I moderna system för rening av avloppsvatten innehåller avloppsvatten vanligtvis organiskt material, suspenderade ämnen och lösta näringsämnen. Om dessa föroreningar släpps ut direkt utan effektiv rening kommer de att påverka de mottagande vattendragen och den ekologiska miljön. Aktivslamprocessen bryter ned föroreningar genom mikrobiell metabolism och är för närvarande en av de viktiga sekundära reningsprocesserna för kommunalt avlopp och olika industriella avloppsvatten.

Det aktiverade slamsystemet använder mikroorganismer som bakterier, protozoer och svampar för att omvandla biologiskt nedbrytbara föroreningar i avloppsvatten till ny biomassa, koldioxid och vatten. Denna teknik tillämpades i Manchester, Storbritannien så tidigt som 1914, och idag har den utvecklats till olika processkonfigurationer inklusive konventionellt aktiverat slam (CAS), Sequencing Batch Reactor (SBR), Oxidation Ditch och Membrane Bioreactor (MBR).

För ett komplett avloppsreningsprojekt är biologisk rening inte slutpunkten. En stor mängd avfallsaktiverat slam behöver förtjockas, konditioneras och avvattnas ytterligare, där polyakrylamid (PAM) spelar en viktig roll. För kunder som behöver lösa problem med kemikalier, slambehandling och utrustningsparning samtidigt, kan ECOLINK TECHNOLOGY tillhandahålla omfattande lösningar från vattenreningskemikalier till slamavvattningsapplikationer.

1. Vad är den aktiverade slamprocessen?

Den aktiverade slamprocessen är i huvudsak en kontrollerad biologisk reningsteknik.

I luftningstanken kommer avloppsvattnet i full kontakt med en blandlut som innehåller ett stort antal aktiva mikroorganismer, samtidigt som syre kontinuerligt tillförs genom luftningsutrustning. Mikroorganismer använder det biologiskt nedbrytbara organiska materialet i avloppsvattnet som energi- och näringskällor och bildar biologiska flockar med god sedimenteringsförmåga.

Dessa flockar är inte enkla suspenderade partiklar, utan snarare en tre-dimensionell mikrobiell struktur som kan adsorbera och fånga kolloidalt och partikelformigt organiskt material. När drifttiden ökar bildar det mikrobiella samhället i systemet gradvis ett relativt stabilt ekologiskt system.

Under aeroba förhållanden förbrukar heterotrofa bakterier snabbt biokemiskt syrebehov (BOD); När slammets ålder ökar, etablerar sig nitrifierande bakterier gradvis och omvandlar ammonium till nitrat. Om systemet är konfigurerat med en anoxisk zon, kan denitrifierande bakterier ytterligare reducera nitrat till kvävgas, och därigenom uppnå biologiskt kväveavlägsnande.

Därför består en typisk process för aktivt slam i allmänhet av flera kärnsteg: biologisk reaktion, fast-vätskeseparation, slamåtercirkulation och utsläpp av avfallsslam.

2. Kärnkomponenter i ett aktivt slamsystem

1. Luftningstank: Slutför den huvudsakliga biologiska reaktionen

Luftningstanken är det centrala biologiska reaktionsområdet för det aktiverade slamsystemet.

Efter att ha kommit in i luftningstanken blandas avloppsvattnet med returslam (RAS). Luftningsutrustning släpper ut fina bubblor från botten av tanken för att införa syre i vattnet samtidigt som den producerar tillräcklig hydraulisk turbulens för att hålla mikrobiella flockar suspenderade.

För system som kräver stabil nitrifikation måste det lösta syret (DO) i den aeroba zonen hållas över 2,0 mg/L. Om DO förblir under denna nivå under en lång tid kan det mikrobiella samhället genomgå betydande förändringar och det kan ta dagar eller till och med veckor att återhämta sig.

Därför är luftningssystemet inte bara relaterat till effektiviteten i nedbrytningen av föroreningar, utan påverkar också direkt energiförbrukningen och efterföljande sedimenteringsprestanda.

2. Secondary Clarifier: Achieving Solid-Liquid Separation

Den blandade luten kommer efter biologisk reaktion in i det sekundära klarningsmedlet.

Här sedimenterar aktivt slamflockar genom gravitationen, vilket uppnår separation av behandlat vatten och biologiskt slam. Supernatanten svämmar över och släpps ut från klararen, medan slammet som sedimenterar till botten går in i returslam- respektive avfallsslambehandlingsprocesserna enligt systemkraven.

30-dagars genomsnittliga BOD5 och TSS för ett typiskt sekundärt behandlingssystem kan nå 30 mg/L, med ett pH-intervall på 6,0 till 9,0.

Om slamflockar misslyckas med att bilda en bra sedimenteringsstruktur kan problem som ökad grumlighet i avloppsvattnet, bulkbildning av slam och flytande av slam uppstå. Därför är slamflockningsprestanda en av de viktiga faktorerna som bestämmer driftseffektiviteten hos den sekundära klararen.

3. Returnera aktiverat slam (RAS)

En del av det sedimenterade slammet måste återföras till luftningstanken för att bibehålla den mikrobiella koncentrationen i bioreaktorn; denna del av slammet kallas Return Activated Sludge (RAS).

RAS-flödet är vanligtvis 50 % till 100 % av inflödesflödet, vilket måste justeras i kombination med mål-MLSS-koncentrationen.

Om returflödet är för lågt kan den mikrobiella koncentrationen i luftningstanken minska; om returflödet är för högt kan det orsaka en ökad hydraulisk belastning på den sekundära klararen.

4. Avfallsaktiverat slam (WAS)

Kontinuerlig mikrobiell tillväxt innebär att systemet kontinuerligt kommer att producera nytt cellmaterial. Om avfallsslammet inte släpps ut i tid kommer systemets koncentration av fasta partiklar gradvis att öka, och SVI kan också stiga, vilket i slutändan påverkar slamavsättningsförmågan.

Därför måste WAS genomgå efterföljande behandling såsom förtjockning, kemisk konditionering och mekanisk avvattning.

Detta är också en viktig ingång för PAM till avloppsvattenreningsprocessen.

3. Vanliga konfigurationer av aktiverat slamprocess

Olika avloppsvattenkvaliteter, reningsskalor och avloppsbehov motsvarar olika processkonfigurationer.

Konventionellt aktivt slam (CAS)

Konventionell Activated Sludge-teknik är mogen, allmänt tillämpad inom teknik och validerad genom stor-drift.

Dess huvudproblem är ett relativt stort fotavtryck och begränsad processflexibilitet.

Sequencing Batch Reactor (SBR)

SBR slutför stadier som fyllning, reaktion, sedimentering, dekantering och tomgång i en tidsmässig sekvens.

En enda reaktionstank kan fylla flera behandlingsfunktioner, vilket eliminerar behovet av separata kontinuerliga sekundära klarare. SBR är särskilt lämplig för industriella avloppsvattenprojekt som behöver flexibelt anpassa driftcykler baserat på vattenkvalitetsförändringar.

Dess nackdelar ligger i mer komplex styrlogik och vissa fluktuationer i avloppsflödet.

Oxidationsdike

Oxidationsdiken har vanligtvis en lång SRT, vilket bidrar till nitrifikation, medan drift och hantering är relativt enkla.

Deras energibehov är dock högre, och fotavtrycket är relativt stort.

Membranbioreaktor (MBR)

MBR använder ultrafiltrerings- eller mikrofiltreringsmembran istället för konventionell gravitationssedimentering för att uppnå fast-vätskeseparation.

Denna process erbjuder fördelar som utmärkt kvalitet på avloppsvatten och ett litet fotavtryck, men kostnaderna för investeringar och membranbyten är höga.

I MBR-system kan MLSS vanligtvis nå 8 000–12 000 mg/L, så dess slamhantering skiljer sig också väsentligt från konventionella system.

4. Viktiga driftsparametrar som måste övervakas i system med aktiverat slam

En stabilt fungerande aktivslamprocess kräver samtidig uppmärksamhet på flera sammankopplade driftsparametrar.

MLSS: Mixed Liquor Suspended Solids

MLSS återspeglar koncentrationen av mikroorganismer och suspenderade fasta ämnen i bioreaktorn.

MLSS för konventionella aktiverade slamsystem hålls vanligtvis på 2 000–4 000 mg/L, medan MLSS i MBR-konfigurationer vanligtvis är högre och når 8 000–12 000 mg/L.

MLSS är inte bättre bara genom att vara högre. Om koncentrationen av fasta ämnen är för hög kan det öka luftningsenergiförbrukningen, påverka syreöverföringen och ändra sedimenteringsprestandan.

SRT: Slamretentionstid

SRT, även känd som slamålder, hänvisar till den genomsnittliga tid som biosolider finns kvar i systemet.

Nitrifierande bakterier växer långsamt, vilket kräver minst 10-15 dagar vid 20 grader för att etablera en stabil population. En kortare SRT kan leda till att nitrifierande bakterier tvättas ut ur systemet, medan en längre SRT, även om det är fördelaktigt för systemets stabilitet, kommer att öka slamproduktionen och kostnaderna för behandling.

F/M: Förhållande mellan mat-till-mikroorganismer

F/M representerar förhållandet mellan den organiska belastningen som kommer in i bioreaktorn och den mikrobiella massan.

Ett högt F/M-förhållande kan leda till spridd tillväxt av mikroorganismer och därigenom orsaka dålig slamavsättningsförmåga.

När F/M är 0,4–0,8 kg BOD/kg MLVSS/dag, kan systemet uppleva spridd tillväxt och dålig sedimentering; traditionella avloppsreningsverk har typiskt ett F/M på 0,05–0,2 för att bilda mer stabila flockar.

SVI: Slamvolymindex

SVI är en viktig indikator för att bedöma sedimenteringsförmågan hos aktivt slam.

Efter att ha låtit 1 liter blandlut sedimentera statiskt i 30 minuter beräknas SVI utifrån den sedimenterade slamvolymen och MLSS.

I allmänhet representerar ett värde under 120 ml/g god sedimenteringsprestanda; om den överstiger 200 ml/g kan det tyda på att slam bultar, vilket kräver ytterligare undersökning av orsaken.

GÖR: Upplöst syre

DO i den aeroba zonen bör hållas över 2,0 mg/L, medan den anoxiska zonen som krävs för denitrifikation behöver nära -noll löst syre.

Korrekt kontroll mellan aeroba och anoxiska zoner är mycket viktig för biologiskt kväve- och fosforavlägsnande.

Dessutom påverkar temperaturen också mikrobiella reaktionshastigheter. Ett temperaturfall på 10 grader minskar den biologiska reaktionshastigheten med ungefär hälften. Därför måste säsongsbetonade temperaturvariationer också beaktas vid utformning av en aktivslamprocess.

5. Varför behövs PAM fortfarande efter aktiv slambehandling?

Biologisk rening kan effektivt minska organiska föroreningar i vatten, men den genererar också en stor mängd biologiskt avfallsslam.

Under normala omständigheter produceras cirka 0,3-0,8 kg torrt fast material för varje kg BOD som tas bort.

Den totala fastämneshalten i obehandlad WAS är vanligtvis endast 0,5-1,5%. Om direkt mekanisk avvattning utförs är det ofta svårt att uppnå en ekonomiskt rimlig avvattningseffekt.

Detta är just nyckelstadiet där PAM spelar sin roll.

PAM, eller polyakrylamid, är en vatten-löslig polymer. Inom området för avloppsvattenrening främjar det främst fina slampartiklar att bilda tätare flockar genom laddningsverkan och polymerkedjebryggning.

För slamavvattningsapplikationer,Katjonisk polyakrylamidär vanligtvis fokus för produktval.

6. Hur förbättrar katjonisk polyakrylamid avvattningen av slam?

Aktiverade slampartiklar och mikrobiella cellytor bär vanligtvis en viss negativ laddning, vilket håller slampartiklar i ett dispergerat tillstånd på grund av laddningsrepulsion.

Efter att katjonisk polyakrylamid kommer in i slamsystemet kan den minska elektrostatisk repulsion mellan partiklar genom laddningsneutralisering, samtidigt som polymerkedjor används för att bilda broar, vilket får fina slampartiklar att aggregera till större, tätare flockar.

När flockar väl har bildats frigörs bundet vatten i slammet lättare under mekaniskt tryck eller centrifugalkraft.

Därför är PAM för slamavvattning inte bara att "öka sedimentationen", utan snarare att förbättra slamflockstrukturen så att mekanisk avvattningsutrustning uppnår bättre fasta-vätskeseparationseffekter.

Efter konditionering med katjonisk polyakrylamid kan bandfilterpressar och centrifuger erhålla en kaka med 20-30 % torrsubstans, medan utan polymerbehandling är kakans torrsubstanshalt endast 8-12 %.

För stora avloppsreningsverk innebär en ökning av kakans halt av fasta partiklar att slamtransportfrekvens, slutförvaringsvolym och tillhörande kostnader potentiellt kan minskas.

7. Hur väljer man lämplig PAM-modell?

Allt slam är inte lämpligt för samma PAM.

Slamkälla, rötningsmetod, organiskt innehåll, mineralinnehåll och mekanisk avvattningsutrustning kommer alla att påverka det slutliga produktvalet.

1. Katjonisk PAM

Katjonisk polyakrylamid används främst för slamkonditionering och slamavvattning.

För aerobt rötat slam, om graden av cellys är hög, kan det finnas mer lösligt organiskt material i slammet som förbrukar katjoniska laddningar, så produkter med högre laddningstäthet behöver vanligtvis övervägas.

För anaerobt rötat slam med högre mineralinnehåll kan produkter med medium laddningstäthet och högre molekylvikt ha bättre anpassningsförmåga.

ECOLINK TECHNOLOGY tillhandahåller katjonisk PAM i olika molekylvikts- och laddningsdensitetsintervall, som kan väljas efter slamegenskaper samt utrustning som centrifuger och bandfilterpressar.

2. Anjonisk PAM

Anjonisk polyakrylamid, förutom vissa tillämpningar för slambehandling, kan också användas i uppströms flockningsprocessen för avloppsvattenrening.

Under chockbelastningsförhållanden kan anjonisk polyakrylamid hjälpa till att förbättra den fasta -vätskeseparationen hos klargörare och kan användas i kombination med oorganiska koagulanter.

Därför är polyakrylamid inte begränsad till slamavvattning; det har också ett brett användningsområde i industriellt avloppsvatten och omfattande avloppsreningssystem.

8. Tekniska parametrar för PAM: Hur bedömer man produktens lämplighet för avloppsvattenrening?

Vid faktisk upphandling av PAM kan inte enbart prisjämförelse avgöra produktens prestanda.

För slamavvattningsapplikationer bör uppmärksamheten fokuseras på följande tekniska indikatorer:

ECOLINK TECHNOLOGYs PAM-produkter täcker katjoniska, anjoniska och icke-joniska typer, vilket möjliggör produktval baserat på slamegenskaper, behandlingsprocesser och avvattningsutrustning.

Det är särskilt viktigt att notera att den slutliga dosen av PAM inte bör bestämmas enbart baserat på teoretiska värden. Eftersom skillnader i organiskt material, oorganiskt material, MLSS och laddningsegenskaper mellan olika slam är betydande, kräver praktisk tillämpning vanligtvis bägaretest och-försök på plats för att bestämma den optimala produkten och doseringen.

Därför, i projekt med katjonisk polyakrylamid för slambehandling, bör produktval, upplösningsmetod, doseringspunkt och utrustningens driftsparametrar utvärderas tillsammans.

9. Andra tillämpningar av PAM i avloppsvattenreningssystem

Även om slamavvattning är en av de viktigaste tillämpningarna av PAM, kan PAM också användas för att förbättra flockning och fast-vätskeseparation i kompletta avloppsvattenreningssystem.

Till exempel, när influensvattenkvaliteten plötsligt ändras, belastningen av suspenderade partiklar ökar eller prestandan för sekundär klarningsavsättning försämras, kan lämplig polyakrylamid väljas som ett extra flockningsmedel baserat på faktisk vattenkvalitet.

Korrekt polymerbryggning kan hjälpa fina partiklar att bilda större flockar, och därigenom förbättra sedimenteringshastigheten, minska utflödets grumlighet och ytterligare hjälpa till att kontrollera suspenderade fasta ämnen i systemet.

För industriella avloppsvattenprojekt som kräver kemisk koagulering kan PAM även användas tillsammans med oorganiska koagulanter som PAC.

Det bör betonas att PAM-val inte kan skiljas från specifik vattenkvalitet. Oljor, mineralpartiklar, organiskt material och metalljoner i olika industriella avloppsvatten kommer alla att påverka polymerens faktiska prestanda, så experimentell screening förblir ett viktigt steg för att bestämma den optimala produkten.

10. Vanliga driftsproblem i system med aktiverat slam

1. Slambulkning

Överdriven tillväxt av filamentösa mikroorganismer är en av de viktiga orsakerna till onormal sedimentering i sekundära klargörare.

Filamentösa mikroorganismer som t.exMicrothrix parvicellaochThiothrixsp. kan växa i stora mängder under låg DO, lågt näringsämne eller olämpliga F/M-förhållanden, vilket gör att SVI överstiger 200 mL/g.

Förbättringar för detta problem kan göras genom att öka DO, justera WAS-utsläpp, optimera F/M och installera väljartankar.

2. Biologiskt skum och avskum

Grått-brunt stabilt skum på ytan av luftningstankar är vanligtvis relaterat till filamentösa mikroorganismer, medan vitt skum åtföljt av ett stort antal bubblor kan vara relaterat till inflödesinnehållande rengöringsmedel och ytaktiva ämnen.

Om det är biologiskt skum kan det kontrolleras genom att justera SRT och vidta nödvändiga fysiska slamslöseriåtgärder.

3. Slam som stiger i sekundära klarare

Om oväntad denitrifikation inträffar inuti den sekundära klararen, kan genererade kvävgasbubblor föra sedimenterat slam till vattenytan.

Detta problem kan förbättras genom att öka RAS-pumphastigheten, förkorta retentionstiden för klarningsmedlet till under 1,5 timmar eller störa det stillastående slamskiktet genom lämplig återcirkulation.

4. Ökad grumlighet i avloppsvattnet och stiftflockar

Om ett stort antal fina, icke{0}}sedimenterande flockar dyker upp i avloppsvattnet, kan det bero på för kort SRT orsakad av överdriven WAS-utsläpp, otillräckliga näringsämnen eller giftiga ämnen som kommer in i det biologiska systemet.

För närvarande är det nödvändigt att om-utvärdera SRT, inflytande hämmande ämnen och näringsförhållanden och bekräfta om BOD:N överensstämmer med det vanliga förhållandet 100:5:1.

11. Varför ska inte slamavvattning enbart fokusera på PAM-priset?

I egentliga avloppsreningsprojekt är anskaffningskostnaden för PAM endast en del av den totala driftskostnaden.

Om en PAM-produkt är lägre i pris men otillräcklig i flockningseffekt kan det leda till:

Minskad halt av fasta ämnen i slamkakan;

Minskad bearbetningskapacitet för avvattningsutrustning;

Ökad slamtransportfrekvens;

Förhöjda suspenderade fasta ämnen i filtrat;

Ökade efterföljande kasseringskostnader;

Minskad utrustningens driftsstabilitet.

Omvänt, även om enhetsanskaffningspriset för en lämplig PAM-produkt kan skilja sig åt, om det kan förbättra slamavvattningseffektiviteten, kan det sänka den totala kostnaden för hela slambehandlingskedjan.

Därför bör PAM för slamavvattning övergå från att utvärdera "pris per ton produkt" till "omfattande behandlingskostnad per ton torrt slam."

ECOLINK TECHNOLOGY tillhandahåller inte bara PAM-produkter, utan kan också hjälpa till med produktscreening baserat på kundernas avloppsvattenreningsprocesser, slamegenskaper och utrustningsförhållanden, och därigenom minska riskerna förknippade med att enbart förlita sig på pris för upphandling.

12. ECOLINK-TEKNIK: Från vattenreningskemikalier till övergripande lösningar

För avloppsreningsverk är kemikalier, utrustning och processkontroll ofta inte oberoende av varandra.

Ett stabilt reningsprojekt för avloppsvatten behöver ansluta:

Inflytande vattenkvalitet → Biologisk behandling → Fast-vätskeseparation → Slamkonditionering → Mekanisk avvattning → Slamavfall

in i en komplett behandlingskedja.

ECOLINK TECHNOLOGY fokuserar på vattenreningskemikalier och vattenbehandlingsutrustning och erbjuder produkter och lösningar som PAM, PAC och avloppsvattenreningsutrustning.

När det gäller PAM-applikation kan katjonisk polyakrylamid eller anjonisk polyakrylamid väljas enligt kundens slamtyp och behandlingsutrustning, med lämplig molekylvikt, laddningstäthet och doseringsförhållanden som bestäms genom experimentell testning.

För kunder som behöver bygga eller uppgradera reningsanläggningar för avloppsvatten, kan kemikalier och utrustning för reningsverk också övervägas tillsammans för att uppnå en-one-stop-tjänst från kemikalier till utrustning.

13. Hur bestämmer man rätt PAM-produkt för dig?

Slamegenskaperna varierar mycket mellan olika avloppsanläggningar, så ingen enskild PAM är tillämplig för alla projekt.

I faktiska projekt rekommenderas det att följa processen nedan:

Steg 1: Förstå slamkällan

Kontrollera om slammet kommer från kommunalt avlopp, industriellt avloppsvatten, livsmedelsförädling, papperstillverkning, textilier, gruvdrift eller andra reningssystem.

Steg 2: Bekräfta slamegenskaper

Fokusera på att förstå MLSS, fast innehåll, SVI, organiskt innehåll och om slammet har genomgått aerob eller anaerob rötning.

Steg 3: Bekräfta avvattningsutrustning

Klargör om centrifuger, bandfilterpressar eller annan mekanisk avvattningsutrustning används.

Steg 4: Genomför PAM-screening

Utför experimentella jämförelser på produkter med olika molekylvikter och jongrader, observera flockstorlek, sedimenteringshastighet, filtratets klarhet och kakans tillstånd efter avvattning.

Steg 5: Bestäm på-driftsvillkoren

Bestäm slutligen driftsparametrar genom att kombinera utrustningens bearbetningskapacitet, kemisk beredningskoncentration, doseringsposition och faktisk slamproduktion.

Den här processen är mer tillförlitlig än att bara handla baserat på PAM-modell eller enstaka -tonspris.

För projekt med katjonisk polyakrylamid för slambehandling kan ECOLINK TECHNOLOGY tillhandahålla produktval och teknisk support skräddarsydd efter kundernas faktiska processförhållanden.

14. Slutsats: Stabil biologisk behandling är lika viktig som effektiv slamhantering

Den aktiverade slamprocessen uppnår avlägsnande av organiskt material och partiell näringsomvandling genom mikrobiell metabolism, vilket fungerar som en viktig teknisk väg i modern avloppsvattenrening.

Ett verkligt effektivt system för rening av avloppsvatten kan dock inte fokusera enbart på effektiviteten i att avlägsna föroreningar i luftningstanken. Driftsparametrar som MLSS, SRT, F/M, SVI och DO avgör gemensamt om det biologiska systemet är stabilt, medan det sekundära klarningsmedlets fasta-vätskeseparationsprestanda direkt påverkar den slutliga avloppskvaliteten.

Samtidigt måste avfallsaktiverat slam genomgå effektiv förtjocknings-, konditionerings- och avvattningsbehandling.

PAM, särskilt katjonisk polyakrylamid, kan förbättra slamflockstrukturen genom laddningsneutralisering och polymerbryggning, och därigenom hjälpa mekanisk avvattningsutrustning att erhålla högre kakans fasta innehåll.

För företag som vill optimera slamavvattningskostnaderna, förbättra avloppsvattenreningssystemets stabilitet eller skaffa vattenreningskemikalier och utrustning, kan ECOLINK TECHNOLOGY tillhandahålla riktade produkter och lösningar baserade på specifik vattenkvalitet och processförhållanden.