Trả lời nhanh: Trước tiên hãy xác định xem COD của bạn là dạng hạt hay hòa tan, vì câu trả lời quyết định mọi thứ. COD dạng hạt được xử lý rẻ bằng đông tụ và lắng hoặc tuyển nổi. COD hòa tan cần xử lý sinh học, và chỉ phần còn lại cứng đầu mới cần oxy hóa nâng cao — đây là nơi ngân sách bị phá hủy nếu áp dụng quá sớm.
Bước 1: Tách COD của bạn trước khi chọn thiết bị
COD là một phép đo, không phải một chất. Hai dòng nước thải có chỉ số COD giống hệt nhau có thể cần những nhà máy hoàn toàn khác nhau. Trước bất cứ điều gì, hãy yêu cầu phòng thí nghiệm báo cáo tổng COD và COD đã lọc (hòa tan) trên cùng một mẫu.
- COD dạng hạt = tổng trừ đi hòa tan. Đây là chất hữu cơ mang trên chất rắn lơ lửng, và là phần rẻ — đông tụ, keo tụ, lắng hoặc tuyển nổi khí hòa tan loại bỏ nó mà không cần bất kỳ xử lý sinh học nào.
- COD hòa tan là dạng hòa tan. Nó đi thẳng qua bộ lọc và bể lắng, và chỉ xử lý sinh học hoặc oxy hóa hóa học mới tác động được nó.
Nếu phần lớn COD của bạn là dạng hạt mà ai đó đang báo giá cho bạn một hệ thống oxy hóa nâng cao, hãy hỏi tại sao. Điều ngược lại cũng phổ biến không kém: một nhà máy có COD hòa tan cao chỉ được trang bị bể lắng sẽ không bao giờ đạt giới hạn cho phép dù có dùng bao nhiêu chất đông tụ đi nữa.
Bước 2: Loại bỏ bằng phương pháp rẻ tiền trước
Mỗi kilôgam COD được loại bỏ bằng phương pháp vật lý là một kilôgam mà giai đoạn sinh học không phải sục khí. Sục khí thường là thiết bị tiêu thụ năng lượng lớn nhất trong một nhà máy hiếu khí, vì vậy thứ tự các công đoạn có ảnh hưởng trực tiếp đến hóa đơn tiền điện của bạn.
| sân khấu | Loại bỏ | Chi phí tương đối trên mỗi kg COD |
|---|---|---|
| Sàng lọc và lắng | COD dạng hạt thô và có thể lắng | Thấp nhất |
| Keo tụ + tạo bông + DAF hoặc bể lắng | COD dạng hạt mịn, dạng keo, gắn với dầu | Thấp |
| Phân hủy kỵ khí | COD hòa tan khối lượng lớn ở nồng độ cao | Thấp — và tạo ra biogas thay vì tiêu thụ không khí |
| Xử lý hiếu khí | COD hòa tan còn lại, cộng với amoniac | Trung bình — năng lượng sục khí chiếm ưu thế |
| Oxy hóa tiên tiến (ozone, Fenton) | COD khó phân hủy mà vi sinh vật không thể xử lý | Cao nhất với khoảng cách rõ rệt |
Hãy xử lý danh sách này từ trên xuống, không phải từ dưới lên. Sai lầm tốn kém nhất trong việc giảm COD là mua một hệ thống oxy hóa để làm công việc mà chất keo tụ và bể lắng có thể đã làm với chi phí vận hành chỉ bằng một phần nhỏ.
Bước 3: Quyết định kỵ khí, hiếu khí, hay cả hai
Độ mạnh quyết định điều này. Nước thải có độ mạnh cao — chế biến thực phẩm, sản xuất bia, tinh bột, dầu cọ, một số dòng hóa chất — thường được xử lý kỵ khí trước. Sục khí cho lượng tải lớn như vậy rất tốn kém và tạo ra một lượng lớn bùn dư; phân hủy kỵ khí loại bỏ phần lớn lượng đó với chi phí năng lượng thấp hơn nhiều, tạo ra ít bùn hơn đáng kể, và sinh ra khí sinh học.
Xử lý hiếu khí sau đó tinh chỉnh những gì còn lại và xử lý amoniac, thứ mà xử lý kỵ khí không loại bỏ được. Đối với nước thải loãng, chỉ hiếu khí thường đơn giản và rẻ hơn về tổng thể. Việc tính toán kích thước cho cả hai giai đoạn được đề cập trong cách thiết kế kích thước nhà máy xử lý nước thải công nghiệp.
Bước 4: Kiểm tra xem điều gì thực sự đang hạn chế hoạt động sinh học
When biological COD removal underperforms, the cause is rarely “not enough tank”. Work through these first:
- Chất dinh dưỡng. Sinh học cần nitơ và phốt pho theo tỷ lệ tương đối với cacbon. Đường, tinh bột và một số dòng thải hóa chất giàu cacbon và nghèo dinh dưỡng, và hiệu suất giữ nguyên cho đến khi được định liều dinh dưỡng.
- pH. Ngoài dải khả thi, sinh khối chậm lại rõ rệt. Kiểm tra tại bể phản ứng, không phải tại đầu vào.
- Nhiệt độ. Tốc độ sinh học giảm khi nhiệt độ giảm. Một nhà máy đạt yêu cầu vào mùa hè có thể thất bại vào mùa đông mà không có gì khác thay đổi.
- Độc tính. Hóa chất tẩy rửa, chất diệt khuẩn, dung môi và chất khử trùng ức chế sinh khối. Chỉ số oxy hòa tan tăng lên trong khi sục khí không đổi thường có nghĩa là sinh khối đã ngừng hoạt động — một cảnh báo thường bị hiểu nhầm là tin tốt.
- Tuổi bùn. Quá ngắn thì bạn rửa trôi các sinh vật chậm hơn; quá dài thì khả năng lắng giảm.
Năm điều này giải thích phần lớn các giai đoạn sinh học hoạt động kém hiệu quả, và bốn trong số đó không tốn gì để kiểm tra.
Bước 5: Chỉ khi đó mới xem xét oxy hóa nâng cao
Một số COD là khó phân hủy — sinh học thực sự sẽ không loại bỏ được nó. Các chất trung gian thuốc nhuộm, một số dư lượng dược phẩm và hóa chất, và một số chất hoạt động bề mặt thuộc loại này. Đối với những chất này, ozone, Fenton hoặc các quy trình tương tự có hiệu quả, với chi phí năng lượng và hóa chất cao.
Hai điều đáng biết trước khi mua một cái:
- Oxy hóa nâng cao thường tiết kiệm nhất khi là một phần xử lý — phá vỡ các phân tử khó phân hủy thành các mảnh dễ phân hủy sinh học mà giai đoạn sinh học tiếp theo sau đó loại bỏ với chi phí thấp. Oxy hóa hoàn toàn thành carbon dioxide hiếm khi là con đường tiết kiệm.
- Trước tiên hãy chạy thử nghiệm trên nước thải thực tế của bạn. COD khó phân hủy thay đổi rất nhiều giữa các địa điểm, và các số liệu hiệu suất của nhà cung cấp được tạo ra trên nước của người khác.
Đừng quên bùn
Mỗi bước loại bỏ COD ở trên đều tạo ra chất rắn. Keo tụ tạo ra bùn hóa học, sinh học tạo ra sinh khối dư, và cả hai đều phải rời khỏi nhà máy. Một nhà máy giải quyết được vấn đề COD và tạo ra vấn đề bùn không được quản lý là đã chuyển chi phí thay vì loại bỏ nó — xem một nhà máy xử lý nước thải tạo ra bao nhiêu bùn và năm giai đoạn xử lý có quy mô như thế nào so với nhau.
Câu hỏi thường gặp
Tại sao COD của tôi vẫn cao sau khi keo tụ?
Gần như chắc chắn là do COD của bạn chủ yếu ở dạng hòa tan chứ không phải dạng hạt. Keo tụ loại bỏ chất lơ lửng và chất keo; chất hữu cơ hòa tan đi thẳng qua. Hãy yêu cầu phòng thí nghiệm đo COD tổng và COD sau lọc trên cùng một mẫu — nếu hai con số gần nhau, keo tụ sẽ không bao giờ giải quyết được vấn đề và bạn cần xử lý sinh học.
Xử lý kỵ khí có giảm COD nhiều hơn hiếu khí không?
Nó loại bỏ phần lớn tải trọng với chi phí rẻ hơn trên nước thải có nồng độ cao, nhưng nó không hoàn thành công việc. Phân hủy kỵ khí là giai đoạn đầu tiên kinh tế ở nồng độ cao vì nó sử dụng ít năng lượng hơn nhiều và tạo ra ít bùn hơn nhiều, nhưng COD dư và amoniac vẫn còn và cần một giai đoạn hiếu khí sau đó.
COD khó phân hủy là gì và làm sao tôi biết mình có nó?
Đó là chất hữu cơ mà xử lý sinh học sẽ không loại bỏ được. Bạn nghi ngờ điều này khi hiệu suất sinh học chững lại ở mức cao hơn hẳn giới hạn trong khi mọi yếu tố thông thường — dinh dưỡng, pH, nhiệt độ, độc tính, tuổi bùn — đều đạt yêu cầu. Hãy xác nhận bằng một thử nghiệm phân hủy sinh học ở quy mô phòng thí nghiệm trước khi chi tiền cho thiết bị oxy hóa.
Tôi có thể giảm COD mà không cần xử lý sinh học không?
Chỉ khi COD của bạn chủ yếu ở dạng hạt. Trong trường hợp đó, keo tụ, tạo bông và tuyển nổi hoặc lắng có thể là đủ. Nếu một phần đáng kể là dạng hòa tan, lựa chọn là xử lý sinh học hoặc oxy hóa hóa học, và oxy hóa tốn kém hơn nhiều để vận hành.
Tại sao khả năng loại bỏ COD của tôi lại tệ hơn vào mùa đông?
Tốc độ phản ứng sinh học giảm theo nhiệt độ, nên cùng một bể phản ứng loại bỏ ít tải hơn trong thời tiết lạnh. Ảnh hưởng mạnh nhất đối với các vi sinh vật sinh trưởng chậm hơn. Các lựa chọn bao gồm tăng tuổi bùn, cách nhiệt hoặc che phủ bể, hoặc thiết kế nhà máy cho trường hợp mùa đông ngay từ đầu thay vì theo trung bình năm.
Chúng tôi đã thêm nhiều chất keo tụ hơn nhưng nước lại tệ hơn. Tại sao?
Quá liều chất keo tụ có thể tái ổn định các hạt thay vì làm mất ổn định chúng, do đó chất lượng bông giảm và lắng trở nên tệ hơn. Nó cũng làm tăng thể tích bùn mà không loại bỏ thêm COD. Hãy chạy thử nghiệm jar test với dòng vào hiện tại của bạn thay vì điều chỉnh liều lượng bằng cách thử và sai trên nhà máy quy mô đầy đủ.
Gửi hồ sơ COD, lưu lượng và giới hạn xả thải của bạn và chúng tôi sẽ đề xuất trình tự các giai đoạn thay vì một đơn vị đơn lẻ: yêu cầu đề xuất xử lý.