Bardenpho 공정과 AAO 공정의 질소 및 인 제거 효율 비교 분석
1 프로젝트 개요 및 프로세스 흐름
1.1 프로젝트 개요
Xi'an No.5 재생수 공장(이전의 "No.5 폐수 처리장", 이하 "WuWu")은 총 설계 용량이 400,000m3/d이고 면적이 387.57mu(약 258,380m²)입니다. 총 면적은 약 5,330헥타르이고 인구는 약 900,000명입니다. 이 공장은 기존 AAO 공정 또는 5단계 Bardenpho 공정을 사용하여 생활 하수 및 산업 폐수를 처리할 수 있습니다. 주요 폐수처리시설로는 거친 스크린, 리프트 펌프장, 미세 스크린, 기포침사지, 1차 침전조, 생물학적 반응조, 2차 침전조, 고{14}}효율 침전조, V-형 필터, 접촉 소독조 등이 있으며, 최종 유출수는 바강으로 방류됩니다. 유출수 품질은 '산시성 황하 유역 종합 폐수 배출 표준'(DB61/224-2018) 표 1에 명시된 A급 표준을 준수합니다. (참고: TN 한도는 '시안 시 도시 폐수 처리장 매립 업그레이드, 피복 및 탈취 프로젝트 3개년 실행 계획(2018-2020)'(시 문서 [2018] 번호. 100)에 규정된 12 mg/L 요구 사항을 따릅니다. 설계 유입수 및 유출수 수질은 다음과 같습니다.표 1.
1.2 프로세스 흐름
Bardenpho 프로세스와 기존 AAO 프로세스를 비교하는 흐름도는 다음과 같습니다.그림 1과 2.
2개의 디자인 매개변수
2.1 유입수 및 유출수 수질 설계
2.2 작동 매개변수
비교에 참여하는 생물학적 탱크는 동일한 치수를 공유합니다. 각 생물학적 탱크는 3개의 채널로 나누어져 있으며 단일 채널 크기는 L × W × H=86 m × 15 m × 9 m입니다. 생물학적 탱크의 평균 MLSS 농도는 6,500~7,000 mg/L 범위입니다. 기존 AAO 공정의 수리학적 체류 시간(HRT)은 혐기성 구역 1.983h, 무산소 구역 5.534h, 호기성 구역 9.029h로 총 16.546시간입니다. Bardenpho 공정에 대한 HRT는 혐기성 구역 1.983h, 첫 번째 무산소 구역 4.643h, 첫 번째 호기성 구역 7.163h, 두 번째 무산소 구역 1.973h, 두 번째 호기성 구역 0.822h, 총 16.584시간입니다.
3 사업 배경, 연구 목적 및 방법론
3.1 프로젝트 배경 및 연구 목적
WuWu의 주요 생물학적 처리 공정은 기존 AAO 공정과 Bardenpho 공정입니다. 기존 AAO 공정은 폐수 처리장의 일반적인 생물학적 처리 방법입니다. 중국의 폐수 배출 기준이 지속적으로 개선됨에 따라 기존 AAO 공정에서 파생되고 더 높은 질소 제거 효율로 알려진 Bardenpho 공정이 국내 폐수 처리장에서 널리 채택되었습니다. 더 나은 공정 선택을 촉진하기 위해 WuWu는 질소 및 인 제거 관점에서 기존 AAO 및 Bardenpho 공정을 포괄적으로 비교했습니다. 이는 다른 지자체 가정 폐수 처리장 업그레이드와 새로운 프로젝트 설계를 위한 기반을 제공합니다.
3.2 연구 방법론
WuWu의 각 생물학적 탱크의 일일 처리 용량은 50,000m³/d입니다. 본 비교 실험을 위해 A1 및 B1 시리즈 생물탱크를 선택하였다. A1 시리즈는 Bardenpho 공정을 사용하며 생물학적 시스템을 무산소 구역, 1차 무산소 구역, 1차 호기성 구역, 2차 무산소 구역, 2차 호기성 구역으로 순차적으로 나눕니다. B1 시리즈는 기존 AAO 공정을 사용하며 생물학적 시스템을 무산소 구역, 무산소 구역, 호기성 구역으로 순차적으로 나눕니다. 실험 동안 두 시리즈는 동일한 조건에서 작동되었으며 필요에 따라 프로세스 흐름을 따라 샘플링 지점이 배포되었습니다.
오염 물질 측정 방법: TP는 몰리브덴산암모늄 분광 광도법을 사용하여 측정되었습니다. 알칼리성 과황산칼륨 소화 UV 분광광도법을 사용하는 TN; Nessler의 시약 분광광도법을 사용하는 NH₃-N; 중크롬산칼륨 분광광도법을 사용한 COD.
4가지 운영 과제 및 현황
기존 AAO 공정은 AO 활성 슬러지 공정의 변형이기도 합니다. TN 제거는 전적으로 재순환에 달려 있습니다. 더 높은 배출수 기준과 더 높은 제거율로 인해 더 큰 재순환 흐름이 필요하고 에너지 및 화학물질 소비도 증가합니다. A등급 표준의 경우 기존 AAO 프로세스가 여전히 허용됩니다. 그러나 보다 엄격한 TN 표준의 경우 기존 프로세스는 더 이상 적합하지 않습니다.
Bardenpho 프로세스는 일반적인 5단계-단계 프로세스입니다. 기존 AAO 공정 이후에 탈질화 구역을 추가함으로써 재순환 비율에 의존하는 TN 제거의 한계를 극복하고 질소 제거를 향상시킵니다. 폐수 처리장이 점점 더 엄격해지는 TN 배출 표준에 직면함에 따라 Bardenpho 공정은 상당한 이점을 보여줍니다.
5 연구결과 및 논의
5.1 NH₃-N 제거
A1 및 B1에 대한 혐기성 구역 유입수와 생물조 유출수의 NH₃-N 수준을 15일 동안 반복적으로 모니터링했습니다. 결과는 다음에 표시됩니다.그림 3. Bardenpho 공정의 평균 NH₃-N 제거율은 12.7mg/L인 반면, 기존 AAO 공정의 경우 11.68mg/L였습니다. 결과는 동일한 계절 조건, 기간, 균일한 유입수 분포 및 사전 무산소 구역에 탄소원 추가로 Bardenpho 공정이 기존 AAO 공정보다 더 나은 NH₃-N 제거를 달성했음을 나타냅니다.
5.2 TN 제거
A1 및 B1에 대한 혐기성 구역 유입수와 생물 탱크 유출수의 TN 수준을 10일 동안 반복적으로 모니터링했습니다. 결과는 다음에 표시됩니다.그림 4. Bardenpho 공정의 평균 TN 제거율은 6.23mg/L인 반면, 기존 AAO 공정의 경우 2.65mg/L였습니다. 결과는 동일한 조건에서 Bardenpho 공정이 기존 AAO 공정보다 전반적으로 더 나은 TN 제거를 달성했음을 나타냅니다.
5.3 TP 제거
A1 및 B1에 대한 혐기성 구역의 유입수와 생물학적 탱크의 유출수의 TP 수준을 22일 동안 반복적으로 모니터링했습니다. 결과는 다음에 표시됩니다.그림 5. Bardenpho 공정의 평균 TP 제거율은 0.561mg/L인 반면, 기존 AAO 공정의 경우 0.449mg/L였습니다. 결과는 동일한 조건에서 Bardenpho 공정이 기존 AAO 공정보다 전반적으로 더 나은 TP 제거를 달성했음을 나타냅니다.
5.4 COD 제거
A1 및 B1에 대한 혐기성 구역 유입수와 생물 탱크 배출수의 COD 수준을 9일 동안 반복적으로 모니터링했습니다. 결과는 다음에 표시됩니다.그림 6. Bardenpho 공정의 평균 COD 소비량은 13mg/L인 반면, 기존 AAO 공정의 경우 19mg/L였습니다. 결과는 동일한 조건에서 기존 AAO 공정이 Bardenpho 공정보다 COD 수요가 더 높았음을 나타냅니다.
6 결론 및 전망
6.1 결론
동일한 계절 운영 조건에서 Bardenpho 공정은 기존 AAO 공정에 비해 폐수 내 TN, TP 및 NH₃-N 제거 효율이 전반적으로 우수한 경향을 보여주었습니다.
현재 WuWu에서 기존 AAO 공정으로 폐수를 처리하기 위한 연간 인 제거제 사용량은 약 2,961톤입니다. Bardenpho 공정의 경우 약 2,000톤이다. 이는 연간 약 450,000 RMB의 비용 절감으로 상당한 경제적 이익을 입증합니다.
Bardenpho 공정의 운영은 중국의 지속적으로 강화되는 폐수 배출 기준의 요구 사항을 크게 충족하고 Ba River 하류 수계의 오염을 줄일 것입니다. 이는 지각적으로나 오염 수준 감소 측면에서 수질을 크게 개선하고 점차적으로 환경 기능을 복원할 것입니다. 하류 수역의 생태 환경을 보호하는 데 특히 중요합니다. 기본적으로 폐수 처리는 도시 폐수가 지하수원으로 오염되는 것을 제어합니다. 따라서 도시 물 공급원과 하류 수원을 보호하는 역할을 하며 오염된 생태 환경을 점차적으로 복원합니다. 이는 도시 주민의 생활 환경과 산업 및 상업의 생산 환경을 크게 개선하고 도시의 외부 이미지를 향상하며 경제와 사회의 건강하고 지속 가능한 발전에 기여할 것입니다.