En tant que branche des sciences de l'environnement, la technologie de traitement des eaux usées urbaines a fait des progrès significatifs dans mon pays, mais il est toujours à la traîne du niveau de développement urbain. Alors que certains équipements et processus ont été recherchés et développés ces dernières années, ces efforts ont principalement attiré et importé des technologies avancées, de l'expérience et de l'équipement de l'étranger. Les processus de traitement des eaux usées des usines chimiques urbaines, qui ont été largement utilisés et sont actuellement en cours de développement et de recherche, impliquent généralement un traitement primaire, secondaire et tertiaire. Jetons un coup d'œil à ces processus ci-dessous.
1. Les méthodes de traitement de base des eaux usées sont classées par la nature de la méthode de traitement:
1) Méthodes physiques: filtration d'écran, sédimentation, flottation, séparation centrifuge, séparation des membranes, etc.
2) Méthodes chimiques: coagulation, précipitation chimique, neutralisation, extraction, redox, électrolyse, etc.
3) Méthodes biologiques: aérobie et anaérobie
2. En fonction du degré de traitement et des tâches de traitement, ils peuvent être classés comme suit:
1) Traitement primaire: traitement mécanique
2) Traitement secondaire: traitement biologique comme processus principal
3) Traitement tertiaire: contrôle et réutilisation de l'eutrophisation
3. Processus de traitement des eaux usées
Traitement des eaux usées primaires
1. Écrans
Classification: Sur la base de la forme, ils peuvent être classés comme des écrans plats et des écrans incurvés; Sur la base de l'espacement entre les barres, ils peuvent être classés comme des écrans grossiers, des écrans moyens et des écrans fins.
Principe de travail: Un système de dent de râteau unique est assemblé dans une chaîne d'écran rotative. Poussée par un réducteur de moteur, la chaîne de dent de râteau tourne dans la direction du débit d'eau. Lorsque la chaîne de râteau atteint la partie supérieure de l'équipement, le guidage de la poulie et des rails incurvés crée un mouvement de nettoyage de soi relatif - entre chaque ensemble de dents de râteau. La plupart des matières solides tombent par gravité, tandis que les débris restants adhérant aux dents de râteau sont balayés par le mouvement inversé de la balayeuse.
2. Chambre de grain
Objectif: sépare les particules inorganiques denses des eaux usées, protégeant les pompes et les tuyaux de l'usure, réduisant le volume des structures de traitement des boues, augmentant le contenu organique des boues et améliorant la valeur de la boue en tant qu'engrais.
Types: Chambre de grain horizontale (gravité), chambre à grains aérée
3. Réservoir d'égalisation
Objectif: Assurer le fonctionnement normal des structures de traitement ou de l'équipement ultérieures, le volume et la qualité des eaux usées doivent être réglementés. Les eaux usées acides et alcalines sont mélangées dans le réservoir d'égalisation pour atteindre la neutralisation. Les eaux usées à température élevée - rejetées pendant une courte période peuvent également être conditionnées pour équilibrer la température de l'eau.
4. Réservoirs de sédimentation
Types communs de réservoirs de sédimentation: réservoir de sédimentation à débit horizontal, réservoir de sédimentation à débit vertical, réservoir de sédimentation à débit radial, réservoir de sédimentation à débit oblique
Comparaison de plusieurs réservoirs de sédimentation:
(1) Réservoir d'écoulement horizontal: structure simple, bon effet de sédimentation, mais grand espace de plancher, de nombreux problèmes de décharge de boues, actuellement utilisés dans les grandes, moyennes et petites usines de traitement des eaux usées;
(2) Tank à débit vertical: petit espace de plancher, décharge de boues pratiques et facile à gérer, mais le réservoir est trop profond, la construction est difficile et le coût est élevé, il ne convient généralement que pour une utilisation dans les petites et moyennes -}
(3) réservoir d'écoulement radial: le plus adapté à une utilisation dans les grandes usines de traitement de l'eau, avec des machines à décharge de boues standardisées, un bon effet de fonctionnement, mais nécessite une qualité de construction et un niveau de gestion élevés;
(4) Réservoir d'écoulement oblique: principalement adapté aux réservoirs de sédimentation primaire, largement utilisés dans le traitement de l'eau, une efficacité de sédimentation élevée, un temps de séjour court, un petit espace de plancher, des inconvénients sont faciles à élever des algues, des boues difficiles à décharger, des boues faciles à obstruer et un entretien gênant.
(5) Flotation d'air:
Fonction: La flottaison d'air est également connue sous le nom de flottation. Il s'agit d'un processus d'introduction de l'air dans les eaux usées pour générer de minuscules bulles en tant que porteurs, provoquant des polluants tels que l'huile émulsifiée et de minuscules solides en suspension dans les eaux usées pour adhérer aux bulles. Les bulles flottent à la surface de l'eau par leur flottabilité, et la mousse ou l'écume à la surface de l'eau est collectée pour séparer les impuretés et purifier les eaux usées.
Traitement secondaire des eaux usées
1. Le traitement secondaire des eaux usées est également connu sous le nom de traitement biologique
Le traitement biologique des eaux usées consiste à utiliser les fonctions d'oxydation, de décomposition et de transformation des micro-organismes, en utilisant la matière organique (une petite quantité de matière inorganique) dans les eaux usées comme nutriments pour les micro-organismes, en prenant certaines mesures artificielles pour créer un environnement contrôlable, et grâce à l'action métabolique des micro-organismes, les polluants dans les eaux usées sont dégradés et transformés et transformés, et les purages, les polluants dans les eaux usées sont dégradés et transformés, et les émeutes, les purants dans les eaux usées sont dégradés et transformés, et les émeutes sont des purants.
Classification du traitement biologique des eaux usées: traitement biologique aérobie, traitement biologique anaérobie (facultatif)
Pour le traitement biologique aérobie, la méthode traditionnelle des boues activées, le fossé d'oxydation et la méthode des boues activées par lots de séquençage sont collectivement appelées la méthode des boues activées; Parmi eux, le filtre biologique, le disque rotatif biologique, le lit fluidisé et le réacteur à ascenseur d'air (ABS) sont collectivement appelés la méthode du biofilm.
2. Flux de processus de la méthode des boues activées Les processus incluent:
(1) Méthode SBR traditionnelle: Le processus SBR est une méthode de boues activées intermittents, qui se compose d'un ou plusieurs réservoirs de réaction d'aération. Les eaux usées entrent dans le réservoir par lots. Après purification par boues activées, le surnageant est déchargé du réservoir pour terminer un cycle d'opération. Chaque cycle de travail complète les quatre étapes de processus de l'entrée d'eau, de la réaction, de la sédimentation et de la décharge en séquence.
La caractéristique du processus SBR est qu'elle a une certaine fonction de régulation et d'égalisation, qui peut atténuer l'instabilité du système causée par des fluctuations de la qualité de l'eau et du volume d'eau influent. Le processus est simple, avec moins de structures de traitement. Le réservoir de réaction d'aération intègre l'aération, la sédimentation et le retour des boues, éliminant la nécessité de réservoirs de sédimentation primaire, de réservoirs de sédimentation secondaire et de systèmes de retour de boues. De plus, la quantité de boues est petite et facile à déshydrater. Le contrôle de certaines conditions de processus peut réaliser un meilleur effet d'élimination du phosphore, mais il a également l'inconvénient de nécessiter des niveaux élevés de contrôle automatique et d'instruments analytiques en ligne continus.
(2) Processus CASS: Le processus CASS est un système d'aération SBR à entrée d'eau continue. Il a non seulement les caractéristiques du processus SBR, qui est simple et fiable, flexible en fonctionnement et hautement automatisé, mais a également des effets importants d'élimination du phosphore et de l'azote. Cette fonction est principalement obtenue en divisant le réservoir de cass en zones fonctionnellement différentes à travers les murs de partition. L'oxygène dissous, la concentration de boues et la charge organique dans chaque compartiment sont différents et les organismes de chaque réservoir sont également différents. L'ensemble du processus atteint une entrée et une sortie en eau continue. Dans le même temps, un sélecteur et une zone anaérobie sont placés avant ou dans le réservoir SBR traditionnel pour améliorer les effets d'élimination du phosphore et de l'azote.
(3) Méthode MSBR: Le processus MSBR est un processus de traitement des eaux usées développé au début des années 1980. Après l'amélioration et le développement continus, le dernier processus est le processus de troisième génération. (4) La méthode AB est l'abréviation du processus de biodégradation de l'adsorption -. Il a été lancé par le professeur Bohnke de l'Université de technologie d'Aix-un en Allemagne au milieu des années 1970 -. Le processus a été appliqué à la pratique de l'ingénierie au début des années 80. Par rapport au processus traditionnel des boues activées, le processus AB a les principales caractéristiques suivantes: Aucun réservoir de sédimentation primaire n'est configuré, et la section A composée du réservoir d'adsorption et le réservoir de sédimentation intermédiaire est le système de traitement principal; La section B se compose du réservoir d'aération et du réservoir de sédimentation secondaire; Les sections A et B ont chacune un système de retour de boues indépendant, et les deux sections sont complètement séparées. Chaque section a une communauté microbienne unique, qui est propice à la stabilité fonctionnelle. Autres processus d'évolution SBR: processus ICEAS, processus d'idée, dat - iat Process 3. Méthode du biofilm: la méthode de biofilm aérobie est développée en fonction du principe de l'auto-purification du sol. D'après le principe de base de la dégradation microbienne aérobie de la matière organique, la méthode du biofilm et la méthode des boues activées sont les mêmes. La principale différence entre les deux est que la méthode des boues activées repose sur les boues activées en suspension dans le réservoir d'aération pour décomposer la matière organique, tandis que la méthode du biofilm s'appuie principalement sur le film microbien fixé à la surface du support pour purifier la matière organique.
Mécanisme de traitement biologique anaérobie
Il peut être divisé en quatre étapes: stade d'hydrolyse, stade d'acidification (également appelé stade de fermentation), stade de production d'acide acétique et stade de production de méthane.
Étape d'hydrolyse: les bactéries hydrolytiques convertissent la matière organique insoluble en matière organique soluble et convertissent une matière organique moléculaire soluble - en matière organique molécule (à travers l'action des enzymes extracellulaires bactériennes)
Étape d'acidification: Les petits produits d'hydrolyse des molécules - produits au stade d'hydrolyse sont convertis en composés plus simples dans les cellules des bactéries acidifiantes et sécrétées à l'extérieur des cellules. Les principaux produits de cette étape sont le VFA, les alcools, l'acide lactique, le CO2, le NH3, le H2S, etc. En même temps, les bactéries acidifiantes utilisent également certaines substances pour synthétiser de nouvelles substances cellulaires.
Acétogenèse: À ce stade, les produits du stade d'acidification sont davantage convertis en acide acétique, H₂, acide carbonique et substances cellulaires nouvelles.
Méthane: À ce stade, l'acide acétique, le H₂, l'acide carbonique, l'acide formique et le méthanol sont convertis en ch₄, co₂ et substances cellulaires nouvelles.
Processus de traitement tertiaire
Ces dernières années, mon pays a commencé à se concentrer sur la recherche et le développement de processus de traitement tertiaire. Actuellement, les processus de traitement tertiaire les plus couramment utilisés peuvent être divisés en processus conventionnels, la technologie MBR et la technologie de traitement en profondeur LM.
1. Processus conventionnel
Les processus de traitement tertiaire conventionnels ajoutent de la coagulation, de la filtration et de la désinfection au traitement biologique, notamment la filtration du sable, la filtration de la membrane, l'osmose inverse, la désinfection UV, le chlore liquide et la désinfection de l'ozone. De manière générale, ces méthodes de traitement ont des coûts de traitement de l'eau unitaire relativement faibles et sont économiquement viables.
2. Technologie MBR
La technologie MBR, également connue sous le nom de technologie des bioréacteurs membranaires, utilise la sélectivité et l'efficacité de la séparation des membranes avec l'efficacité et la minutie du traitement biologique pour maximiser l'élimination des substances nocives de l'eau. Le processus MBR est distingué en remplaçant le réservoir de sédimentation secondaire dans les processus de boues activées conventionnelles par un système de séparation membranaire. Cela élimine la plupart des unités de traitement traditionnelles, entraînant des économies d'investissement importantes. La consommation d'énergie est comparable aux processus de traitement de l'eau conventionnels. Le temps de rétention des eaux usées dans l'équipement de traitement est court, les taux d'élimination de la DCO et du NH3-N sont extrêmement élevés et la qualité des effluents répond aux normes d'eau domestiques et mixtes.
3. Processus de traitement avancé LM
Le processus de traitement avancé LM est un nouveau processus de traitement écologique. Il intègre un réservoir anaérobie avec un réservoir aérobie, ajoutant un étang d'oxydation aéré amélioré et une zone humide d'efficacité - élevée en tant qu'unités de traitement avancées, atteignant une qualité d'effluent qui répond aux normes d'eau domestiques et mixtes. Le flux de processus est le suivant: Tank anaérobie biologique - Tank aérobie fermé - Open Aerobic Tank - Clarificier - Construit des terres humides - UV Désinfection - Tank de stockage - Les réservoirs d'oxydation écologique peuvent être utilisés à la place des réservoirs aérobies fermés et ouverts. Le processus de traitement avancé LM est caractérisé par des boues excessives faibles, des coûts d'exploitation faibles, une facilité de gestion et des avantages esthétiques. Par rapport à d'autres processus de traitement de l'eau, cette méthode est relativement économique.
4. État de l'application et tendances de développement
Actuellement, les processus de traitement conventionnels sont principalement utilisés dans les systèmes de traitement tertiaire de mon pays. Les MBR sont également largement utilisés, par exemple dans le traitement réutilisé de l'eau des communautés résidentielles le long de l'avenue Chang'an à Pékin.
Dans la pratique actuelle de mon pays, les processus de traitement conventionnels sont généralement encore sélectionnés en raison de leur facilité d'utilisation et de leur technologie d'application mature. Actuellement, des recherches approfondies au niveau national et international se concentrent sur le traitement des eaux usées traitées secondaires en utilisant des technologies de microfiltration et d'osmose inverse pour répondre aux normes d'eau réutilisées. La figure 10 montre un exemple typique de ce flux de processus de traitement. Les systèmes de zones humides sont largement utilisés à l'international et la recherche dans ce domaine a également commencé dans mon pays. En raison de l'augmentation de la pollution de l'environnement et d'une diminution significative des ressources en eau douce dans mon pays, il est prévu que les processus de traitement tertiaire continueront d'attirer une attention croissante.