โรงงานบำบัดน้ำเสียผลิตตะกอนได้มากแค่ไหน?

คำตอบสั้น: โรงงานเทศบาลผลิตของแข็งแห้งประมาณ 70–90 กรัมต่อคนต่อวัน โรงงานอุตสาหกรรมมีความผันแปรมากกว่านั้นมาก เพราะตะกอนเคมีจากกระบวนการโคแอกกูเลชันมักมีปริมาณมากกว่าตะกอนชีวภาพ ให้คำนวณขนาดจากของแข็งแห้งต่อวัน แล้วแปลงเป็นปริมาตรเค้ก — ห้ามคำนวณจากอัตราการไหลของน้ำเข้า

โฟลว์แทบจะไม่บอกอะไรคุณเลย

โรงงานสองแห่งที่บำบัดน้ำในปริมาณลูกบาศก์เมตรต่อวันเท่ากันสามารถผลิตปริมาณสลัดจ์ที่แตกต่างกันหลายเท่า ขนาดการไหลกำหนดขนาดของปั๊มและท่อ ปริมาณสลัดจ์ขึ้นอยู่กับของแข็งและภาระอินทรีย์ที่เข้ามา บวกกับสารเคมีใด ๆ ที่คุณเติมเพื่อกำจัดสิ่งเหล่านั้น

ดังนั้นคำถามจึงต้องถูกสร้างใหม่เป็นตัวเลขสามตัวแยกกัน:

1. ของแข็งแห้งต่อวัน — ชีวภาพบวกเคมี ในหน่วยกิโลกรัมของของแข็งแห้งต่อวัน
2. ความแห้งของเค้ก — หลังจากการรีดน้ำแล้ว เค้กนั้นมีของแข็งคิดเป็นกี่เปอร์เซ็นต์
3. ปริมาตรเค้ก — สิ่งที่คุณจ่ายจริงในการจัดเก็บ ขนย้าย และกำจัด

เทศบาล: เริ่มจากประชาชน

สำหรับน้ำเสียจากครัวเรือน ภาระการออกแบบต่อคนถือเป็นจุดเริ่มต้นที่น่าเชื่อถือที่สุด แนวทางการออกแบบของ Minnesota Pollution Control Agency ใช้ 0.20 lb TSS (91 g) และ 0.17 lb BOD₅ (77 g) ต่อคนต่อวัน เป็นค่าขั้นต่ำในการออกแบบ

การทำงานเหล่านั้นผ่านการจับภาพปฐมภูมิและผลผลิตทุติยภูมิให้ผลประมาณ ของแข็งแห้ง 70–90 กรัมต่อคนต่อวัน โดยรวมแล้ว แบ่งออกเป็นประมาณ 60/40 ระหว่างสลัดจ์ปฐมภูมิและสลัดจ์กัมมันต์ส่วนเกิน ดังนั้น โรงงานสำหรับประชากร 50,000 คนจึงผลิตของแข็งแห้งประมาณ 3.5–4.5 ตันต่อวัน

คำเตือนสองข้อเกี่ยวกับตัวเลขต่อหัว ข้อแรก ตัวเลขเหล่านี้ตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าเป็นน้ำเสียจากครัวเรือนจริง ๆ การระบายน้ำทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมลงสู่ท่อระบายน้ำจะทำให้สมมติฐานนี้ใช้ไม่ได้ทันที ข้อสอง ตัวเลขระดับชาติที่เผยแพร่ไม่สามารถนำมาเปรียบเทียบระหว่างภูมิภาคได้ เพราะบางแห่งหารด้วยจำนวนประชากรที่เชื่อมต่อท่อระบายน้ำ ขณะที่บางแห่งหารด้วยจำนวนประชากรทั้งหมด

อุตสาหกรรม: เริ่มจากโหลด แล้วเติมสารเคมี

ไม่มีทางลัดแบบต่อหัวสำหรับน้ำทิ้งอุตสาหกรรม ของแข็งชีวภาพเกิดจากภาระอินทรีย์ที่ถูกกำจัดออกจริง และผลผลิตขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่ตะกอนอยู่ในระบบเป็นอย่างมาก

อายุสลัดจ์คือทั้งหมดของเรื่อง การฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานของ Pennsylvania DEP กำหนดเวลากักเก็บสลัดจ์ไว้ที่ 3.5–10 วันสำหรับตะกอนเร่งแบบทั่วไป ต่อต้าน 20–30 วันสำหรับการเติมอากาศแบบขยายเวลาระยะเวลากักเก็บนานขึ้นหมายความว่าชีวมวลถูกย่อยสลายด้วยการเน่าภายในมากขึ้น ดังนั้นการเติมอากาศแบบขยายเวลาจึงผลิตของแข็งเหลือทิ้งประมาณหนึ่งในสองถึงหนึ่งในสามต่อกิโลกรัมของ BOD ที่ถูกกำจัด

ในฐานะการตรวจสอบระดับผู้ปฏิบัติงาน การฝึกอบรมตะกอนเร่งของ Michigan EGLE ใช้ ของแข็ง 0.7 ปอนด์ต่อ BOD ที่ถูกกำจัด 1 ปอนด์ บนพื้นฐานของของแข็งแขวนลอยทั้งหมดสำหรับการดำเนินงานแบบทั่วไป ใช้เป็นเพียงการตรวจสอบความสมเหตุสมผลของค่าที่ออกแบบไว้ ไม่ใช่ใช้เป็นค่าที่ออกแบบเอง — มันมีระยะเวลากักเก็บสั้น ใช้พื้นฐาน TSS และรวมของแข็งเฉื่อยที่ปะปนมากับน้ำเข้า

ตะกอนเคมีเป็นสิ่งที่ทำให้ผู้คนประหลาดใจ

นี่คือจุดที่การประเมินเชิงอุตสาหกรรมผิดพลาด สารช่วยตกตะกอนไม่ได้หายไป — มันตกตะกอนและไปอยู่ในสลัดจ์

ค่าพื้นสตอยชิโอเมตริกนั้นตรงไปตรงมา การที่สารส้มเปลี่ยนเป็นอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ให้ผลประมาณ ของแข็งแห้ง 0.26 กิโลกรัมต่อสารส้ม 1 กิโลกรัม; การเปลี่ยนเฟอร์ริกคลอไรด์เป็นเฟอร์ริกไฮดรอกไซด์ให้ผลผลิตประมาณ 0.66 กิโลกรัมต่อกิโลกรัมของ FeCl₃ค่าเหล่านี้เป็นค่าต่ำสุด: นับเฉพาะไฮดรอกไซด์เท่านั้น ไม่นับฟอสเฟตที่ตกตะกอนร่วม สารอินทรีย์ที่ถูกดูดซับ หรือของแข็งจากน้ำเข้าโรงบำบัดที่ถูกกักไว้ในตะกอน

ค่าที่วัดได้ยืนยันลำดับของขนาด การศึกษาในปี 2016 ใน การแยกเกลือออกจากน้ำและการบำบัดน้ำ วัดแล้ว 0.40–0.82 มก. ของสลัดจ์ต่อ 1 มก. ของ FeCl₃ จ่ายในปริมาณที่เหมาะสมข้ามน้ำทิ้งแบบแอโรบิกและแอนแอโรบิก แถบการออกแบบเชิงปฏิบัติที่ 0.4–0.8 kg DS ต่อ kg FeCl₃ นั้นสามารถป้องกันได้

ลองเปรียบเทียบดูแล้วประเด็นก็ชัดเจนขึ้น ที่ความเข้มข้น 80 มก./ลิตรของเฟอร์ริกคลอไรด์ จะเกิดของแข็งทางเคมีประมาณ 53 มก./ลิตร ขั้นตอนทางชีวภาพที่กำจัด BOD 200 มก./ลิตร ที่อัตราผลผลิตที่สังเกตได้ 0.3 จะผลิตได้ประมาณ 60 มก./ลิตร ที่ขนาดยานั้นทั้งสองก็อยู่ในอันดับเดียวกันแล้ว และการเติมสารในภาคอุตสาหกรรมมักใช้สูงกว่านี้มาก

จากการศึกษาเดียวกันในปี 2016 พบว่าเมื่อความเข้มข้นของ FeCl₃ สูงกว่าประมาณ 80 มก./ลิตร อัตราส่วนของของแข็งระเหยได้ต่อของแข็งทั้งหมดจะลดลงเหลือประมาณ 0.5 ตะกอนจะกลายเป็นแร่ธาตุครึ่งหนึ่ง ซึ่งมีความสำคัญสองประการด้วยกัน คือ ตะกอนแร่ธาตุจะหนักกว่า และมีการระบายน้ำแตกต่างจากตะกอนชีวภาพ

จากของแข็งแห้งสู่ปริมาตรเค้ก

ของแข็งแห้งต่อวันเป็นตัวเลขทางวิศวกรรม ปริมาตรเค้กคือตัวเลขที่คุณถูกเรียกเก็บเงิน

การแปลงคือ:

ปริมาตรเค้ก (m³/d) = ของแข็งแห้ง (kg/d) ÷ [ ความหนาแน่นรวมของเค้ก (kg/m³) × สัดส่วนของแข็ง ]

ความหนาแน่นรวมของเค้กมักอยู่ในช่วง 1,050–1,250 kg/m³ โดยจะสูงกว่าสำหรับเค้กที่ปรับสภาพด้วยปูนขาวหรือเหล็กซึ่งมีปริมาณแร่ธาตุสูง เมื่อใช้ 1,100 kg/m³ ของแข็งแห้งหนึ่งตันจะใช้ปริมาตรประมาณ:

• 4.5 m³ ที่ของแข็งแห้ง 20%
• 3.6 m³ ที่ 25%
• 3.0 m³ ที่ 30%
• 2.6 m³ ที่ 35%

การเพิ่มของแข็งแห้งในเค้กจาก 20% เป็น 30% ช่วยลดปริมาณการขนส่งลงประมาณหนึ่งในสาม สำหรับมวลของแข็งที่เท่ากัน ในกรณีที่การกำจัดคิดค่าบริการตามปริมาตร นี่คือเหตุผลเชิงพาณิชย์สำหรับการกรองแบบอัดแรงดันที่แสดงเป็นตัวเลขมากกว่าที่จะเป็นข้อกล่าวอ้าง

คุณสามารถเข้าถึงความแห้งของเค้กได้จริงแค่ไหน

เอกสารข้อมูลของ US EPA เกี่ยวกับเครื่องกรองแบบแผ่นฝัง (recessed-plate filter presses) รายงานปริมาณของแข็งในเค้กที่ 45–50% สำหรับตะกอนปฐมภูมิรวมกับตะกอนเร่งเหลือทิ้งและสูงถึง 55% สำหรับตะกอนขั้นตติยภูมิที่ผ่านการบำบัดด้วยปูนขาว

อ่านบันทึกการปรับสภาพก่อนที่คุณจะวางแผนโดยอิงจากตัวเลขเหล่านั้น เอกสารเดียวกันระบุว่าต้องใช้ปูนขาว 10–30% และเฟอร์ริกคลอไรด์ 5–7.5% โดยคิดจากน้ำหนักแห้งเพื่อให้ได้ค่าดังกล่าว ปูนขาวและเหล็กจะถูกรายงานไปยังเค้กในรูปของมวลเฉื่อย ดังนั้นส่วนหนึ่งของเปอร์เซ็นต์ที่สูงนั้นจึงเป็นของแข็งที่เติมเข้าไป ไม่ใช่น้ำที่ถูกกำจัดออกไป ด้วย ปรับสภาพพอลิเมอร์เท่านั้นแหล่งเดียวกันนี้ให้ข้อมูลประมาณ 45% สำหรับของแข็งปฐมภูมิและ 35% สำหรับปฐมภูมิรวมกับสลัดจ์กากตะกอนเร่ง.

เพื่อการเปรียบเทียบ เอกสารข้อเท็จจริงของเครื่องกรองแบบสายพานของ EPA ระบุค่าไว้ที่ 20–35% สำหรับสลัดจ์ปฐมภูมิผสมกับสลัดจ์กากตะกอนเร่ง และ 12–22% สำหรับสลัดจ์กากตะกอนเร่งที่ผ่านการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน ช่องว่างระหว่างการกรองแบบสายพานและการกรองแบบใช้แรงดันนั้นมีอยู่จริง และช่องว่างนี้กว้างที่สุดในสลัดจ์ที่กำจัดน้ำได้แย่ที่สุด

อีกหนึ่งบรรทัดที่อ้างอิงได้และควรรู้: เอกสารข้อเท็จจริงของ EPA ระบุว่าเครื่องกรองแบบแผ่นฝัง (recessed-plate filter press) มีความคุ้มค่าสำหรับโรงงานที่มีขนาดต่ำกว่าประมาณ 4 MGD (ประมาณ 15,000 m³/d)

สิ่งที่ต้องส่งสำหรับการประเมินตะกอน

• จำนวนประชากรที่ให้บริการ หรือกระบวนการไหลและค่า COD/BOD และ TSS ของน้ำเข้า
• ท่อระบายน้ำรับน้ำทิ้งจากอุตสาหกรรมหรือไม่ และจากอุตสาหกรรมใด
• ชนิดและปริมาณของสารช่วยจับตัว และการเติมปูนขาว (ถ้ามี)
• อายุสลัดจ์หรือโหมดการเติมอากาศ หากขั้นตอนทางชีวภาพมีอยู่แล้ว
• ไม่ว่าสลัดจ์จะถูกย่อยหรือทำให้ข้นก่อนการคายน้ำ
• การคิดค่าทิ้งขยะ — คิดตามน้ำหนักหรือตามปริมาตร

ที่เกี่ยวข้อง: คุณต้องการแผ่นกรองกี่แผ่น, การคำนวณขนาดเครื่องกรองแบบแผ่นสำหรับตะกอนน้ำเสียเทศบาลตามจำนวนประชากร, และ เครื่องกรองแบบเพรสกับเครื่องกรองแบบสกรูอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง: ฟิลเตอร์เพรสแบบห้อง และ ฟิลเตอร์เพรสแบบเมมเบรน.

คำถามที่พบบ่อย

โรงบำบัดน้ำเสียผลิตตะกอนวันละเท่าไร?

โรงงานเทศบาลผลิตของแข็งแห้งประมาณ 70 ถึง 90 กรัมต่อคนต่อวัน โรงงานสำหรับคน 50,000 คนผลิตของแข็งแห้งประมาณ 3.5 ถึง 4.5 ตันต่อวัน โรงงานอุตสาหกรรมมีความแตกต่างกันมากกว่านั้น เนื่องจากปริมาณสารตกตะกอนและภาระอินทรีย์เป็นตัวกำหนดตัวเลขมากกว่าจำนวนประชากร

ฉันสามารถประมาณปริมาณสลัดจ์จากอัตราการไหลได้หรือไม่

ไม่ใช่ ขนาดการไหลของปั๊มและท่อ ไม่ใช่ปริมาณสลัดจ์ โรงงานสองแห่งที่บำบัดปริมาตรเท่ากันสามารถผลิตมวลสลัดจ์ต่างกันหลายเท่า ขึ้นอยู่กับของแข็งในน้ำเข้า ภาระอินทรีย์ และการเติมสารเคมี ให้ประเมินจากของแข็งแห้งต่อวันแทน

เฟอร์ริกคลอไรด์ผลิตตะกอน sludge ได้มากน้อยเพียงใด?

ประมาณ 0.4 ถึง 0.8 กิโลกรัมของของแข็งแห้งต่อกิโลกรัมของเฟอร์ริกคลอไรด์ที่เติม โดยอิงจากค่าที่วัดได้ ค่าต่ำสุดตามปริมาณสารสัมพันธ์คือ 0.66 กิโลกรัมต่อกิโลกรัม โดยนับเฉพาะตะกอนไฮดรอกไซด์ สารส้มให้ผลประมาณ 0.26 กิโลกรัมต่อกิโลกรัมบนพื้นฐานเดียวกัน

ตะกอนเคมีมีน้ำหนักมากกว่าตะกอนชีวภาพหรือไม่

มักจะเป็นเช่นนั้นในโรงงานอุตสาหกรรม ที่ความเข้มข้น 80 มก./ลิตร ของเฟอร์ริกคลอไรด์ ของแข็งจากสารเคมีมีปริมาณเทียบได้แล้วกับของแข็งทางชีวภาพจากการกำจัด BOD 200 มก./ลิตร เหนือปริมาณนั้นขึ้นไป สลัดจ์จะกลายเป็นแร่ธาตุประมาณครึ่งหนึ่ง ซึ่งเปลี่ยนทั้งมวลและพฤติกรรมการรีดน้ำของมัน

ฉันจะแปลงของแข็งแห้งเป็นปริมาตรเค้กได้อย่างไร

หารของแข็งแห้งต่อวันด้วยความหนาแน่นรวมของเค้กคูณกับสัดส่วนของแข็ง ใช้ 1,100 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ของแข็งแห้งหนึ่งตันให้เค้กประมาณ 3.0 ลูกบาศก์เมตรที่ของแข็งแห้ง 30% หรือ 4.5 ลูกบาศก์เมตรที่ 20%

การเติมอากาศแบบขยายเวลาผลิตตะกอนน้อยลงหรือไม่

ใช่ ประมาณหนึ่งในสองถึงหนึ่งในสามของตะกอนเร่งแบบทั่วไปต่อ BOD ที่ถูกกำจัด 1 กิโลกรัม เหตุผลคืออายุตะกอน: การเติมอากาศแบบขยายเวลาทำงาน 20 ถึง 30 วัน เทียบกับแบบทั่วไป 3.5 ถึง 10 วัน ดังนั้นการสลายตัวภายในจึงใช้มวลชีวภาพไปมากกว่า

ส่งจำนวนประชากรหรือภาระกระบวนการของคุณ ปริมาณสารช่วยจับตัว และเกณฑ์การกำจัดของคุณมาให้เรา แล้วเราจะคำนวณปริมาณสลัดจ์และปริมาตรเค้กร่วมกับคุณ: ขอประเมินตะกอนและขนาด.

เอกสารอ้างอิง: US EPA — แผ่นข้อมูลข้อเท็จจริงเครื่องกรองแบบแผ่นกดแบบฝัง (832-F-00-058), US EPA — แผ่นข้อมูลข้อเท็จจริงเรื่องการทำน้ำข้นด้วยแรงโน้มถ่วง (832-F-03-022), หน่วยงานควบคุมมลพิษมินนิโซตา — แนวทางการกำหนดอัตราการไหลและภาระการออกแบบ.