Tratamiento de aguas residuales
Tratamiento de aguas residuales, tratamiento de aguas residuales Para que las aguas residuales alcancen ciertos estándares establecidos después de ser tratadas de cierta manera, se pueden descargar en un cuerpo de agua, descargar en una determinada masa de agua o reutilizada. Determinadas medidas o métodos adoptados, etc.
La tecnología moderna de tratamiento de aguas residuales se puede dividir en tratamiento primario, secundario y terciario según el grado de tratamiento.
El tratamiento primario elimina principalmente los contaminantes sólidos suspendidos en las aguas residuales. La mayoría de los métodos de tratamiento físico solo pueden cumplir los requisitos del tratamiento primario. Para las aguas residuales que han pasado por un tratamiento primario, la DBO generalmente se puede eliminar en aproximadamente un 30%, lo que no cumple con los estándares de descarga. El procesamiento primario es un preprocesamiento del procesamiento secundario.
El tratamiento secundario elimina principalmente contaminantes orgánicos (DBO, sustancias DQO) en estados coloides y disueltos en las aguas residuales. La tasa de eliminación puede alcanzar más del 90%, de modo que los contaminantes orgánicos puedan cumplir con los estándares de emisión.
El tratamiento de tercer nivel procesa además la materia orgánica refractaria, el nitrógeno, el fósforo y otras materias inorgánicas solubles que pueden provocar la eutrofización de las masas de agua. Los principales métodos incluyen la desnitrificación biológica y la eliminación de fósforo, el método de sedimentación por coagulación, el método de tasa de arena, el método de adsorción de carbón activado, el método de intercambio iónico y el método de análisis electroosmótico.
Todo el proceso consiste en que las aguas residuales sin tratar que pasan a través de la rejilla gruesa son levantadas por la bomba elevadora de aguas residuales, pasan a través de la rejilla o tamiz y luego ingresan a la cámara de arena de las aguas residuales que se han separado. La arena y el agua ingresan al tanque de sedimentación primario. Lo anterior es un tratamiento primario (es decir, tratamiento físico). El efluente del tanque de sedimentación primario ingresa al equipo de tratamiento biológico, incluido el método de lodos activados y el método de biopelícula. tanque de aireación, zanja de oxidación, etc., y método de biopelícula (el método incluye filtro biológico, plato giratorio biológico, método de oxidación por contacto biológico y lecho fluidizado biológico). El efluente del equipo de tratamiento biológico ingresa al tanque de sedimentación secundario. El tanque de sedimentación se desinfecta y se descarga o ingresa al tratamiento de tercer nivel. Una vez completado el tratamiento de primer nivel, este es el tratamiento secundario, y el tratamiento terciario incluye desnitrificación biológica y eliminación de fósforo, coagulación, sedimentación, filtración de arena, adsorción de carbón activado, intercambio iónico. y electrodiálisis. Parte del lodo en el tanque de sedimentación secundario regresa al tanque de sedimentación primario o al equipo de tratamiento biológico, y parte ingresa al tanque de concentración de lodos y luego ingresa al tanque de digestión de lodos. Después del equipo de deshidratación y secado, el lodo finalmente se utiliza. .
Análisis del consumo energético de cada estructura de tratamiento
1. Sala de bombas elevadoras de aguas residuales
Las aguas residuales que ingresan a la planta de tratamiento de aguas residuales ingresan a la casa de bombas elevadoras de aguas residuales a través de rejillas rugosas y luego son elevadas por la bomba de aguas residuales hasta la cámara de arena. El funcionamiento de las bombas de agua consume una gran cantidad de energía, lo que representa una gran proporción del consumo total de energía de las operaciones de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Esto está relacionado con el caudal de aguas residuales y la altura a aumentar.
2. Desarenador
La función del desarenador es eliminar partículas inorgánicas con mayor gravedad específica. Los tanques de sedimentación de arena generalmente se ubican frente a las estaciones de bombeo y los sifones invertidos para reducir el desgaste de partículas inorgánicas en las bombas de agua y tuberías; también se pueden ubicar frente a los tanques de sedimentación primarios para reducir la carga sobre los tanques de sedimentación y mejorarlos; las condiciones de procesamiento de las estructuras de tratamiento de lodos. Los desarenadores de uso común incluyen los desarenadores de advección, los desarenadores de aireación, los desarenadores Dole y los desarenadores tipo campana.
Los principales suministros de energía en el tanque de arena son el separador de arena-agua y la máquina de succión de arena, así como el sistema de aireación del tanque de arena de aireación, la potencia del tanque de arena Dole y el tipo campana. sistema de tanque de arena.
3. Tanque de sedimentación primaria
El tanque de sedimentación primaria es la estructura de tratamiento principal de la planta de tratamiento primaria de aguas residuales, o está ubicado frente a la estructura de tratamiento biológico como estructura de pretratamiento de la planta de tratamiento secundaria de aguas residuales. Los objetos de tratamiento son SS y parte de DBO5, lo que puede mejorar las condiciones operativas de la estructura de tratamiento biológico y reducir su carga de DBO5. Los tanques de sedimentación primarios incluyen tanques de sedimentación por advección, tanques de sedimentación de flujo radial y tanques de sedimentación de flujo vertical.
El principal equipo que consume energía del tanque de sedimentación primario es el dispositivo de descarga de lodo, como el raspador de correa de cadena, el raspador y desnatador de lodo, la bomba de succión de lodo, etc. Sin embargo, debido a la influencia del lodo Ciclo de descarga, el tanque de sedimentación primario. El consumo de energía es relativamente bajo.
4. Estructura del tratamiento biológico
El consumo de energía del proceso unitario de tratamiento biológico de aguas residuales representa una proporción considerable del consumo de energía directo de la planta depuradora. El consumo de energía de la misma y del proceso unitario de tratamiento de lodos representa. más del 60% del consumo energético directo de la depuradora.
La aireación del sistema de aireación del método de lodos activados consume una gran cantidad de energía eléctrica y básicamente se opera junto con una gran potencia, de lo contrario no se logrará un buen efecto de aireación y el efecto del tratamiento no será bueno. El aireador instalado en el proceso de tratamiento de zanjas de oxidación también es un equipo que consume mucha energía. Los equipos de tratamiento de biopelículas consumen menos energía que el método de lodos activados, pero actualmente se utilizan menos y es una tecnología de tratamiento que debe promoverse vigorosamente en el futuro.
5． Tanque de sedimentación secundario
El consumo de capacidad del tanque de sedimentación secundario se debe principalmente a la succión de lodos y la eliminación de objetos flotantes en las aguas residuales, y el consumo de energía es relativamente bajo.
6. Tratamiento de lodos
El tanque de concentración, la deshidratación y el secado de lodos en el proceso de tratamiento de lodos consumen mucha electricidad. El consumo de energía de la unidad de tratamiento de lodos es bastante grande y el consumo de energía de estos equipos es muy grande. .
Enfoques de ahorro energético para cada estructura de tratamiento
1. Sala de bombas elevadoras de aguas residuales
Para ahorrar energía en la casa de bombas elevadoras de aguas residuales, lo principal es considerar cómo la bomba elevadora de aguas residuales ahorra electricidad. La selección correcta y científica de la bomba es un medio eficaz para hacer que la bomba de agua funcione. en la sección de alta eficiencia y hacer un uso razonable de ella Dependiendo del terreno, reducir la altura de elevación de las aguas residuales para reducir la potencia del eje de la bomba de agua N también es un método eficaz para el mantenimiento regular de la bomba de agua y la reducción de la fricción. reducir el consumo de energía.
2. Desarenador
Utilice desarenadores de advección para evitar el uso de desarenadores que requieran equipos eléctricos, como los desarenadores de advección. Utilizar la descarga de arena por gravedad y evitar el uso de descarga de arena mecánica puede ahorrar en gran medida el consumo de energía.
3． Tanque de sedimentación primario
El consumo de energía del tanque de sedimentación primario es bajo y el principal consumo de energía corresponde al equipo de descarga de lodos. El uso del método de presión hidrostática sin duda reducirá significativamente el consumo de energía.
4. Estructuras de tratamiento biológico
Los académicos extranjeros han comparado los procesos de tratamiento biológico mediante el consumo de energía y el análisis de costo-beneficio. Creen que la mayor parte del consumo de energía en las instalaciones de tratamiento ocurre en equipos individuales, como motores, por lo que la conservación de energía debería comenzar. desde Mejorar el factor de potencia de toda la planta, seleccionar equipos electromecánicos de alta eficiencia y reducir los requisitos máximos de consumo de energía. Las medidas de ahorro energético que propusieron incluyen la mejora del rendimiento eléctrico del motor, la resolución de problemas del proceso operativo y la recuperación de energía (Energy
Recovery) de los productos de la depuradora.
El consumo de energía del sistema de aireación es bastante grande, y la investigación sobre el consumo de energía y la eficiencia energética del sistema de aireación siempre implica la modificación e innovación del equipo de aireación. Aunque surgen infinitamente nuevos equipos de aireación, todavía se pueden dividir en dos categorías: la primera es usar un cabezal de difusión poroso sumergido o una boquilla de aire para generar burbujas de aire para transferir oxígeno a la solución acuosa; la segunda es usar métodos de agitación mecánica; Un método para que las aguas residuales hagan que el oxígeno de la atmósfera se disuelva en agua. La aireación por microporos, la disposición del cabezal de difusión de aireación y el ajuste del sistema de aireación son medidas eficaces para ahorrar energía. Se crea una solución biológica de eliminación de fósforo que ahorra energía creando una zona anaeróbica inicial en el tanque de aireación de una planta de tratamiento de lodos activados tradicional y mezclándola con un mezclador sumergido. Esta simple modificación puede ahorrar casi un 20% del consumo de energía de aireación. Si se incluye el consumo de energía mixta, el ahorro de energía también alcanza el 12%. El sistema de control automático se utiliza para ahorrar energía en el tratamiento de aguas residuales. El sistema de aireación realiza una aireación por etapas y existe un gradiente de concentración de oxígeno disuelto, lo que no solo reduce el consumo de energía, sino que también mejora el efecto del tratamiento y reduce la cantidad de lodo.
El uso de tratamiento anaeróbico en el proceso de tratamiento de biopelículas puede reducir significativamente el consumo de energía.
5． Tanque de sedimentación secundaria
La investigación sobre equipos de descarga de lodos y la mejora de los métodos de descarga de lodos en tanques de sedimentación secundaria son formas efectivas de reducir el consumo de energía.
6. Tratamiento de lodos
La investigación sobre conservación de energía en sistemas de tratamiento de lodos se centra principalmente en la recuperación de energía en el tratamiento de lodos. La recuperación de energía a partir de contaminantes orgánicos contenidos en lodos de depuradora para su uso en procesos de tratamiento se practica desde principios del siglo pasado, pero no se tomó en serio hasta la crisis energética. Actualmente existen dos métodos de reciclaje: uno es la utilización del gas de digestión anaeróbica de los lodos y el otro es la utilización del calor de incineración de los lodos.
El gas de digestión tiene propiedades estables y es fácil de almacenar. Puede convertirse en energía mecánica o eléctrica mediante un motor de combustión interna o una pila de combustible. El calor residual también se puede recuperar para calentar el lodo digerido. Por lo tanto, el uso de gas de digestión puede resolver el problema de autosuficiencia energética en diversos grados en las plantas depuradoras.
Lin Rongchen y otros compararon las dos formas de utilización de los generadores de biogás y las pilas de combustible y creyeron que las pilas de combustible tienen una alta utilización de energía y buenas perspectivas de desarrollo. Maximizar la utilización del gas de digestión es la principal forma de mejorar la eficiencia energética. La investigación y aplicación de grupos electrógenos de biogás conectados a la red para la generación de energía ya se han utilizado en aplicaciones domésticas y son una forma factible de utilizar biogás de manera integral en grandes plantas de tratamiento de aguas residuales.
Otra forma de valorización energética es construir un incinerador de residuos sólidos urbanos junto a la depuradora, incinerando juntos los residuos sólidos y los lodos de depuradora, y la electricidad obtenida se utiliza para hacer funcionar la planta depuradora.
La investigación sobre el análisis del consumo de energía en el tratamiento de aguas residuales urbanas a menudo no está sincronizada con el desarrollo de tecnologías y medios de ahorro de energía. Debido a la falta de investigación sobre métodos de análisis del balance energético para el tratamiento de aguas residuales, la formulación e implementación de medidas de ahorro energético suelen ser prematuras. La mayoría de las formas y medios de ahorro de energía suelen ser propuestos por el personal de operación y gestión de la planta de tratamiento en función de las condiciones reales de cada instalación de tratamiento. Son empíricos e individuales y pueden no ser aplicables a otras plantas depuradoras o incluso a plantas depuradoras similares. Por otro lado, en términos generales, la innovación tecnológica, el uso de nuevos materiales y nuevos equipos en el campo del tratamiento de aguas residuales contienen potencial para el ahorro de energía y la mejora de la eficiencia, por lo que las formas y medios de ahorrar energía suelen ser muy diferentes. amplio.
Conclusión
El tratamiento de aguas residuales es una tecnología integral que consume mucha energía. Durante un tiempo, el alto consumo de energía y los altos costos de operación han obstaculizado en cierta medida la construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas en mi país. Algunas de las plantas de tratamiento terminadas también han sido suspendidas o semiparadas debido al consumo de energía. Durante un largo período de tiempo en el futuro, el consumo de energía se convertirá en el cuello de botella del tratamiento de aguas residuales urbanas. Si el problema del consumo de energía de las plantas de tratamiento de aguas residuales se puede resolver y la distribución de energía se puede distribuir razonablemente se ha convertido en un factor clave para determinar la eficiencia operativa de las plantas de tratamiento de aguas residuales. El bajo consumo de energía también es un factor decisivo en el análisis de viabilidad de nuevas plantas depuradoras en el futuro. Desarrollar tecnologías de tratamiento de aguas residuales con mayor eficiencia energética y diseñar y operar de forma racional plantas depuradoras será la única manera de diseñar y operar el tratamiento de aguas residuales. plantas en el futuro.