Bardenpho プロセスと AAO プロセス間の窒素とリンの除去効率の比較分析
1 プロジェクトの概要とプロセスの流れ
1.1 プロジェクトの概要
西安第 5 再生水処理場 (旧称「第 5 廃水処理場」、以下「WuWu」という) の設計総容量は 400,000 m3/日、面積は 387.57 ムー (約 258,380 平方メートル) です。総面積は約 5,330 ヘクタール、人口は約 90 万人です。このプラントは、従来の AAO プロセスまたは 5 段階の Bardenpho プロセスを使用して、家庭下水と産業廃水を処理できます。-主な廃水処理構造には、粗目スクリーン、リフトポンプステーション、細目スクリーン、曝気沈殿槽、一次沈殿槽、生物反応槽、二次沈殿槽、高効率沈殿槽、V-型フィルター、接触消毒槽が含まれ、最終排水はバ川に排出されます。排水の水質は、「陝西省黄河流域総合排水基準」（DB61/224-2018）の表 1 に指定されているグレード A 基準に準拠しています。 (注: TN 制限は、「西安市都市廃水処理場の改修、被覆、脱臭プロジェクト 3 か年行動計画 (2018-2020)」(市庁文書 [2018] No. 100) に規定されている 12 mg/L の要件に従います)。設計流入水および排水水質を以下に示します。表1.
1.2 処理の流れ
Bardenpho プロセスと従来の AAO プロセスを比較したフローチャートを以下に示します。図1と2.
2 設計パラメータ
2.1 設計流入水および流出水の水質
2.2 動作パラメータ
比較に参加する生物タンクは同じ寸法を共有します。各生物タンクは 3 つのチャネルに分割されており、単一チャネルの寸法は L × W × H=86 m × 15 m × 9 m です。生物タンク内の平均 MLSS 濃度は 6,500 ～ 7,000 mg/L の範囲です。従来の AAO プロセスの水圧滞留時間 (HRT) は、嫌気ゾーン 1.983 時間、無酸素ゾーン 5.534 時間、好気ゾーン 9.029 時間、合計 16.546 時間です。 Bardenpho プロセスの HRT は、嫌気ゾーン 1.983 時間、第一無酸素ゾーン 4.643 時間、第一好気ゾーン 7.163 時間、第二無酸素ゾーン 1.973 時間、第二好気ゾーン 0.822 時間、合計 16.584 時間です。
3 プロジェクトの背景、研究目的、および方法論
3.1 プロジェクトの背景と研究目的
WuWu の主な生物処理プロセスは、従来の AAO プロセスと Bardenpho プロセスです。従来の AAO プロセスは、廃水処理プラントで一般的な生物学的処理方法です。中国の廃水排出基準の継続的な改善に伴い、従来の AAO プロセスから派生し、より高い窒素除去効率で知られる Bardenpho プロセスは、国内の廃水処理プラントで広く採用されています。より適切なプロセスの選択を促進するために、WuWu は窒素とリンの除去の観点から従来の AAO プロセスと Bardenpho プロセスの包括的な比較を実施しました。これは、他の自治体の生活下水処理施設のアップグレードや新しいプロジェクトの設計の基礎となります。
3.2 研究方法
WuWu の各生物タンクの 1 日あたりの処理能力は 50,000 m3/日です。この比較実験では、A1 シリーズと B1 シリーズの生物水槽を選択しました。 A1シリーズはバルデンフォプロセスを採用しており、その生体系は嫌気ゾーン、第一無酸素ゾーン、第一好気ゾーン、第二無酸素ゾーン、第二好気ゾーンに順次分割されています。 B1シリーズは従来のAAOプロセスを採用しており、その生体内システムは嫌気ゾーン、無酸素ゾーン、好気ゾーンに順次分割されています。実験中、両方のシリーズは同一条件下で動作し、必要に応じてサンプリング ポイントがプロセス フローに沿って分散されました。
汚染物質の測定方法: TP はモリブデン酸アンモニウム分光光度法を使用して測定されました。アルカリ過硫酸カリウム消化 UV 分光光度法を使用した TN。ネスラー試薬分光測光法を使用した NH₃-N。重クロム酸カリウム分光測光法を使用した COD。
4 運用上の課題と現状
従来の AAO プロセスも AO 活性汚泥プロセスの変形です。 TN の除去は完全に再循環に依存します。排水基準が高く、必要な除去率が高くなると、エネルギーと化学薬品の消費量が増加し、より大きな再循環流量が必要になります。グレード A 規格の場合は、従来の AAO プロセスが依然として許容されます。ただし、より厳格な TN 規格の場合、従来のプロセスは明らかに適切ではなくなります。
Bardenpho プロセスは、典型的な 5 段階のプロセスです。-従来の AAO プロセスの後に脱窒後ゾーンを追加することにより、再循環比に依存する TN 除去の制限を打ち破り、窒素除去を強化します。廃水処理プラントはますます厳しくなるTN排出基準に直面しているため、バルデンフォプロセスは大きな利点を示しています。
5 研究結果と考察
5.1 NH₃-N の除去
A1 と B1 の嫌気ゾーンの流入水と生物タンクの流出水の NH3-N レベルを 15 日間繰り返し監視しました。結果は次のとおりです。図3。 Bardenpho プロセスの平均 NH3-N 除去量は 12.7 mg/L でしたが、従来の AAO プロセスでは 11.68 mg/L でした。結果は、同じ季節条件、期間、均一な流入水分布の下で、前無酸素ゾーンに炭素源を添加した場合、バルデンフォプロセスは従来の AAO プロセスよりも優れた NH3-N 除去を達成したことを示しています。
5.2 TN の除去
A1 および B1 の嫌気ゾーンの流入水および生物タンクの流出液の TN レベルを 10 日間にわたって繰り返し監視しました。結果は次のとおりです。図4。 Bardenpho プロセスの平均 TN 除去量は 6.23 mg/L でしたが、従来の AAO プロセスでは 2.65 mg/L でした。結果は、同じ条件下で、Bardenpho プロセスが従来の AAO プロセスよりも優れた全体的な TN 除去を達成したことを示しています。
5.3 TPの削除
A1 と B1 の嫌気ゾーンの流入水と生物タンクの流出水の TP レベルを 22 日間繰り返し監視しました。結果は次のとおりです。図5。 Bardenpho プロセスの平均 TP 除去量は 0.561 mg/L でしたが、従来の AAO プロセスでは 0.449 mg/L でした。結果は、同じ条件下で、Bardenpho プロセスが従来の AAO プロセスよりも優れた全体的な TP 除去を達成したことを示しています。
5.4 CODの除去
A1 と B1 の嫌気ゾーンの流入水と生物タンクの流出水の COD レベルを 9 日間繰り返し監視しました。結果は次のとおりです。図6。 Bardenpho プロセスの平均 COD 消費量は 13 mg/L でしたが、従来の AAO プロセスでは 19 mg/L でした。結果は、同じ条件下では、従来の AAO プロセスの方が Bardenpho プロセスよりも高い COD 要求があることを示しています。
6 結論と展望
6.1 結論
同じ季節的運転条件下で、バルデンフォプロセスは、従来の AAO プロセスと比較して、廃水中の TN、TP、および NH₃-N の除去効率が全体的に優れている傾向を示しました。
現在、WuWu で従来の AAO プロセスで廃水を処理するためのリン除去剤の年間使用量は約 2,961 トンです。 Bardenpho プロセスの場合、それは約 2,000 トンです。これは年間約 450,000 人民元のコスト削減に相当し、大きな経済的メリットを示しています。
バルデンフォプロセスの操業は、中国で継続的に強化されている廃水排出基準の要件を大幅に満たし、バ川下流水系の汚染を軽減します。これにより、知覚的にも汚染レベルの低下という点でも水質が大幅に改善され、環境機能が徐々に回復します。下流の水域の生態環境を保護するために特に重要です。基本的に、廃水処理は都市廃水から地下水源への汚染を制御します。したがって、都市の水供給源と下流の水源を保護する役割を果たし、汚染された生態環境を徐々に回復します。これにより、都市住民の生活環境や産業・商業の生産環境が大幅に改善され、都市の対外イメージが向上し、経済社会の健全かつ持続可能な発展に貢献します。