污泥减量与磷控制同步推进

2020年11月

总结

Coppermine WRF(水回收设施)服务于乔治亚州鲍丁县的一个地区,这是亚特兰大一个快速发展的郊区。

这座城市污水MBR(膜生物反应器)设施的平均流量约为80万加仑/天,排放到当地的一条河流,通往格鲁吉亚敏感的Chattahoochee河。直到2020年5月,使用氯化铁来满足出水总磷(TP) 0.13毫克/升的限制。氢氧化钠(碱)也需要补充水的碱度,以抵消酸性的氯化铁。2020年5月,Coppermine工厂试验了一种氯化铁的替代品:;Neo Water Treatment的WaterFX300,这能够保持设施TP合规,同时减少碱性补充的需求,并减少送往场外处理的污泥总量。预计到2021年,该设施的平均流量将翻一番,达到1.5-2.0 MGD,这将混合2020年Neo WaterFX化学试验带来的好处。万博手机版manbetx

背景

2010年,该设施进行了升级,包括久保田膜和MBR设计,用于综合超滤和生物处理过程。工厂废水处理流程示意图见图1。

污水处理中的除磷和减泥

图1铜矿工艺流程

在该装置设计中有四个并联MBR模块。目前有两个系统在运行,还有两个正在等待2021年的膜安装,以适应增加的流量。
在引入WaterFX之前300在美国,该工厂的标准操作包括向好氧池中注入每天110 GPD(加仑)的氯化铁。使用氯化铁能够使工厂的总磷排放量保持在0.13毫克/升的允许限度内。然而,由于氯化铁的用量很大,工厂需要向曝气池中添加112 gpd剂量的碱度,以提供生物脱氮过程所需的碱度,并将碱度和pH值维持在其允许的污水排放范围内。

工厂决定继续进行WaterFX的试验300以保持较低的TP限值,同时减少混凝剂体积,最大限度地减少对碱液的需求,并大大减少产生的污泥量。

试验概述

化学除P

WaterFX300在2020年5月20日开始MBR之前,直接给药到好氧区,同时暂停使用氯化铁。

从5月到10月,工厂操作员在学习如何平衡WaterFX的过程中做了几次调整300使进料流量与工厂TP相匹配,并使出水安全控制在出水限制之内。这在WaterFX的帮助下很快就完成了300只需要每天或每隔几天调整几毫升/分钟。

参数(0.8 MGD时) Pre-May 2020 文章2020
氯化铁38% (gpd) 110 0
刻薄的20%(加仑日) 112 0
WaterFX300(加仑日) 0 21-26

对出水TP的控制很快就实现了,碱的进料也迅速缩小了规模,并在几天内关闭了。如下图所示,当工厂在9月和10月的大部分时间恢复使用铁罐来清理铁罐时,TP有回升的趋势。然而,当它切换回WaterFX30010月下旬,出水TP趋势再次回落。

图2 2020年全年使用WaterFX的出水TP300和氯化铁

污水处理中的除磷和减泥
如上图2所示,Coppermine工厂检测并提交给乔治亚州环保署的废水TP在整个2020年一直保持在TP限值以下。关键的区别是WaterFX300剂量大约是氯化铁剂量的4-5倍。

氯化铁的pH值通常在2以下,具有腐蚀性和有害的酸性。为了满足TP的限制,设施通常必须使用如此大量的氯化铁来降低系统pH值和消耗系统碱度。像Coppermine这样的设施必须向系统中添加腐蚀剂(氢氧化钠或氢氧化镁),以平衡pH值,并为去除氮提供碱度,以消除氯化铁的影响。在这种情况下,每天添加112加仑20%的氢氧化钠来抵消每天110加仑的铁。

相比之下,WaterFX300无毒,在pH值为3-4时,酸性约为其1 / 100。为了满足Coppermine的TP要求,WaterFX将体积减少了5倍300提出了一种方案,可减少向水处理系统引入约500倍的酸。由于酸性化学添加剂的减少,铜能消除添加的腐蚀剂。
试验开始后不久,每天使用21-26加仑的水300替换了所有110加仑的氯化铁和112加仑的腐蚀剂。仅关注这三种化学品的成本,WaterFX解决方案预计每年为Coppermine节省23400美元。

污泥减量

一旦Coppermine的化学系统成为日常工作,出水TP得到安全控制和稳定,观察的重点就转移到污泥量的减少上。化学凝固剂,如氯化铁和硫酸铝,(和WaterFX300公平地说)将产生大约0.5磅的重量。每添加一磅化学溶液的干化学污泥。当污泥脱水到20%的固体,这0.5磅。干污泥膨胀到2.5磅。每磅所使用的化学物质的湿化学污泥。像Coppermine这样的工厂,每天使用110加仑的氯化铁,可以生产大约3000磅。每天添加氯化铁产生的湿污泥。因此,它为这些铁支付了两次费用,一次是购买它,另一次是处理它产生的废物。WaterFX300减少污泥,只需要更少的化学物质就能达到同样的效果。

除了WaterFX300产生较少的化学污泥,Coppermine发现了从氯化铁转变为强化脱水的好处。在试验前几周,每天使用110加仑的氯化铁,离心蛋糕通常会返回25-28%的固体重量。改用WaterFX后300,离心机返回一个干燥饼,固体含量约为28-35%,如下图3所示。

2020年,WaterFX300与氯化铁

污水处理中的除磷和减泥

产生更少的化学污泥和脱水到离心机中更高的固体百分比的组合直接导致更少的卡车被送往处理。在使用氯化铁时,该设施每周浪费和脱水5天(每天脱水送1个装满污泥的容器去处理)。,但在把凝固剂换成WaterFX之后300,工厂将废物/脱水和送去处理的卷料减少到每周3或4天/卷料。Coppermine的一次污泥清理成本为1800美元,其中包括运输、倾倒费用和场外处理费用。污泥体积的减少是由于饼固体%的增加,以及从铁厂完全清除了数千磅化学污泥。从这个角度来看,使用WaterFX减少了该设施的污泥300每年可节省约15万至20万美元的处理费用,另外还可节省约3000美元的聚合物费用(也与污泥减少有关)。

使用WaterFX时的亮点300

  • TP控制在21-26桶/天的WaterFX300与110加仑/天的铁相比
  • 不需要添加碱液
  • 离心饼固体从25-28%增加到28-35%
  • 在离心机中,聚合物的使用量减少了33%
  • 离心机的操作每周减少1-2天
  • 根据送去处理的滚落物,总污泥减少了约20-40%

额外的好处所观察到的

2020年10月,用次氯酸钠清洗了膜,渗透水平恢复到几乎工厂的渗透性能。这是非常重要的,因为之前的清洗需要草酸来恢复膜的渗透性,因为氯化铁造成了严重的污染。由于草酸存在严重的安全和处理问题,工厂不愿使用草酸。

在切换到WaterFX之后300在美国,该设施取消了草酸清洗,现在可以使用一种更安全的商业次氯酸钠溶液清洁并恢复膜到良好的操作状态。

结果与结论

在Coppermine的试验带来了许多运营和经济效益:

  • 在使用WaterFX的整个试验期间,TP的结果保持在或低于乔治亚州环保署允许的限度300
  • 换成WaterFX的化学节省300从以前的氯化铁混凝剂和腐蚀剂,每年为工厂节省了额外的23,400美元
  • 在试验期间,离心饼固体含量从25%增加到28%以上
  • WaterFX300大幅减少了设备的污泥量——处理量从使用氯化铁的每周5次减少到使用WaterFX的每周3-4次300.这意味着在试用约。3600美元/周或近20万美元/年。
  • 在整个试验期间,没有向乔治亚州环保署报告不遵守规定的情况,从那时起,该工厂一直完全遵守其国家污染物排放消除系统(NPDES)的排放许可证。
  • Coppermine WRF设施确信WaterFX300试验取得了成功,并将继续使用WaterFX300作为他们的混凝剂。在2021年,Coppermine将继续优化他们的工艺,并为其膜工厂的100%扩张做准备,以适应未来一年预计增加的进水流量。

废水除磷

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