Plan de mise en service du système biochimique des eaux usées (II)

Chapitre 3 Mise en service de l'unité biologique

⑴ Étapes de mise en service

① Ajoutez des boues activées provenant de sources externes au réservoir aérobie à un volume de 0,01 à 0,05 de la capacité du réservoir.

② Ajoutez des eaux usées au réservoir aérobie à un volume de 1/5 à 1/3 de la capacité du réservoir, puis complétez avec de l'eau du robinet. Contrôlez le pH de l’eau du réservoir aérobie à 7 ou légèrement au-dessus. Puisque la concentration de polluants dans le réservoir est élevée à ce stade, il n’est pas nécessaire d’ajouter des nutriments ou une source de carbone.

③ Démarrez le ventilateur et aérez (aération continue sans eau) pendant 8 heures. Ensuite, arrêtez l'aération et laissez le réservoir reposer pendant 0,5 heure. Ensuite, reprenez l'aération. Toutes les 8 heures, arrêtez l'aération et laissez le réservoir reposer pendant 0,5 heure avant de reprendre l'aération. Après une journée d'aération, ajoutez une petite quantité d'eaux usées du réservoir de régulation.

④ Pendant le processus d'aération, maintenez la teneur en oxygène dissous dans le réservoir aérobie entre 2 et 4 mg/L et testez le taux de décantation des boues. Si la valeur diminue progressivement, cela indique que les boues ont adhéré au filler.

⑤ Quotidiennement, ajoutez les oligo-éléments appropriés et remplacez environ un-tiers du volume d'eaux usées du réservoir. Après plusieurs jours d'aération, de décantation et de remplissage des eaux usées, continuez à arroser à 1/3 à 1/2 du débit prévu.

⑥ L'acclimatation et la culture bactérienne se déroulent simultanément. Généralement, une fine pellicule sera visible sur la surface du matériau d’emballage après une semaine.

⑦ Si le biofilm prolifère normalement, après environ 7 jours, une partie de l'effluent du bassin aérobie s'écoulera dans le bassin de décantation, tandis qu'une partie refluera encore dans le bassin d'égalisation. L’entrée et la sortie d’eau continues peuvent alors reprendre.

⑧ Après environ 20 jours, une couche de biofilm orange-noir se formera sur le matériau d'emballage et de l'eau pourra être ajoutée au débit prévu.

⑨ Dans ces conditions, un fonctionnement stable peut être maintenu pendant environ un mois. À ce stade, la formation du biofilm est pratiquement terminée et la prolifération microbienne commence. Surveillez de près les changements de qualité de l’eau pendant cette période pour éviter les changements brusques de charge qui pourraient avoir un impact sur le réservoir biochimique.

⑩ Au fil du temps, le biofilm commence à se métaboliser, l'ancien biofilm commence à se détacher et des matières en suspension apparaissent dans l'effluent, marquant la fin de la phase de formation du biofilm et la reprise du fonctionnement normal.

⑵Conditions de contrôle du processus

①Oxygène dissous

Pendant le processus de boues activées, une certaine concentration en oxygène dissous doit être maintenue. Un apport insuffisant en oxygène (faibles niveaux d'oxygène dissous) affectera l'activité métabolique normale des micro-organismes des boues activées, réduisant ainsi la capacité d'épuration et facilitant la croissance des bactéries filamenteuses, conduisant à un gonflement des boues. Le maintien d'un niveau d'oxygène dissous approprié dans le réservoir d'aération est généralement contrôlé entre 1 et 4 mg/l. Dans des conditions normales, un taux d'OD de 2 mg/l en sortie du bassin d'aération est recommandé.

②Température

La plage de température optimale pour les micro-organismes des boues activées est de 15-30 degrés. Généralement, des températures de l’eau inférieures à 10 degrés peuvent nuire au fonctionnement des boues activées. Cependant, si la température de l'eau diminue lentement, permettant aux micro-organismes de s'adapter progressivement à ce changement -un processus connu sous le nom d'acclimatation à la température, des résultats de traitement efficaces peuvent alors être obtenus en mettant en œuvre certaines mesures techniques, telles que la réduction de la charge de boues, l'augmentation des concentrations de boues activées et d'oxygène dissous et l'allongement du temps d'aération.

③ Nutriments

Les besoins en azote et en phosphore des micro-organismes des boues activées peuvent être calculés à l’aide du rapport DBO:N:P de 100:5:1. Mais en réalité, les besoins microbiens sont également liés à la quantité de boues excédentaires, c’est-à-dire à l’âge des boues et au taux de croissance microbienne.

④pH

Le pH optimal pour les micro-organismes des boues activées se situe entre 6,5 et 8,5. Si le pH descend en dessous de 4,5, les protozoaires disparaissent et les champignons deviennent dominants, conduisant facilement à un gonflement des boues et affectant sérieusement l'efficacité du traitement des boues activées. Lorsque le pH dépasse 9,0, le métabolisme microbien est affecté.

⑤ Substances toxiques (inhibiteurs)

Il existe de nombreuses substances toxiques ou inhibitrices pour les micro-organismes. Ceux-ci peuvent être largement divisés en substances inorganiques telles que les métaux lourds, le cyanure, le H₂S, les éléments halogènes et leurs composés, et en composés organiques tels que les phénols, les alcools, les aldéhydes et les carburants.

Les effets toxiques des substances toxiques sont également liés à des facteurs tels que le pH, la température de l’eau, l’oxygène dissous, la présence d’autres substances toxiques et le nombre de micro-organismes.

⑥ Taux de chargement organique

La charge de boues de déplétion en oxygène organique (DBO) est un facteur clé influençant la dégradation des polluants organiques et la croissance des boues activées. Une charge de boues DBO plus élevée accélérera la dégradation des polluants organiques et la croissance des boues activées ; une charge de boues DBO plus faible ralentira les deux taux.

⑦ Taux de retour des boues

Maintenez une quantité appropriée de boues dans le système et contrôlez le taux de retour des boues. Selon le mode de fonctionnement, le taux de rendement doit être compris entre 0 et 100 %, mais généralement au moins entre 30 et 50 %.

⑴ Étapes de mise en service

① Injectez les boues activées dans le réservoir anaérobie sous forme de boues de graines. La quantité de boues injectée doit atteindre 10 % du niveau d’eau normal de fonctionnement du réservoir anaérobie.

② Injectez les eaux usées dans le réservoir anaérobie jusqu'à environ 40 % du niveau d'eau de fonctionnement normal, c'est-à-dire que les eaux usées plus les boues activées doivent atteindre 50 % du niveau d'eau de fonctionnement normal du réservoir anaérobie.

③ Démarrez le ventilateur pour maintenir les eaux usées dans le réservoir agitées afin d'empêcher les boues de se déposer au fond. Laissez les bactéries anaérobies se développer et se multiplier naturellement. Ajoutez les eaux usées au réservoir anaérobie tous les deux jours, en le remplissant à chaque fois jusqu'à 5 % du niveau du réservoir.

④ Pendant la phase d'incubation anaérobie, analysez quotidiennement la CODcr, l'azote ammoniacal et le phosphore total des eaux usées. Maintenir la DCOcr au-dessus de 300 mg/l, l’azote ammoniacal au-dessus de 2,5 mg/l et le phosphore total au-dessus de 0,5 mg/l.

⑤ Une fois que les eaux usées dans le réservoir ont atteint le niveau de fonctionnement, si les résultats de l'analyse montrent que les niveaux de DCOcr et d'azote ammoniacal sont au moins 20 % inférieurs à ceux de l'affluent, indiquant que des bactéries anaérobies se sont formées, la phase d'incubation et d'acclimatation des boues commencera.

⑥ Pendant la phase d'acclimatation des boues, ajoutez et retirez continuellement de l'eau du réservoir. Maintenir le débit d'influence à environ 10 % du débit d'influence normal. Augmentez le taux d'influence une fois par jour de 10 % à chaque fois.

⑦ Pendant la phase d'acclimatation des boues, analyser quotidiennement la teneur en DCOcr et en azote ammoniacal des eaux usées. Si la DCOcr et l'azote ammoniacal dans l'effluent sont au moins 30 % inférieurs à ceux de l'affluent, des bactéries anaérobies se sont établies et le fonctionnement normal peut reprendre.

⑵Conditions de contrôle du processus

①Température

Sur la base des trois bactéries anaérobies mésophiles différentes (thermophiles à 5-20 degrés, mésophiles à 20-42 degrés et mésophiles à 42-75 degrés), le processus est classé en anaérobie à basse température (15-20 degrés), mésophile (30-35 degrés) et thermophile (50-55 degrés). processus. La température est particulièrement importante pour les réactions anaérobies. Lorsque la température tombe en dessous de la limite inférieure optimale, l'efficacité diminue de 11 % pour chaque baisse de 1 degré. Dans la plage ci-dessus, de légères fluctuations de température de 1 à 3 degrés ont peu d'impact sur la réaction anaérobie. Cependant, des fluctuations excessives (rapides) de température peuvent réduire l’activité des boues et conduire à une accumulation d’acide.

② Valeur pH

Le processus d'hydrolyse et d'acidification anaérobie a une plage de pH relativement large, ce qui signifie que le pH des bactéries productrices d'acide - doit être contrôlé entre 4 et 7 degrés. Cependant, la réaction entièrement anaérobie nécessite un contrôle strict du pH, la réaction méthanogène étant contrôlée dans une plage de 6,5 à 8,0, avec une plage optimale de 6,8 à 7,2. Un pH inférieur à 6,3 ou supérieur à 7,8 réduit le taux méthanogène.

③ Oxydation-Potentiel de réduction

Le potentiel d'oxydoréduction pendant la phase d'hydrolyse varie de -100 à +100 mV, tandis que le potentiel d'oxydo-réduction optimal pendant la phase méthanogène varie de -150 à -400 mV. Par conséquent, la teneur en oxygène introduite dans l’affluent doit être contrôlée pour éviter qu’elle n’affecte négativement le réacteur anaérobie.

④ Nutriments

Le rapport des éléments nutritifs dans le réacteur anaérobie est C:N:P=(350-500):5:1.

⑤ Substances toxiques et nocives

Il existe trois types de substances nocives qui inhibent et affectent les réactions anaérobies :

1. Substances inorganiques : celles-ci comprennent l'ammoniac, les sulfures inorganiques, les sels et les métaux lourds, les sulfates et les sulfures étant les plus inhibiteurs.

2. Composés organiques : ils comprennent les composés organiques non-polaires, répartis en cinq catégories : les acides gras volatils (AGV), les composés phénoliques non-polaires, les tanins, les acides aminés aromatiques et les composés de caramel.

3. Composés xénobiotiques : Ceux-ci comprennent les hydrocarbures chlorés, le formaldéhyde, le cyanure, les détergents et les antibiotiques.

⑴Inoculum

① Source d'inoculum : ceux-ci proviennent principalement de diverses boues, telles que les boues provenant des réacteurs anaérobies, anoxiques ou aérobies des stations d'épuration existantes, les boues accumulées dans les égouts, les fosses septiques, les rivières ou les bassins d'épuration, et les boues de fond des digesteurs de biogaz ruraux.

② Exigences de base pour l'inoculum : Il doit contenir une population microbienne adaptée aux caractéristiques spécifiques de la qualité des eaux usées ; les micro-organismes (ou boues) inoculés doivent avoir une activité métabolique suffisante ; les boues doivent contenir un nombre élevé de micro-organismes et les proportions de divers micro-organismes doivent être équilibrées.

③ Méthode d'inoculation : Calculée en volume, la quantité de boues d'inoculum ajoutée est généralement de 10 % à 30 %. Si elle est calculée sur la base du VSS de la liqueur mélangée après inoculation, la quantité de boue d'inoculum doit être de 5 à 10 kg VSS/m³.

⑵ Démarrage

Une fois que le réservoir d'hydrolyse et d'acidification a été entièrement chargé de boues d'inoculum, les eaux usées et les eaux usées sont introduites par lots contrôlés, et le fonctionnement initial du réacteur anoxique d'hydrolyse est lancé en utilisant une méthode de fonctionnement intermittent. Après l'entrée de chaque lot d'eaux usées, le réacteur subit un métabolisme anoxique dans un état statique (ou, le cas échéant, circulé et agité à travers un dispositif de reflux). Cela permet aux boues d'inoculum ou aux boues proliférées de s'agréger temporairement ou d'adhérer à la surface du filler plutôt que de se perdre avec l'eau. Après plusieurs jours de réaction anoxique (le temps nécessaire varie en fonction de la qualité de l'eau et de la concentration des boues d'inoculum), la majeure partie de la matière organique est décomposée, puis le deuxième lot d'eaux usées est introduit. Pendant un fonctionnement intermittent avec un afflux d'eau discontinue, la concentration de l'influent ou la proportion d'eaux usées industrielles peut être progressivement augmentée, et le temps de réaction peut être progressivement raccourci jusqu'à ce que le système soit entièrement adapté à la qualité des eaux usées et des eaux usées et puisse fonctionner en continu.

⑶ Conditions de contrôle des processus

①pH 4-6. ②Oxygène dissous 0,2-0,5 mg/l. ③Température 15-40 degrés.

Chapitre 4 Mise en service de l'unité physicochimique

⑴Principe

Au cours du processus de traitement des eaux usées, des produits chimiques sont ajoutés aux eaux usées, mélangeant les eaux usées et les produits chimiques, provoquant ainsi la coagulation ou la floculation des substances colloïdales présentes dans l'eau. Ce processus combiné est appelé coagulation.

Le processus de traitement par coagulation et sédimentation comprend l’ajout de produits chimiques, le mélange, la réaction et la séparation par sédimentation.

①Posologie

Les méthodes de préparation et d’ajout de coagulants peuvent être divisées en ajout sec et humide.

1. Ajout à sec : Il s’agit d’ajouter le produit chimique directement à l’eau à traiter. L'ajout à sec demande beaucoup de main d'œuvre-, il est difficile de contrôler le dosage et nécessite des normes élevées en matière d'équipement de mélange. Actuellement, cette méthode est rarement utilisée en Chine.

2. Dosage humide : il s'agit d'abord de préparer le réactif dans une solution d'une certaine concentration avant de l'ajouter aux eaux usées traitées. Le dosage humide est facile à contrôler et offre une bonne uniformité de dosage. Cela peut être fait à l’aide d’équipements tels que des pompes doseuses, des éjecteurs d’eau et un dosage par siphon.

② Mélange

Le mélange fait référence au processus dans lequel le réactif s'hydrolyse après avoir été ajouté aux eaux usées, générant des colloïdes de charges opposées qui entrent en contact avec les colloïdes et les matières en suspension dans l'eau, formant de fins flocs (communément appelés flocs d'alun).

Le processus de mélange est terminé en environ 10-30 secondes. Le mélange nécessite une agitation, qui peut être obtenue par mélange hydraulique ou mécanique. Le mélange hydraulique est généralement obtenu par des méthodes de mélange de type tuyau-, plaque perforée ou vortex. Le mélange mécanique peut utiliser une agitation à vitesse variable et des réservoirs de mélange de type pompe.

③ Réaction

Une fois le mélange terminé dans l'équipement de mélange et de réaction, de fins flocs se sont formés dans l'eau, mais n'ont pas encore atteint une taille de particule adaptée à une décantation naturelle. La tâche de l’équipement de réaction est d’agréger progressivement les petits flocs en plus gros pour faciliter la sédimentation. L'équipement de réaction nécessite un certain temps de séjour et une intensité d'agitation appropriée pour permettre aux petits flocs d'entrer en collision les uns avec les autres et empêcher les gros flocs de se déposer. Cependant, une agitation excessive brisera les flocs générés, et plus les flocs sont gros, plus ils sont faciles à briser. Par conséquent, l’intensité de l’agitation diminue dans le sens de l’écoulement de l’eau dans l’équipement de réaction.

④ Sédimentation

Après l'ajout de produits chimiques, le mélange et la réaction, les eaux usées terminent le processus de floculation et pénètrent dans le bassin de sédimentation pour la séparation des boues-eau. Les réservoirs de sédimentation peuvent adopter différents types d'écoulement, notamment l'écoulement horizontal, l'écoulement radial, l'écoulement vertical et l'écoulement à plaques inclinées.

⑵ Coagulants inorganiques couramment utilisés

① Sulfate d'aluminium [Al2(SO4)3·18H2O]

Le sulfate d'aluminium solide se présente sous forme de flocons, de granulés ou de poudre. Elle s'exprime généralement par sa teneur en oxyde d'aluminium, Al2O3, qui est d'environ 17 %. La densité apparente du sulfate d'aluminium en poudre est d'environ 1 000 kg/m3. Le sulfate d'aluminium liquide est également exprimé en termes de teneur en oxyde d'aluminium (Al₂O₃). Sa concentration est généralement de 8 à 8,5 %, soit 48 à 49 % de sa forme en poudre, ce qui signifie que chaque litre de solution aqueuse contient 630 à 650 g d'Al₂(SO₄)₃·18H₂O.

La plage de pH optimale pour la coagulation est la suivante : pour l'élimination des couleurs, la plage de pH est de 5 à 6 ; pour l'élimination de la turbidité, la plage de pH est comprise entre 6 et 8. La plage de pH optimale pour la production est généralement comprise entre 6,5 et 7,5. En raison de la faible densité relative de l'aluminium, les flocs formés par les sels d'aluminium sont légers et lâches, ce qui les rend moins susceptibles de former des particules grosses, lourdes et coulant facilement, surtout en hiver lorsque la température de l'eau est basse.

② Chlorure de polyaluminium [Aln(OH)m·Cl₃n-m]

Également connu sous le nom de chlorure d’aluminium basique, il s’agit d’un coagulant polymère inorganique offrant des performances supérieures au sulfate d’aluminium. Sous la même qualité d'eau, le dosage est inférieur à celui du sulfate d'aluminium et son adaptabilité à une plage de pH plus large est également acceptable, allant de 5-9. Il est efficace pour traiter l'eau à haute turbidité et à basse température, présente une faible corrosivité, est facile à administrer et a un faible coût.

③ Chlorure ferrique [FeCl3·6H2O]

Le chlorure ferrique solide se présente sous la forme d'une substance cristalline brun jaunâtre-, facilement déliquescente. Il a une large plage de pH (entre 6 et 8,4) et forme des flocs plus gros, plus lourds et plus denses que les sels d'aluminium. Son efficacité dans le traitement de l'eau à basse-température ou à faible-turbidité est supérieure aux sulfates. Cependant, ses inconvénients sont sa forte corrosivité et sa déliquescence hygroscopique.

④ Sulfate ferreux [FeSO4·7H2O]

Cristaux verts translucides, communément appelés vitriol vert. Son utilisation est moins affectée par la température de l’eau et les flocs qu’il forme sont gros, lourds et coulent facilement. Il convient mieux aux eaux brutes présentant une turbidité élevée, une alcalinité élevée et un pH de 8,5 à 9,5. Le sulfate ferreux utilisé pour la coagulation peut colorer l'eau traitée, en particulier lorsque le Fe2+ réagit avec les colloïdes colorés présents dans l'eau, produisant des produits dissous plus foncés qui peuvent affecter la convivialité de l'eau. Par conséquent, lors de l'utilisation de sulfate ferreux comme coagulant à un pH faible, le chlore est souvent utilisé pour oxyder le fer divalent (Fe2+) en fer trivalent (Fe3+).

⑶ Coagulants polymères organiques couramment utilisés

① Ajout d'agents coagulants polymères

Les aides coagulantes courantes comprennent l'acide silicique activé, le polyacrylamide, la gélatine, l'alginate de sodium, etc.

Ordre d'ajout : ajoutez d'abord le coagulant, puis l'auxiliaire coagulant, avec un intervalle de 30 à 60 secondes entre eux.

② Ajout d'acides et d'alcalis

Ajuste principalement le pH de l'eau pour obtenir le pH optimal pour la coagulation.

③ Ajout d'oxydants

Le but est d'oxyder les impuretés organiques hydrophiles et d'améliorer l'efficacité de la coagulation. Les oxydants utilisés comprennent le chlore, la poudre décolorante et l’ozone.

④ Méthode de floculation par contact

Ceci est effectué dans le clarificateur. Des boues à haute -concentration, des boues activées ou de l'anthracite sont utilisées comme milieu de floculation par contact dans le clarificateur pour la floculation par contact. Cela améliore la fonction de floculation centrale, accélère le taux de floculation des matières en suspension et des colloïdes dans l'eau et améliore l'adsorption des impuretés.

⑤ Retour partiel des boues décantées

Les boues décantées contiennent encore une petite quantité de floculant. Le retour d'une partie des boues décantées utilise pleinement le coagulant et agit également comme un auxiliaire de coagulation, renforçant ainsi l'effet de floculation.

⑥ Modification de la méthode de dosage du coagulant

1. Ajoutez le coagulant d’un seul coup ;

2. Ajoutez des lots ;

3. Ajoutez tout le coagulant à une partie de l'eau, mélangez soigneusement, puis mélangez avec une autre partie d'eau sans coagulant.

⑷ Étapes de mise en service

① Test pilote

1. Analysez la qualité de l'eau en fonction des caractéristiques des eaux usées.

2. Effectuez régulièrement des tests de bécher en fonction de la qualité de l'eau pour sélectionner les paramètres appropriés tels que le type de coagulant, le dosage, la valeur du pH, la température de l'eau et la vitesse du mélangeur.

②Débogage du processus

1. Ajustez le pH des eaux usées influentes pour répondre aux conditions de coagulation.

2. Observez la présence de flocs d'alun et ajustez le dosage du coagulant et de l'adjuvant coagulant.

3. Observez les performances de l'influent et de l'effluent et ajustez le dosage du coagulant.

⑸Paramètres de contrôle principaux

①pH

Le degré auquel le pH de l’eau affecte la coagulation varie en fonction du type de coagulant.

1. Lorsque vous utilisez du sulfate d'aluminium pour éliminer la turbidité de l'eau, la plage de pH optimale se situe entre 6,5 et 7,5 ; lorsqu'il est utilisé pour l'élimination des couleurs, la plage de pH est comprise entre 4,5 et 5.

2. Lors de l'utilisation de sels ferriques, la plage de pH optimale se situe entre 6,0 et 8,4, ce qui est plus large que celle du sulfate d'aluminium.

3. Lors de l'utilisation de sulfate ferreux, Fe₃⁺ ne peut former rapidement Fe₃⁺ que lorsque le pH est > 8,5 et qu'il y a suffisamment d'oxygène dissous dans l'eau, ce qui complique l'équipement et le fonctionnement. C’est pour cette raison que l’oxydation par chloration est souvent utilisée.

4. L'effet de coagulation des coagulants polymères, en particulier des coagulants polymères organiques, est moins affecté par le pH.

② Température de l'eau

La température de l'eau a un impact significatif sur l'efficacité de la coagulation. L'hydrolyse des coagulants salins inorganiques est une réaction endothermique, ce qui rend l'hydrolyse difficile à basse température de l'eau. Le sulfate d'aluminium, en particulier, s'hydrolyse très lentement à des températures de l'eau inférieures à 5 degrés. De plus, un faible volume d’eau et une viscosité élevée entravent la floculation des particules colloïdales déstabilisées, entravant la formation de floculants et compromettant ainsi l’efficacité du traitement de sédimentation ultérieur. Les améliorations comprennent l'ajout de coagulants polymères ou l'utilisation de la flottation au lieu de la sédimentation comme traitement ultérieur.

③ Coagulant et posologie

Pour tout traitement de coagulation des eaux usées, le coagulant et le dosage optimaux doivent être déterminés expérimentalement. Les plages de dosage typiques sont : 10 à 30 mg/L pour les sels de fer et d'aluminium courants ; 1/3-1/2 pour les polysels ; et 1 à 5 mg/L pour les coagulants polymères organiques. Un dosage excessif peut facilement conduire à une resttabilisation des colloïdes.

④ Intensité d'agitation et temps d'agitation

L'intensité de l'agitation est souvent exprimée en termes de gradient de vitesse G. Pendant la phase de mélange, le coagulant et les eaux usées doivent être mélangés rapidement et uniformément. Cela nécessite un G de 500 à 1 000 s⁻¹ et un temps d'agitation de 10 à 30 s⁻¹. Pendant la phase de réaction, il est nécessaire de créer des opportunités de collision suffisantes et des conditions d’adsorption favorables à la croissance des flocs tout en empêchant la rupture des petits flocs. Par conséquent, l’intensité de l’agitation doit être progressivement réduite et le temps de réaction doit être prolongé. Les valeurs G et t correspondantes doivent être comprises respectivement entre 20 et 70 s⁻¹ et 15 et 30 minutes. Pour déterminer les conditions optimales du procédé, un test de simulation de coagulation utilisant la méthode d’agitation dans un bécher est généralement recommandé.