
•
Ανακυκλοφορία ιλύος Το σύστημα ανακυκλοφορίας ιλύος περιλαμβάνει αντλίες, ρυθμιστές άντλησης πολλαπλών ταχυτήτων ή ρυθμιστές συχνότητας (inverter), και μία συσκευή μέτρησης της ροής (παροχόμετρο) προκειμένου να καθορίζονται σωστά οι επιθυμητές παροχές ανακυκλοφορούμενης ιλύος (λάσπης).
Στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζεται το διάγραμμα ροής μιας συμβατικής μονάδας ενεργούς ιλύος. Η επιστροφή της ενεργούς ιλύος σε ένα ποσοστό ίσο περίπου με 25%-50% της εισερχόμενης ροής υγρών αποβλήτων, θεωρείται κανονική (εφόσον επαρκεί για να επιστρέφει τη συμπυκνωμενη λάσπη από τον πυθμένα της καθίζησης προς την είσοδο της δεξαμνεης αερισμού. Ωστόσο, οι μονάδες λειτουργούν με ποσοστά ανακυκλοφορίας από 15 εώς 100%. Το μίγμα της δεξαμενής αερισμού του πρωτοβάθμιου καθίζηση και της ενεργούς ιλύος καλείται ανάμικτο υγρό. Κανονικά ο χρόνος παραμονής στη δεξαμενή αερισμού είναι 6 με 8 ώρες. Διάγραμμα ροής συμβατικής μονάδας ενεργούς ιλύος
E-learning
Page 7
Nireas Project
(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999)
Σε μία συμβατική μονάδα, η απαίτηση οξυγόνου είναι μεγαλύτερη κοντά στο εισερχόμενο ρεύμα και μειώνεται κατά μήκος της ροής. Μία συμβατική μονάδα δεν μπορεί να διαχειριστεί τις διακυμάνσεις των υδραυλικών και των οργανικών φορτίων αποτελεσματικά, και ο τελεικός καθίζησης πρέπει να είναι σε θέση να διαχειριστεί ένα βαρύ φορτίο στερεών. Συνήθως οι μανάδες αερισμού είναι σε παράλληλη διάταξη, έτσι ώστε να αποφεύγεται η διακοπή λειτουργίας ολόκληρου του συστήματος με το κλείσιμο μίας μονάδας. Η συμβατική επεξεργασία ενεργούς ιλύος είναι ευπαθής σε συνθήκες τοξικής φόρτισης, καθώς δεν εφαρμόζεται διαμήκης ανάμιξη στις δεξαμενές αερισμού. Σύνοψη μεθόδου • Η εφαρμογή της συμβατικής μεθόδου ενεργούς ιλύος απαιτεί πρωτοβάθμια επεξεργασία.
E-learning
Page 8
Nireas Project
• Η συμβατική μέθοδος ενεργούς ιλύος παρέχει άριστη επεξεργασία. Ωστόσο, απαιτείται μία δεξαμενή αερισμού μεγάλης χωρητικότητας και τα κατασκευαστικά κόστη είναι πολύ υψηλά. Στη λειτουργία, η αρχική απαίτηση οξυγόνου είναι υψηλή. • Η επεξεργασίαείναι πολύ ευπαθής σε λειτουργικά προβλήματα (π.χ
διόγκωση λάσπης,
επίπλευση λάσπης κλπ)
WWTP in Psyttalia, Athens, Greece (5.600.000 PE- 730.000 m3/day)
2.4.1.3 Μέθοδος Επεξεργασίας "βηματικού" αερισμού (step aeration) Διεργασία Καθώς οι μονάδες ενεργούς ιλύος χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο, έχουν εξελιχθεί διάφορες παραλλαγές, οι οποίες περιγράφονται στις επόμενες παραγράφους. Σε μία τεχνική, η οποία παρέχει πιο ομοιόμορφη απαίτηση οξυγόνου στη δεξαμενή αερισμού, τα πρωτοβάθμια καθιζάνοντα απόβλητα εισάγονται από περισσότερα σημεία στη δεξαμενή αερισμού αντί από ένα μοναδικό, όπως στη συμβατική μέθοδο. Η παραλλαγή αυτή ονομάζεται βηματικός αερισμός. Το ποσοστό της καθιζάνουσας ενεργούς ιλύος που επιστρέφεται στη δεξαμενή αερισμού είναι
E-learning
Page 9
Nireas Project
συνήθως μεγαλύτερο από αυτό της συμβατικής διεργασίας (τυπικά περίπου 50%), και ο χρόνος παραμονής μειώνεται σε 3 με 4 ώρες, δεδομένου ότι η φόρτιση διανέμεται πιο ισομερώς στη δεξαμενή. Επιπρόσθετες αντλίες και σωλήνες απαιτούνται για τη διανομή των αποβλήτων στα διάφορα μέρη της δεξαμενής. Ωστόσο, τα επιπρόσθετα έξοδα αποζημειώνονται με τη βελτιωμένη απόδοση. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας αυξάνει την ευελιξία της διεργασίας για τη διαχείριση φορτίων αιχμής και τοξικών ουσιών. Διάγραμμα ροής μονάδας σταδιακού αερισμού ενεργούς ιλύος
(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999)
Πλεονεκτήματα •
Ευελιξία στη λειτουργία
•
Κατάλληλο για πολλούς τύπους αστικών υγρών αποβλήτων
•
Αντοχή σε τοξικό και σε μεγάλο φορτίο
•
Συμβατό με όλους τους τύπους αερισμού
•
Ικανότητα για νιτροποίηση/απονιτροποίηση
•
Εύκολο να αναβαθμιστεί/μετατραπεί σε άλλο τύπο διεργασίας ενεργούς ιλύος
E-learning
Page 10
Nireas Project
Μειονεκτήματα •
Υψηλότερο κόστος κατασκευής σε σύγκριση με τις συμβατικές διεργασίες ενεργούς ιλύος
•
Περίπλοκη λειτουργία
•
Προβλήματα εξισορρόπησης των ροών
Σύνοψη μεθόδου •
Ο σταδιακός αερισμός απαιτεί πρωτοβάθμια επεξεργασία.
•
Παρέχει άριστη επεξεργασία.
•
Τα χαρακτηριστικά λειτουργίας είναι παρόμοια με αυτά της συμβατικής μεθόδου.
•
Κατανέμει το οργανικό φορτίο με διαχωρισμό της εισροής.
•
Μειώνει την απαίτηση σε οξυγόνο στη κεφαλή του συστήματος..
•
Μειώνει το φορτίο των στερεών στη δεξαμενή καθίζησης.
Λειτουργία Στην ουσία, ο σταδιακός αερισμός αποτελεί μία επεξεργασίασταδιακής τοφοδοσίας, η οποία βασίζεται στις οδηγίες φόρτισης ενεργούς ιλύος. Η διαφορά μεταξύ αυτής της λειτουργίας και της συμβατικής είναι ότι στη συμβατική μέθοδου, η εισρροή των πρωτοβάθμιων λυμάτων και η ανακυκλοφορούμενη ιλής εισάγεται από ένα μόνο σημείο στη δεξαμενή αερισμού. Στη σταδιακή τροφοδοσία, η ανακυκλοφορούμενη ιλής εισάγεται κατά τμήματα και, σε πολλές περιπτώσεις, επιτρέπεται μία μικρή περίοδος απαναερισμού στην είσοδο της δεξαμενής. Τα πρωτοβάθμια λύμματα εισέρχονται στις δεξαμενές αερισμού από πολλά σημεία. Αυτά τα σημεία διανέμουν το φορτίο των αποβλήτων στη δεξαμενή αερισμού και μειώνουν την απαίτηση οξυγόνου σε έναν αεριστήρα. Αν η εισαγωγή των αποβλήτων πραγματοποιηθεί κοντά στην έξοδο της δεξαμενής αερισμού, η επεξεργασίαθα είναι παρόμοια με αυτή της σταθεροποίησης με επαφή. Μέσω του αερισμού σταδιακής τροφοδοσίας η απαίτηση οξυγόνου των υγρών απαοβλήτων κατανέμεται σε ολόκληρο τον αεριστήρα και δε συγκεντρώνεται στο στόμιο εισόδου. Μερικά από τα πλεονεκτήματά της έναντι της συμβατικής λειτουργίας περιλαμβάνουν τον μικρότερο όγκο αερισμού για τη επεξεργασία ίδιων όγκων υγρών αποβλήτων, καλύτερο έλεγχο στη επεξεργασία μεγάλων φορτίων, και η δυνατότητα για λιγότερα στερεά προς το δευτεροβάθμιο καθίζηση. Όταν μία συμβατική μονάδα λειτουργεί με τα παραπάνω φορτία σχεδιασμού ή όταν οι δευτεροβάθμιοι διαυγαστήρες δεν μπορούν να διαχειριστούν το φορτίο των στερεών, η αλλαγή της λειτουργίας σε αερισμό σταδιακής τροφοδοσίας ή σε σταθεροποίηση με επαφή επιτρέπει στον υπεύθυνο
E-learning
Page 11
Nireas Project
λειτουργίας να διατηρήσει περισσότερα στερεά υπό του αερισμού και να εισέλθουν μικρότερες συγκεντρώσεις στερεών στο δευτεροβάθμιο καθίζηση. Η επιτυχής λειτουργία απαιτεί τη μεταφορά των αποβλήτων στα στερεά ενεργούς ιλύος για το μικρό χρονικό διάστημα πριν τα απόβλητα φτάσουν στο σμόμια εκρροής της δεξαμενής αερισμού. Ο αερισμός σταδιακής τροφοδοσίας μπορεί να λειτουργήσει χρησιμοποιόντας συνδυασμούς από διαφορετικόύς τρόπους λειτουργίας. Η επιλογή του κατάλληλου τρόπου λειτουργίας εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της ειρροής (ρυθμός ροής και αντοχή αποβλήτων) και από τις ικανότητες της μονάδας να διαχειριστεί αυτά τα χαρακτηριστικά. Όταν έχουμε να κάνουμε με διογκωμένη ιλύ, το πρόβλημα συνήθως προκαλείται από ανεπαρκή επίπεδα διαλυμένου οξυγόνου, τα οποία συμβάλλουν στην ανάπτυξη νηματοειδών οργανισμών. Η ανύψωση ιλύος προκαλείται από υψηλά επίπεδα διαλυμένου οξυγόνου στη δεξαμενή αερισμούκαι από παρατεταμμένους χρόνους παραμονής στο δευτεροβάθμιο καθίζηση, γεγονός το οποίο προκαλεί απονιτροποίηση. Όταν επιχειρείται να αντιμετωπιστεί ένα πρόβλημα διόγκωσης ιλύος ή rising ιλύος, μία αύξηση της ροής της ανακυκλοφορούμενης ιλύος θα συντελέσει στη μείωση των στερεών βραχυπρόθεσμα. Η διαδικασία αυτή δεν αποτελεί τη λύση του προβλήματος. Η αυξημένη ροή επιστροφής της ιλύος θα έχει ως αποτέλεσμα τη μείση της στάθμης στο δυτεροβάθμιο καθίζηση αρχικά, αλλά η στάθμη θα ξανανέβει ως αποτέλεσμα των μεγάλων ρυθμών υποχείλισης του καθίζηση. Προσπάθησε να βρεις το ρυθμό ανακυκλοφορίας που οδηγεί στη μικρότερη στάθμη και ψάξε λύση για το πρόβλημα της διόγκωσης ή rising αλλάζοντας τον τρόπο λειτουργίας του συστήματος αερισμού. Η δουλειά σου ως φορέας είναι να επιλέξεις το βέλτιστο τρόπο λειτουργίας που θα κάνει την καλύτερη δουλειά για κανονικά χαρακτηριστικά υγρών αποβλήτων, καθώς και να επιτύχεις τις απαιτήσεις εκρροής. Ο τρόπος λειτουργίας σταδιακής τροφοδοσίας ελέγχεται από πολλές από τις διαδικασίες που χρησιμοποιούνται για τη συμβατική διεργασία. Εξαίρεση αποτελεί το γεγονός ότι οι καθορισμοί του μίγματος υγρού και αιωρούμενων στερεών πρέπει να γίνονται σε κάθε σημείο της προσθήκης υγρών αποβλήτων. Αυτό αποσκοπεί στη μέτρηση του περιεχομένου των αποβλήτων και του παράγοντα διαλυτότητας που παράχεται από τα πρωτοβάθμια απόβλητα, προκειμένου να καθοριστεί η συνολική μάζα των στερεών στη δεξαμενή αερισμού.
2.4.1.4 Επεξεργασίαολοκληρωμένης ανάμιξης ενεργούς ιλύος Διεργασία
E-learning
Page 12
Nireas Project
Το σύστημα ολοκληρωμένης ανάμιξης ενεργούς ιλύος αποτελεί μία επέκταση του σταδιακού αερισμού και παρέχει ομοιόμορφη απαίτηση οξυγόνου στη δεξαμενή αερισμού. Επίσης, οι μηχανικοί αναδευτήρες παράχουν ανάμιξη σε αυτή τη μονάδα. Η συγκέντρωση των αιωρούμενων στερεών SS του τελικού υγρού διαλύματος είναι δύο με τρεις φορές μεγαλύτερη από αυτή των συμβατικών μονάδων. Ο χρόνος παραμονής στον αερισμό μειώνεται σε 2 με 4 ώρες. Ο ρυθμός ανακυκλοφορίας της ιλύος είναι γενικά μεγάλος, επειδή η μεγαλύτερη ροή βελτιώνει την ανάμιξη. Δίαγραμμα ροής διεργασίας ολοκληρωμένης ανάδευσης ενεργούς ιλύος
(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999)
Ο βαθμός ανάμιξης που επιτυγχάνεται με αυτή τη επεξεργασίαείναι ικανοποιητικά υψηλός, έτσι ώστε
να
παρέχει
ένα
ομοιόμορφο
αναμεμιγμένο
διάλυμα.
Ως
αποτέλεσμα,
η
επεξεργασίαολοκληρωμένης ανάμιξης ενεργούς ιλύος μπορεί να διαχειριστεί μεγάλα και τοξικά φορτία και χρησιμοποιείται ευρέως για τη επεξεργασία βιομηχανικών υγρών αποβλήτων. Ο εξοπλισμός αερισμού τοποθετείτε σε ίσες αποστάσεις για καλύτερη ανάμιξη.
E-learning
Page 13
Nireas Project
Πλεονεκτήματα/ μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα •
Μεγάλη εμπειρία σε κατασκευή και λειτουργία παγκοσμίως
•
Κατάλληλη για πολλούς τύπουε αστικών στερεών αποβλήτων
•
Ανθεκτικότητα σε μεγάλα/τοξικά φορτία
•
Συμβατότητα με όλους τους τύπους αερισμού
Μειονεκτήματα •
Ευάλωτη σε προβλήματα διόγκωσης ιλύος
Σύνοψη μεθόδου •
Η επεξεργασίαενδέχεται να περιλαμβάνει πρωτοβάθμια επεξεργασία
•
Τα απόβλητα, η ανακυκλοφορία και το οξυγόνο διανέμονται ομοιόμορφα στη δεξαμενή
•
Ο αερισμός ενδέχεται να είναι πιο αποτελεσματικός
•
Μεγιστοποιείται η χρήση της δεξαμενής
•
Επιτρέπεται υψηλή φόρτιση οργανικού φορτίου
Λειτουργία Ο τρόπος λειτουργίας ολοκληρωμένης ανάδευσης αποτελεί μία παραλλαγή των τεχνικών ανάμιξης που χρησιμοποιείται για την εξασφάλιση ίσης κατανομής του εισέρχοντος φορτίου αποβλήτων, του διαλυμένου οξυγόνου και της ανακυκλοφορούμενης ιλύς σε όλη τη δεξαμενή. Η θεωρία αυτής της τροποποίησης είναι ότι όλα τα μέρη της δεξαμενής θα πρέπει να είναι όμοια σε ποσότητα φαγητού, οργανισμών και αέρα. Αυτό επιτυγχάνεται με την τοποθέτηση των διαχυτήρων σε διάφορα σημεία, αλλά και την εισαγωγή των λυμάτων και της ανακυκλοφορούμενης ιλύος από διάφορα σημεία στον αεριστήρα. Παράχοντας παρόμοιες συνθήκες σε όλη τη δεξαμενή αερισμού επιτρέπεται μία αναλογία τροφή/μικροοργανισμοί ίση με 1/1, και παράγεται εκρροή συγκρίσιμη με αυτή της συμβατικής λειτουργίας. Γενικά, οι μικρότερες δεξαμενές αερισμού αναμιγνύονται καλύτερα από τις μεγαλύτερες. Συνήθως, ο αερισμός είναι πιο αποτελεσματικός σε ένα σύστημα ολοκληρωμένης ανάμιξης. 2.4.1.5 Επεξεργασία βαθμιαίου αερισμού
E-learning
Page 14
Nireas Project
Διεργασία Ένας λιγότερο δημοφιλής ενελλακτικός τρόπος κατανομής του φορτίου στη δεξαμενή αερισμού είναι η παροχή διαφορετικών ποσοτήτων οξυγόνου κατά μήκος της δεξαμενής, ανάλογα με την απαίτηση οξυγόνου που μειώνεται σταδιακά κατά μήκος της δεξαμενής. Η τροποποίηση αυτή καλείται βαθμιαίος αερισμός. Το διάγραμμα ροής του βαθμιαίου αερισμού είναι το ίδιο με αυτό της συμβατικής μονάδας ενεργούς ιλύος. Το μειονέκτημα του βαθμιαίου αερισμού είναι ότι παρά το γεγονός ότι είναι πιο οικονομικός λόγω των μειωμένων ποσοτήτων αέρα, μπορεί να σχεδιαστεί μόνο για ένα φορτίο. Διάγραμμα ροής βαθμιαίου αερισμού
(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999)
Πλεονεκτήματα •
Μεγάλη εμπειρία σε κατασκευή και λειτουργία παγκοσμίως
•
Υψηλή απομάκρυνση αμμωνίας
•
Εύκολη μετατροπή σε άλλο σύστημα διεργασίας ενεργούς ιλύος
E-learning
Page 15
Nireas Project
Μειονεκτήματα •
Ο σχεδιασμός και η εφαρμογή διαφορετικών δόσεων οξυγόνου κατά μήκος της δεξαμενής ενδέχεται να παρουσιάσουν ορισμένες δυσκολίες
2.4.1.6 Επεξεργασίαπαρατεταμένου αερισμού Διεργασία Η πιο δημοφιλής διεργασία (παραλλαγή)
ενεργούς ιλύος είναι ο παρατεταμένος αερισμός. Η
επεξεργασία παρατεταμένου αερισμού είναι παρόμοια με τη συμβατική μέθοδο, εκτός από το γεγονός ότι λειτουργεί σε φάση ενδογενούς αναπνοής για τη μείωση της ιλύος. Σαν αποτέλεσμα, η δεξαμενή αερισμού είναι γενικά πολύ μεγαλύτερη. Στον παρατεταμένο αερισμό, όπως υπονοείται από την ονομασία, οχρόνος παραμονής της ιλύος είναι αυξημένος κατά 4 ή 5 φορές συγκρινόμενος με το συμβατικό, επομένως ο χρόνος που επιλέγεται είναι μεταξύ 24 με 40 ώρες. Σε αυτή τη επεξεργασίαο πρωτοβάθμιος καθίζησης δεν είναι απαραίτητος και μόνο μία προκαταρκτική μονάδα απαιτείται για την απομάκρυνθούν τα ογκώδη υλικά και να προστατευθεί ο εξοπλισμός. Μετά τον παρατεταμένο αερισμό χρησιμοποιείται ένας δευτεροβάθμιος καθίζησης τελικής καθίζησης χρησιμοποιείται, με ένα τυπικό ρυθμό επιφανειακής καθίζησης 14 με 28 m3 ανά
E-learning
Page 16
Nireas Project
m2, για χρόνο παραμονής ίσο με 4 ώρες. Η περίοδος παρατεταμένου αερισμού μειώνει ή περιορίζει την απαίτηση για απόθεση της πλεονάζουσας ιλύος και γι αυτό το λόγο αποτελεί ένα δημοφιλές σύστημα για μικρές μονάδες. Οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας ελαχιστοποιούν αυτή τη ποσότητα λειτουργόντας τη επεξεργασίασε φάση ενδογενους αναπνοής με ένα SRT διατηρούμενο στο εύρος των 20-40 ημερών. Ως αποτέλεσμα, το κόστος που απαιτείται για την απόθεση της ιλύος μειώνεται. Το σύστημα αυτό απαιτεί λιγότερο αερισμό από τη συμβατική μέθοδο και είναι κυρίως κατάλληλο για μικρές κοινότητς που χρησιμοποιούν συγκεκριμένες μεθόδους επεξεργασίας.
Διάγραμμα ροής παρατεταμένου αερισμού
E-learning
Page 17
Nireas Project
(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999) Η εκκροή είναι γενικά χαμηλή σε ΒΟD και καλώς νιτροποιημένη. Πλεονεκτήματα/Μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα •
Αντοχή σε μεγάλα/τοξικά φορτία
•
Συμβατό με όλους τους τύπους αερισμού
•
Ικανότητα για νιτροποίηση/απονιτροποίηση
•
Υψηλή ποσότητα εκρροής
•
Δεν απαιτήται πρωτοβάθμια καθίζηση
•
Παραγωγή σταθεροποιημένης ιλύος
Μειονεκτήματα
E-learning
Page 18
Nireas Project
•
Υψηλότερο ακατασκευαστικό κόστος σε σύγκριση με τη συμβατική μέθοδο επεξεργασίας, λόγω του μεγαλύτερου μεγέθους των δεξαμενών αερισμού
•
Αυξημένη κατανάλωση ενέργειας, λόγω του έντονου αερισμού
•
Κυρίως εφαρμόσιμη σε μεσαίες ή μικρές εγκαταστάσεις
Λειτουργία & Συντήρηση Ένα πρόβλημα που σχετίζεται με τη νιτροποίηση είναι η πτώση του pH, το οποίο μπορεί να διορθωθεί με προσθήκη διαλύματος ασβεστίου στη δεξαμενή αερισμού. Σύνοψη μεθόδου •
Η επεξεργασίαδεν απαιτεί πρωτοβάθμια επεξεργασία.
•
Χρησιμοποιείται συχνά για μικρές παροχές, όπως για σχολέια και οικιακά συγκροτήματα
•
Χρησιμοποιεί αερισμό για 24 ώρες
•
Παράγει το ελάχιστο ποσοστό αποβλήτων ενεργούς ιλύος
•
Η εκρροή είναι χαμηλή σε BOD (η επεξεργασίαείναι ικανή για 95% απομάκρυνση του BOD ή και μεγαλύτερη).
•
Η εκρροή είναι χαμηλή σε οργανικό και αμμωνιακό άζωτο
2.4.1.7 Επεξεργασία σταθεροποίησης με επαφή Διεργασία Στη επεξεργασία σταθεροποίησης-επαφής της ενεργούς ιλύος χρησιμοποιούνται δύο ξεχωριστές δεξαμενές ή διαμερίσματα (επαφής και προαερισμού) για τη επεξεργασία των υγρών αποβλήτων. Στη επεξεργασίααυτή τα υγρά απόβλητα (συνήθως χωρίς πρωτοβάθμια καθίζηση) μεταφέρονται στην αεριζόμενη δεξαμενή επαφής, όπου αναμιγνύονται με τη σταθεροποιημένη ιλύ που αφαιρί γρήγορα τα αιωρούμενα, κολλοειδή και ένα μέρος του διαλυμμένου ΒΟD (το εγκλωβισμένο αιωρούμενο BOD στην ιλύ, καθώς και η απορρόφηση των κολλοειδών και του διαλυμένου BOD από την ιλύ συσσωματώνονται). Οι αντιδράσεις αυτές παρέχουν περίπου 90% αφαίρεση του BOD μέσα σε 15 λεπτά χρόνου επαφής. Στη συνέχεια, το αναμεμιγμένο διάλυμμα περνάει σε δευτεροβάθμιο καθίζηση, όπου η ιλύς διαχωρίζεται από τη διαυγασμένη εκρροή. Η ιλύς που καθιζάνει ανακυκλοφορείται πίσω στη στη δεξαμενή επαναερισμού, όπου λαμβάνει χώρα η σταθεροποίηση της οργανικής ύλης. Ο τελικός όγκος της συνολικής δεξαμενής αερισμού είναι τυπικά 50% μικρότερος από αυτόν της συμβατικής μεθόδου.
E-learning
Page 19
Nireas Project
Σε μία τυπική επεξεργασίασταθεροποίησης επαφής, η μικρή δεξαμενή επαφής, με χρόνο παραμονής ½ ώρα δεσμεύει την αδιάλυτη οργανική ύλη στην ενεργό ιλή. Η διάυγαση διαχωρίζει την καθιζάμενη ιλύ από την υπερκείμενη. Στη συνέχεια, ο μικρότερος όγκος ιλύος αερίζεται περισσότερο για 3 με 4 ώρες. Δεδομένου ότι το συνολικό ρεύμα των αποβλήτων αερίζεται για μικρότερο χρονικό διάστημα ( με μόνο την ανακυκλοφορούμενη ενεργό ιλύ να αερίζεται για περισσότερο χρόνο), η χωρητικότητα της δεξαμενής αερισμού είναι μικρότερη από αυτή των συμβατικών μονάδων. Με την ενεργό ιλύ σε δύο δεξαμενές, η μονάδα δεν τίθεται εκτός λειτουργίας όταν η δεξαμενή επαφής δε λειτουργεί. Τα ποσοστάανακυκλοφορίας της ιλύος με σταθεροποίηση επαφής κυμμαίνονται μεταξυ 30 με 60%. Διάγραμμα ροής σταθεροποίησης επαφής
(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999) Πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα •
Απαιτούνται χαμηλότερες δόσεις οξυγόνου
•
Δεν υπάρχει απώλεια ΜLSS όταν λαμβάνει χώρα υπερφόρτωση υδραυλικού φορτίου
Μειονεκτήματα
E-learning
Page 20
Nireas Project
•
Μειωμένη ικανότητα για νιτροποίηση
•
Περίπλοκη λειτουργία
Σύνοψη μεθόδου •
Η σταθεροποίηση επαφής δεν απαιτεί πρωτοβάθμια επεξεργασία
•
Κατά τη διάρκεια της λειτουγίας, οι οργανισμοί συλλέγουν την οργανική ύλη (κατά τη διάρκεια της επαφής).
•
Τα στερεά και η ενεργός ιλύς διαχωρίζονται από τη ροή μέσω καθίζησης
•
Η ενεργός ιλύς και τα στερεά αερίζονται για 3 με 6 ώρες (σταθεροποίηση)
•
Η ανακυκλοφορούμενη ιλύς αερίζεται πριν αναμιχθεί με το ρεύμα εισρροής
•
Η ενεργός ιλύς οξειδώνει τη διαθέσιμη οργανική ύλη.
•
Παρόλο που η επεξεργασίαείναι περίπλοκη στον έλεγχο, απαιτεί μικρότερο όγκο δεξαμενής από άλλες μεθόδους και μπορεί να προκατασκευαστεί ως μία μονάδα πακέτο για μικρές παροχές
•
Ένα μειονέκτημα είναι ότι οι κοινοί υπολογισμοί ελέγχου δεν παρέχουν χρήσιμες πληροφορίες.
Λειτουργία Η λειτουργία μιας μονάδας ενεργούς ιλύος στη βάση της σταθεροποίησης επαφής απαιτεί δύο δεξαμενές αερισμού. H μία δεξαμενή είναι για το διαχωρισμό του επαναερισμού της ανακυκλοφορούμενης ιλύος για τουλάχιστον 4 ώρες πριν εισαχθεί στην άλλη δεξαμενή αερισμού για να αναμιχθεί με τα πρωτοβάθμια λύματα που χρήζουν επεξεργασίας. Αν το περιεχόμενο των στερεών στη δεξαμενή αερισμού "A" (αεριστήρας αναμεμιγμένου διαλύματος) και στη δεξαμενή αερισμου "B" (επαναερισμός μόνο της ανακυκλοφορούμενης ιλύος) συνδυαστούν, ο λόγος τροφή/μικροοργανισμοί είναι ο ίδιος όπως στη συμβατική λειτουργία. Ωστόσο, αν εξετάσουμε μόνο τη δεξαμενή αερισμού "A" όπου πραγματοποιείται η φόρτιση, ο λόγος τροφή/μικροοργανισμοί είναι σχεδόν διπλός από αυτόν των συμβατικών μεθόδων. Η σταθεροποίηση επαφής στοχεύει στο να έχει οργανισμόυς που αφομοιώνουν και αποθηκεύουν μεγάλες ποσότητας του φορτίου υγρών αποβλήτων σε μικρό χρόνο (30 με 90 λεπτά). Η ενεργός ιλύς διαχωρίζεται από τα επεξεργασμένα υγρά απόβλητα στο δευτεροβάθμιο καθίζηση και επιστρέφει στη δεξαμενή επαναερισμού "B". Καμία νέα τροφή δεν προστίθεται στη δεξαμενή επαναερισμού και οι μικροοργανισμοί πρέπει να χρησιμοποιήσουν το υλικό που συνέλλεξαν και αποθήκευσαν στην πρώτη δεξαμενή αερισμού. Όταν η αποθηκευμένη τροφή χρησιμοποιηθεί, οι μικροργανισμοί αρχίζουν να ψάχνουν για περισσάτερη τροφή και είναι έτοιμοι να επιστρέψουν στη δεξαμενή "A."
E-learning
Page 21
Nireas Project
Οι έλεγχοι διεργασίας για μία μονάδα σταθεροποίησης επαφής είναι οι ίδιοι με αυτούς των συμβατικών μονάδων, όπως περιγράφησαν σε αυτό το κεφάλαιο. Με το σύστημα σταθεροποίησης επαφής και την αποθήκη μικροοργανισμών στη δεξαμενή αερισμού "Β" αποφεύγεται η ολική απόπλυση των στερεών όταν λαμβάνουν χώρα μεγάλες παροχές ή η εξόντωση των μικροοργανισμών από τοξικά απόβλητα που φτάνουν στη μοάδα. Όταν υπολογίζονται τα φορτία, τα στερεά στη δεξαμενή επαναερισμού μπορεί να αγνοηθούν. Η ποιότητα των λυμάτων μπορεί να μην είναι η ίδια όπως για τα φορτία των συμβατικών διεργασιών, αλλά τα αποτελέσματα των υπολογισμών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη λειτουργία της μονάδας. . 2.4.1.8 Επεξεργασίαενεργούς ιλύος με οξυγόνο Διεργασία Η επεξεργασίαενεργούς ιλύος με οξυγόνο χρησιμοποιεί υψηλή καθαρότητα οξυγόνου αντί για αέρα. Οι δεξαμενές αερισμού συνήθως καλύπτονται και το οξυγόνο ανακυκλοφορείται, μειώνοντας τις απαιτήσεις οξυγόνωσης. Η επεξεργασίααυτή πρέπει να αερίζει μία ποσότητα των αερίων που συσσωρεύονται εντός της δεξαμενής αερισμού έτσι ώστε να αφαιρείται το διοξείδιο του άνθρακα. Ωστόσο, ενδέχεται να απαιτείται η ρύθμιση του pH του αναμεμιγμένου διαλύματος. Καθώς η ποσότητα του οξυγόνου που προστίθεται στη επεξεργασίααυτή είναι περίπου 4 φορές μεγαλύτερη από αυτή που είναι διαθέσιμη με τη συμβατική μέθοδο, το φορτίο BOD είναι υψηλότερο, συνεπώς ο όγκος της δεξαμενής αερισμού μικρός.Πειραματικά αποτελέσματα υποστηρίζουν ότι η ενεργός ιλύς με οξυγόνο καθιζάνεικαλύτερα από αυτή με αέρα. Σε μια μονάδα επεξεργασίας απαιτείται μία εγκατάσταση παραγωγής και παροχής υψηλής καθαρότητας οξυγόνου.
Διάταξη ενεργοποίησης ιλύος με καθαρό οξυγόνο
(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999)
E-learning
Page 22
Nireas Project
Πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα •
Αντοχή σε τοξικά/μεγάλα φορτία
•
Εφαρμόσιμη σε πολλούς τύπους αστικών υγρών
•
Εύκολος έλεγχος και ρύθμιση του DO
•
Παραγωγή σταθεροποιημένης ιλύος
Μειονεκτήματα •
Χαμηλή ικανότητα για νιτροποίηση
•
Αυξημένη κατανάλωση ενέργειας λόγω παραγωγής οξυγόνου
•
Πολύπλοκη λειτουργία
•
Nocardia foaming formation
Σύνοψη μεθόδου •
Η επεξεργασίααπαιτεί πρωτοβάθμια επεξεργασία
•
Επιτρέπει υψηλότερο οργανικό φορτίο
•
Απαιτούνται υψηλά επίπεδα στερεών
•
Λειτουργεί σε μεγαλύτερες αναλογίες F/M
•
Χρησιμοποιεί κεκαλυμμένες δεξαμενές
•
Η χρήση οξυγόνου ελλοχεύει κινδύνους
•
Η παραγωγή οξυγόνου είναι ακριβή
E-learning
Page 23
Nireas Project
2.4.1.9 Επεξεργασίαεναλασσόμενων φάσεων διαλείποντος έργου (SBR) Εξοπλισμός Προκαταρκτική επεξεργασία Οι απαιτήσεις προκαταρκτικής επεξεργασίας βασίζονται στο περιεχόμενο των υγρών αποβλήτων, στον τύπο του συστήματος συλλογής, και σε άλλους παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά τα λύματα της μονάδας. Στις περισσότερες περιπτώσεις η προκαταρκτική επεξεργασία με μία εγκατάσταση SBR περιλαμβάνει την εσχάρωση και την αφαίρεση της άμμου και των λιπών.
Εσχάρες Τα μηχανήματα εσχάρωσης συνήθως εγκαθίστανται πριν από το SBR για την αφαίρεση των κατακρημνισμάτων από το ρεύμα των υγρών αποβλήτων. Οι SBR είναι ευάλωτοι σε κλαδιά και πλαστικά υλικά που μπορούν να φράξουν τις αντλίες και να μπλοκάρουν τις αυτόματες βαλβίδες στο άνοιγμα ή στο κλείσιμο. Σε περίπτωση που δεν υπάρχουν κατακρημνίσματα στο ρεύμα υγρών αποβλήτων που μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα, τότε οι εσχάρες δεν είναι απαραίτητες. Όταν απαιτείται εσχάρωση, μπορούν να χρησιμοποιηθούν αυτόματα λεπτά κόσκινα ή χειροκίνητες εσχάρες. Ο τύπος του εξοπλισμού εσχάρωσης που απαιτείται εξαρτάται από τον τύπο και την ποσότητα των κατακρημνισμάτων που πρέπει να αφαιρεθούν από τα υγρά απόβλητα. Εξάμμωση Αν τα υγρά απόβλητα περιέχουν άμμο, αυτή θα καταλήξει στις δεξαμενές SBR. Η απομάκρυνση της άμμου είναι συνήθως σημαντική για συνδυασμένα ρεύματα αποβλήτων από διάφορες πηγές.
Απομάκρυνση λιπών Τα σαπούνια, τα λάδια και ταλίπη, αν δεν αφαιρεθούν πριν τις δεξαμενές SBR, θα σχηματίσουν μεγάλες μπάλες και αφρούς και θα συσσωρευθούν στην επιφάνεια των SBR. Το πρόβλημα αυτό δημιουργεί οσμές, αναστέλλει τις λειτουργίες έγχυσης, μειώνει την ποιότητα της εκρροής, και προωθεί την αναπαραγωγή των εντόμων. Η χειρονακτική ξάφριση των αντιδραστήρων και ο θάλαμος επαφής με χλώριο αποτελούν υψηλής έντασης εργασίες (και επομένως δαπανηρές). H άσχημη εμ’φνιση και οι οσμές των αφρών και των λιπών που επιπλέουν δίνουν άσχημη εντύπωση στους επισκέπτες και σουε ρυθμιστές για τη λειτουργία της μονάδας επεξεργασίας. Ανεξάρτητα
E-learning
Page 24
Nireas Project
από τον τύπο του συστήματος συλλογής που εξυπηρετεί τη μονάδα SBR, αν υπάρχουν λίπη στο ρεύμα των αποβλήτων πρέπει να αφαιρεθούν πριν την εισαγωγή στις δεξαμενές SBR. Πρωτοβάθμια επεξεργασία Στις περισσότερες SBR διεργασίες δεν παρέχεται πρωτοβάθμια επεξεργασία, αλλά μπορεί να κατασκευαστεί ή να κρατηθεί σε εκσυγχρονισμένες μονάδες ενεργούς ιλύος, ή όπου αναμένεται μεγάλο φορτίο βαρέων στερεών. Η πρωτοβάθμια επεξεργασία θα αποτελείται από δεξαμενές πρωτοβάθμιας καθίζησης ή διαυγαστήρες.
Αντιδραστήρες 1. Αριθμός αντιδραστήρων Η επεξεργασία ενεργούς ιλύος SBR απαιτεί τουλάχιστον δύο αντιδραστήρες. Ο ένας αντιδραστήρας είναι για πλήρωση και λειτουργία, ενώ ο άλλος για καθίζιση. Πολλοί έμπειροι λειτουργοί έργων (ΕΕΛ) υποστηρίζουν ότι πρέπει να υπάρχουν τουλάχιστον τρεις αντιδραστήρες, έτσι ώστε δύο να είναι πάντα σε λειτουργία, ακόμα και όταν μία δεξαμενή είναι εκτός λειτουργίας για μεγάλα χρονικά διαστήματα. 2. Σχήμα δεξαμενής (βιολογικού αντιδραστήρα) Οι αντιδραστήρες κατασκευάζονται σε διάφορες μορφές και σχήματα συμπεριλαμβανομένων των ορθογωνίων, κυλινδρικών και ελλειπτικών. Ενδέχεται να είναι εξοπλισμένοι με ευθή ή κεκλιμένα τοιχώματα. 3. Βάθη αντιδραστήρων Η στάθμη των αντιδραστήρων SBR φτάνει το μέγιστο του ύψους κατά τη διάρκεια της πλήρωσης, και πέφτει στο ελάχιστο ύψος μετά το στάδιο της καθίζησης. Μετά την καθίζηση, ένα μεγάλο ποσοστό του περιεχομένου της δεξαμενής παραμένει στον αντιδραστήρα. Για αυτό το λόγο, οι αντιδραστήρες SBR διαθέτουν αρκετό βάθος. Όταν ένας αντιδραστήρας έχει πληρωθεί στη μέγιστη στάθμη λειτουργίας του, αυτή καλείται ΑΝΩΤΑΤΗ ΣΤΑΘΜΗ ΝΕΡΟΥ ΑΣΥ (TWL). Στο τέλος του κύκλου καθίζησης, όταν τα λύματα έχουν καθιζάνει μέχρι ένα καθορισμένο βάθος, το βάθος αυτό καλείται ΚΑΤΩΤΑΤΗ ΣΤΑΘΜΗ ΝΕΡΟΥ ΚΣΥ (BWL: Βοttom Water Level). Το βάθος νερού για τους περισσότερους αντιδραστήρες SBR κυμαίνεται από 3,3 έως 6,1 (ΑΣΥ ή TWL) και 2,1 έως 4,2 για τη ΚΣΥ (BWL). Το εύρος λειτουργίας (από ΑΣΥ (BWL) σε ΚΣΥ (TWL) των αντιδραστήρων είναι από 0,9 σε 1,8 μέτρα ύψους νερού.
E-learning
Page 25
Nireas Project
4. Σύστημα διαχωριστή-απομάκρυνσης υπερκείμενου υγρού (Decanter) Ειδικές διατάξεις συλλογής-απομάκρυνσης υπερκείμενου υγρού
τοποθετούνται σε κάθε
αντιδραστήρα SBR για την αφαίρεση του ανάμικτου υγρούυπερκείμενου υγρού μετά τη φάση της διαύγασης (καθίζησης) . Υπάρχουν διάφορoι τύποι decanter που παράγονται από διάφορους κατασκευαστές. Σε κάποια Decanter χρησιμοποιούνται βυθιζόμενες αντλίες, ενώ σε άλλα σιφώνια. Άλλα Decanter μπορεί να είναι τοποθετημένα πάνω από τη στάθμη νερού του αντιδραστήρα. Τα δοχεία τύπου . Decanters τύπου launder απομακρύνουν το υπερκείμενο υγρό κοντά και κατω από την επιφάνεια του υγρού, μετά την διαύγαση (καθίζηση). Μερικά Decanter έχουν σχεδιασθεί να λειτουργούν ενώ μετακινούνται συνεχώς κάτω από τη στάθμη, ώστε πάντα να απομακρύνουν υπερκείμενο υγρό πλησίον της επιφάνειας-κατω από τη στάθμη.
Το επίπεδο λειτουργία του
Decanter είναι από την ΑΣΥ (TWL) μέχρι την ΚΣΥ (BWL). 5. Aερισμός/Ανάμιξη Η Ανάμιξη μπορεί να επιτευχθεί με μηχανικούς αναδευτήρες και ο αερισμός ενός αντιδραστήρα με φυσητήρες που παρέχουν αέρα στους διαχυτήρες φυσσαλίδων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένας συνδυασμός συσκευών ανάμιξης και αερισμού χρησιμοποιείται για την οικονομία στην κατανάλωση ενέργειας. Ένα μειονέκτημα της χρήσης
διαχυτήρων αέρα στους SBR είναι η
δυνατότητα υπεραερισμού. Απομάκρυνση περίσσειας ιλύος (λάσπης) Μετά την ολοκλήρωση της φάσης διαύγασης, η στάθμη της συμπυκνωμένης λάσπης (ή κουβέρτα λάσπης ή sludge blanket) κυμαίνεται από 1,5 m έως 3.,6m, εξαρτώμενη από το βαθος του αντιδραστηρα SBR. Συνήθως η στάθμη ιλύος καθορίζεται σε 40-50% της ΑΣΥ. Η απόρριψη της περίσσειας ενεργούς ιλύος από τον κάθε αντιδραστήρα πραγματοποιείται με δύο τρόπους: (1) σωλήνες αποστράγγισης με βαρύτητα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αφαίρεση του ανάμικτου υγρού κατά τη διάρκεια είτε του αερισμού είτε των περιόδων καθίζησης, ή (2) μία υποβρύχια αντλία μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Σε ορισμένους σχεδιασμούς, η αντλία μπορεί να ανυψωθεί ή να χαμηλωθεί σε διάφορα επίπεδα στον αντιδραστήρα. Η περίσσεια ενεργούς ιλύος (WAS) διαχειρίζεται σε άλλες εγκαταστάσεις, όπως οι αερόβιοι/αναερόβιοι χωνευτές ή οι κλίνες ξήρανσης ιλύος. Η απόρριψη της ιλύος κανονικά απαιτείται για τον έλεγχο των στερεών (MLSS) του αντιδραστήρα. Με αυτόν τον τρόπο ελέγχεται ο λόγος F/M (τροφή/μικροοργανισμοί) ή ο χρόνος παραμονής των στερεών για τη διεργασία ενεργούς ιλύος. Σε ορισμένες μικρές μονάδες, με μικρές παροχές, ο χρόνος παραμονής της ιλύος μπορεί να είναι πολύ
E-learning
Page 26
Nireas Project
μεγάλος. Οι μονάδες αυτές λειτουργούν για μεγάλες χρονικές περιόδους (αρκετούς μήνες) χωρίς την ανάγκη απόρριψης των στερεών. Οι μονάδες SBR με ηλικίες ιλύος 30 με 45 ημερών παράγουν μία αρκετά βιο-σταθεροποιημένη
ιλύ που μπορεί να μην απαιτεί
περαιτέρω οξείδωση. Οι μονάδες αυτές χρησιμοποιούν απευθείας τις κλίνες ξήρανσης ή τα συστήματα κομποστοποίησης για τη διάθεση των στερεών της ενεργούς ιλύος. Οι μονάδες
που
λειτουργούν
με
μικρότερης
ηλικίας
ιλύες
απαιτούν
περαιτέρω
βιοσταθεροποίηση των απορριπτόμενων στερεών σε ξεχωριστές μονάδες. Η επιπρόσθετη επεξεργασία μπορεί να είναι αερόβια ή αναερόβια χώνευση ή υγρή καύση. Η επιπρόσθετη επεξεργασία απαιτείται επειδή οι λάσπες μικρών ηλικιών ή χρόνων παραμονής στερεών (SRT) περιέχουν μεγάλες ποσότητες πτητικής οργανικής ύλης, οι οποίες προκαλούν οσμές και άλλες οχλήσεις. Ο τρόπος λειτουργίας της μονάδας SBR εξαρτάται από τον αριθμό των αντιδραστήρων που είναι διαθέσιμοι, τη διάταξη και το σχεδιασμό των αντιδραστήρων και, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, την ποιότητα της εκροής που απαιτείται. . Εναλλασσόμενος έλεγχος Οι
αντιδραστήρες
SBR
ελέγχονται
από
έναν
μικροεπεξεργαστή
που
καλείται
προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής (PLC). Τα PLC ελέγχουν τις ακολουθίες των κύκλων του αντιδραστήρα για κάθε στάδιο της επεξεργασίας χρησιμοποιώντας βαλβίδες με κινητήρα, ηλεκτρομαγνητικές ή με πεπιεσμένο αέρα (πνευματικές). Το σύστημα PLC ρυθμίζει της συσκευές αερισμού ή ανάμιξης και ελέγχει τον εξοπλισμό μετάγγισης μέσω αισθητήρων στάθμης, αυτόματων χρονοδιακοπτών και ροόμετρων. Το PLC είναι επίσης προγραμματισμένο να ελέγχει και άλλους εξοπλισμούς της μονάδας, όπως εσχάρες, αντλίες αποβλήτων και συσκευές χλωρίωσης. Αυά τα εξαρτήματα αυτόματου εξοπλισμού και το λογισμικό των υπολογιστών παρέχονται από τους κατασκευαστές των SBR. Το hardware του PLC είναι δομημένο σε ενότητες (modules) και η αντικατάσταση μιας ελαττωματικής ενότητας δεν είναι δύσκολη. Σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, μία εσωτερική μπαταρία τροφοδοτεί το PLC. Αν υπάρξει πρόβλημα και στην μπαταρία και στην παροχή ρεύματος, το λoγισμικό ανακτάται από ένα chip μνήμης και μπορεί να επαναφορτωθεί εύκολα. Μετεπεξεργασία Συνήθως η μόνη μετεπεξεργασία
της εκρροής των μονάδων SBR είναι η απολύμανση
πριν τη διάθεση στον αποδέκτη. Για την απολύμανση χρησιμοποιούνται συνήθως χλώριο ή ενώσεις χλωρίου. Ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την απολύμανση των
E-learning
Page 27
Nireas Project
εκρροών του SBR είναι η διαλείπουσα απελευθέρωση τους από τους αντιδραστήρες σε φουρνιές (batch operation). Μετά το πέρας της περιόδου καθίζησης στον αντιδραστήρα, λαμβάνει χώρα ο κύκλος των απομακρυνσης εκροής (decanting). Ανάλογα με τον εξοπλισμό μετάγγισης και το πρόγραμμα λειτουργίας του PLC, μία πολύ γρήγορη άντληση της εκρροής από τον αντιδραστήρα μπορεί να συμβεί. Επομένως, οι εγκαταστάσεις απολύμανσης πρέπει να είναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να υποστηρίζουν μεγάλες παροχές. Επίσης, μία δεξαμενή αποθήκευσης πρέπει να είναι διαθέσιμη για την επάρκεια χρόνου επαφής με τον παράγοντα απολύμανσης. Ο εξοπλισμός προσθήκης των χημικών για την απολύμανση πρέπει να έχει τέτοιο μέγεθος, ώστε να παρέχονται σωστές δόσεις και να επιτυγχάνεται αποτελεσματική απολύμανση. Περιγραφή των φ;aσεων SBR Ο αντιδραστήρας εναλασσόμενων φάσεων διαλείποντος έργου (SBR) είναι ένας μονός, πλήρους ανάμιξης αντιδραστήρας, ο οποίος λειτουργεί υπό συνθήκες διαλείποντος έργου. Πρόσφατα, οι SBR έχουν προκύψει σαν μία καινοτόμος τεχνολογία επεξεργασίας υγρών αποβλήτων. Οι SBR μπορούν να εκτελούν τις εργασίες της πρωτοβάθμιας καθίζησης, της βιολογικής οξείδωσης και της δευτεροβάθμιας καθίζησης (διαύγασης) σε έναν μόνο αντιδραστήρα. Ένας τυπικός κύκλος επεξεργασίας αποτελείται από τα ακόλουθα 5 βήματα: πλήρωση, αντίδραση, καθίζηση, άντληση και ελευθέρωση. Ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας, οι SBR μπορούν να επιτύχουν καλή αφαίρεση του BOD και του αζώτου.
1. Τα υγρά απόβλητα γεμίζουν τη δεξαμενή και αναμιγνύονται με τη
βιομάζα
που
έχει
συμπυκνωθεί στον πυθμένα κατά
τη
διάρκεια
των
προηγούμενων κύκλων. 2. Προστίθεται
αέρας
στη
δεξαμενή για την ενίσχυση της βιολογικής ανάπτυξης και τη
E-learning
Page 28
Nireas Project
διευκόλυνση της μείωσης των αποβλήτων. 3. Η ανάδευση και ο αερισμός διακόπτονται στο στάδιο αυτό για να επιτραπεί η καθίζηση των στερεών. 4. Η
διαυγασμένη
εκροή
απορρίπτεται 5. Κατά το στάδιο αυτό η ιλύς μπορεί να αφαιρεθεί. 1. Στάδιο (φάση) πλήρωσης
2. Στάδιο (φάση) αντίδρασης
E-learning
Page 29
Nireas Project
3. Στάδιο (φάση) καθίζησης
E-learning
Page 30
Nireas Project
4. Στάδιο (φάση) άντλησης
5. Στάδιο (φάση) απομάκρυνσης περίσσειας ιλύος
E-learning
Page 31
Nireas Project
Σχεδιασμός Οι αντιδραστήρες SBR είναι κατάλληλοι για εφαρμογές που χαρακτηρίζονται από χαμηλές ή διακοπτόμενες συνθήκες ροής. Τα συστήματα αντιδραστήρα εναλασσόμενων φάσεων διαλείποντος έργου είναι ιδιαίτερα πρακτικά για μικρές αστικές παροχές για τρεις λόγους: 1. Οι διεργασίες ελέγχου μίας μονάδας SBR εφαρμόζονται έναν προγραμματισμένος λογικός ελεγκτής (PLC). Όταν το σύστημα SBR τεθεί σε λειτουργία, αυτόματα ενεργοποιείται ο μηχανισμός ελέγχου της ρουτίνας των εναλασσόμενων διεργασιών. 2. Η επεξεργασία SBR είναι πολύ σταθερή εξαιτίας της μεγάλης ηλικίας της ιλύος και των μεγάλων χρόνων παραμονής (SRT). Δεδομένου ότι όλες οι φάσεις επεξεργασίας λαμβάνουν χώρα σε μία μόνο δεξαμενή, μεγάλες εισροές φορτίου είναι δύσκολο να προκαλέσουν απόπλυση (διαφυγή) της ιλύος. 3. Η κατασκευή μίας μονάδας SBR συνήθως κοστίζει λιγότερο από αυτή της συμβατικής λόγω του περιορισμού των δευτεροβάθμιων διαυγαστήρων και, στις περισσότερες περιπτώσεις, των εγκαταστάσεων ανακυκλοφορίας της ιλύος. Σε ορισμένες μονάδες, δεν απαιτείται ξεχωριστή εγκατάσταση για τη χώνευση της ιλύος εξαιτίας του χαμηλού οργανικού φορτίου και της μεγάλης ηλικίας της ιλύος που διατηρείται σε μία επεξεργασία SRB. Η ιλύς αποτίθεται
απευθείας
από
τους
αντιδραστήρες
στις
κλίνες
ξήρανσης
ή
στην
κομποστοποίηση. Σχηματικό διάγραμμα αντιδραστήρα εναλασσόμενων φάσεων διαλείποντος έργου (SBR)
E-learning
Page 32
Nireas Project
(Eddy, 1999)
Τυπικός αντιδραστήρας SBR
E-learning
Page 33
Nireas Project
(Eddy, 1999) Κινητοί υπερχειλιστές που χρησιμοποιούνται για την άντληση του υπερκείμενου υγρού του αντιδραστήρα SBR
(Eddy, 1999)
E-learning
Page 34
Nireas Project
Πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα •
Απλή διεργασία
•
Ευελιξία στη λειτουργία
•
Κατάλληλη για πολλούς τύπους υγρών αποβλήτων
•
Εξισορρόπηση, πρωτοβάθμια διάυγαση (στις περισσότερες περιπτώσεις), βιολογική επεξεργασία, και δευτεροβάθμια διαύγαση μπορούν να επιτευχθούν σε ένα μόνο αντιδραστήρα.
•
Μικρή απαίτηση σε επιφάνεια εγκατάστασης
•
Δυνατότητα μείωσης του κόστους κεφαλαίου περιορίζοντας τους διαυγαστήρες και άλλο εξοπλισμό
Μειονεκτήματα •
Περίπλοκη λειτουργία
•
Αυξημένο υδραυλικό φορτίο ενδέχεται να διαταράξει τη διεργασία
•
Αυξημένος βαθμός πολυπλοκότητας των μονάδων χρονικού προγραμματισμού των φάσεων και ελέγχου που απαιτούνται (συγκριτικά με τα συμβατικά συστήματα), ειδικά για μεγαλύτερα συστήματα.
•
Υψηλότερες απαιτήσεις συντήρησης (συγκριτικά με τα συμβατικά συστήματα) που σχετίζονται με περίπλοκους ελέγχους, αυτόματους διακόπτες και αυτόματες βαλβίδες.
•
Πιθανότητα διαφυγής με την εκροή της υπερκείμενης ή της καθιζάνουσας ιλύος κατά τη φάση της άντλησης σε ορισμένες διατάξεις SBR.
•
Πιθανότητα βουλωμάτων συστημάτων αερισμού κατά τη διάρκεια ορισμένων φάσεων,, ανάλογα με το σύστημα αερισμού που χρησιμοποιείται από τον κατασκευαστή.
•
Δυνατότητα απαίτησης για εξισορρόπηση μετά το SBR , ανάλογα με τις κατάντη διεργασίες.
Λειτουργία
1. ΣΤΑΔΙΟ 1—ΠΛΗΡΩΣΗ Ή ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑ Το στάδιο πλήρωσης ή τροφοδοσίας επιτρέπει τη ροή ανεπεξέργαστων
ή των
πρωτοβάθμια επεξεργασμένων λυμάτων. Με τη επεξεργασία της πλήρωσης η στάθμη του
E-learning
Page 35
Nireas Project
αντιδραστήρα ανέρχεται από το σημείο BWL, το οποίο είναι το επίπεδο της στάθμης μετά τον κύκλο της άντλησης. Ο αντιδραστήρας πληρώνεται μέχρι το σημείο μέγιστης στάθμης λειτουργίας ΑΣΥ ή TWL: TOP WATER LEVEL ). Το μέγιστο επίπεδο κατά τη διάρκεια της πλήρωσης κυμαίνεται μεταξύ 60 με 100 τοις εκατό του όγκου του αντιδραστήρα. Το ίδιο ισχύει και για το στάδιο της άντλησης. Το BWL κατά το στάδιο αυτό κυμμαίνεται μεταξύ 60 με 80 τοις εκατό του όγκου του αντιδραστήρα. Ο χρόνος του κύκλου επεξεργασίας ελέγχεται από το PLC με χρονοδιακόπτη ή αισθητήρα στάθμης στον αντιδραστήρα. Οι κύκλοι πλήρωσης ποικίλουν σημαντικά εξαιτίας του τρόπου της διεργασίας ελέγχου και του ρυθμού ροής τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Για παράδειγμα, τα PLC μπορούν να προγραμματιστούν για την επιτάχυνση των κύκλων των διαδοχικών εργασιών κατά τις ξηρές περιόδους. Κατά τη διάρκεια του κύκλου πλήρωσης, μερική επεξεργασία λαμβάνει χώρα εντός του αντιδραστήρα. Οι μικροοργανισμοί της ενεργούς ιλύος που παραμένουν στον αντιδραστήρα μετά την τελευταία φάση άντλησης συνεχίζουν να διασπούν και να μεταβολίζουν τα απόβλητα. 2. ΣΤΑΔΙΟ 2—ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ Ή ΑΕΡΙΣΜΟΣ Η έναρξη του κύκλου αντίδρασης ή αερισμού μπορεί να εξαρτάται από τον τύπο των συσκευών αερισμού που χρησιμοποιούνται για την παροχή διαλυμένου οξυγόνου στο μίγμα. Επιθυμείται η άμεση έναρξη της ανάδευσης του αντιδραστήρα για την επαναιώρηση της συμπυκνωμένης ενεργούς ιλύος και την ανάμιξη των λυμάτων με το ανάμικτο υγρό. Οι μηχανικοί αεριστήρες μπορεί να τεθούν σε λειτουργία μόλις αρχίσει ο κύκλος της πλήρωσης και να συνεχίσουν μέχρι το τέλος του κύκλου αντίδρασης. Τα συστήματα διαχεόμενου αέρα μπορούν να προγραμματιστούν έτσι ώστε να μην αρχίσουν τον αερισμό μέχρι ο αντιδραστήρας να φτάσει την ΑΣΥ (TWL). Έτσι αποφεύγεται ο υπεραερισμός και η ανεπαρκής λειτουργία των φυσητήρων. Κάποια συστήματα SBR με αερισμό διάχυσης σχεδιάζονται έτσι ώστε να λειτουργούν σε μειωμένες ροές αέρα κατά τη διάρκεια του κύκλου πλήρωσης για να διευκολύνεται η ανάδευση. Τότε, όταν ο αντιδραστήρας φτάσει μία συγκεκριμένη στάθμη, οι ρυθμοί ροής αέρα αυξάνονται προκειμένου να διατηρηθούν τα επιθυμητά επίπεδα οξυγόνου και η ανάδευση στον αντιδραστήρα. Οι διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο στάδιο αυτό είναι ίδιες με αυτές της κανονικής δεξαμενής αερισμού, όπου οι μικροοργανισμοί καταναλώνουν (αφομοιώνουν) την οργανική ύλη (τροφή) για την ανάπτυξη τους και σε προϊόντα αναπνοής (CO2 και Η2Ο). Ο χρόνος του κύκλου, ο οποίος προγραμματίζεται στο PLC, σχεδιάζεται έτσι ώστε να επιτευχθούν οι απαιτήσεις ποιότητας της εκρροής της συγκεκριμένης μονάδας.
3. Στάδιο 3—Καθίζηση
E-learning
Page 36
Nireas Project
Όλη η ανάδευση διακόπτεται. Αυτό επιτρέπει στην ενεργό ιλύ να κατακαθίσει στον πυθμένα του αντιδραστήρα, δημιουργώντας ένα στρώμα στερεών και αφήνοντας από πάνω ένα καθαρό υπερκείμενο υγρό. Ο ρυθμός διαχωρισμού των στερεών καθορίζεται από την κατάσταση της ιλύος μέσα στον αντιδραστήρα. Αυτή μπρορεί να παρατηρηθεί παίρνοντας ένα δείγμα διαλύματος από τον αντιδραστήρα κατά το τέλος του κύκλου αντίδρασης. Το δείγμα πρέπει να αναλυθεί σε ένα εργαστήριο για να καθοριστεί ο ΔΕΙΚΤΗΣ ΟΓΚΟΥ ΙΛΥΟΣ (SVI), ή μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα απλό JAR TEST για τη μέτρηση της καθίζησης. Το SBR συνήθως παράγει μία καλύτερη εκρροή από ένα συμβατικό σύστημα επειδή στον κύκλο καθίζησης τα υγρά απόβλητα είναι τελείως ήρεμα. Το μήκος του κύκλου καθίζησης βασίζεται στους ρυθμούς καθίζησης του αντιδραστήρα. Η διάρκεια του κύκλου μπορεί να ελέγχεται από τον εκτιμώμενο χρόνο ή από αισθητήρες στάθμης. Οι αισθητήρες στάθμης ενημερώνουν το σύστημα PLC όταν η στάθμη φτάσει το εκτιμώμενο κατώτερο ή ανώτερο επίπεδο. Οι ρυθμοί SVI μπορεί διαφέρουν από αντιδραστήρα σε αντιδραστήρα στην ίδια μονάδα υγρών αποβλήτων και από μέρα σε μέρα στον ίδιο αντιδραστήρα. Οι SVI επηρεάζονται από παράγοντες όπως το οργανικό φορτίοπ των λυμάτων,, η παρουσία νηματοειδών βακτηρίων, και η παρουσία ενώσεων που είναι τοξικές για τους μικροοργανισμούς της ενεργούς ιλύος. 4. Στάδιο 4—Άντληση Ο κύκλος της άντλησης παρέχει το χρόνο για την αφαίρεση του πάνω στρώματος των διαυγασμένων υγρών αποβλήτων από τον αντιδραστήρα; το υγρό αυτό είναι η εκροή της μονάδας. Ο εξοπλισμός άντλησης ενεργοποιείται αυτόματα. Το υλικό της επιφάνειας (αφρός ή αιωρούμενα κατακρημνίσματα) αποτρέπεται από το να φύγει από τον αντιδραστήρα, χρησιμοποιόντας φράγματα ή περσίδες. Έτσι αποφεύγεται η υποβάθμιση της ποιότητας της εκρροής εξαιτίας αύξησης των αιωρούμενων στερεών. Ο κύκλος της άντλησης κατεβάζει τη στάθμη του αντιδραστήρα από το ΑΣΥ (TWL) στην ΚΣΥ (BWL). Όταν η στάθμη φτάσει το BWL, ο εξοπλισμός άντλησης τίθεται εκτός λειτουργίας αυτόματα. Ανάλογα με τον εξοπλισμό άντλησης, ο κύκλος αυτός μπορεί να είναι αυξομειωθεί χρονικά , αλλά τυπικά απαιτεί 45 λεπτά. Συντομότεροι ή μεγαλύτεροι κύκλοι μπορούν να προγραμματιστούν.
5. ΣΤΑΔΙΟ 5—ΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗ Στις μονάδες SBR που έχουν αρκετούς αντιδραστήρες σε λειτουργία, χρησιμοποιείται ένας κύκλος ελευθέρωσης. Αυτός ο κύκλος αφήνει έναν αντιδραστήρα εντελώς γεμάτο πριν περάσει
E-learning
Page 37
Nireas Project
στον επόμενο. Δεδομένου ότι το στάδιο αυτό δεν είναι απαραίτητο, καμιά φορά παραλείπεται από το πρόγραμμα. Κατά τη διάρκεια του κύκλου αυτού ή κατά το τέλος του κύκλου άντλησης, η περίσσεια ιλύος μπορεί να αφαιρεθεί από τον αντιδραστήρα. . 2.4.1.10
Διεργασίες για βιολογική απομάκρυνση αζώτου
Το άζωτο μπορεί να αφαιρεθεί από τα εισερχόμενα υγρά απόβλητα με χημικούς-φυσικούς τρόπους (πχ υπερχλωρίωση μέχρι το break point ή απομάκρυνση σαν αμμωνία με αερισμό : airstripping) ή βιολογικούς τρόπους, οι οποίοι αποτελούνται από τη νιτροποίηση που ακολουθείται από απονιτροποίηση. Στον επόμενο πίνακα δίνονται ενδεικτικές συγκεντρώσεις των αζωτούχων ενώσεων που περιέχονται στα αστικά υγρά απόβλητα: Ουσία
Συγκέντρωση (mg/L)
TN
20-85*
TCN
8-35
Aμμωνία
12-50
NO2- , NO3-
-
*Σε πολλά μέρη του κόσμου με μειωμένα αποθέματα νερού, οι ολικές συγκεντρώσεις αζώτου ξεπερνούν τα 200 mg/L στα οικιακά υγρά απόβλητα.
Νιτροποίηση Ο όρος νιτροποίηση χρησιμοποιείται για τη περιγραφή της βιολογικής διεργασίας δύο βημάτων, κατά την οποία η αμμωνία (NH4-N) αρχικά οξειδώνεται σε νιτρώδη (NO2-N) και στη συνέχεια τα νιτρώδη οξειδώνονται σε νιτρικά (NO3-N). Η ανάγκη για νιτροποίηση προκύπτει από τις ανησυχίες για την ποιότητα του νερού που προκαλούνται από (1) την επίδραση της αμμωνίας στους υδάτινους αποδέκτες αναφορικά με τις συγκεντρώσεις DO και την τοξικότητα για τα ψάρια, (2) την ανάγκη για απομάκρυνση του αζώτου για την αποφυγή του ευτροφισμού, και (3) την ανάγκη ελέγχου του αζώτου για εφαρμογές επεναχρησιμοποίησης νερού συμπεριλαμβανομένης του εμπλουτισμού των υπογείων υδάτων. Υπεύθυνα για τη νιτροποίηση στις διεργασίες ενεργούς ιλύος και βιοφιλμ είναι τα αερόβιοα αυτότροφα βακτήρια. Η νιτροποίηση, όπως έχει σημειωθεί παραπάνω είναι μία διεργασία δύο σταδίων, η οποία περιλαμβάνει δύο ομάδες βακτηρίων. Στο πρώτο στάδιο, η αμμωνία οξειδώνεται
E-learning
Page 38
Nireas Project
σε νιτρώδη από μία ομάδα αυτότροφων βακτηρίων. Στο δεύτερο στάδιο, τα νιτρώδη οξειδώνονται σε νιτρικά από μία άλλη ομάδα αυτότροφων βακτηρίων. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι οι δύο ομάδες αυτότροφων βακτηρίων είναι ευκρινώς διαφορετικές. Τα πιο κοινά βακτήρια νιτροποίησης υγρών αποβλήτων είναι τα αυτότροφα βακτήρια Nitrosomonas και Nitrobacter, τα οποία οξειδώνουν την αμμωνία σε νιτρώδη (NO2-N) και μετά σε (NO3-N), αντίστοιχα. Υπάρχουν δύο συστήματα νιτροποίησης σε αντιδραστήρες αιωρούμενης βιομάζας. 1. Συνδυασμός οξείδωσης άνθρακα-νιτροποίηση (σύστημα νιτροποίησης ενός σταδίου). Η διεργασία
αυτή χαρακτηρίζεται από ένα χαμηλό λόγο BOD5/TKN και έχει χαμηλό πληθυσμό
νιτροποιητών. Το περισσότερο οξυγόνο χρησιμοποιείται από ετερότροφους μικροοργανισμούς. 2. Νιτροποίηση σε δύο στάδια. Στα συστήματα ενεργούς ιλύος δύο σταδίων η νιτροποίηση εξελίσσεται ικανοποιητικά. Στο πρώτο στάδιο αφαιρείται το BOD, ενώ οι νιτροποιητές είναι ενεργοί στο δεύτερο στάδιο. Η νιτροποίηση είναι ευάλωτη στο pH, και οι ρυθμοί μειώνονται σημαντικά σε τιμές pH κάτω από 6,8. Σε τιμές pH κοντά στο 5,8 με 6 οι ρυθμοί μπορεί να είναι 10 με 20% του ρυθμού σε pH 7. Οι βέλτιστοι ρυθμοί νιτροποίησης λαμβάνουν χώρα σε τιμές pH στο εύρος 7,5 με 8. Ένα pH της τάξης του 7 με 7,2 χρησιμοποιείται κανονικά για τη διατήρηση λογικών ρυθμών νιτροποίησης και για τοποθεσίες με νερά χαμηλής αλκαλικότητας, στη μονάδα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων προστίθεται αλκαλικότητα για τη διατήρηση του pH σε αποδεκτές τιμές. Η ποσότητα της αλκαλικότητας που προστίθεται εξαρτάται από την αρχική συγκέντρωση αλκαλικότητας και της ποσότητας NH4-N που είναι να οξειδωθεί. Η αλκαλικότητα μπορεί να προστεθεί με τη μορφή ασβέστου, ανθρακικής σόδας, δισσανθρακικού διαλύματος νατρίου, ή υδροξειδίου του μαγνησίου ανάλογα με το κόστος και τα θέματα χειρισμού (δυνατοτήτων μεταφοράς-αποθήκευσης κλπ) των χημικών. Οι νιτροποιητικοί οργανισμοί είναι ευαίσθητοι σε πολλές οργανικές και ανόργανες ενώσεις και σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις από αυτές που επηρεάζουν τους αερόβιους ετερότροφους οργανισμούς. Σε πολλές περιπτώσεις, οι ρυθμοί νιτροποίησης αναστέλλονται ακόμα και αν τα βακτήρια συνεχίσουν να να αναπτύσσονται και να οξειδώνουν την αμμωνία και τα νιτρώδη, αλλά σε σημαντικά μειωμένους ρυθμούς. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η τοξικότητα μπορεί να είναι
E-learning
Page 39
Nireas Project
αρκετή για να σκοτώσει τα νιτροποιητικά βακτήρια. Οι νιτροποιητές θεωρούνται καλοί δείκτες της παρουσίας οργανικών τοξικών ενώσεων σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Απονιτροποίηση Για την αφαίρεση του αζώτου από τα υγρά απόβλητα η νιτροποίηση πρέπει να ακολουθηθεί από απονιτροποίηση. Η βιολογική αναγωγή (το αντίθετο της οξείδωσης) των νιτρικών σε μονοξείδιο του αζώτου, υποξείδιο του αζώτοου και αέριο άζωτο καλείται απονιτροποίηση. Η πιο κοινή επεξεργασία που χρησιμοποιείται για την βιολογική απομάκρυνση του αζώτου από τα υγρά απόβλητα καλείται τροποποιημένη διεργασία Ludzak-Ettinger (MLE). Η διεργασία αποτελείται από μια ανοξική δεξαμενή που ακολουθείται από μια δεξαμενή αερισμού, όπου λαμβάνει χώρα η νιτροποίηση. Τα
νιτρικά που παράγονται στη δεξαμενή αερισμού
ανακυκλοφορούνται πίσω στην ανοξική δεξαμενη. Επειδή το οργανικό υπόστρωμα των υγρών αποβλήτων παρέχει δότη ηλεκτρονίων για τις αντιδράσεις οξείδωσης χρησιμοποιώντας νιτρικά, υπόστρωμα απονιτροποίησης. Επίσης, επειδή η ανοξική επεξεργασία εξελίσσεται πριν τη δεξαμενή αερισμού, η επεξεργασία είναι γνωστή ως "προ-ανοξική"απονιτροποίηση. Substrate driven (preanoxic denitrification) process
(Eddy, 1999) Στη δεύτερη διεργασία, η οποία παρουσιάζεται στο επόμενο Διάγραμμα, η απονιτροποίηση λαμβάνει χώρα μετά τη νιτροποίηση και η πηγή ηλεκτρονίων είναι από ενδογενή αφομοίωση (endogenous) decay. Η επεξεργασία αυτή γενικά ονομάζεται ως μετανοξική απονιτροποίηση, καθώς η αφαίρεση του BOD έχει ήδη συμβεί και δεν είναι διαθέσιμο για την αντίδραση μείωσης
E-learning
Page 40
Nireas Project
των νιτρικών. Όταν μια επεξεργασία μετανοξικής απονιτροποίησης εξαρτάται αποκλειστικά από την ενδογενή αναπνοή για παραγωγή ενέργειας, έχει πολύ μικρότερο ρυθμό αντίδρασης από αυτό των προανοξικών διεργασιών που χρησιμοποιούν BOD υγρών αποβλήτων.
Endogenous driven (postanoxic denitrification)
(Eddy, 1999)
Οι
προ-ανοξικές
και
μετα-ανοξικές
διεργασίες
απονιτροποίησης
που
περιγράφονται
χρησιμοποιούν ετερότροφα βακτήρια για τη μείωση των νιτρικών, αλλά υπάρχουν και άλλοι τρόποι βιολογικής απομάκρυνσης του αζώτου. Η αμμωνία μπορεί να μετατραπεί σε αέριο άζωτο από αυτότροφα βακτήρια υπό αναερόβιες συνθήκες και από ετερότροφα νιτροποιητικά βακτήρια υπό αερόβιες συνθήκες. Πολλά βακτήρια έχουν θεωρηθεί ικανά για απονιτροποίηση, αλλά παρόμοια μικροβιακή ικανότητα δεν έχει βρεθεί σε άλγη ή μήκυτες. Τα βακτήρια που είναι ικανά για απονιτροποίηση είναι και ετερότροφα και αυτότροφα. Τα πιο κοινά είδη απονιτροποιητικών βακτηρίων είναι τα Pseudomonas, τα οποία χρησιμοποιούν πολλές οργανικές ενώσεις που περιέχουν υδρογόνο, μεθανόλη, υδρογονάνθρακες, οργανικά οξέα, αλκοόλες, βενζοϊκά, και άλλες αρωματικές ενώσεις. 2.4.1.11
Διεργασίες για βιολογική απομάκρυνση φωσφόρου.
Μέθοδοι επεξεργασίας Στις μονάδες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων, ο φωσφόρος απομακρύνεται με χημικούς τρόπους (π.χ κατακρήμνιση φωσφόρου χρησιμοποιόντας ιόντα σίδηρου ή αλουμίνιου) και με "βιολογικούς" τρόπους. Τα κύρια πλεονεκτήματα της βιολογικής απομάκρυνσης του φωσφόρου έναντι της
E-learning
Page 41
Nireas Project
χημικής κατακρήμνισης είναι τα μειωμένα κόστη για χημικά και η λιγότερη παραγωγή ιλύος. Όλες οι διεργασίες περιλαμβάνουν αερόβια και αναερόβια στάδια και βασίζονται στη συγκράτηση του φωσφόρου κατά το αερόβιο στάδιο και την απελευθέρωσή του κατά το αναερόβιο. Οι εμπορικές διεργασίες μπορούν να χωριστούν σε κύριας και πλευρικής παροχής. Οι πιο δημοφιλείς διεργασίες περιγράφονται παρακάτω. Διεργασίες στο κύριο ρεύμα 1. Aναερόβια/Oξική (Α/Ο) Διεργασία Η διεργασία Α/Ο αποτελεί ένα τροποποιημένο σύστημα ενεργούς ιλύος, το οποίο περιλαμβάνει μια αναερόβια ζώνη (χρόνος παραμονής= 0,5-1 ώρα) ανάντη της συμβατικής δεξαμενής (χρόνος παραμονής = 1-3 ώρες). Κατά τη διάρκεια της αναερόβιας φάσης, ο ανόργανος φώσφορος απελευθερώνεται από τα κύτταρα ως αποτέλεσμα της υδρόλυσης πολυφοσφωρικών. Η ενέργεια που απελευθερώνεται χρησιμοποιείται για την απορρόφηση του ΒΟD από τα υγρά απόβλητα. Η απόδοση της απομάκρυνσης είναι υψηλή όταν ο λόγος BOD/φώσφορο είναι πάνω από 10. Κατά την αερόβια φάση, ο διαλυτός φώσφορος λαμβάνεται από τα βακτήρια τα οποία συνθέτουν πολυφωσφορικά, χρησιμοποιώντας την ενέργεια που απελευθερώνεται από τη BOD οξείδωση. Η επεξεργασία Α/Ο έχει ως αποτέλεσμα την απομάκρυνση του φωσφόρου και του BOD από την εκροή και την παραγωγή ιλύος πλούσια σε φώσφορο. Τα κύρια χαρακτηριστικά της διεργασίας αυτής είναι ο σχετικά χαμηλός χρόνος παραμονής των στερεών (SRT) και οι υψηλοί ρυθμοί οργανικού φορτίου. Επεξεργασία A/O
(Eddy, 1999) 2. Επεξεργασία Bardenpho
E-learning
Page 42
Nireas Project
Αυτό το σύστημα αφαιρεί το άζωτο με νιτροποίηση-απονιτροποίηση, καθώς και τον φώσφορο. Η επεξεργασία αυτή αποτελείται από δύο αερόβιες και δύο ανοξικές δεξαμενές ακολουθούμενες από μια δεξαμενή καθίζησης ιλύος. Η Δεξαμενή 1 είναι ανοξική και χρησιμοποιείται για απονιτροποίηση, χρησιμοποιόντας υγρά απόβλητα ως πηγή άνθρακα. Η Δεξαμενή 2 είναι μια αερόβια δεξαμενή που χρησιμοποιείται και για οξείδωση του άνθρακα και για νιτροποίηση. Το αναμεμιγμένο διάλυμα από αυτή τη δεξαμενή, το οποίο περιέχει νιτρικά, επιστρέφεται στη δεξαμενή 1. Η ανοξική δεξαμενή 3 αφαιρεί μέσω απονιτροποίησης τα νιτρικά που παραμένουν στην εκροή. Τελικά, η δεξαμενή 4 είναι μια αερόβια δεξαμενη που χρεισιμοποιείται για την αφαίρεση του αέριου αζώτου το οποίο είναι αποτέλεσμα απονιτροποίησης. ΕπεξεργασίαBardenpho
(Eddy, 1999)
Λειτουργία Η επεξεργασία Bardenpho χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση (90-95%) όλου του αζώτου που υπάρχει στα ανεπεξέργαστα υγρά απόβλητα ανακυκλώνοντας το πλούσιο σε άζωτο ανάμικτο υγρό από τη δεξαμενή αερισμού σε μια ανοξική ζώνη, η οποία τοποθετείται μπροστά από τη δεξαμενή αερισμού. Η απονιτροποίηση λανβάνει χώρα στην ανοξική ζώνη υπό την απουσία διαλυμένου οξυγόνου. Περαιτέρω απονιτροποίηση μπορεί να πραγματοποιηθεί προσθέτοντας μια δεύτερη ανοξική δεξαμενή για την αφαίρεση των νιτρικών που απομένουν ματά την ανακυκλοφορία. Ο βαθμός απομάκρυνσης των νιτρικών εξαρτάται από το ρυθμό ανακυκλοφορίας του ανάμεικτου διαλύματος από τη δεξαμενή αερισμού. Κάποιες μονάδες διαθέτουν τρεις αντλίες ανακυκλοφορίας
E-learning
Page 43
Nireas Project
οι οποίες επιτρέπουν την άντληση ανά δύο, τέσσερεις, ή έξι φορές της μέσης "ξηρής" παροχής πίσω στην ανοξική ζώνη. Συνήθως η άντληση ανά 4 φόρές της μέσης "ξηρής" παροχής είναι αρκετή για την επίτευξη ικανοποιητικής απομάκρυνσης του αζώτου. Η σωστή παροχή ανακυκλοφορίας μπορεί να καθοριστεί μελετώντας το επίπεδο των νιτρικών στην εκροή της πρώτης ανοξικής δεξαμενής. Αν η συγκέντρωση των νιτρικών στην εκροή είναι πάνω από 1 mg/L, ο ρυθμός ανακυκλοφορίας είναι πολύ υψηλός επειδή δεν παρέχεται αρκετός χρόνος παραμονής στην ανοξική ζώνη για να συμβεί απονιτροποίηση. Αν επιθυμείται απομάκρυνση του φωσφόρου, μια δεξαμενή ζύμωσης προστίθεται πριν από την ανοξική ζώνη. Η ανακυκλοφορούμενη ενεργός ιλύς αναμειγνύεται με το διάλυμα συμβάλλοντας στη δημιουργία μιας συνθήκης οργανικού "στρες" με απουσία διαλυμένου οξυγόνου και νιτρικών. Αυτή η συνθήκη επιτρέπει τη βιολογική απομάκρυνση του φωσφόρου στις ακόλουθες δεξαμενές αερισμού. Διεργασίες επεξεργασίας σε παρακαμπτήρια γραμμη (Sidestream Processes) Η επεξεργασία PhoStrip είναι μια επεξεργασία σε
παρακαμπτήρια γραμμη
, η οποία
σχεδιάζεται για την απομάκρυνση του φωσφόρου με βιολογικούς, καθώς και με χημικούς τρόπους. Η ενεργός ιλύς πλευρικής ανακυκλοφορίας οδηγείται σε μια αναερόβια δεξαμενή η οποία καλείται αναερόβια δεξαμενή απομάκρυνσης φοσφώρου (anaerobic phosphorus stripper), όπου ο φώσφορος απελευθερώνεται από την ιλύ. Στο υψηλό σε φώσφορο υπερκείμενο υγρό προστίθεται ασβέστης (υδράσβεστος για την απομάκρυνση του φωσφόρου με χημική κατακρήμνιση. Ο χρόνος παραμονής των στερεών στη δεξαμενή αερισμού είναι 5 με 20 ώρες. Η συγκράτηση του φωσφόρου στη δεξαμενή αερισμού εξασφαλίζεται όταν το είπεδο το DO είναι 2 mg/L. Η επεξεργασία PhoStrip μπορεί να επιτύχει συγκέντρωση P της τάξης 1 mg/L αν ο λόγος διαλυτό BOD/ διαλυτό Ρ είναι χαμηλός (12-15).
Επεξεργασία PhoStrip
E-learning
Page 44
Nireas Project
(Gabriel Bitton, 2005)
2.4.1.12 Αεριζόμενες λίμνες επεξεργασίας (Suspended growth aerated lagoons and ponds)
αιωρούμενης
βιομάζας
Εξοπλισμός
E-learning
Page 45
Nireas Project
Διεργασία Οι αεριζόμενες δεξαμενές ή λίμνες είναι παρόμοιες με τις επαμφοτερίζουσες δεξαμενές σε συστήματα δεξαμενών σταθεροποίησης αποβλήτων, με τη διαφορά ότι η φυσική οξυγόνωση ενισχύεται με μηχανική εισαγωγή αέρα προκειμένου να επιτευχθούν υψηλοί ρυθμοί οργανικής αποδόμησης και απομάκρυνσης των θρεπτικών. Καθώς η οξυγόνωση δεν εξαρτάται από τη δράση των αλγών και τη φωτοσύνθεση, οι δεξαμενές μπορεί να είναι πιο βαθιές (επομένως μικρότερης επιφάνειας) και είναι κατάλληλες για πιο κρύα κλίματα. Υπάρχουν δύο τύποι αεριζόμενων δεξαμενών: οι κοινές αεριζόμενες λίμνες
είναι ενισχυμένες επαμφοτερίζουσες
δεξαμενές, ενώ οι αεριζόμενες δεξαμενές πλήρους ανάμιξης είναι στην ουσία συστήματα ενεργούς ιλύος χωρίς ιλύ. Η εκροή των αεριζόμενων δεξαμενών μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί ή να χρησιμοποιηθεί για εμπλουτισμό υδροφορέων, όμως η ιλύς που καθιζάνει στον πυθμένα, απαιτεί περαιτέρω επεξεργασία ή σωστή απόθεση. Η μικρότερη εδαφική απαίτηση σημαίνει ότι είναι κατάλληλη και για αγροτικές και για περιαστικές περιοχές. Ωστόσο, η χρήση των αεριστήρων αυξάνει την πολυπλοκότητα των συστημάτων και απαιτεί τη χρήση τεχνικού εξοπλισμού και ενέργειας.
E-learning
Page 46
Nireas Project
Σχηματικό διάγραμμα(σε τομή) μια τεχνητά αεριζόμενης λίμνης επεξεργασίας (μερικής ανάμιξης) Schematic view of an artificially aerated facultative lagoon (partially mixed)
Παράμετροι σχεδιασμού Αεριζόμενες
επαμφοτερίζουσες
δεξαμενές/λίμνες:
Ο
σχεδιασμός
των
αεριζόμενων
επαμφοτερίζοντων δεξαμενών είναι παρόμοιος με αυτό των επαμφοτερίζοντων δεξαμενών, με μια αερόβια ζώνη κοντά στην επιφάνεια και μια βαθύτερη αναερόβια ζώνη. Αλλά δεν υπάρχουν απαιτήσεις σε έκταση επιφάνειας καθώς η επεξεργασία δεν εξαρτάται από τη φωτοσύνθεση. Τα δύο κύρια κριτήρια σχεδιασμού είναι ο υδραυλικός χρόνος παραμονής (HRT) και το βάθος. Ο HRT θα πρέπει να προσαρμοστεί έτσι ώστε να επιτευχθεί μια ικανοποιητική απομάκρυνση του BOD και είναι συνήθως 4 με 10 μέρες για οργανικά φορτία 20 με 30 g BOD/m3 /day. Το βάθος της δεξαμενής πρέπει να σχεδιάζεται έχοντας υπόψη τη συμβατότητα με το σύστημα αερισμού και την ανάγκη ενός αερόβιου στρώματος σχεδόν 2 μέτρων για την οξείδωση των αερίων από την αναερόβια αποσύνθεση της ιλύος στον πυθμένα της δεξαμενής. Συνήθως, το βάθος κυμαίνεται μεταξύ 2,5 με 4 m. Η ποσότητα του οξυγόνου που παρέχεται από τις δεξαμενές αερισμού για αερόβια αποσύνθεση/σταθεροποίηση της οργαανικής ύλης θα πρέπει κανονικά να είναι ίση με το τελικό BOD της εκροής. Ωστόσο, παρόμοιες λίμνες είναι γενικά σχεδιασμένες χρησιμοποιόντας εμπειρικές μεθόδους: HRT ίσο με 4 με 5 ημέρες έχει ως αποτέλεσμα 70 με 90% απομάκρυνση BOD5 σε μια μερικώς αεριζόμενη δεξαμενή με απαίτηση ενέργειας περίπου 4 W/m3.
E-learning
Page 47
Nireas Project
Πλήρους ανάμιξης δεξαμενές/λίμνες αερισμού: Οι πλήρους ανάμιξης δεξαμενές αερισμού είναι ουσιαστικά αερόβιες. Οι αεριστήρες εξυπηρετούν όχι μόνο για την οξυγόνωση του μέσου, αλλά και για να διατηρηθούν τα αιωρούμενα (βιομάζα) στερεά διασκορπισμένα στο υγρό μέσο. Τα συστήματα αυτά καλούνται και αντιδραστήρες πλήρους ανάμιξης CSTR (completely-stirred tank reactor) . Αυτές οι λίμνες αερισμού λειτουργούν παρόμοια με τις δεξαμενές αερισμού των διεργασιών ενεργούς ιλύος. Η κύρια διαφορά είναι ότι τα στερεά δεν ανακυκλοφορούνται. Η βιομάζα και τα στερεά από τα λύματα διατηρούνται μαζί σε αιώρηση. Αυτό ενισχύει την επαφή μεταξύ των βακτηρίων που περιέχονται στη βιομάζα (υπεύθυνα για την αποσύνθεση) και των λυμάτων προς αποσύνθεση. Επομένως, οι αερόβιες δεξαμενές πλήρους ανάμιξης έχουν μεγαλύτερη απόδοση από αυτές της μερικής ανάμιξης, γεγονός που συμβάλει στη μείωση του απαιτούμενου όγκου. Οι εδαφικές απαιτήσεις αυτού του συστήματος είναι μικρότερες συγκριτικά με άλλα συστήματα δεξαμενών. Ο τυπικός υδραυλικός χρόνος παραμονής (HRT) μιας δεξαμενής αερισμού πλήρους ανάμιξης είναι της τάξης του 2 με 4 ημέρες. Ο χρόνος αυτός είναι αρκετός για την απομάκρυνση των αιωρούμενων στερεών. Ένας HRT 4 ημερών, ο οποίος οδηγεί σε 70 με 90% απομάκρυνση του BOD, απαιτεί περίπου 20 W/m3 ενέργεια. Οι δεξαμενές αερισμού έχουν ικανότητες απομάκρυνσης παρόμοιες με τις επαμφοτερίζουσες, εκτός από το γεγονός ότι η νιτροποίηση μπορεί να είναι σχεδόν ολοκληρωμένη σε θερμές εποχές, ενώ οι κρύες καιρικές συνθήκες θα εμποδίσουν αυτή τη διαδικασία. Κάποια υποτυπώδης μείωση του αζώτου μπορεί να συμβεί (10 με 20%). Η αφαίρεση των κοπρανωδών κολοβακτηρίδιων της τάξης του 1 to 2 logs/100 ml είναι πιθανή. Παρά την καλή αποδοση των δεξαμενών αερισμού στην αφαίρεση της οργανικής ύλης από τα υγρά απόβλητα, η ποιότητα των εκροών δεν είναι ικανοποιητική για απευθείας απόθεση στο περιβάλλον. Οι δεξαμενές αερισμού πλήρους ανάμιξης πρέπει να ακολουθούνται από δεξαμενές καθίζησης, οι οποίες μπορεί να είναι είτε πολλές δεξαμενές με μικρό HRT (π.χ. 2 ημέρες), και να απαιτούν συχνή απομάκρυνση ιλύος, είτε μια επαμφοτερίζουσα δεξαμενή με HRT 10 ημέρες και ικανό βάθος για μεγάλη χωρητικότητα ιλύος. Οι αεριστήρες θα πρέπει να τοποθετούνται με προσοχή για την αποφυγή νεκρών περιοχών όπου τα στερεά μπορούν να καθιζάνουν. Οι πολλοί και μικροί αεριστήρες παρέχουν καλύτερη ανάμιξη από τους μεγαλύτερους και λιγότερους. Επίσης, οι στρογγυλεμένες γωνίες βοηθούν στην αποφυγή νεκρών περιοχών. Για την αποφυγή διαρροών και διήθησης στα υπόγεια νερά, ως κατασκευαστικά υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν άργιλος, άσφαλτος, συμπυκνωμένο έδαφος ή άλλο αδιαπέρατο υλικό. Ένα προστατευτικό ανάχωμα θα πρέπει επίσης να κατασκευαστεί για να αποτραπεί απορροή ή διάβρωση.
E-learning
Page 48
Nireas Project
Χωρητικότητα σχεδιασμού Προσαρμοσμένες για σχεδόν όλα τα υγρά απόβλητα (επίσης βιομηχανικά) σε αγροτικές ή αστικές περιοχές. Ωστόσο, η παροχή ηλεκτρισμού πρέπει να είναι συνεχής και οι οσμές ενδέχεται να προκαλέσουν πρόβλημα σε αστικές περιοχές. Ποιότητα εκροής •
Επαμφοτερίζουσες αεριζόμενες δεξαμενές: 70 με 90% BOD; HRT: 4 με 10 ημέρες
•
Αεριζόμενες δεξαμενές πλήρους ανάμιξης: 70 με 90% BOD; HRT: 2 με 4 ημέρες: υψηλή, απομάκρυνση φώσφορου, αζώτου και αμμωνίας.
Κόστη Τα κόστη επένδυσης είναι μέτρια προς υψηλά, αλλά απαιτείται ειδικός σχεδιασμός. Λόγω της μεγάλης κατανάλωσης ενέργειας για ανάδευση και αερισμό, η λειτουργία και η συντήρηση είναι ακριβή. Επίσης, οι συσκευές αερισμού αυξάνουν την πολυπλοκότητα της μονάδας και επομένως την πιθανότητα τχνικής αστοχίας (λόγω έλλειψης εφεδρικού εξοπλισμού ή μηχανικών ικανοτήτων). Κατά συνέπεια, τα κόστη είναι υψηλότερα για συστήματα WSP, ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες και τη διαθεσιμότητα εξοπλισμού. Σε κάποιες περιπτώσεις, τα συστήματα αερισμού ηλιακής ενέργειας μπορεί να είναι συμφέροντα. Πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα •
Δυνατότητα αντιμετώπισης αναπάντεχης/μη προβλεπόμενης φόρτισης
•
Μπορεί να διαχειριστεί υψηλά φορτία
•
Υψηλή μείωση BOD και παθογενών
•
Αν σχεδιαστεί σωστά δε δημιυργούνται σοβαρά προβλήματα με οσμές και έντομα
•
Απαιτείται λιγότερη έκταση συκριτικά με τα απλά συστήματα δεξαμενών (π.χ WSP)
•
Το επεξεργασμένο νερό μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί ή να αποτεθεί αν μια δευτεροβάθμια δεξαμενή ωρίμανσης/καθίζησης τοποθετηθεί μετά τη δεξαμενή αερισμού/ πλήρους ανάμιξης
Μειονεκτήματα •
Η ιλύς απαιτεί πρόσθετη επεξεργασία και/ή κατάλληλη απόθεση
•
Απαιτείται ειδικός σχεδιασμός και επίβλεψη κατασκευής
E-learning
Page 49
Nireas Project
•
Απαιτείται μια συνεχής πηγή ενέργειας/ηλεκτρικού για συνεχή αερισμό; η τεχνική δε λειτουργεί σε περίπτωση διακοπής ρεύματος
Λειτουργία & Συντήρηση Η εισροή στις δεξαμενές αερισμού θα πρέπει να έχει περάσει από εσχάρωση και καθίζηση, καθώς οποιοδήποτε μεγάλο αντικείμενο μπορεί να καταστρέψει το σύστημα αερισμού. Η δεξαμενή θα πρέπει να είναι φραγμένη έτσι ώστε να μην μπορούν να εισέλθουν μεγάλα αντικείμενα (π.χ σκουπίδια). Στην περίπτωση των αεριζόμενων επαμφοτερίζοντων δεξαμενών, η ιλύς θα πρέπει να αφαιρείται κάθε 2 με 5 χρόνια και είτε να πηγαίνει για περαιτέρω επεξεργασία (π.χ. αερόβια χώνευση, κομποστοποίηση) λη να αποτίθεται σωστά. Το ίδιο ισχύει για συστήματα πλήρους ανάμιξης: Η ιλύς των δεξαμενών καθίζησης (που συγκρατεί τα στερεά της εισροής) επίσης πρέπει να αφαιρείται και να διαχειρίζεται. Για την επισκευή και τη συντήρηση των μηχανημάτων αερισμού απαιτείται εξειδικευμένο προσωπικό.
Ενέργειες σε περιπτώσεις μη κανονικής λειτουργίας (οδηγός αντιμετώπισης βλαβών σε λίμνες-ponds)
E-learning
Page 50
Nireas Project
E-learning
Page 51
Nireas Project
E-learning
Page 52
Nireas Project
2.4.1.13
Οξειδωτική Τάφρος (ή Τάφρος οξείδωσης)
Equipment
Διεργασία Η Οξειδωτική Τάφρος εφαρμόστηκε πολλές δεκαετίες πριν σαν μια απλή διεργασία παρατεταμένου αερισμού, συνεχούς (όπου συνυπάρχουν εν σειρά ο αερισμός και η καθίζηση) ή ασυνεχούς λειτουργίας (σαν SBR),. H Οξειδωτική Τάφρος είναι μια διαφοροποίηση της λίμνης αερισμού ανεπεξέργαστων λυμάτων, η οποία συνδυάζει καθίζηση και αερόβια βιολογική οξείδωση σε μία μόνο μονάδα. Η τάφρος οξείδωσης είναι αποτελεσματική στο να διαχειρίζεται τα απόβλητα μικρών κοινοτήτων. Όμοια με τις λίμνες, η κατασκευή και τα κόστη επεξεργασίας είναι χαμηλά. Η απαιτούμενη ενέργεια για επεξεργασία είναι μικρή, και δε χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή και συντήρηση από τον φορέα διαχείρισης.
E-learning
Page 53
Nireas Project
Η τάφρος οξείδωσης λειτουργεί σε αυξημένα φορτία σε αντίθεση με τις δεξαμενές αερισμού. Ένας ρυθμός ανακυκλοφορίας περίπου 0,3m/sec διατηρεί τα στερεά σε αιώρηση. Η οξυγόνωση παρέχεται από ένα σύστημα αερισμού με ρότορα (επιφανειακό αεριστήρα με οριζόντιο αξονα περιστροφής.
Διαγράμματα επεξεργασίας με οξειδωτική ταφρο Α: με μια τάφρο, Β:με συνδυασμό πολλών τάφρων (Oxidation ditch flow sheets. A, Single ditch unit, B, Multiple ditch unit)
(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999) Η μονάδα μονής τάφρου στο Μέρος Α στο επόμενο σχήμα λειτουργεί σύμφωνα με την επόμενη αλληλουχία:
E-learning
Page 54
Nireas Project
Αρχικά, το στροφείο αερισμού κλείνει όταν η στάθμη στην τάφρο έχει φτάσει σε επίπεδο υπερχείλισης. Μετά τη καθίζηση της ιλύος στην τάφρο, επιπρόσθετα απόβλητα αντλούνται εκτοπίζοντας τον όγκο των υπερκείμενων και αυτός ο κύκλος επαναλαμβάνεται. Όταν ο χρόνος παραμονής των λυμάτων είναι τουλάχιστον 24 ώρες και υπάρχει αρκετό οξυγόνο, η ποσότητα πλεονάζουσας ιλύος είναι μικρή. Ένα εναλλακτικό ανοξικό και οξικό περιβάλλον καθιερώνεται στο κανάλι ανάλογα με την απόσταση από τη συσκευή αερισμού. Κατά συνέπεια, η τάφρος οξείδωσης μπορεί να επιτύχει καλή απομάκρυνση αζώτου διαμέσου της νιτροποίησης και της απονιτροποίησης. Κάποιες οξειδωτικοί τάφροι χρησιμοποιούν διαυγαστήρες για τον διαχωρισμό της ιλύος από το ανάμικτο υγρό Σύστημα ενεργούς ιλύος με τάφρο οξείδωσης
MORE Part B shows the multiple-ditch configuration. Ditches B and C are alternately used for settling while ditch A operates continuously. When ditch B is used for settling, the gates connecting pond A with B are closed, and the aeration rotor in ditch B is shut off. When the ditch is not used for settling, the aeration rotor is turned on, and the ditch functions in an auxiliary treatment capacity. After settling occurs in either ditch B or C, the gates to the ditch are opened, and the supernatant
E-learning
Page 55
Nireas Project
is discharged as in the single-ditch unit. After the supernatant is discharged, the settled sludge in the ditch is resuspended and distributed by the aeration rotor in that ditch.
Πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα •
Αντοχή σε τοξικότητα και μεγάλα φορτία
•
Υψηλή ποιότητα εκροής (δευτεροβάθμιας)
•
Δεν απαιτείται πρωτοβάθμια καθίζηση
•
Παραγωγή σταθεροποιημένης ιλύος (μικρότερη ποσότητα από τον κοινό παρατεταμένο αερισμό)
•
Χαμηλότερη ενεργειακή κατανάλωση σε σύγκριση με τον παρατεταμένο αερισμό
Μειονεκτήματα •
Υψηλό κατασκευαστικό κόστος σε σύγκριση με τη συμβατική επεξεργασία ενεργούς ιλύος, εξαιτίας των μεγάλων δεξαμενών αερισμού
•
Δεν είναι εύκολη η αναβάθμιση/επέκταση μίας υπάρχουσας εγκατάστασης
Σύνοψη μεθόδου •
Η μέθοδος δεν απαιτεί πρωτοβάθμια επεξεργασία
•
Η επεξεργασία τάφρου οξείδωσης είναι παρόμοια με αυτή του παρατεταμένου αερισμού
E-learning
Page 56
Nireas Project
Αντιμετώπιση προβλημάτων από μη κανονική λειτουργία Oxidation ditch bruss rotor – Troubleshooting guide
E-learning
Page 57
Nireas Project
2.4.1.14
Βιο-αντιδραστήρες μεμβρανών (MBR) ή Membrane Bio-Reactors
Γενικά Η επεξεργασία αντιδραστήρων βιολογικών μεμβρανών είναι μια τεχνολογία που αποτελείται από έναν βιοαντιδραστήρα αιωρούμενης βιομάζας, με ενσωματωμένο ένα σύστημα μεμβρανών υπερδιήθησης . Ουσιαστικά, το σύστημα υπερδιήθησης αντικαθιστά τη λειτουργία διαχωρισμού των στερεών των δευτεροβάθμιων διαυγαστήρων και τα αμμόφιλτρα σε ένα συμβατικό σύστημα ενεργούς ιλύος. Οι μεμβράνες υπερδιήθησης μπορούν επίσης να εμβυθιστούν σε μια δεξαμενή αερισμού, σε άμεση επαφή με το μικτό διάλυμα. Δεδομένου ότι αποτελεί μια πολύ τεχνική λύση, απαιτεί ειδικό σχεδιασμό και εξειδικευμένους χειριστές λειτουργίας-συντηρησης. Επίσης, έχει υψηλό κόστος, αλλά είναι πολύ αποδοτική. Με τη τεχνολογία MBR είναι δυνατόν να αναβαθμιστούν παλιές μονάδες υγρών αποβλήτων. Παράμετροι σχεδιασμού Όταν σχεδιάζονται κατάλληλα, τα συστήματα αυτά μπορούν να παρέχουν προχωρημένου επιπέδου απομάκρυνση θρεπτικών και των περισσότερων μικροβίων. Σε ένα σύστημα MBR, οι μεμβράνες βυθίζονται σε έναν αερόβιο βιολογικό αντιδραστήρα. Το πορώδες των μεμβρανών κυμμαίνεται από 0.02 μm με 0.4 μm (ανάλογα με τον κατασκευαστή), το οποίο θεωρείται μεταξύ μικροδιήθηση και υπερδιήθηση. To επιπέδο αυτό διήθησης επιτρέπει σε υψηλής ποιότητας εκροή να περάσει μέσα από τις μεμβράνες και περιορίζει τις διεργασίες καθίζησης και διήθησης που χρησιμοποιούνται τυπικά για διαχείριση υγρών αποβλήτων. Επειδή δεν υπάρχει ανάγκη για καθίζηση, η βιολογική επεξεργασία λειτουργεί σε μια υψηλότερη συγκέντρωση ανάμικτου υγρού. Αυτό μειώνει δραματικά την απαιτούμενη χωρητικότητα της δεξαμενής και επιτρέπει σε πολλές υπάρχουσες μονάδες να αναβαθμιστούν χωρίς προσθήκη νέων δεξαμενών. Προεπεξεργασία Για την αποφυγή μη επιθυμητών στερεών στο ρεύμα των αποβλήτων, τα οποία εισάγονται στη δεξαμενή μεμβράνης, ένα σημαντικό βήμα προεπεξεργασίας είναι η εσχάρωση λεπτόκοκων. Αυτό ελαχιστοποιεί τη συσώρευση στερεών και προστατεύει τη μεμβράνη από επιζήμια κατακρημίσματα και σωματίδια, επεκτείνει το χρόνο ζωής της μεμβράνης, μειώνει τα λειτουργικά κόστη και εξασφαλίζει μια ιλύ υψηλής ποιότητας, καθώς και μια ομαλή λειτουργία.
Μεμβράνη
E-learning
Page 58
Nireas Project
Κατά τη επεξεργασία υγρών αποβλήτων με MBR, ο διαχωρισμός υγρών-στερεών επιτυγχάνεται με μεμβράνες Μικροδιήθησης (MF) ή Υπερδιήθησης (UF). Μια μεμβράνη είναι απλά ένα υλικό δύο διαστάσεων που χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό των ρευστών ανάλογα με το σχετικό τους μέγεθος ή το ηλεκτρικό φορτίο. Η ικανότητα της μεμβράνης να επιτρέπει τη μεταφορά μόνο συγκεκριμένων ενώσεων καλείται ημι-διαπερατότητα. Αποτελεί μια φυσική διεργασία, όπου χωριστά συστατικά παραμένουν χημικά απαράλλαχτα. Τα συστατικά που περνάνε από τους πόρους της μεμβράνηε καλούνται διήθημα, ενώ τα απορριπτόμενα συμπύκνωμα. Υπάρχουν πέντε τύποι διάταξης μεμβρανών που είναι επι του παρόντος σε λειτουργία: •
με κοίλες ίνες (HF)
•
ελικοειδούς διάταξης (Spiral-wound)
•
φίλτρα με πλάκες και πλαίσια (π.χ επίπεδα φύλλα (flat sheet - FS))
•
φίλτρο με πτυχώσεις
•
Σωληνοειδής (Tubular)
Τα συστήματα βιοαντιδραστήρα μεμβρανών έχουν δυο βασικές διατάξεις: (1) τον ενσωματωμένο αντιδραστήρα που χρησιμοποιεί μεμβράνες βυθισμένες στον βιοαντιδραστήρα και (2) το MBR ανακυκλοφορίας στο οποίο το μικτό διάλυμα ανακυκλοφορεί μέσω μιας μεμβράνης που τοποθετείται έξω από τον αντιδραστήρα, σε χωριστή μεμβρανοδεξαμενή.
Σχηματικό διάγραμμα βιοαντιδραστήρων μεμβράνης; (α) ενσωματωμένο ΜΒR με μια βυθιζόμενη μεμβράνη, και (β) βιοαντιδραστήρας με ξεχωριστή μονάδα εξωτερικής μεμβράνης
E-learning
Page 59
Nireas Project
(Eddy, 1999)
Oι μεμβράνες που βυθίζονται στον αντιδραστήρα είναι στηριγμένες σε modules (επίσης καλούνται κασσέτες) τα οποία μπορούν να ανελκύονται και να βυθίζονται μέσα στον βιοαντιδραστήρα. Τα modules αποτελούνται από μεμβράνες, υποστηρικτική δομή για μεμβράνες, τροφοδοσία εισόδου και εξόδου, και γενικά μια συνολική υποστηρικτική δομή. Οι μεμβράνες υπόκεινται σε ένα κενό (μικρότερο από 50 kPa) το οποίο αντλεί νερό ενώ συγκρατεί τα στερεά στο βιοαντιδραστήρα διαμέσου της μεμβράνης. Προκειμένου να διατηρηθούν τα TSS μέσα στο βιοαντιδραστήρα και να καθαριστεί το εξωτερικό των μεμβρανών, αέρας από ενα φυσητήρα, εισάγεται μέσω ενός αγωγού διανομής στη βάση του module με τις μεμβράνες. Καθώς οι φυσσαλίδες του αέρα πηγαίνουν προς την επιφάνεια, λαμβάνει χώρα ο καθαρισμός της μεμβράνης (συχνά ο αερισμός δημιουργεί μια περιδίνιση, που παρεμποδίζει την έμφραξη των μεμβρανών, λόγω της συνεχώς αυξανόμενης συγκεντρωσης ιλύος (βιοστερεών) γύρω από τους πόρους της μεμβράνης. Ο αέρας επίσης παρέχει οξυγόνο για τη διατήρηση των αερόβιων συνθηκών.
Τυπική δέσμη μεμβρανών σε θέση προς τοποθέτηση σε ένα βιοαντιδραστήρα μεμβράνης
E-learning
Page 60
Nireas Project
(Eddy, 1999) Παρά τις εμβυθιζόμενες μεμβράνες, σε σειρά, ανακυκλοφορούμενη ενεργός ιλύς συστήματος MBR από το βιοαντιδραστήρα αντλείται προς μια μεμβράνη, όπου τα στερεά συγκρατούνται στο εσωτερικό της και το νερό περνάει μέσα προς τα έξω. Η κινητήρια δύναμη είναι μια πίεση που δημιουργείται από υψηλή ταχύτητα διέλευσης μέσω των μεμβρανών. Τα στερεά ανακυκλώνονται (με άντληση) στη δεξαμενή αερισμού-ενεργούς ιλύος. Οι μεμβράνες ξεπλένονται συστηματικά για την αφαίρεση των στερεών και καθαρίζονται χημικά για έλεγχο της πίεσης (και επαναφορά στην αρχική περατότητα). Αντικαθιστώντας το διαχωρισμό των στερεών στην καθίζηση βαρύτητας στους δευτεροβάθμιους διαυγαστήρες με το διαχωρισμό με μεμβράνες, αποφεύγονται προβλήματα νηματοειδών σχηματισμών, ανεπαρκούς καθίζησης ή επίπλευσης συσωματωμάτων και προβλήματα διαύγασης. Επίσης, η συγκέντρωση ΜLSS δεν ελέγχεται πλέον από τους περιορισμούς φόρτισης των δευτεροβάθμιων διαυγαστήρων.
E-learning
Τα συστήματα MBR μπορούν να λειτουργούν σε πολύ
Page 61
Nireas Project
υψηλότερες συγκεντρώσεις MLSS (10.000 μέχρι 15.000 mg/L και θεωρητικά μέχρι 25000 mg/L) από ότι οι συμβατικές διεργασίες ενεργούς ιλύος. Παρόλο που έχουν αναφερθεί υψηλές συγκεντρώσεις MLSS, αυτές στο εύρος μεταξύ 8000 με 10,000 mg/L είναι πιο αποδοτικές από πλευράς κόστους, όταν όλοι οι παράγοντες λαμβάνονται υπόψη (βουλώματα, ανάγκες καθαρισμού-επαναφοράς, φρορές μεμβρανών κλπ). Χωρητικότητα σχεδιασμού Εφαρμόσιμο σε συμβατικές μονάδες υγρών αποβλήτων Ποιότητα εκροής •
BOD mg/L <5
•
COD mg/L <30
•
NH3 mg/L <1
•
TN mg/L <10
•
Θολότητα NTU <1
Κόστος Παρόλου που το κεφάλαιο και τα κόστη λειτουργίας (μεμβράνες, χρησιμοποίηση οξυγόνου, ειδικός σχεδιασμός κ.λ.π) υπερβαίνουν τα κόστη της συμβατικής διεργασίας, φαίνεται ότι η αναβάθμιση της συμβατικής διεγασίας λαμβάνει χώρα ακόμα και στην περίπτωση που λειτουργεί καλά. Αυτό μπορεί να σχετιστεί με αύξηση στη τιμή και ανάγκη για επαναχρησιμοποίηση, καθώς και με αυστηρότερους κανονισμούς στην ποιότητα εκρροής. Ενσωματωμένο σύστημα MBR εμβυθιζόμενο σε βιοαντιδραστήραs
E-learning
Page 62
Nireas Project
Πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα •
Δεν υπάρχουν περιορίζονται,
απαιτήσεις για δευτεροβάθμιους διαυγαστήρες και διεργασίες διήθησης περιορίζοντας
έτσι
την
απαιτούμενη
επιφάνεια
της
μονάδας.
Σε
συγκεκριμένες περιπτώσεις, η απαιτούμενη επιφάνεια μπορεί να μειωθεί περαιτέρω, επειδή άλλες μονάδες, όπως οι χωνευτήρες ή η απολύμανση UV μπορούν επίσης να περιοριστούν (ανάλογα με τους ισχύοντες κανονισμούς). •
Μπορεί να σχεδιαστεί έτσι ώστε να παρατείνεται η παραμονή της ιλύος, και επομένως να μειώνεται η παραγωγή της.
•
Υψηλή (ανωτερη ή τριτοβάθμια) ποιότητα εκροής, καλύτερη από όλες τις δευτεροβάθμιες εργασίες.
•
Μεγαλύτερη ικανότητα ρυθμού φόρτισης ενός συστήματος..
Μειονεκτήματα •
Πολύ υψηλά κόστη λειτουργίας, επεξεργασίας και αρχικό κόστος (μεμβράνες)
•
Πολυκλοκότητα και βουλώματα μεμβράνης
•
Κόστη ενέργειας
•
Απαίτηση εξειδικευμένου προσωπικού.
•
Η ποιότητα είναι καλύτερη στην αρχή, ενώ
σταδιακά υποβαθμίζεται λόγω ζημιών στις
μεμβράνες Λειτουργία & Συντήρηση Τα περισσότερα MBRs απαιτούν χημικό καθαρισμό σε εβδομαδιαία βάση, ο οποίος κρατάει 30 με 60 λεπτά και καθαρισμό ανάκτησης (του αρχικού πορώδους), όταν η διήθηση δεν είναι πλέον εφικτή, το οποίο συμβαίνει μια ή δυο φορές το χρόνο. Μια απόθεση που δεν μπορεί να αφαιρεθεί από διαθέσιμες μεθόδους καθαρισμού καλείται “irrecoverable fouling”. Αυτή η συσσώρευση στερεών συμβαίνει με τα χρόνια λειτουργίας και καθορίζει το χρόνο ζωής των μεμβρανών. Όλες οι εργασίες συντήρησης και λειτουργίας πρέπει να διεξάγονται από εξειδικευμένο προσωπικό. Fouling (Ρύπανση-Βούλωμα) Τα μοντέρνα συστήματα (π.χ συστήματα KUBOTA) διατηρούνται με χημικά, και δεν είναι απαραίτητη η αφαίρεση των μεμβρανών από τις δεξαμενές. Η οργανική απόθεση μπορεί να καθαριστεί με ένα διάλυμα υποχλωριώδους νατρίου και η ανόργανη απόθεση με οξαλικό οξύ. Το
E-learning
Page 63
Nireas Project
βούλωμα λόγω αποθέσεων συμβαίνει σαν μια συνέπεια των διαδράσεων μεταξύ της μεμβράνης και του ανάμικτου υγρού ανάμικτου υγρού και είναι ένας από τους βασικούς περιορισμούς των διεργασιών MBR. Οι κύριες αιτίες αποφραξης των μεμβρανών είναι: •
Απορρόφηση μακρομορίων
•
Ανάπτυξη βιοφιλμ στην επιφάνεια της μεμβράνης
•
Κατακρήμνιση ανόργανης ύλης
•
Παλαιότητα μεμβράνης Μηχανισμοί ρύπανσης-βουλώματος
Ενσωματωμένο σύστημα MBR με ενότητα βυθιζόμενης μεμβράνης
E-learning
Page 64
Nireas Project
2.4.1.15
Παράμετροι σχεδιασμού (σε συστήματα αιωρούμενης βιομάζας)
Οργανική φόρτιση (F/M) Το βασικό κριτήριο όταν σχεδιάζονται οι βιολογικές διεργασίες αιωρούμενης ανάπτυξης είναι το οργανικό φορτίο. Το οργανικό φορτίο ή αλλιώς ο λόγος τροφής προς μικροοργανισμούς (F/M) είναι η ποσότητα της διαθέσιμης βιοαποδομήσιμης οργανικής ύλης σε μια ποσότητα μικροοργανισμών ανά μονάδα χρόνου. Ο λόγος αυτός μπορεί να εκφραστεί ως ακολούθως:
ή
όπου: F/M = οργανικό φορτίο, kg BOD5 ανά kg ανάμικτου υγρού ανάμικτου υγρούSS (MLSS) ανά ημέρα BOD5 = βιοχημικά απαιτούμενο οξυγόνο, mg/L MLSS = μικτό διάλυμα SS, mg/L V = όγκος επαφής, m3 Q = παροχή υγρών αποβλήτων, m3/d Η συγκέντρωση της βιοαποδομήσιμης οργανικής ύλης εκφράζεται σε BOD5. Για αστικά υγρά απόβλητα, το BOD5 κυμαίνεται μεταξύ 200 με 400 mg/l. Ο όγκος των υγρών αποβλήτων προς επεξεργασία βασίζεται στις μετρήσεις ροής και στην εκτίμηση της αύξησης ή της μείωσης του προσδόκιμου ζωής της μονάδας. MLSS Οι ζωντανοί μικροργανισμοί στην επεξεργασία ενεργούς ιλύο; εκφράζονται με τον όρο MLSS. Το MLSS δεν είναι είναι η συγκέντρωση των ζωντανών-ενεργών μικροοργανισμών, αλλά μια ένδειξη των μικροοργανισμών που υπάρχουν στο σύστημα. Οι μηχανικοί περιβάλλοντος χρησιμοποιούν τη συγκέντρωση MLSS επειδή η πραγματική καταμέτρηση των εμφανών μικροοργανισμών σε ένα σύστημα είναι δύσκολη. Η εξίσωση οργανικής φόρτισης αναπαριστά το λόγο του βάρους του
E-learning
Page 65
Nireas Project
οργανικού υλικού που τροφοδοτείται προς το συνολικό βάρος των διαθέσιμων μικροοργανισμών για οξείδωση. Οι μηχανικοί περιβάλλοντος επιλέγουν το οργανικό φορτίο βάσει της επιθυμητής ποιότητας εκροής. Αν η οργανική φόρτιση διατηρείται σε υψηλά επίπεεδα, η ποιότητα εκροής είναι χαμηλή, και η παραγωγή στερεών μεγάλη (περίσσεια μικροοργανισμών-βιομάζας). Καθώς το οργανικό φορτίο μειώνεται, ωστόσο, η ποιότητα της εκροής βελτιώνεται και η παραγωγή ιλύος μειώνεται.
Επίδραση του οργανικού φορτίου στην απόδοση της απομάκρυνσης οργανικών και στην παραγωγή περίσσειας ιλύος Οργανικό φορτίο
Παράμετρος σχεδιασμού
Απόδοση απομάκρυνσης BOD5
(kg BOD5/kg MLSS-day) 0,1(a)
0,3(b)
0,5(b)
1,0(c)
1,5(c)
95%
90%
90%
75%
70%
0,2
0,4
0,5
0,6
0,7
Παραγωγή περίσσειας ιλύος (kg/kg BOD5 αφαιρούμενο) MLVSS Το οργανικό μέρος των MLSS αντιπροσωπεύεται από το MLVSS, το οποίο περιλαμβάνει μη μικροβιακή οργανική ύλη, νεκρούς και ζωντανούς μικροοργανισμούς και κατακρημνίσματα κυττάρων. Το MLVSS καθορίζεται μετά από θέρμανση των ξηρών διηθούμενων δειγμάτων στους 600–650 oC και αναπαριστά περίπου το 65–75 % του MLSS.
Υδραυλικός χρόνος παραμονής (HRT or LRT) Υδραυλικός χρόνος παραμονής είναι ο μέσος χρόνος παραμονής της εισροής στη δεξαμενή αερισμού της διεργασίας ενεργούς ιλύος:
E-learning
Page 66
Nireas Project
E-learning
Page 67
Nireas Project
Effect on MLSS concentration on settled volume for a constant SVI value
E-learning
Page 68
Nireas Project
(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999) Ο παραπάνω πίνακας δείχνει ότι η ίδια τιμή SVI του 100 μπορεί να παρατηρηθεί για συγκέντρωση MLSS από 500 σε 8000 mg/L, όμως ο όγκος που καταλαμβάνεται από το MLSS μετά από 30 λεπτά καθίζηση είναι ο ίδιος με τη συγκέντρωση MLSS. Επομένως, η τιμή SVI έχει νόημα μόνο όταν δείχνει τα χαρακτηριστικά διαχωρισμού των στερεών σε μια συγκεκριμένη συγκέντρωση. Αν ο ίδιος όγκος 30-min MLSS απαιτείται για μια συγκέντρωση 8000 mg/L σε σύγκριση με 500 mg/l, η τιμή SVI θα πρέπει να είναι 6 σε σύγκριση με το 100 στα 500 mg/L MLSS. Η τιμή SVI είναι λειτουργικής σημασίας από τη στιγμή που αντανακλά για αλλαγές στο σύστημα επεξεργασίας. Κάθε αύξηση του SVI με με μη αύξηση της συγκέντρωσης MLSS δείχνει ότι τα χαρακτηριστικά καθίζησης των στερεών αλλάζουν και μια διαταραχή στη μονάδα ενδέχεται να συμβεί. Το επόμενο διάγραμμα δείχνει τη σχέση μεταξύ της συγκέντρωσης MLSS, του SVI, και του λόγου ανακυκλοφορίας (R/Q). Η ποσότητα της ανακυκλοφορίας εξαρτάται πολύ από τα χαρακτηριστικά καθίζησης των MLSS. Για παράδειγμα, αν η τιμή SVI είναι 400 και η απαιτούμενη συγκέντρωση MLSS είναι 2000 mg/L, τότε απαιτείται λόγος ανακυκλοφορίας ίσος με 3,5. Από την άλλη πλευρά, αν το SVI είναι 50, ο λόγος ανακυκλοφορίας που απαιτείται είναι περίπου 0,2. Η σχέση αυτή δείχνει ότι τα χαρακτηριστικά καθίζησης των σχηματισμένων βιολογικών στερεών είναι σημαντικά για την επιτυχή λειτουργία της διεργασίας ενεργούς ιλύος. Για αστικά υγρά απόβλητα, οι μηχανικοί περιβάλλοντος χρησιμοποιούν μια τιμή SVI περίπου 150 και μια συγκέντρωση MLSS 2000 mg/l για σχεδιασμό. Για να επιτευχθεί η απαιτούμενη συγκέντρωση MLSS χρησιμοποιούν λόγο ανακυκλοφορίας περίπου 0,5.
E-learning
Page 69
Nireas Project
Σχέση μεταξύ SVI, λόγου ανακυκλοφορίας, και συγκέντρωσης MLSS
(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999) . Τεχνητός Αερισμός Ο σχεδιασμός ενεργούς ιλύος πρέπει να παρέχει οξυγόνωση και ανάδευση προκειμένου να επιτευχθούν τα επιθυήτά αποτελέσματα. Οι σύγχρονες μέθοδοι για επίτευξη και οξυγόνωσης και ανάδευσης περιλαμβάνουν: 1) Διάχυση πεπιεσμένου αέρα, 2) αερισμός με τουρμπίνες, 3) επιφανειακοί αεριστήρες αργόστροφοι 4) . επιφανειακοί αεριστήρες πολύστροφοι
E-learning
Page 70
Nireas Project
Τεχνητή οξυγόνωση και μηχανές ανάδευσης
(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999) Ο αερισμός με διαχυτήρες αέρα είναι το πιο σύγχρονο σύστημα αερισμού που χρησιμοποιείται. Οι συσκευές αυτές συμπιέζουν αέρα σε υδροστατική πίεση στο διαχυτήρα και μέσα από το διαχύτη απελευθερώνεται στο ανάμικτο υγρό σε μικρές φυσαλλίδες. Όσο περισσότερες και μικρότερες είναι οι φυσσαλίδες που παράγονται, τόσο καλύτερη είναι η μεταφορά του οξυγόνου. Η απελευθέρωση του αέρα κάτω από την επιφάνεια έχει ως αποτέλεσμα την ανάμιξη του περιεχομένου του αερόβιου αντιδραστήρα. Τυπικοί Διαχυτήρες αέρα , πορώδους : (a) δίσκος οξειδίου του αργιλίου, (b) με κεραμεικό περίβλημα
E-learning
Page 71
Nireas Project
(Eddy, 1999) Κάποια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα διαχυτήρων με διάφορα πορώδη παρατίθενται παρακάτω: Πλεονεκτήματα •
Υψηλή απόδοση μεταφοράς οξυγόνου
•
Υψηλές αποδόσεις αερισμού (μάζα μεταφερόμενου οξυγόνου ανά μονάδα ενέργειας ανά χρόνο)
•
Μπορούν να ικανοποιήσουν υψηλές απαιτήσεις οξυγόνου
•
Εύκολη προσαρμογή σε υπάρχοντες δεξαμενές για αναβαθμίσεις μονάδων
•
Καταλήγουν σε μικρότερες εκπομπές πτητικών οργανικών ενώσεων και σταγονιδίων στον αέρα, σε σύγκριση με τους διαχυτήρες χωρίς πορώδες ή τις συσκευές μηχανικού αερισμού.
Μειονεκτήματα •
Οι διαχυτήρες μικρού πορώδους είναι ευπαθείς σε χημική ή βιολογική ρύπανση, η οποία ενδέχεται να βλάψει την αποδοτικότητα της μεταφοράς και να δημιουργήσει υψηλή απώλεια πίεσης. Ως αποτέλεσμα, απαιτείται συχνός καθαρισμός. (Ο καθαρισμός έχει κάποιο κόστος, αλλά αυτό δε χρειάζεται να είναι υψηλό και να προκαλεί προβλήματα.)
•
Οι διαχυτήρες μικρού πορώδους ενδέχεται να είναι ευπαθείς στην επίδραση χημικών ουσιών (ιδιαίτερα οι διάτρητες μεμβράνες)
•
Λόγω των υψηλών αποδόσεων των διαχυτήρων μικρού πορώδους, η απαιτούμενη ροή αέρα στις δεξαμενές αερισμού (συνήθως στο τέλος της εκροής) μπορεί να γίνεται με ανάμιξη, όχι μεταφορά οξυγόνου
E-learning
Page 72
Nireas Project
•
Ο σχεδιασμός της δεξαμενής αερισμού πρέπει να περιλαμβάνει ένα εύκολο τρόπο αδειάσματος της δεξαμενής για καθαρισμό. Σε μικρά συστήματα όπου δεν υπάρχουν πολλές δεξαμενές αερισμού, μια διαλειμματική μέθοδος καθαρισμού πρέπει να ληφθεί υπόψη.
Συνδύαζοντας πεπιεσμένο αέρα και στροβιλική ανάμιξη περιορίεται το πρόβλημα απόφραξης των διαχυτήρων και διευκολείνεται η ανάμιξη και η μεταφορά οξυγόνου. Με τον αεριστήρα sparge-turbine, η ανάμιξη και η οξυγόνωση μπορεί να ποικίλει σε ένα εύρος λειτουργίας. Η επιπρόσθετη ανάπτυξη των συσκευών αερισμού έχει ως αποτέλεσμα τον περιορισμό των συμπιεστήρων. Οι επιφανειακοί αεριστήρες χαμηλών στροφών χρησιμοποιούν ατμοσφαιρικό οξυγόνο προκαλόντας τυρβώδη ροή στην επιφάνεια. Μηχανικός αεριστήρας επιφάνειας με κάθετους άξονες
Ο επιφανειακός αεριστήρας υψηλών στροφών είναι η πιο πρόσφατη συσκευή αερισμού. Η συσκευή αυτή λειτουργεί στην επιφάνεια των υγρών αλλά δεν έχει μειωτή ταχύτητας μεταξύ του κινητήρα και του στροβίλου. Επειδή δεν χρησιμοποιείται μειωτής ταχύτητας, το κόστος είναι σημαντικά χαμηλότερο από από αυτό του αεριστήρα χαμηλών στροφών. Δυστυχώς, η απόδοση μεταφοράς οξυγόνου και ο ρυθμός κίνησης (ανάμιξης) των υγρών μειώνονται σημαντικά. Η
E-learning
Page 73
Nireas Project
συσκευή έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για τη συμπλήρωση των απαιτήσεων σε οξυγόνο στις δεξαμενές αερισμού.
E-learning
Page 74
Nireas Project
Κριτήρια σχεδιασμού της διεργασίας ενεργούς ιλύος Συστήματα αιωρούμενης βιομάζας-Activated Sludge Type Τυπικό σύστημα Αερισμός Πλήρους ανάμιξης Βηματικός Αερισμός (Step feed aeration) Σύστημα επαφήςσταθεροποίησης Contact stabilization) Αερισμός με καθαρό οξυγόνο) High-purity oxygen aeration Οξειδωική τάφρος (Oxidation ditch) Αντιδραστήρας διακοπτόμενης τροφοδοσίας SBR (Sequencing batch reactor) Παρατετ.αερισμός Extended aeration Βιοαντιδραστήρας Μεμβρανών (MBR)
E-learning
Υδραυλικός χρόνος πραμονής- LRT (hr) 4-8
5-15
Οργανική Φόρτιση F/M (kg BOD5/kgMLVSSday) 0,2-0,4
3-5
5-15
0,2-0,6
0,8-2
3-5 0,5-1 (contact tank) 3-6 (stabilization tank)
5-15
0,2-0,4
0,60-1
5-15
0,2-0,6
0,95-1,2
1-3
1-4
0,25-1
1,5-3,2
15-36
10-30
0,05-0,1
0,1-0,3
στερεών- SRT (days)
Ογκομετρική Φόρτιση (kg BOD/m3-day)
αποδοση αφαίρεσης BOD5 (%)
0,3-0,65
Στερεά στο ανάμικτο υγρό MLSS (mg/L)
Recycling Ratio
1500-3000
0,25-0,75
2500-4000 2000-3500 1000-3000 (contact tank) 4000-10000 (stabilization tank) 85-95
2000-8000 3000-6000
0,25-1 0,25-0,75 0,5-1,5 0,25-0,5 0,75-1,5
1500-5000 12-50
10-30
0,05-0,1
0,1-0,3
n.a.
18-36
20-40
4-6
5-20
0,05-0,1 (kg COD/ kgMLVSS-day) 0,1-0,4
0,1-0,3 (kg BOD/m3-day) 1,2-3,2
Page 75
3000-6000 99%
4000-16000
0,5-1,5 n.a.
Nireas Project
Ποιότητα εκροής Ο σχεδιασμός της διεργασίας ενεργούς ιλύος βασίζεται στην επιθυμητή ποιότητα εκροής. Μια επιτυχής λειτουργία της διεργασίας ενεργούς ιλύος με ένα λόγο F/M ίσο με 0.35 kg BOD5 ανά kg MLSS και αποδοτικό διαχωρισμό υγρών-στερεών θα πρέπει να παράγει εκροή με περίπου 20 mg/l SS and 20 mg/l
BOD5. Για αστικά υγρά απόβλητα, οι κύριοι ρύποι που αφαιρούνται με την
επεξεργασία ενεργούς ιλύος είναι οι ακόλουθοι: 90+% BOD5 (βιοχημική απαίτηση οξυγόνου) 70+% COD (χημική απαίτηση οξυγόνου) 90+% SS (αιωρούμενα στερεά) 30+% P (φώσφορος) 35+% N (άζωτο) Αν μια πιο αποδοτική συσκευή διαχωρισμού, όπως 1 φίλτρο θολότητας (πχ φίλτρο με κοκκώδη πληρωτικά υλικά, άμμου κλπ), αφαιρεί τα εναπομείνοντα στερεά της εκροής (≈20 mg/l), μια ποιότητα εκροής της τάξης του 10 mg/l BOD5 και SS ή καλύτερη μπορεί να επιτευχθεί.
E-learning
Page 76
Nireas Project
2.4.1.1 Σύνοψη αερόβιων βιολογικών διεργασιών επεξεργασίας αιωρούμενης ανάπτυξης
Χωρητικότητα σχεδιασμού Ένα κεντροποιημένο σύστημα υψηλής τεχνολογίας δεν προσαρμόζεται για μικρές κοινότητες. Σχεδόν κάθε είδους υγρά απόβλητα μπορούν να διαχειριστούν εφ’ όσον είναι αποδομήσιμα. Συνήθως εφαρμόζεται στις πυκνοκατοικημένες περιοχές για τη επεξεργασία αστικών υγρών αποβλήτων. Ποιότητα εκροής Απομάκρυνση 80 με περίπου 100% των BOD και TSS. Υψηλή απομάκρυνση αζώτου. Συσσώρευση φοσφώρου στη βιομάζα και την ιλύ. Χαμηλή απομάκρυνση παθογενών. HRT από λίγων ωρών μέχρι και αρκετών ημερών. Κόστη Τα κόστη κατασκευής και συντήρησης είναι πολύ υψηλά, καθώς οι μονάδες επεξεργασίας ενεργούς ιλύος είναι πολύ μηχανοποιημένες. Συνολικά πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα
E-learning
Page 77
Nireas Project
Πλεονεκτήματα •
Απαιτείται μικρή εδαφική έκταση
•
Υψηλή ποιότητα εκροής
•
Αποδοτικά κεντρικά συστήματα
Μειονεκτήματα •
Απαιτείται ποσότητα και συνεχής παροχή ενέργειας
•
Τεχνική πολυπλοκότητα
•
Ενδέχεται σε τοπικό επίπεδο να μην είναι διαθέσιμα όλα τα υλικά και εξαρτήματα
•
Μη εφαρμόσιμο σε επίπεδο τοπικής κοινότητας
•
Υψηλά Κόστη κατασκευής, λειτουργίας και συντήρησης
•
Η ανάμιξη των βιομηχανικών εκροών με τα αστικά υγρά απόβλητα μπορεί να οδηγήσει σε τοξικότητα και μεγάλα προβλήματα λειτουργίας, καθώς και να αποτρέψει την ανακύκλωση των θρεπτικών
2.4.1.2 Γενική λειτουργία και συντήρηση Λειτουργία ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΕΝΑΡΞΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑΣ Γενικά Στην ενότητα αυτή περιγράφονται οι διαδικασίες για την έναρξη των διεγασιών της ενεργούς ιλύος. Η βοήθεια για την έναρξη των διεργασιών θα πρέπει να παρέχεται από τους μηχανικούς σχεδίου, τους πωλητές, τους κοντινούς χειριστές, ή άλλους ειδικούς. Στο στάδιο αυτό, οι κατασκευαστές του εξοπλισμού και οι εργολάβοι θα πρέπει να δίνουν οδηγίες και να παρέχουν βοήθεια. Επίσης, θα πρέπει να είναι παρόντες κατά την έναρξη των διεργασιών για να βεβαιωθούν οτι τυχόν προβλήματα στον εξοπλισμό δεν οφείλονται σε λανθασμένους χειρισμούς. Ο υπεύθυνος λειτουργίας (λειτουργός) θα πρέπει να έχει εναλλακτικές δυνατότητες στην επιλογή εξοπλισμού όσον αφορά στον αριθμό δεξαμενών και στις διεργασίες για τη σωστή λειτουργία των δεξαμενών αερισμού. Η μεθοδος που περιγράφεται σε αυτή την ενότητα συστήνεται επειδή παρέχει το μεγαλύτερο δυνατό χρόνο αερισμού, μειώνει της πιθανότητες ξεπλύματος των στερεών, και
E-learning
Page 78
Nireas Project
παρέχει τη δυνατότητα δοκιμής της συμβατότητας και της δυνατότητας λειτουργίας του εξοπλισμού (των περισσότερων τμημάτων) πριν τη λήξη της εγγύησης. Πρώτη μέρα Αρχικά, μπαίνουν σε λειτουργία οι φυσητήρες αερισμού και ο αέρας περνάει μέσα από τους διαχυτήρες πριν τα πρωτοβάθμια απόβλητα εισέλθουν στη δεξαμενή αερισμού. Αυτό αποτρέπει την απόφραξη των διαχυτήρων από υλικά που βρίσκονται στα πρωτοβάθμια επεξεργασμένα λύματα και ο σχηματισμός μικρών φυσαλίδων στους διαχυτήρες είναι ιδιαίτερα σημαντικός. Οι δεξαμενές αερισμού πρέπει να πληρωθούν μέχρι το κανονικό βάθος λειτουργίας, επιτρέποντας
στον
εξοπλισμό
του
αερισμού
να
λειτουργεί
στη
μέγιστη
απόδοση.
Χρησιμοποιώντας όλες τις δεξαμενές αερισμού παρέχεται ο μέγιστος δυνατός χρόνος αερισμού. Στόχος είναι η ανάπτυξη ενός πληθυσμού μικροοργανισμών με μια ελάχιστη ποσότητα of seed organisms. Όλη η χωρητικότητα της δεξαμενής πρέπει να είναι διαθέσιμη προκειμένου να δοθεί στους οργανισμούς η ευκαιρία να φτάσουν το στάδιο καθίζησης. Όταν οι δεξαμενές αερισμού γεμίσουν, αρχίζει η πλήρωση των δεξαμενών δευτεροβάθμιας (τελικής) καθίζησης (διαυγαστήρων). Η χρήση όλων των δεξαμενών δευτεροβάθμιας (τελικής) καθίζησης παρέχει το μέγιστο δυνατό χρόνο παραμονής για τη μείωση της έκπλυσης των ελαφρών στερεών που περιέχουν οργανισμούς που αναπτύσσονται γρήγορα και προωθεί τη συσσώρευση των στερεών. Όταν οι δευτεροβάθμιοι διαυγαστήρες είναι πλήρεις κατά τα τρία τέταρτα, τίθενται σε λειτουργία ο μηχανικός συλλέκτης του καθίζηση και οι αντλίες επιστροφής ιλύος. Κατά τη διάρκεια της έναρξης, οι ρυθμοί επιστροφής της ιλύος πρέπει να προσαρμόζονται στο να επιστρέφουν γρήγορα τα στερεά (οργανισμούς) στις δεξαμενές αερισμού και να διατηρούν τη στάθμη της ιλύος στο δευτεροβάθμιο καθίζηση όσο χαμηλά γίνεται. Τα στερεά δεν πρέπει να παραμένουν ποτέ στους δευτεροβάθμιους διαυγαστήρες πάνω από μερικές ώρες. Αν ο ρυθμός άντλησης της ιλύος είναι υπερβολικά υψηλός (μεγαλύτερος από 50% της αρχικής ροής αποβλήτων), δημιουργούνται προβλήματα, επειδή οι υψηλές ροές στο καθίζηση δεν παρέχουν αρκετή ώρα στα στερεά για να καθιζάνουν στον πάτο του καθίζηση. Μια συμβατική μονάδα ενεργούς ιλύος συνήθως λειτουργεί ικανοποιητικά σε ρυθμούς επιστροφής ιλύος της τάξης του 20 με 30% της αρχικής ροής. Ωστόσο, οι σύγχρονοι σχεδιασμοί μεγάλων μονάδων παρέχουν δυνατότητα επιστροφής της ιλύος 50 με 100% της ροής των υγρών αποβλήτων. Ο ρυθμός επιστροφής που επιλέγεται θα πρέπει να επιστρέφει στη δεξαμενή αερισμού όλη την ενεργό ιλύ (βιομάζα) που έχει συγκεντρωθεί στον πυθμένα της καθίζησης, ώστε να υπάρχει αρκετή βιομάζα η οποία να
επεξεργαστεί τα
εισερχόμενα απόβλητα.. Σε κάποιες περιπτώσεις επιλέγεται η προσθήκη κροκιδωτικών ουσιών στο τέλος της δεξαμενής αερισμού για επιτάχυνση αύξηση του μεγέθους των αιωρούμενων
E-learning
Page 79
Nireas Project
στερεών (συσσωματώματα) τη ταχύτερη καθίζηση-συμπύκνωση των στερεών στην καθίζηση και βελτίωση της εκροής κατά τη διάρκεις της φάσης έναρξης. Όταν γεμίσουν οι δεξαμενές καθίζησης και ξεκινήσει η υπερχείλιση, η απολύμανση της εκροής πρέπει να λάβει χώρα για να απολυμανθεί και να προστατευθούν έτσι οι υδάτινοι αποδέκτες και η υγεία αυτών που τους χρησιμοποιούν (ανάλογα και με τις προβλεπόμενες χρήσεις του αποδέκτη). Η επεξεργασία ενεργούς ιλύος ξεκινάει με την πλήρωση των δεξαμενών αερισμού και τον αερισμό των υγρών αποβλήτων. Οι αερόβιοι οργανισμοί της δεξαμενής αερισμού έχουν τροφή και τώρα τους παρέχεται οξυγόνο. Συνεπώς, ο πληθυσμός τους αρχίζει να αυξάνεται. Μετά από δύο ή τρεις ώρες αερισμού θα πρέπει να ελεγχθούν τα επίπεδα διαλυμένου οξυγόνου (ΔΟ ή DO) της δεξαμενής αερισμού για να διαπιστωθεί αν παρέχεται αρκετός αέρας. Έλεγχος του DO απ’άκρη σ’άκρη του αεριστήρα. Αν είναι δυνατόν χρησιμοποιείστε τεστ DO για τον καθορισμό του DO κατά μήκοςκαι των δυο των πλευρών του αεριστήρα στο επιφανειακό νερό καιστο νερό του πυθμένα της δεξαμενής. Το οξυγόνο πρέπει να είναι διαθέσιμο για τους αερόβιους σε όλη τη δεξαμενή. Αν το DO είναι λιγότερο από 1 mg/L, αυξήστε την παροχή αέρα. Αν το DO είναι πάνω από 3.0 mg/L, η παροχή του αέρα πρέπει να μειωθεί, αλλά όχι μέχρι το σημείο όπου θα εμποδιστεί η ανάμιξη. Πιθανόν να υπάρξει στην αρχή περίσσεια διαλυμένου οξυγόνου λόγω του περιορισμένου αρχικά αριθμού οργανισμών. Μετά την ανάπτυξη των αερόβιων οργανισμών στις δεξαμενές αερισμού, πρέπει να παρέχεται αρκετό οξυγόνο για να καλυφθούν οι ακόλουθες απαιτήσεις: 1. Η συγκέντρωση του DO είναι συνήθως χαμηλή και στη εισροή υγρών αποβλήτων και στην ανακυκλοφορούμενη ιλύ στον αεριστήρα. 2. Τα εισερχόμενα πρωτοβάθμια επεξεργασμένα λύματα μπορεί να είναι σηπτικά, γεγονός που δημιουργεί άμεση απαίτηση οξυγόνου. 3. Υπό την παρουσία αρκετής τροφής, οι οργανισμοί δημιουργούν υψηλή απαίτηση για οξυγόνο. Η εκροή στη δεξαμενή αερισμού θα πρέπει να έχει ένα επίπεδο διαλυμένου οξυγόνου τουλάχιστον 1.0 mg/L. Σε μεσαίες-μεγάλες ΕΕΛ, το DO στη δεξαμενή αερισμούθα πρέπει να ελέγχεται κάθε δυο ώρες για την ανάπτυξη μιας γραφικής παράστασης. Συνεπώς, το DO πρέπει να ελέγχεται όσο συχνά χρειάζεται για τη διατήρηση των επιθυμητών επιπέδων και τη διατήρηση των αερόβιων συνθηκών στον αεριστήρα. Οι ημερήσιες διακυμάνσεις ροής θα δημιουργήσουν διαφορετικές απαιτήσεις οξυγόνου. Μέχρι να αναπτυχθούν αυτές οι παραστάσεις δε θα ξέρετε κατά πόσο η ποσότητα του αέρα που πηγαίνει στις δεξαμενές αερισμού είναι αρκετή ή πάρα πολύ μεγάλη.
E-learning
Page 80
Nireas Project
Περίσσεια αέρα παρέχεται κατά τις πολύ πρωινές ώρες όταν το φορτίο ειροής είναι χαμηλό. Η παροχή του αέρα μπορεί να μην επαρκεί κατά τις απογευματινές ώρες, όπου το φορτίο των αποβλήτων τείνει να αυξάνεται. Σε περισσότερο αυτοματοποιημένες ΕΕΛ η αυξομείωση της παροχής αέρα μπορεί να ρυθμίζεται με αυτόματη μέτρηση του διαλυμένου οξυγόνου (ΔΟ) και η αυξομείωση της λειτουργίας του αερισμού (με ρυθμιστές συχνότητας ή χρονικά ON-OFF ή άλλο τρόπο) . Ανοίξτε το σύστημα ψεκασμού νερού όσο δυνατόν συντομότερα, γιατί η παρουσία αφρών θα είναι έντονη μέχρι να δημιουργηθούν τα στερεά ενεργούς ιλύος. Αν το νερό ψεκασμού δεν είναι διαθέσιμο στο αρχικό στάδιο ή η αντλία ψεκασμού δε λειτουργεί, θα πρέπει να χρησιμοποιείσετε εμπορικά συστήματα απομάκρυνσης αφρών για τον έλεγχο των αφρών στην επιφάνεια του αεριστήρα. Δεύτερη έως Πέμπτη ημέρα
Συλλέξτε ένα δείγμα από τη δεξαμενή αερισμού και διαξάγετε ένα τεστ καθίζησης 30 λεπτών χρησιμοποιώντας έναν κύλινδρο 1.000-mL. Για καλύτερα αποτελέσματα, αν είναι δυνατόν χρησιμοποιείστε κύλινδρο 2,000-mL με διάμετρο 125-mm. Τα αποτελέσματα ενός τεστ καθίζησης 30 λεπτών δείχνουν τα καρακτηριστικά συσσωμάτωσης, καθίζησης και συμπιεστότητας της ιλύος. Παρατηρείστε την καθίζηση της ιλύος στο δείγμα για περίπου μια ώρα. Είναι πιθονόν να έχει το ίδιο χρώμα όπως η αρχική εισροή κατά τις πρώτες ώρες. Μετά από λίγα λεπτά στον κύλινδρο, τα λεπτά σωματίδια θα αρχίσουν να σχηματίζουν ένα πιο ανοιχτό χρώμα. Μετά από μια ώρα, μια μικρή ποσότητα αυτών των σωματιδίων μπορεί να καθιζάνει στον πυθμένα του κυλίνδρου μέχρι ένα βάθος 10 ή 20 mL, αλλά τα περισσότερα θα βρίσκονται ακόμα σε αιώρηση. Αυτό δείχνει ότι οι συνθήκες στη δεξαμενή αερισμού είναι καλές, αλλά πολύ περισσότερα σωματίδια χρειάζονται για αποτελεσματική επεξεργασία υγρών αποβλήτων. Κατά αυτή την περίοδο λειτουργίας, οι μόνοι έλεγχοι που πραγματοποιούνται στο σύστημα είναι συνήθως η διατήρηση των συγκεντρώσεων του DO και η διατήρηση του κατάλληλου ρυθμού ανακυκλοφορίας της ιλύος. Ένα πρόγραμμα δειγματοληψίας θα πρέπει να αρχίσει σύμφωνα με την ενότητα ‘Καταγραφή δεδομένων’, για την ανάπτυξη και την καταγραφή των απαραίτητων δεδομένων που απαιτούνται για μελλοντικό έλεγχο της μονάδας. Θα χρειαστεί κάποιος χρόνος για τον αερισμό και τη διατήρηση του DO μέχρι να επιτευχθεί η καθίζηση και να παραχθεί ένα καθαρό υπερκείμενο πάνω από τα καθιζάνοντα στερεά. Επίσης χρειάζεται χρόνος για να αναπτυχθούν οι οργανισμοί μέχρι το σημείο όπου ο αριθμός τους θα είναι
E-learning
Page 81
Nireas Project
ικανός για να ανταπεξέλθουν και να παράξουν μια καλλιέργεια ενεργούς ιλύος. Συνήθως, μέσα σε 24 με 72 ώρες αερισμού θα παρατηρήσετε ότι η καθίζηση των στερεών δεν επιτυγχάνεται τόσο γρήγορα, αλλά το υγρό που παραμένει πάνω από τα στερεά είναι καθαρότερο. Ένα φορτίο ενεργούς ιλύος από κοντινή μονάδα (που λειτουργεί σωστά: εχει λάσπη με καφέ έως καφέ ανοικτό χρώμα, καθιζάνει σωστά μονάδα επεξεργασίας θα ενισχύσει επίσης την έναρξη της διεργασίας Τα ενεργά στερεά (οργανισμοί) είναι ελαφριά και μπορεί να ξεπλυθούν από το καθίζηση ως ένα βαθμό. Προσπαθείστε να διατηρήσετε περισσότερα από αυτά για να συμβεί γρήγορα ο σχηματισμός τον στερεών. Ένα καλό έδαφος κήπου θα προσθέσει οργανισμούς και σωματίδια στερεών για την έναρξη. Αναμίξατε το έδαφος με νερό και προσθέστε το στην ελαφρύτερη ιλύ, αλλά προσπαθείστε να αποφύγετε πολύ άμμο.. Ευτυχώς, δε θα έχετε να επεξεργαστείται παροχές σχεδιασμού κατά το στάδιο αυτό. Περισσότερος χρόνος θα χρειαστεί για αερισμό και διαύγαση μέχρι να έχετε συλλέξει αρκετούς οργανισμούς στην ανακυκλοφορούμενη ιλύ. Έκτη -δέκατη ημέρα Μια σχετικά καθαρή εκροή θα πρέπει να παραχθεί μετά την έκτη ημέρα. Ο σχηματισμός των στερεών στη δεξαμενή αερισμού θα πρέπει να ελέγχεται χρησιμοποιώντας τεστ καθίζησης 30 λεπτών κατά τη διάρκεια τητηςρώτης εβδομάδας. Τα αποτελέσματα ενός τεστ καθίζησης 30 λεπτών δείχνουν τα καρακτηριστικά συσσωμάτωσης, καθίζησης και συμπιεστότητας της ιλύος. Ο σχηματισμός των αιωρούμενων στερεών είναι πολύ αργός αρχικά, αλλά αυξάνεται καθώς βελτιώνεται η απόδοση απομάκρυνσης. Ο σχηματισμός αυτός θα πρέπει να μετράται και να αξιολογείται κάθε μέρα. Οι μικροοργανισμοί στο σύστημα είναι πάρα πολλοί και είναι αδύνατη η καταμέτρησή τους. Για την εκτίμηση του πληθυσμού των μικροοργανισμών στη δεξαμενή αερισμού τα στερεά μετρώνται είτε σε mg/L είτε σε pounds ξηρών στερεών. Τα τεστ αιωρούμενων στερεών που διεξάγονται στις μονάδες ενεργούς ιλύος κανονικά απαιτούν δείγμα από την εκροή στο τέλος του αεριστήρα. Το δείγμα πρέπει να συλλέγεται την ίδια ώρα κάθε μέρα, κατά προτίμηση κατά τις ροές αιχμής, προκειμένου να είναι συγκρίσιμα τα αποτελέσματα. Συλλέξτε το δείγμα περίπου 1,5 m από το τέλος της δεξαμενής αερισμού και 0,4 με 0,6 m κάτω από την επιφάνεια του νερού για να εξασφαλίσετε ένα καλό δείγμα. Το δείγμα ανακυκλοφορούμενης ιλύος θα πρέπει επίσης να συλλέγεται την ίδια ώρα κάθε μέρα για να καθοριστεί η συγκέντρωσή του. Η παρατήρηση του σχηματισμού των στερεών και τα αποτελέσματα από τα τεστ καθίζησης 30 λεπτών θα δείξουν το ρύθμό ανάπτυξης των στερεών, την κατάσταση των στερεών στη δεξαμενή αερισμούκαι την ποσότητα ιλύος που πρέπει να ανακυκλοφορείται για την εξασφάλιση της
E-learning
Page 82
Nireas Project
επιστροφής των οργανισμών στη δεξαμενή αερισμού. Θα είναι απαραίτητο να ανακυκλοφορήσει η ιλύς για 10 με 15 ημέρες ή περισσότερο αν τα υγρά απόβλητα δεν είναι εμπλουτισμένα. Τα αποτελέσματα των τεστ καθίζησης 30 λεπτών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό του ρυθμού ανακυκλοφορίας ιλύος. Αν ο όγκος της καθιζάμενης ιλύος στον κύλινδρο είναι ενδεικτικός της ποσότητας της ποσότητας της καθιζάμενης ιλύος στο δευτεροβάθμιο καθίζηση, ο όγκος της ανακυκλοφορούμενης ιλύος θα πρέπει να είναι περίπου ίσος με το λόγο του όγκου που καταλαμβάνεται (σε ml) από τα καθιζάνοντα στερεά από την εκροή της δεξαμενής αερισμού προς τον όγκο του διαυγασμένου υγρού (σε ml) μετά από 30 λεπτά σε ένα κύλινδρο 1.000 ml. ΕΛΕΓΧΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Στρατηγική λειτουργίας Μια εξαιρετικής ποιότητας εκροή μπορεί να παραχθεί από μια επεξεργασία ενεργούς ιλύος αν ο φορέας λειτουργίας έχει σχέδιο λειτουργίας ή στρατηγική και αντιλαμβάνεται πως οι μικροοργανισμοί αφαιρούν τα απόβλητα από το νερό που επεξεργάζεται. Αυτό το μάθημα παρέχει ένα σύντομο πλάνο λειτουργίας σε καθημερινή βάση. Υπάρχουν τρεις περιοχές ιδιαίτερου ενδιαφέροντος για τον υπεύθυνο λειτουργίας της μονάδας επεξεργασίας ενεργούς ιλύος. Υπάρχουν τρια σημαντικά θέματα που πρέπει να λαμβάνει υπόψη του ο υπεύθυνος λειτουργίας ΕΕΛ) There are three areas of major concern for the operator of an activated sludge plant: 1. Τι εισέρχεται στη μονάδα επεξεργασίας 2. Το περιβάλλον για την επεξεργασία των αποβλήτων 3. Τι φεύγει από τη μονάδα (ποιότητα εκροής) Κάθε μια από αυτές τις περιοχές συνδέεται άμεσα ή επηρεάζεται από τις άλλες δυο. Χαρακτηριστικά εισροής Καθώς η εισροή και οι συγκεντρώσεις των αποβλήτων αλλάζουν, το περιβάλλον στη δεξαμενή αερισμού και στους δευτεροβάθμιους διαυγαστήρες όπου τα απόβλητα επεξεργάζονται αλλάζει. Αν η επεξεργασία ενεργούς ιλύος είναι σε ισορροπία (μια καλή δευτεροβάθμια εκροή με BOD και επίπεδα αιωρούμενων στερεών μικρότερα από 20 ή 25 mg/L) για μεγάλες ροές, τότε θα πρέπει να έχει την αναμενόμενη απόδοση. Αν η ροή αυξηθεί σημαντικά, μια αλλαγή σε σταδιακό αερισμό μπορεί να είναι απαραίτητη για την αποφυγή απώλειας βακτηρίων στην ενεργό ιλύ. Αυτή η λύση
E-learning
Page 83
Nireas Project
θα είναι αποτελεσματική αν προκαλέσει μείωση των αιωρούμενων στερεών που τροφοδοτούν το δευτεροβάθμιο καθίζηση. Περιβάλλον δεξαμενής αερισμού Αν παράγεται μια καλή εκροή, διατηρείστε DO ίσο με 2 με 4 mg/L και καλή ανάμιξη σε όλη τη δεξαμενή αερισμού. Αν συμβούν σημαντικές αλλαγές στα στερεά της εισροής, ρυθμίστε τα αιωρούμενα στερεά του ανάμικτου υγρού ρυθμίζοντας το ρυθμό απόρριψης ιλύος. Αν στην επιφάνεια της δεξαμενής αερισμού υπάρχει άσπρος αφρός, μειώστε τους ρυθμούς απόρριψης της ιλύος. Αν υπάρχουν πυκνοί αφροί σκούρου χρώματος, αυξήστε τους ρυθμούς απόρριψης ιλύος. Όσο υψηλότερος είναι ο λόγος F/M, τόσο περισσότερη τροφή και συνεπώς περισσότερο DO χρειάζεται. Δευτεροβάθμια καθίζησηκαθίζηση Το τεστ καθίζησης είναι μια καλή ένδειξη για το πώς τα στερεά θα καθιζάνουν σε ένα καθίζηση. Ρυθμίστε το ρυθμό ανακυκλοφορούμενης ιλύος έτσι ώστε η στάθμη της ιλύος να παραμένη όσο είναι δυνατόν χαμηλή στο καθίζηση. Θυμηθείτε ότι η στάθμη της ιλύος μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί με την αύξηση ή τη μείωση του ρυθμού ανακυκλοφορίας ιλύος ή ως αποτέλεσματης αύξησης ή της μείωσης του χρόνου παραμονής. Αυτή η αύξηση ή η μείωση του χρόνου παραμονής μπορεί επίσης να προκληθεί από από αλλαγές στη ροή εισροής. Για τους λόγους αυτούς θα πρέπει να κρατάται καλές καταγραφές και να πειραματίζεστε για την εύρεση του βέλτιστου ρυθμού ανακυκλοφορίας για τις συνθήκες της μονάδας σας.
Εκροή μονάδας Το τεστ θολότητας χρησιμοποιώντας θολόμετρο είναι ένας γρήγορος τρόπος καθορισμού της ποιότητας εκροής της μονάδας. Όταν η μανάδα λειτουργεί κανονικά, προσπαθείστε να καθορίσετε γιατί. Σχεδιάστε διαγράμματα τάσης που περιγράφουν τα χαρακτηριστικά της εισροής, τις συνθήκες στη δεξαμενή αερισμού και στη δευτεροβάθμια καθίζηση και τα χαρακτηριστικά της εκροής. Όταν αρχίσουν να αναπτύσσονται προβλήματα, προσπαθείστε να διορθώσεται την κατάσταση. Θυμηθείτε ότι η εισροή και οι περιβαλλοντικές συνθήκες της διεργασίας (όπως θερμοκρασία) αλλάζουν συνεχώς και θα πρέπει να κάνετε τις απαραίτητες ρυθμίσεις για αυτές τις αλλαγές.
Πώς να ελέγξετε τη Διεργασία
E-learning
Page 84
Nireas Project
Η αποτελεσματικότητα της διεργασίας ενεργούς ιλύος στη μείωση του φορτίου των αποβλήτων εξαρτάται από την ποσότητα των στερεών ενεργούς ιλύος στο σύστημα και από την υγεία των μικροοργανισμών που είναι μέρος των στερεών. Ο επιτυχής έλεγχος των στερεών και της υγείας των οργανισμών απαιτεί συνεχής (7 ημέρες την εβδομάδα) παρατήρηση και ελέγχους από του λειτουργούς της μονάδας. Η ηλικία της ιλύος είναι μια από τις μεθόδους που χρησιμοποιείται από τους λειτουργούς για τον καθορισμό και τη διατήρηση της επιθυμητής ποσότητας στερεών ενεργούς ιλύος στη δεξαμενή αερισμού. Η ηλικία της ιλύος συνίσταται για τους έλεγχο λειτουργίας επειδή είναι σχετικά εύκολο να μετρηθούν τα αιωρούμενα στερεά. Επίσης, η ηλικία της ιλύος λαμβάνει υπόψη δύο παράγοντες ζωτικούς για μια επιτυχημένη λειτουργία: (1) στερεά (τροφή) που εισέρχονται στην επεξεργασία, και (2) στερεά (οργανισμοί) διαθέσιμα να επεξεργαστούν τα εισερχόμενα απόβλητα (τροφή). Ένα κριτικό σημείο που πρέπει να αναγνωριστεί είναι ότι το τεστ των στερεών είναι ικανό για την ένδειξη της ποσότητας του φαγητού που μεταφέρεται με την εισορή στη διργασία και ο αριθμός των διαθέσιμων οργανισμών που θα διαχειριστούν τα απόβλητα. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Η επεξεργασίαενεργούς ιλύος που περιγράφεται σε αυτό το παράδειγμα μονάδας ελέγχεται στη βάση της ηλικίας ιλύος, αλλά και άλλες επιλογές ελέγχου μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Το παράδειγμα συμβατικής μονάδας ενεργούς ιλύος έχει BOD εκροής 20 mg/L. Μια ηλικία ιλύος 5 ημερών θα είναι ένα ικανοποιητικό φορτίο κατά τη έναρξη αυτής της μονάδας. Μετά τη λειτουργία της μονάδας μπορούν να δοκιμαστούν διάφορες ηλικίες ιλύος σε μια προσπάθεια βελτίωσης της ποιότητας εκροής. Ο τρόπος με τον οποίο απομακρύνεται η περίσσεια ιλύος μπορεί να έχει σημαντική επίδραση στη βέλτιστη ηλικία ιλύος για τη μονάδα σας. Αν η ενεργός ιλύς απορριφθεί σε έναν πρωτοβάθμιο καθίζηση, οι απορριπτόμενοι οργανισμοί μπορεί να θεωρηθούν ως τροφή που εισέρχεται στη επεξεργασίαεπεξεργασίας. Αν η ενεργός ιλύς απορριφθεί σε έναν παχυντή βαρύτητας, ζώνης ή επίπλευσης, δε θα υπάρχουν τόσο πολλοί οργανισμοί στην εκροή της καθίζησης. Επομένως, η μονάδες που εφαρμόζουν απόρριψη στον πρωτοβάθμιο καθίζηση μπορεί να έχουν μικρότερη ηλικία ιλύος από ότι οι μονάδες που απορρίπτουν στον παχυντή βαρύτητας, ζώνης ή επίπλευσης. Η θερμοκρασία επηρεάζει επίσης την ηλικία της ιλύος. Όσο πιο ζεστός είναι ο καιρός, τόσο πιο ενεργοί είναι οι μικροοργανισμοί. Έτσι, η ηλικία της ιλύος μπορεί να ελαττωθεί μειώνοντας τα αιωρούμενα στερεά στο μικτό διάλυμα (MLSS).
E-learning
Page 85
Nireas Project
Πάντα να θυμάστε ότι πρέπει να διατηρείτε το DO στη δεξαμενή αερισμούκαι περισσότερος αέρας θα απαιτηθεί όταν τα στερεά της δεξαμενής αερισμού αυξηθούν σε συγκέντρωση και γίνουν πιο ενεργά.
Αποχέτευση περίσσειας ενεργούς ιλύος Η ποσότητα της ενεργούς ιλύος που απορρίπτεται κυμμαίνεται μεταξύ 1 με 20% της συνολικής εισερχόμενης ροής. Κανονικά, η απορριπτόμενη ενεργός ιλύς εκφράζεται σε kg ανά ημέρα ή kg στερεών που αφαιρούνται από το σύστημα αερισμού. Προτιμάται η συνεχής απόρριψη. Προσπαθείστε να μην αλλάξετε το ρυθμό απόρριψης της ιλύος περισσότερο από 10 ή 15% από μέρα σε μέρα. Κύριος στόχος είναι να διατηρήσετε μια ηλικία ιλύος που θα παράγει την καλύτερη εκροή. Η απόρριψη συχνά επιτυγχάνεται χωρίζοντας ένα τμήμα της ανακυκλοφορούμενης ιλύος σε έναν πρωτοβάθμιο καθίζηση, παχυντή βαρύτητας, παχυντή βαρύτητας ζώνης, παχυντή επίπλευσης διαλυμένου αέρα (DAFT), αερόβιο χωνευτή ή αναερόβιο χωνευτή. Σε κανονική λειτουργία σε μια μονάδα ενεργούς ιλύος θα συγκεντρωθούν ανακυκλοφορούμενη ιλύς και στερεά απορριπτόμενης ιλύος 3 με 4 φορές όσο η συγκέντρωση των στερεών τουανάμικτου υγρού. Αυτό παρέχει ανακυκλοφορούμενη ιλύ με μια συγκέντρωση 2.000 με 10.000 mg/L, ή 0,1 με 0,2 % των ολικών στερεών. Αν η απορριπτόμενη ιλύς αποτίθεται απευθείας στο σύστημα αναερόβιας χώνευσης, θα περιέχει 10 με 20 φορές περισσότερο νερό από αυτό που πρέπει να μπαίνει στο σύστημα με αυτή την ποσότητα στερεών. Η λειτουργία ενός αναερόβιου χωνευτή θα είναι δύσκολη υπό αυτές τις συνθήκες. Θα είναι προτιμότερη η απομάκρυνση περίσσεια ιλύος προς στην πρωτοβάθμια επεξεργασία, όπου η ανάμιξη με την πρωτοβάθμια ιλύ ελαχιστοποιεί την προσθήκη παραπάνω νερού στο χωνευτή. Εχει αποδειχθεί ότι η μικτη ιλύς συμπυκνώνεται καλύτερα και έχουμε λιγότερα προβλήματα δυσοσμίας. Η απόρριψη της ενεργούς ιλύος θα λάβει χώρα στην εκροή είτε είναι ελεγχόμενη είτε όχι. Σε όλες τις μονάδες ενεργούς ιλύος η απόρριψη πρέπει να ελέγχεται από τον υπεύθυνο λειτουργίας. Τα αιωρούμενα στερεά ανάμικτου υγρού που απομακρύνονται από το σύστημα προέρχονται από δυο πηγές. Η πρώτη είναι τα αιωρούμενα στερεά στη είσοδο της ΕΕΛ (από την πρωτοβάθμια επεξεργασία) ή τα ανεπεξέργαστα υγρά απόβλητα. Η δεύτερη και βασική πηγή είναι τα συσσωματώματα από την παραγωγή νέων κυττάρων από τους μικροοργανισμούς. Για κάθε kg BOD ή στερεά που αφαιρούνται από την επεξεργασία στο σύστημα ενεργούς ιλύος, ένα μέρος από αυτά τα kg θα παραμείνει στο σύστημα ως μικροοργανισμοί. Ο ρυθμός της παραγωγής περίσσειας ιλύος θα εξαρτηθεί από τον τύπο των διεργασιών που εφαρμόζονται και
E-learning
Page 86
Nireas Project
από τη φύση του φορτίου αποβλήτων. Η υψηλού ρυθμού μονάδα ενεργούς ιλύος είναι ικανή να παράξει 0,75 kg ιλύος πτητικής ύλης για κάθε kg BOD που αφαιρείται. Η συμβατική μονάδα λειτουργεί περίπου στα 0,55 kg ιλύος πτητικής ύλης για κάθε kg BOD που αφαιρείται από το σύστημα ενεργούς ιλύος. Η μονάδα παρατεταμένου αερισμού λειτουργεί στα 0,15 kg ιλύος πτητικής ύλης για κάθε kg BOD που αφαιρείται. Αρχικός έλεγχος Στην αρχή κάθε βάρδιας, ο λειτουργός της βάρδιας κάνει τα ακόλουθα βήματα: 1. Έλεγχος του ημερολογίου. a. Έχει συμβεί τίποτα ασυνήθιστο; Αν ναι, έγιναν οι απαιτούμενες διορθώσεις και το πρόβλημα έχει επιλυθεί; b. Ελέγξτε την κατάσταση των αντλίων ανακυκλοφορίας και απόρριψης ιλύος. c. Ποια είναι τα επίπεδα DO στις δεξαμενές αερισμού; Διατηρείστε ένα DO ίσο με 1 με 3 mg/L σε όλους τις δεξαμενές αερισμού. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Υψηλότερα επίπεδα DO μπορεί να απαιτηθούν για τη διατήρηση του DO στους δευτεροβάθμιους διαυγαστήρες. d. Η αντιμετώπιση του μεγάλου προβλήματος διόγκωσης ιλύος (Bulking sludge), γίνεται συχνά με
χλωρίωση
στη
γραμμή
ανακυκλοφορίας
ιλύος.
Αν
γίνεται
χλωρίωση
της
ανακυκλοφορούμενης ιλύος για έλεγχο νηματοειδών, βεβαιωθείτε ότι η ποσότητα χλωρίου ελέγχεται κάθε μέρα. 2. Οπτικός έλεγχος της διεργασίας ενεργούς ιλύος. a. Υπάρχει αφρός στην επιφάνεια των αεριστήρων; Αν ναι, είναι άσπρος ή παχύς και σκούρος; b. Φαίνονται κανονικοί οι δευτεροβάθμιοι διαυγαστήρες; Είναι θολοί ή υπάρχουν καθόλου στερεά στις επιφάνειες; Ελέγξτε το ύψος της στάθμης σε κάθε καθίζηση. Αν η στάθμη είναι υψηλή βεβαιωθείτε ότι οι αντλίες ανακυκλοφορίας ιλύος λειτουργούν σωστά. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Σε αυτή τη μονάδα η στάθμη διατηρείται όσο δυνατόν χαμηλότερα για τη διατήρηση αερόβιων συνθηκών στο δευτεροβάθμιο καθίζηση. c. Επιθεωρείστε την εκροή από τους δευτεροβάθμιους διαυγαστήρες. Η εκροή θα πρέπει να είναι καθαρή και ελεύθερη από αιωρούμενα στερεά και επιπλέοντα.
E-learning
Page 87
Nireas Project
3. Ελέγξτε τα εργαστηριακά αποτελέσματα
a. SVI και μικροοργανισμοί. Αν το SVI είναι υψηλό, κάτι πάει λάθος. Συλλέξτε ένα δείγμα από το μικτό διάλυμα του αεριστήρα και εξετάστε το υπό μικροσκόπιο για τους τυπικούς αριθμούς, τους τύπους και την κατάσταση των μικροοργανισμών του ανάμικτου υγρού. Αν υπάρχει περίσσεια ή έλλειψη κάποιου τύπου μικροοργανισμού, εξετάστε προσεκτικά τα εργαστηριακά δεδομένα. Ψάξτε για ασυνήθιστες τιμές σε: (1) ποσότητα αιωρούμενων στερεών υπό αερισμό, (2) ρυθμούς απόρριψης ιλύος, (3) χρήση αέρα, και (4) επίπεδα διαλυμένου οξυγόνου στις δεξαμενές αερισμού. Αν η εξέταση στο μικροσκόπιο δείχνει περίσσεια νηματοειδών οργανισμών, τότε πρέπει να αρχίσει η χλωρίωση της ανακυκλοφορούμενης ιλύος. b. Kg πτητικής ύλης υπό αερισμό. Ελέξτε τα επίπεδα στερεών σε mg/L και το ποσοστό πτητικής ύλης στις δεξαμενές αερισμού. c. Ρυθμός απόρριψης ιλύος Ρυθμίστε το ρυθμό απόρριψης ιλύος για τη διατήρηση της επιθυμητής ποσότητας πτητικής ύλης υπό αερισμό. d. Χρήση αέρα. Ελέγξτε τη χρήση αέρα m3 ανά ημέρα που χρειάζεται για τη διατήρηση των επιπέδων DO στους αεριστήρες. Ο αέρας που απαιτείται εξυπηρετεί ως μια εξαιρετική ένδειξη του BOD της ειροής. Συντήρηση & Προλητική συντηρηση Ένα κατανοητό προληπτικό πρόγραμμα συντήρησης είναι βασικό μέρος των λειτουργιών της μονάδας. Η σωστή συντήρηση θα εξασφαλίσει καλύτερη απόδοση του εξοπλισμού. Η ενότητα αυτή θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί ως μια οδηγία για την εφαρμογή της απαιτούμενης συντήρησης του εξοπλισμού. Ανάγκη για κατανόηση του εξοπλισμού και των συστημάτων Πάντα διαβάστε και κατανοήστε οδηγίες του κατασκευαστή πριν την έναρξη, τη λειτουργία, τη συντήρηση, ή το κλείσιμο του εξοπλισμού. Οι σωστές διαδικασίες κλεισίματος μπορεί να παραβλέπονται από τις οδηγίες των κατασκευαστών και τα εγχειρίδια. Αν δεν ακολουθηθούν οι σωστές διαδικασίες κλεισίματος, ο εξοπλισμός μπορεί να καταστραφεί και να μην αρχίσει ξανά κανονικά.
E-learning
Page 88
Nireas Project
Η ενότητα αυτή θα εντοπίσει τα βασικά βήματα που πρέπει να ακολουθηθούν όταν κλείνει το σύστημα αερισμού, όταν μη κανονικές καταστάσεις και προβλήματα επιχειρούνται να διαχειριστούν, και όταν συντηρείται ο εξοπλισμός. Θυμηθείτε ότι τα βήματα αυτά είναι γενικά και ότι θα πρέπει να ετοιμάσετε τη δική σας λίστα αν κάτι δεν είναι διαθέσιμο. Υπάρχουν πολλοί κατασκευαστές εξοπλισμού στην αγορά σήμερα και συνεχώς βελτιώνουν τα προϊόντα τους. Επομένως, οι λίστες σε αυτή την ενότητα παρουσιάζονται για να σας καθοδηγήσουν για την προετοιμασία των δικών σας λιστών για τον εξοπλισμό της μονάδας σας. Ο μηχανικός εξοπλισμός (αντλίες, αεριστήρες, αναδευτήρες) απαιτεί συνεχή συντήρηση και έλεγχο και η παροχή οξυγόνου και ιλύος είναι σημαντικές. Απαιτείται έλεγχος της συγκέντρωσης ιλύος και των επιπέδων οξυγόνου στις δεξαμενές αερισμού και οι τεχνικές συσκευές (ph-μετρο, θερμοκρασία, μετρητής DO) χρειάζεται να διατηρούνται σωστά. Για να εξασφαλίσσετε τις βέλτιστες συνθήκες για τα βακτήρια και για μια καλή εκροή, η εκροή και η ειροή θα πρέπει να επιβλέπεται και να ελέγχεται συνεχώς (π.χ. από ένα κεντρικό σύστημα παρακολούθησης).
ΚΛΕΙΣΙΜΟ Επιφανειακοί αεριστήρες Όταν πραγματοποιείται συντήρηση, απαιτείται το κλείσιμο του αεριστήρα προκειμένου να αποφευχθούν πιθανοί τραυματισμοί του προσωπικού και βλάβες στον εξοπλισμό. 1. Γυρίστε το ON-OFF-AUTO στο OFF. 2. Γυρίστε τον κύριο διακόπτη ρεύματος στο OFF. 3. Κλειδώστε τον κύριο διακόπτη ρεύματος στη θέση OFF. Η συντήρηση πρέπει να γίνει τώρα. ΘΥΜΗΘΕΙΤΕ, η φθορά της συσκευής επίπλευσης εξαρτάται από το βάθος νερού στη δεξαμενή αερισμού.
Φυσητήρεςθετικής μετατόπισης, με λοβούς (τύπου roots) Όταν πραγματοποιείται συντήρηση, απαιτείται το κλείσιμο του φυσητήρα προκειμένου να αποφευχθούν πιθανοί τραυματισμοί του προσωπικού και βλάβες στον εξοπλισμό. 1. Γυρίστε το ON-OFF-AUTO στο OFF. 2. Γυρίστε τον κύριο διακόπτη ρεύματος στο OFF.
E-learning
Page 89
Nireas Project
3. Κλειδώστε τον κύριο διακόπτη ρεύματος στη θέση OFF. 4. Κλείστε τις βαλβίδες απόθεσης και αναρρόφησης. Όταν ο φυσητήρας είναι κλειστός (εκτός λειτουργίας), ελέγξτε ότι η βαλβίδα αντεπιστροφής επιστρέφει στη θέση της κλειστή. Πολλοί φυσητήρες γυρίζουν αντίστροφα για 1-2 λεπτά, αφού κλείσουν. Αυτή η αντίστροφη λειτουργία δημιουργεί ενα κενό που αναρροφά υγρό από τη δεξαμενή αερισμού μέσα στη γραμμή αερισμού και μέσα στο φυσητήρα, το οπίο μπορεί να προκελέσει σοβαρές ζημιές και προβλήματα. Η συντήρηση μπορεί να γίνει τώρα.
Φυγόκεντρικού τύπου φυσητήρες (και κοχλιωτοί) Όταν πραγματοποιείται συντήρηση, απαιτείται το κλείσιμο του φυσητήρα προκειμένου να αποφευχθούν πιθανοί τραυματισμοί του προσωπικού και βλάβες στον εξοπλισμό. . 1. Πατήστε το stop. 2. Ανοίξτε τη βανα παράκαμψης. 3. Κλείστε τη βανα γραμμής τροφοδοσίας αερα. 4. Αφήστε τη βοηθητική αντλία λαδιού (αν υπάρχει στο σύστημα) να τρέξει για 10 λεπτά. Αυτό επιτρέπει στα ρουλεμάν και στους οδοντωτούς να κρυώσουν σταδιακά. 5. Γυρίστε τον πίνακα ελέγχου στο OFF. 6. Γυρίστε τους κύριους διακόπτες ρεύματος στο OFF. 7. Κλειδώστε τους κύριους διακόπτες ρεύματος στη θέση OFF. Η συντήρηση μπορεί να γίνει τώρα. Σύστημα διάχυσης αέρα Περιοδικά, το σύστημα διάχυσης αέρα μπορεί να χρειάζεται κλείσιμο και επισκευή, αλλάγές ή καθαρισμό. Επίσης να προβλέπεται αφαίρεση συμπυκνωμάτων (ιδιαίτερα για διαχυτές με ελαστομερές), ελέγχετε περιοδικά αν αφαιρούνται τα συμπυκνώματα. Αν το σύστημα διάχυσης σας αποτελείται από διαφορετικές αντλίες που εξυπηρετούν διαφορετικές διεργασίες στη μονάδα, και αν έχουν εγκατασταθεί βαλβίδες ρύθμισης/απομόνωσης, το τμήμα προς συντήρηση μπορεί να κλέισει κανονικά κλείνοντας τη βαλβίδα ρύθμισης/απομόνωσης. Έχετε υπόψη σας ότι όταν
E-learning
Page 90
Nireas Project
κλείνετε ένα τμήμα του συστήματος διάχυσης, μπορεί να συβεί μια αύξηση της ροής του αέρα, απώλεια κεφαλής, και πίεση στα ενεργά τμήματα του συστήματος διάχυσης. Όταν υπάρχει μόνο μια ή καμία βαλβίδα ρύθμισης/απομόνωσης ή όταν υπάρχει μόνο μια γραμμή διανομής, ο φυσητήρας θα πρέπει να κλείσει πριν τη συντήρηση. ΠΡΟΣΟΧΗ: Πριν την έναρξη της συντήρησης οι βαλβίδες ρύθμισης/απομόνωσης ή ο φυσητήρας πρέπει να κλειδώνονται, έτσι ώστε να αποφεύγεται η εισαγωγή αέρα στο σύστημα.
Μην προσπαθείσετε να επισκευάσετε ακόμα και τις μικρότερες διαρροές στο σύστημα διανομής αν αυτό δεν είναι κλειστό. Παρά το γεγονός ότι μια πίεση συστήματος ίση με 6 με 10 psi (0.4 με 0.7 kg/ cm2) δε φαίνεται μεγάλη, μπορεί να προκληθούν ΣΟΒΑΡΟΙ ΤΡΑΥΜΑΤΙΣΜΟΙ.
Κεφαλές αέρα και διαχυτήρες Πριν το κλείσιμο των κεφαλών ή των διαχυτήρων, σημειώστε τη θέση της βαλβίδας ή μετρήστε τον αριθμό των στροφών όπου η βαλβίδα είναι ανοιχτή και καταγράψτε το. Αυτό θα παρέχει μια αναφορά για τη θέση της βαλβίδας όταν οι κεφαλές και οι διαχυτήρες είναι προς επισκευή. Κλείστε τη βαλβίδα ρύθμισης/απομόνωσης της κεφαλής. Κινητήρες Οι κινητήρες πρέπει να λιπαίνονται μετά από 2.000 ώρες λειτουργίας. Ο κινητήρας θα πρέπει να σταματάει όταν αρχίζει η λίπανση. Αφαιρέστε της τάπες, προσθέστε νέο λιπαντικό μέχρι το σημείο που θα αρχίσει να ξεχειλίζει. Ξεκινήστε τον κινητήρα και αφήστε τον να λειτουργήσει για 15 λεπτά περίπου έτσι ώστε να αποβάλλει τα περιττά λάδια. Σταματήστε τον κινητήρα και τοποθετήστε τις τάπες. Μετά από περίπου 5 χρόνια λειτουργίας, ο κινητήρας θα αρχίσει να φθείρεται εξαιτίας της υγρασίας και της ζέστης. Να συντηρείτε τον κινητήρα σε πιστοποιημένη εγκατάσταση συντήρησης κινητήρων. Φίλτρα αέρα Όταν προγραμματίζεται ο καθαρισμός του φίλτρου, αφαιρέστε τα φίλτρα από το θάλαμο του φίλτρου και ελέξτε το εσωτερικό του θαλάμου. Αφαιρέστε κάθε άμμο, ακαθαρσίες, χαρτί, νερό και άλλα κατακρημνίσματα. Η αφαίρεση των φίλτρων αέρα μπορεί να προκαλέσει μεγάλη έκλυση
E-learning
Page 91
Nireas Project
σκόνης, η οποία μερικές φορές είναι επικίνδυν η όταν εισπνέεται. Φορέστε προστατευτικά ρούχα και μάσκες προσώπου για να προστατευτείτε από τη σκόνη. Συνήθως τα φίλτρα καθαρίζονται χρησιμοποιόντας ατμό σχετικά χαμηλής πίεσης. Για τον καθαρισμό του συγκεκριμένου τύπου φίλτρου της μονάδας σας συμβουλευτείτε το εγχειρίδιο του κατασκευαστή.
Αφήστε τα φίλτρα να στεγώσουν και έπειτα τοποθετήστε τα στο θάλαμο φίλτρου, και βεβαιωθείτε ότι δεν έχουν μείνει εργαλεία ή άλλα αντικείμενα στο θάλαμο φίλτρου τα οποία θα μπορούσαν να περάσουν στους φυσητήρες. Σύστημα διανομής αέρα Ανάλογα με τις συνθήκες του περιβάλλοντος που επικρατούν γύρω από το δίκτυο διανομής αέρα, ένα πρόγραμμα επιθεώρησης θα πρέπει να εφαρμόζεται σε ολόκληρο το σύστημα τουλάχιστον μια φορά το μήνα μέχρι μια φορά το εξάμηνο. Κατά την επιθεώρηση, για λασκαρισμένες ενώσεις στις σωληνώσεις, για μετατοπίσεις από των αγωγών από τις κανονικές θέσεις, καθώς και για καταστροφές λόγω διάβρωσης. Οι εξωτερικοί αγωγοί, οι σύνδεσμοι και οι αντλίες θα πρέπει να βάφονται. Το βάψιμο θα πρέπει να γίνεται όσο συχνά χρειάζεται για να αποφευχθεί η διάβρωση. Οι μετρητές θα πρέπει να βαθμονομούνται για να εξασφαλίζεται η ακρίβεια στις μετρήσεις. Όλες οι βαλβίδες στο σύστημα διανομής, συμπεριλαμβανομένων των βαλβίδων των μετρητών, θα πρέπει να ανοίγουν και να κλείνουν τελείως μια φορά το μήνα για να εξασφαλιστεί η ελεύθερη λειτουργία. Για πιο λεπτομερείς πληροφορίες στη συντήρηση των μετρητών, των συνδέσμων, των βαλβίδων και των αγωγών συμβουλευτείται το εγχειρίδιο του κατασκευαστή, το εγχειρίδιο της μονάδας λειτουργίας και συντήρησης, καθώς και το Κεφάλαιο 5 ‘Συντήρηση’ από αυτό τον οδηγό εκπαίδευσης.
Κολλεκτερ (κεφαλή) διαχυτών αέρα (σε περιπτώσεις με αρθρωτά συστήματα διανομής αέρα)
E-learning
Page 92
Nireas Project
Λόγω των δύσκολων συνθηκών στις οποίες εκτίθενται οι κεφαλές, πρέπει να ακολουθείται ένα πρόγραμμα συντήρησης.
Οι ακόλουθες δραστηριότητες θα πρέπει να προγραμματίζονται σε
μηνιαία και ετήσια βάση.
1. Μηνιαίες a. Κλείστε τελείως και ανοίξτε όλες τις βαλβίδες ρύθμισης/απομόνωσης για να εξασφαλιστεί ελεύθερη λειτουργία στους διαχύτες μεγάλων φυσσαλίδων. b. Προσθέστε 2 με 3 δόσεις λιπαντικού στο πάνω τμήμα (swing header). 2. Ετήσιες a. Σηκώστε τις κεφαλές και ελέξτε για τυχόν λασκαρισμένα τμήματα. b. Προσθέστε 2 με 3 δόσεις λιπαντικού στο πάνω τμήμα (swing header). c. Ελέξτε για διάβρωση. Όπου χρειάζεται βάψτε με εποξειδικά. Τα υδραυλικά υγρά στο κολλεκτερ πρέπει να αλλάζονται τουλάχιστον μια φορά το χρόνο. Ένα αδιάβροχο κάλυμμα θα πρέπει να παρέχεται για την κάλυψη και την προστασία του μηχανισμού ανύψωσης διαχυτών, όταν αυτός δε χρησιμοποιείται.
Διαχυτήρες Οι δραστηριότητες συντήρησης που θα πρέπει να προγραμματίζονται σε μηνιαία και ετήσια βάση παρουσιάζονται σε αυτή την ενότητα. 1. Μηνιαίες Αυξήστε τη ροή του αέρα στους διαχυτήρες 2 με 3 φορές από την κανονικήγια περίπου 15 λεπτά για να φύγουν όλα τα βιολογικά υπολείμματα που συσσωρεύονται στο διαχυτήρα. Ετήσιες 2. Σηκώστε το κολλεκτερ διαχυτών από τη δεξαμενή για τον καθαρισμό των διαχυτήρων, την επιθεώρηση ζημιών, και την αντικατάσταση αν κρίνεται αναγκαία. Οι διαχυτήρες που λειτουργούν σε κακή κατάσταση συντελούν στη μη ικανοποιητική επεξεργασιά των υγρών αποβλήτων.
E-learning
Page 93
Nireas Project
Ανταπόκριση σε προβλήματα και καταστάσεις μη ομαλής λειτουργίας Τα κύρια προβλήματα στη επεξεργασίαενεργούς ιλύος προκαλούνται από τη διόγκωση ιλύος, ανύψωση ιλύος και το σχηματισμός νηματοειδών οργανισμών (Nocardia foam) Διόγκωση ιλύος Μια διογκωμένη ιλύς έχει χαμηλή ικανότητα καθίζησης και συμπίεσης και συνήθως προκαλείται από
υπέρμετρη
ανάπτυξη
νηματοειδών
μικροοργανισμών.
αναπτύσσονται σε νηματοειδή μορφή δεν καθιζάνουν και
Αυτοί
οι
οργανισμοί
που
ενσωματώνουν μεγάλες ποσότητες
νερού στη κυτταρική τους δομή, κάνοντας την πυκνότητά τους περίπου ίση με αυτή του νερού. Παράγοντες όπως τα χαρακτηριστικά και η σύνθεση των αποβλήτων, το περιεχόμενο σε θρεπτικά, το pH, η θερμοκρασία, οι μεγάλες διακυμάνσεις σε τροφοδοσία, τα σητπικά λύματα, τα πετρελαιοειδή και η διαθεσιμότητα οξυγόνου μπορούν να προκαλέσουν διόγκωση ιλύος. Επίσης η απουσία συγκεκριμένων συστατικών από τα υγρά απόβλητα, όπως άζωτο, φώσφορος και ιχνοστοιχεία μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη μιας διογκωμένης ιλύος. Αυτή η απουσία είναι κρίσιμη ιδιαίτερα όταν βιομηχανικά υγρά απόβλητα αναμιγνύονται με αστικά για μικτή επεξεργασία. Μεγάλες διακυμάνσεις στο pH και στο DO επίσης μπορούν να προκαλέσουν διόγκωση ιλύος. Τουλάχιστον 2 mg/L DO θα πρέπει να διατηρηθούν στη δεξαμενή αερισμού υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας. Οι εγκαταστάσεις διαχείρισεις υγρών αποβλήτων θα πρέπει να ελέγχουν το λόγο F/M για να εξασφαλίζεται ότι είναι στο συνιστώμενο εύρος.Θα πρέπει επίσης να ελέγχουν τα επειπρόσθετα οργανικά φορτία που λαμβάνονται από εσωτερικές πηγές όπως οι χωνευτήρες ιλύος και οι λειτουργίες αφυδάτωσης, προκειμένου να αποφεύγεται υπερφόρτωση ιδιαίτερα υπό συνθήκες μεγάλης ροής Με τη χλωρίωση της ανακυκλοφορούμενης ιλύος ελέγχεται αποτελεσματικά το πρόβλημα της διόγκωσης. Προτείνονται δόσεις χλωρίου στο εύρος των 2-2 mg/L Cl2 ανά 1000 mg/l MLVSS. Ωστόσο, υψηλές δόσεις μπορεί να είναι απαραίτητες υπό κακές συνθήκες (8 με 10 mg/l Cl2 ανά 1000 m/l MLVSS). Επίσης, η διόγκωση ιλύος μπορεί να αποφευχθεί με αλλαγές στη συγκέντρωση διαλυμένου οξυγόνου στη δεξαμενή αερισμού και με προσθήκη θρεπτικών για να ενισχυθούν άλλοι μικροοργανισμοί. Τις τελευτίες δεκαετίες πολλά συστήματα για τη μείωση της διόγκωσης λάσπης (προληπτικά) χρησιμοποιούν δεξαμενή επιλογής (selector)
E-learning
Page 94
Nireas Project
Παραμονή της λασπης πριν τον αερισμό και ανάμιξη με τα εισερχόμενα λύματα, συνήθως σε ανοξικές συνθήκες. Προκειμένου να αποφευχθεί η διόγκωση της ιλύος, πρέπει να ελέγχονται προσεκτικά οι ακόλουθοι παράγοντες: 1. ΗΛΙΚΙΑ ΙΛΥΟΣ. Προσεκτική επίβλεψη των καταγραφών της μονάδας και διατήρηση μιας ηλικίας ιλύος που παράγει τη βέλτιστη ποιότητα εκροής. Παρακολούθηση των φορτίων στερεών στην εισροή, διατήρηση του επιθυμητού επιπέδου στερεών στον αεριστήρα, και προσεκτική ρύθμιση των ρυθμών απόρριψης ιλύος. Γενικά, η διόγκωση μπορεί να συμβεί με την αύξηση της ηλικίας της ιλύος.
2. ΕΠΙΠΕΔΑ DO. Αποφύγετε τα χαμηλά επίπεδα οξυγόνου.Η εγκατάσταση μετητή DO στη δεξαμενή αερισμού θα σας δώσει συνεχή δεδομένα. Υπό κανονικές συνθήκες και αν η οξυγόνωση είναι ικανοποιητική δεν υπάρχει αιτιολογία για χαμηλά επίπεδα DO, εκτός αν τα απόβλητα έχουν υπέρμετρη απαίτηση οξυγόνου. 3. ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΥ. H διόγκωση που οφείλεται στη μικρή περίοδο αερισμού είναι συνήθως αποτέλεσμα σχεδιαστικού προβλήματος. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, μειώστε το ρυθμό ανακυκλοφορίας ιλύος και εφαρμόστε πάχυνση στα στερεά ανακυκλοφορούμενης ιλύος με κροκίδωση (αν είναι απαιραίτητο). Με αυτό τον τρόπο, θα επιστρέφετε τον ίδιο αριθμό οργανισμών για να ανταπεξέλθουν στη νέα τροφή που εισάγεται στον αεριστήρα, αλλά μειώνετε αποτελεσματικά τη συνολική ροή στη δεξαμενή αερισμού και τη καθίζηση. 4. ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΝΗΜΑΤΟΕΙΔΩΝ. Η ανάπτυξη νηματοειδών οργανισμών μπορεί να προκληθεί από μη λανθασμένη ηλικία ιλύος ή από ανισορροπίες θρεπτικών, όπως έλλειψη ή περίσσεια αζώτου, φωσφόρου ή άνθρακα. Αν επιτραπεί η ανάπτυξη και η εδραίωση των νηματοειδών οργανισμών, θα δημιουργηθεί σοβαρό πρόβλημα. Έλεγχος μπορεί να επιτευχθεί αυξάνοντας το MLSS (περισσότεροι οργανισμοί, οι οποίοι θα αυξήσουν την ηλικία της ιλύος), διατηρώντας υψηλότερα επίπεδα DO, και, υπό ειδικές συνθήκες, συμπληρώνοντας θρεπτικά. Επίσης, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, μπορεί να εφαρμοστεί και χλωρίωση της ανακυκλοφορούμενης ιλύος. Ανύψωση ιλύος Η ανύψωση της ιλύος προκαλείται συνήθως από την απελευθέρωση των φυαλλίδων που είναι εγκλωβισμένες στα συσσωματώματα της ιλύος στο δευτεροβάθμιο καθίζηση. Οι φυσσαλίδες αέριου αζώτου σχηματίζονται από την απονιτροποίηση των νιτικών και των νιτρώδων υπό ανοξικές
E-learning
Page 95
Nireas Project
συνθήκες στο δευτεροβάθμιο καθίζηση.Ο υπερκορεσμός αερίων στη δεξαμενή αερισμού μπορεί επίσης να προκαλέσει ανύψωση ιλύος στο δευτεροβάθμιο καθίζηση, ειδικά όταν η δεξαμενή αερισμού είναι βαθύτερη από αυτόν.Το πρόβλημα μπορεί κάπως να ελεγχθεί μειώνοντας το χρόνο παραμονής της ιλύος στο δευτεροβάθμιο καθίζηση. Επίσης, η στενή παρακολούθηση και ο έλεγχος στη δεξαμενή αερισμού μπορεί επίσης να μειώσει την ανύψωση ιλύος στο δευτεροβάθμιο καθίζηση. Ανύψωση ιλύος στη δεξαμενή αερισμού
MORE Rising sludge is not to be confused with bulking. The sludge settles and compacts satisfactorily on the bottom of the clarifier, but after settling it rises to the top of the secondary tank in patches or small particles the size of a pea. Rising sludge usually produces a fine scum" or froth (brown in color) on the surface of the aeration and secondary tanks. Rising sludge is caused by DENITRIFICATION or SEPTICITY and results from too long a detention time in the secondary clarifiers. The secondary clarifiers should be equipped with scum baffles and skimmers to prevent these solids from escaping in the plant effluent. Denitrification is most common when the sludge age is high (extended aeration). When this type of activated sludge flows from the aerator to the secondary clarifier or becomes short of oxygen, the organisms first use the available dissolved
E-learning
Page 96
Nireas Project
oxygen, and then the oxygen in the nitrate compounds resulting in the release of nitrogen gas. Denitrification is an indication of good treatment, providing the sludge in the settleability test stays on the bottom of the cylinder for at least one hour, but floats to the surface in two hours. If it floats up too early in the settleability test, the sludge age should be reduced or the food-tomicroorganism ratio should be increased. This solution will be successful if the nitrifying bacteria are washed out of the system. If the sludge stays down for an hour in the settleability test but problems are still present in the secondary clarifier, increase the return sludge rates to move the solids out of the clarifier at a faster rate. Under some circumstances this will not help and better results might be obtained by decreasing the return sludge rate, so be careful. Rising sludge also may be controlled by increasing the load to the aerator by removing a primary clarifier from service if more than one is being used. During low flow periods, raw wastewater may be discharged directly to the aerator. Another option is to check the possibility of installing aeration diffusers in a tapered pattern. The tapered pattern is used to meet higher initial oxygen demands.
Nocardia foam Ο σχηματισμός αφρού Nocardia σχετίζεται με μια αργή ανάπτυξη μικροοργανισμών του γένους Nocardia. Κάποιοι παράγοντες που προκαλούν τέτοια προβλήματα είναι ο χαμηλός λόγος F/M, ο παρατεταμένος SRT και η λειτουργία επαναερισμού ιλύος. Η μείωση του SRT είναι ο πιο κοινός τρόπος ελέγχου των προβλημάτων αφρών Nocardia. Το πρόβλημα αυτό μπορεί να ελεγχθεί αποφεύγοντας την ανακύκλωση του αφρού και την προσθήκη χημικών (πολυμερή,χλώριο) στην επιφάνεια.
MORE Aerator foaming or frothing has been a problem for some plants. There have been many theories presented on the cause, such as surfactants (detergents), polysaccharides, and overaeration. Whatever the cause, there is a definite relationship between froth buildup on the aerator and the amount of suspended solids in the mixed liquor and air supply to the aerator. Operators may have to control different types of foam. The foam may be unstable and easy to control or the foam could be persistent and difficult to control. Unstable foam may be caused by nutrient deficiencies or solids from dewatering processes (recycled solids). Polymer overdosing can be a cause of foam. Floating sludges and floating scum also are types of foams. These unstable foams are usually kept down using water sprays.
E-learning
Page 97
Nireas Project
Persistent foams are often called filamentous or Nocardia foam and are~difficult to control. These foams are brown, stable, viscous, and usually scum-like in appearance. These foams are often associated with high MCRT values. The higher the concentration of filaments, the greater the tendency for foaming. Also the higher the MLSS concentration, the more susceptible an aeration basin is to foaming. The aeration rate directly influences foaming and the height of foam. Filamentous growth rates tend to increase with temperature. Many plants have experienced foaming problems during seasonal temperature changes in the spring or fall. Apparently, the optimum pH for filamentous growth is around a pH of 6.5. For control of foaming: 1. Maintain higher mixed liquor suspended solids concentrations. 2. Reduce air supply during periods of low flow while still maintaining DO. 3. Return supernatant to the aeration tank during low flows (be cautious in this methodâ&#x20AC;&#x201D; supernatant should be returned slowly and steadily because too much supernatant could cause an excess oxygen demand). These solutions apply only to detergent foam. In some extended aeration systems or nitrification systems, a froth builds up that can sometimes be controlled by higher sludge wasting rates (reduction of mixed liquor suspended solids, MLSS). Frothing from filamentous organisms is usually present in aeration basins. When the number of filaments becomes excessive, the organisms may form a thick, dark brown scum or froth on the surface of the aeration basin. Microscopic examination of the foamy scum can confirm the presence of filamentous organisms . Filamentous foam has been controlled by MCRT control, RAS/MLSS chlorination, direct foam chlorination, selective foam wasting, use of water sprays, and selector technology. An MCRT of less than six days has been effective. MCRT can be reduced by slowly increasing the wasting rate with care to remain in compliance. Chlorination of RAS/MLSS or return activated sludge or both has been effective in controlling filamentous foam. If a stable foam has already formed, direct foam chlorination is the most effective method of killing foam-forming microorganisms in the foam. A foam trap is installed in the mixed liquor effluent or aeration tank and a highly concentrated chlorine spray is applied directly to the foam-forming microorganisms. Periodic chlorination of return sludge or MLSS can be useful as a preventive measure to control the number of filaments below the foaming threshol
E-learning
Page 98
Nireas Project
Nocardia αφρός
Τυπικός αφρός non-Nocardia στη δεξαμενή αερισμού ενεργούς ιλύος
(Eddy, 1999)
E-learning
Page 99
Nireas Project
Σηπτική ιλύς Σηπτική ιλύς μπορεί να παράγεται όταν κάθε τύπος ιλύος παραμένει για πολύ καιρό σε χοάνες και κανάλια. Είναι πιθανό να δημιουργηθούν έντονες οσμές και ανυψώσεις ιλύος. Ακόμα και μικρές ποσότητες μπορούν να εμποδίσουν τη λειτουργία του αεριστήρα. Το φαινόμενο αυτό μπορεί να συμβεί σε κακώς σχεδιασμένες χοάνες, πηγάδια, κανάλια, ή συστήματα αντλιών. Αυτό συμβαίνει όταν επιτρέπεται η απόθεση της ιλύος και αρχίζει η αναερόβια αποσύνθεση. Αποθέσεις σηπτικής ιλύος μπορεί να συμβούν και στον αεριστήρα, λόγω ανεπαρκούς αερισμού που δεν επιτρέπει την πλήρη ανάμιξη. Ένα υψηλό φορτίο στερεών μπορεί επίσης να προκαλέσει προβλήματα σήψης. Για να ελέγξετε αποτελεσματικά αυτό το πρόβλημα, πρέπει να υπάρχει καλή ανάμιξη στις δεξαμενές αερισμού και η ιλύς πρέπει να αντλείται συχνά. Στα κανάλια και τις αντλίες, μια ταχύτητα πάνω από 0.45 m/sec θα εμποδίσει το σχηματισμό ιζημάτων ιλύος τα οποία θα γίνουν σηπτικά.
Η σήψη της ιλύος στο δευτεροβάθμιο καθίζηση μπορεί να προκληθεί από 4 αιτίες: 1. Χαμηλός ρυθμός ανακυκλοφορίας ιλύος, με αποτέλεσμα την κράτηση των στερεών στο τελικό καθίζηση για μεγάλο χρονικό διάστημα και επιτρέποντας τα να γίνουν σηπτικά. 2. Ο μηχανισμός συλλογής του καθίζηση είναι κλειστός, επομένως η ιλύς δε μεταφέρεται στη χοάνη άντλησης. 3. Οι αντλίες ιλύος δε λειτουργούν σωστά. 4.Η βαλβίδα ανακυκλοφορίας ιλύος είναι κλειστή. Ένας καλός υπεύθυνος λειτουργίας ελέγχει το σύστημα αρκετές φορές τη μέρα. Στις περισσότερες μονάδες ενεργούς ιλύος οι δευτεροβάθμιοι διαυγαστήρες έχουν φωτοκύτταρα για την έδειξη της στάθμης της ιλύος στη δεξαμενή. Όποτε αλλάζει η στάθμη στον τελικό καθίζηση πρέπει να γίνεται άμεσος έλεγχος. Σε κάθε μια από τις παραπάνω περιπτώσεις, η διόρθωση είναι προφανής και πρέπει να γίνει όσο πιο σύντομα γίνεται. Για τον έλεγχο της βιολογικής ανάπτυξης και της παραγωγής οσμών, τα συσσωρευμένα στερεά θα πρέπει να καθαρίζονται περιοδικά. Αερισμός
E-learning
Page 100
Nireas Project
Αν ο αερισμός ή η κίνηση του νερού δεν είναι εμφανής ή έχει διακοπεί τελείως, αυτό σημαίνει ότι η διανομή του αέρα δεν είναι καλή. Ελέγξτε το ρυθμό ροής και την πίεση των φυσητήρων. Αν η πίεση είναι σωστή, ελέγξτε την κεφαλή και τους διαχυτήρες για διαρροές. Υπερφορτώσεις Ορισμένες μονάδες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων μπορεί να υπερφορτωθούν κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων χρονικών περιόδων. Υπό συνθήκες υπερφόρτωσης, ο λειτουργός θα πρέπει να δουλέψει πολύ σκληρά για επιτύχει τις ημερίσιες, εβδομαδιαίες και μηνιαίες απαιτήσεις. Και οι φυσητήρες και οι αντλίες ανακυκλοφορίας ιλύος θα πρέπει να δουλεύουν πλήρως όλο το μήνα. Στον πρωτοβάθμιο καθίζηση θα πρέπει να προστεθεί FeCl3 στον πρωτοβάθμιο καθίζηση για τη μείωση των στερεών και του φορτίου BOD στη επεξεργασίαενεργούς ιλύος. Προς το τέλος του μήνου, ένα τμήμα της εκροής θα πρέπει να μεταφερθεί στις δεξαμενές οξείδωσης προκειμένου να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις.
Μια μονάδα ενεργούς ιλύος μπορεί να δεχτεί μεγάλο φορτίο και χωρίς βλαβερές επιδράσεις στο σύστημα, αλλά δεν μπορεί να δεχθεί μια συνεχή σειρά από μεγάλα φορτία. Πολλοί παράγοντες μπορεί να αλλάξουν που ο υπεύθυνος λειτουργίας δεν μπορεί να ελέγξει, αλλά θα πρέπει να ανταποδώσει ρυθμίζοντας τους λειτουργικούς ελέγχους. Για παράδειγμα, μια συμαβατική μονάδα ενεργούς ιλύος έχει λειτουργήσει αποτελεσματικά για αρκετές εβδομάδες. Ο δευτεροβάθμιος καθίζησης έχει καλή καθαρότητα 1,7 m με ένα δίσκο Secchi, και το BOD και τα αιρούμενα στερεά της εκροής είναι 5 με 18 mg/L. Οι δεξαμενές αερισμού ‘εχουν διατηρηθεί στα 6.000 kg ανάμικτου υγρού αιωρούμενων στερεών με ένα πτητικό περιεχόμενο 78,5% και ηλικία ιλύος 5 ημερών. Ένα ελάχιστο Do ίσο με 2.8 mg/L έχει μετρηθεί στα τελευταία δύο τρίτα του αεριστήρα. Η ιλύς απομακρύνεται από το σύστημα με ρυθμό 900 kg/day. Αυτή την εβδομάδα η κατάσταση άλλαξε. Η καθαρότητα στις δευτεροβάθμιες δεξαμενές έπεσε στο 0,5 m. Τα αιωρούμενα στερεά στο δευτεροβάθμιο καθίζηση παραμένουν τα ίδια, αλλά το BOD test ξεκίνηση 5 ημέρες πριν και έδειξε 38 mg/L. Αν είχε διεξαχθεί τεστ COD ταυτόχρονα με το BOD, θα είχε γίνει έγκαιρη διόρθωση στη λειτουργία. Γενικά, η εκκροή της μονάδας έχει χειροτερεύσει σε σύγκριση με τις προηγούμενες εβδομάδες.
E-learning
Page 101
Nireas Project
Μόνο εσείς και οι καταγραφές σας μπορείτε να καθορίσεται την αιτία και τη δράση διόρθωσης που πρέπει να γίνει. Έχει αυξηθεί ή μειωθεί η ροή στη μονάδα; Έχουν διατηρηθεί οι ρυθμοί αερισμού; Έχετε λάβει ποσότητα τοξικής ή μη επεξεργασμένης σκωρίας στην εισροή; Έιναι οι αντλίες ανακυκλοφορίας ιλύος καθαρές; Έχει αλλάξει το φορτίο του BOD στη δεξαμενή αερισμού; Είναι τα στερεά του ανάμικτου υγρού τα ίδια; Αυτές είναι μερικές από τις συνθήκες που ενδέχεται να άλλαξαν τη ποιότητα εκροής. Η δύσκολη απόφαση μετά τον καθορισμό της αιτίας ή της πιθανής αιτίας είναι-θα πρέπει να γίνει κάποια αλλαγή; Εδώ βοηθάνε οι γνώσεις του λειτουργού. Αν γνωρίζετε ότι οι κατάσταση είναι ασυνήθης και ότι θα διαρκέσει λίγες μέρες, τότε ελάχιστες αλλαγές μπορεί να βελτιώσουν γρήγορα την ποιότητα εκροής. Κρατώντας ακριβείς καταγραφές, μπορείτε να βρείτε το επιθυμητό εύρος λειτουργίας αναφορικά με την απόδοση της απομάκρυνσης των αποβλήτων και του κόστους λειτουργίας. Συνήθως, κάθε μονάδα θα έχει κάποιο μικτό διάλυμα με ορισμένη ποσότητα αιωρούμενων στερεών όπου η μονάδα θα λειτουργεί με το βέλτιστο τρόπο. Αυτή η συγκέντρωση θα πρέπει να παράγει μια καθαρή εκροή, με χαμηλή συγκέντρωση αιωρούμενων στερεών και BOD ίσο με 8-20 mg/L. Ωστόσο, ανάλογα με το σχεδιασμό της μονάδας, τον τύπο των αποβλήτων, την εποχή του χρόνου, η βέλτιστη συγκέντρωση αιωρούμενων στερεών στο μικτό διάλυμα μπορεί να κυμαίνεται από 1000 μέχρι 4000 mg/L. Όταν βρεθεί η βέλτιστη συγκέντρωση, ο λειτουργός θα πρέπει να τη διατηρήσει μέχρι να επέλθει κάποια αλλαγή. Αν η συγκέντρωση αυτή αρχίσει να αυξάνεται, η τελική εκροή θα αρχίζει να χειροτερεύει και να γίνεται θολή. Όταν επιτραπεί να αυξηθούν πάρα πολύ τα αιωρούμενα στερεά ανάμικτου υγρού σε μια συμβατική μονάδα ενεργούς ιλύος, τότε προκύπτουν και άλλα προβλήματα. Ο προηγούμενος ρυθμός ανακυκλοφορίας ιλύος δεν είναι πια αρκετός. Οι ρυθμοί ανακυκλοφορίας θα πρέπει να αυξηθούν σημαντικά. Αν δε γίνει αυτό, η στάθμη της ενεργούς ιλύος στους τελικούς διαυγαστήρες θα αυξηθεί. Αυτό μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την υπεχείλιση των στερεών κατά τις μέγιστες ροές. Ένας άλλος περιοριστικός παράγοντας είναι ο εξοπλισμός αερισμού. Η ποσότητα του οξυγόνου που παρέχεται στη δεξαμενή αερισμούεπίσης περιορίζει τη μάζα μικροοργανισμών που μπορεί να διατηρηθεί σε μια αερόβια κατάσταση. Μια υψηλή απαίτηση οξυγόνου στη δεξαμενή αερισμούμπορεί να δημιουργηθεί από ένα υψηλό περιεχόμενο στερεών στην εισροή της μονάδας. Ο άλλος παράγοντας είναι οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί. Αν δεν υπάρχει αρκετή διαθέσιμη τροφή, μόνο ένας περιορισμένος αριθμός θα αναπτυχθεί και θα αναπαραχθεί. Εδώ αρχίζει η μάχη της επιβίωσης. Όταν η παροχή τροφής είναι περιορισμένη, οι οργανισμοί αρχίζουν να τρέφονται μεταξύ τους (ενδογενής αναπνοή). Αυτή είναι η περίοδος της πιο ολοκληρωμένης οξείδωσης και η
E-learning
Page 102
Nireas Project
παραγωγή νέας ιλύος είναι ελάχιστη. Οι μονάδες παρατεταμένου αερισμού σχεδιάζονται για να λειτουργούν υπό αυτές τις συνθήκες που τείνουν να αυξάνουν τα στερεά στηην εκροή της μονάδας. Να είστε πάντα προετοιμασμένοι για την πιθανότητα τοξικών εισροών, διαρροών, καταιγίδων ή άλλων παραγόντων που μπορούν να επηρεάσουν την εισροή και τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων. Ένα συχνό πρόβλημα είναι η αυξημένη ροή λόγω καταιγίδας. Αυτές οι ροές μπορούν να δημιουργήσουν μικρότερους χρόνους αερισμού ή απώλεια στερεών ενεργούς ιλύος από τους τελικούς διαυγαστήρες λόγω υδραυλικής υπερφόρτωσης. Για να ελέγξετε αυτή την κατάσταση ρυθμίστε τους ρυθμούς ανακυκλοφορίας και απόρριψης ιλύος έτσι ώστε να κρατήσετε όσο δυνατόν περισσότερα στερεά στον αεριστήρα. Συγκεκριμένες βιομηχανίες, όπως κονσερβοποιείες δημιουργούν εποχιακά προβλήματα και ο λειτουργός θα πρέπει να είναι προετοιμασμένος εκ των προταίρων. Αλλαγές θερμοκρασίας Το σύστημα ενεργούς ιλύος επηρεάζεται από τις αλλαγές θερμοκρασίας. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, η μονάδα ενεργούς ιλύος μπορεί να λειτουργεί ικανοποιητικά σε ένα συγκεκριμάνο εύρος γορτίου και ρυθμών αερισμού, αλλά το χειμώνα οι τιμές αυτές αλλάζουν και η μονάδα απαιτεί λιγότερο αέρα και περισσότερα στερεά υπό αερισμό. Συνήθως η αλλαγή της θερμοκρασίας δεν είναι σημαντική εκτός εάν αυξηθεί ή μειωθεί περισσότερο από 6°C στα υγρά απόβλητα. Η θερμοκρασία απότελεί έναν σημαντικό παράγοντα οξείδωσης σχετικό με τη συσσώρευση της ιλύος. Μια υψηλή θερμοκρασία παράγει μια γρήγορη μικροβιακή ανάπτυξη και περισσότερη αποθήκευση αποβλήτων στα κύτταρα των οργανισμών με λιγότερη οξείδωση. Επομένως, η μαγαλύτερη βιολογική δραστηριότητα θα έχει ως αποτέλεσμα τη τη μεγαλύτερη παραγωγή ενεργούς ιλύος αλλά η ιλύς ενδέχεται να είναι πιο λεπτή απ’ότι συνήθως. Κατά τους ψυχρούς μήνες, οι λειτουργοί αυξάνουν τα στερεά υπό αερισμό (MLSS) για να παρέχονται περισσότεροι μικροοργανισμοί που θα διαχειριστούν το BOD. Όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει, κατά την άνοιξη και το καλοκαίρι, οι μικροοργανισμοί γίνονται πιο ενεργοί. Αν η καθίζηση στο δευτεροβάθμιο τηε ενεργούς ιλύος στο δευτεροβάθμιο καθίζηση είναι μικρή, προσπαθείστε να αυξήσετε το ρυθμό απόρριψης (όχι περισσότερο από 10% ανά ημέρα) μέχρι να δείτε μια αύξηση στην καθίζηση και βελτιωμένη ποιότητα εκρροής.
Συστήματα ενεργού ιλύος- εκτίμηση αποδόσεων και προβλήματα λειτουργίας (Activated sludge processes – performance evaluation and troubleshooting)
E-learning
Page 103
Nireas Project
(California State University, 2008)
E-learning
Page 104
Nireas Project
(California State University, 2008)
E-learning
Page 105
Nireas Project
(California State University, 2008)
E-learning
Page 106
Nireas Project
Item
Abnormal surface aerator operation Abnormal Condition Possible Cause
Operator Response Have electrician check
Motor
High or uneven amperage
Moisture
motor. Have motor rewound.
Winding breakdown Degree of impeller submergence results in amperage draw in excess
Adjust aerator.
of motor amperage design Excessive motor bearing or gear reducer friction Gear Reducer
Bearing or gear noise
Lack of proper lubrication
Inspect and lubricate bearings and gears. Overhaul if needed. Repair or replace oil pump. Change oil. Remove obstruction in oil line.
Shaft Coupling
Unusual noise and vibration
Cracked coupling Loose coupling bolts/nuts as a result of vibration
Replace coupling. Align impeller shaft. Torque bolts. Use "locking" nuts. Align impeller shaft. Torque blade bolts. Use
Impeller
Unusual noise and vibration
Loose blades
lock-washers. Align impeller.
Cracked blades
Replace. Torque bolts. Align.
(California State University, 2008)
Abnormal blower operation Item Unusual noise or vibration
Air system pressure
E-learning
Abnormal Condition Coupling misaligned
Possible Cause Incorrect installation
Loose nuts, bolts, or screws Low pressure
Vibration Bypass valve open, leaks or breaks in distribution piping
Operator Response Align coupling with blower at operating temperature according to manufacturer. Tighten. Close valve, repair leaks or breaks.
Page 107
Nireas Project Diffusers came off air header Blockage or partially closed valve in distribution piping Plugged diffusers
High pressure Air flow
Low total flow System oil pressure Low pressure
High ambient temperatures Blower air control malfunction Oil level too low Oil filter dirty
Check valve sticks open Incorrect oil type
Oil discharge pressure
Oil temperature
High pressure
Incorrect oil type
Low pressure
Suction lift too high
Replace valve. Drain and refill with proper oil type. Drain and refill with proper oil type. Reduce lift.
Air or vapor in oil
Purge air at filter.
Coupling slipping on pump shaft Oil cooler water flow too high Oil cooler water flow too low Incorrect oil type
Secure coupling. Throttle water flow. Increase water flow. Drain and refill with proper oil type. Replace oil filter, check oil lines for restrictions. Reduce speed to recommended RPM. Check bearing(s) for clearance, hot spots, cracks or other damage. Repair or replace. Increase water flow. Correct and reset. Check and lubricate. Check openings and duct work for obstructions. Check for grounded or shorted coils and unbalanced voltages between phases.
Low temperature High temperature
Insufficient oil circulation Bearings
Hot bearing(s)
Blower speed too high Defective bearing(s)
Motor
Replace diffusers. Remove blockage or open valve. Blow out or remove and clean. Add more air if needed. Repair or replace control. Add oil. Replace.
Oil cooler water flow too low Overload relay tripped Noisy bearing Restricted ventilation
Will not start Noisy High temperature
Electrical
(California State University, 2008)
Abnormal air distribution system operation Item Meter(s)
Abnormal Condition High, low, or no indication
Seals, gaskets, and tlex connections
Leaking
E-learning
Possible Cause Loose movement Out of calibration Dirt in mechanism Pointer dragging on scale plate Bypass valve open or leaking Meter piping leaks Meter piping plugged Loose bolts or fittings
Operator Response Tighten or replace. Calibrate. Clean. Adjust pointer. Close or repair. Tighten or replace. Clean piping. Tighten.
Page 108
Nireas Project
-
Blown out
{ Worn Corrosion
Pipe
Usual deterioration Condensate
Sludge inside pipe
Dirt Valves
Replace.
Difficult to operate or frozen
Replace. Drain traps daily, install additional traps, flush pipe, paint pipe, and remove standing water from around pipe. Vacuum action by blower operating in Flush pipe, reverse install check valve on blower, or repair check valve. Install filters. Clean No or inefficient air filtration filters more frequently. Remove old grease Hardened grease and apply seizing3 inhibitor. Operate valves monthly. Drain condensate Corrosion traps daily. Apply seizing inhibitor.
(California State University, 2008)
Item Valve
Abnormal air header operation Abnormal Condition Possible Cause Valve leaks at stem Loose stem packing nut Defective packing Valve will not seat closed
Corrosion Butterfly rubber seat defective
Butterfly or gate has come off valve system Swing header _ _ Air leaks from joint pivot joints
Defective O-ring â&#x20AC;˘
Fixed header couplings or unions
Air leaks from couplings, unions, or end caps
Loose joint Insufficient grease in joint Cracked joint PVC has defective glue bond Pipe has leak through thread
E-learning
Operator Response Tighten nut. Secure distribution system and replace packing. Secure distribution system and clean or replace valve. Secure distribution system and replace rubber seat. Secure distribution system and replace. Close header valve, pull header from tank with crane, and replace O-ring. Tighten. Apply 3 to 5 shots of grease. Replace. Remove, clean with PVC solvent, bond, and allow bond to cure. Remove, apply Teflon tape, tighten.
Page 109
Nireas Project Horizontal header Uneven water motion (roll) in tank
Header not perfectly level, thus allowing more air to one side
Header pipe
Interior corrosion
O-rings or gaskets defective or connections loose Moisture
Exterior corrosion
Moisture Electrolysis (California State University, 2008)
Item Fine-bubble diffuser
Coarse-bubble diffuser
Abnormal air diffuser operation Abnormal Condition Possible Cause Exterior clogged Biological growth Interior clogged
Dirt from distribution system
Exterior clogged
Biological growth
Cracked
Overtightened when installed, structural failure
Fine- and coarse- Accumulation of rags, hair, bubble diffusers string Insufficient diffusion pattern or oxygen transfer
E-learning
Level header with surveyor's level (tank empty) or use Mason's level. Replace O-rings or gaskets. Tighten connections. Use PVC or galvanized pipe. Use PVC, galvanized pipe, or paint pipe with an epoxy coating. Use a sacrificial (magnesium) anode or coat surface.
Operator Response Raise air header, remove diffuser, scrub and wash diffuser. Raise air header, remove diffuser, scrub and wash diffuser. Install filters, clean filters more frequently. Raise air header, scrub and wash diffuser. Once a month increase air flow 2 to 3 times normal for 15 minutes to "blow out" diffuser orifices. Replace.
Inefficient pretreatment, normal conditions Clogged diffusers
Yearly, raise headers and clean diffusers. Clean the diffusers.
Inadequate diffuser arrangement
Modify diffuser arrangement.
Too few diffusers
Add diffusers or install a different type.
Page 110
Τοσχ έ δ ι οαυ τ όχ ρηµα τ οδο τ ήθηκ εµετ η ν υ ποστ ήρι ξ ητ ηςΕυ ρωπαϊ κ ήςΕπι τ ροπής .Η παρού σααν ακ οί ν ωσηδε σµε ύ ε ι µό ν οτ ο ν συ ν τ άκ τ ητ ηςκ αι ηΕπι τ ροπήδε νε υ θύ ν ε τ αι γι α τ υ χ ό νχ ρήσητ ωνπλ ηροφορι ώνπουπε ρι έ χ ο ν τ αι σε αυ τ ή ν .