Linee guida tecniche per la messa in servizio iniziale e il funzionamento dei processi SBR nel trattamento delle acque reflue

Prefazione

La messa in servizio iniziale di un processo SBR (Sequencing Batch Activated Sludge) è una fase di transizione critica dal completamento dell'infrastruttura al funzionamento stabile. Gli obiettivi principali sono coltivare e acclimatare la comunità microbica dei fanghi attivi, ottimizzare i parametri temporali del processo, verificare le prestazioni delle apparecchiature e, infine, ottenere una conformità stabile della qualità degli effluenti. Questa guida aderisce rigorosamente agli standard di settore come i "Regolamenti tecnici per il funzionamento, la manutenzione e la sicurezza degli impianti di trattamento delle acque reflue urbane" (CJJ 60) e le "Specifiche tecniche per l'ingegneria del trattamento delle acque reflue a fanghi attivi" (HJ 573). Il contenuto si concentra su punti pratici chiave ed è applicabile alla messa in servizio iniziale di impianti di trattamento delle acque reflue SBR di nuova costruzione, rinnovati o ampliati, fornendo una guida operativa sistematica e implementabile per il personale tecnico.

(I) Personale e preparazione tecnica

1. Il personale addetto alla messa in servizio deve completare una formazione specializzata sui principi di processo, sul funzionamento delle apparecchiature e sulle norme di sicurezza e deve padroneggiare la logica operativa di ciascuna fase dell'SBR e i metodi di monitoraggio degli indicatori di qualità dell'acqua;

2. Dovrebbe essere preparato un piano di messa in servizio dettagliato, definendo chiaramente gli obiettivi di messa in servizio, le divisioni in fasi, gli intervalli di controllo dei parametri, i piani di emergenza e i requisiti di registrazione dei dati. Il piano dovrà essere rivisto e approvato dal supervisore tecnico.

(II) Accettazione di attrezzature e strumenti

1. Test di prova della singola unità: condurre in sequenza test senza-carico e test di carico sulle apparecchiature principali come la pompa di ingresso, il ventilatore, l'agitatore e il decanter. Controllare il rumore di funzionamento dell'apparecchiatura, i livelli di vibrazione e la sensibilità di avvio/arresto per garantire che ogni componente dell'apparecchiatura sia esente da inceppamenti, perdite o altri guasti e che i parametri operativi soddisfino i requisiti di progettazione.

2. Prova di funzionamento interconnessa: simulare un ciclo operativo completo per verificare la logica di controllo interconnessa tra le apparecchiature. Concentrarsi sul controllo della sequenza di commutazione tra aerazione e agitazione e sulla precisione dell'interconnessione tra il decanter e l'indicatore di livello, garantendo la stabilità e l'affidabilità del sistema di controllo automatizzato.

3. Calibrazione dello strumento: eseguire una calibrazione completa di strumenti come misuratori di pH, misuratori di ossigeno disciolto (DO), misuratori di ORP, indicatori di livello e misuratori di flusso. Utilizzare soluzioni standard per calibrare il punto zero e l'intervallo per garantire l'accuratezza dei dati di monitoraggio. I registri di calibrazione dovrebbero essere archiviati per riferimento futuro.

(III) Preparazione della qualità del materiale e dell'acqua

1. Preparazione dei fanghi di inoculazione: devono essere utilizzati preferibilmente fanghi attivi maturi provenienti da impianti di trattamento delle acque reflue simili. Il fango deve essere di colore giallastro-marrone, privo di odore putrido e il suo contenuto di umidità deve essere controllato tra il 96% e il 98%. Se non sono disponibili fanghi di inoculo simili, è possibile utilizzare un metodo di auto-coltivazione, aggiungendo nutrienti organici (come glucosio, urea e potassio diidrogeno fosfato) per avviare la crescita microbica.

2. Preparazione chimica: preparare flocculanti (PAC, PAM), sostanze nutritive (urea, fosfato monobasico di potassio) e regolatori dell'alcalinità (carbonato di sodio, bicarbonato di sodio) secondo necessità. Il sistema di dosaggio dei prodotti chimici deve essere testato per garantire condutture non ostruite e un dosaggio accurato.

3. Sondaggio sulla qualità dell'acqua influente: monitorare continuamente la qualità dell'acqua influente per 7-15 giorni per determinare l'intervallo di fluttuazione di COD, BOD₅, NH₃-N, TN, TP e pH e determinare se sono presenti sostanze tossiche o nocive nell'affluente. Se necessario, aggiungere un processo di pretrattamento.

(I) Inoculazione e acclimatazione dei fanghi

1. Inoculazione dei fanghi

- La quantità di fango inoculato aggiunto dovrebbe garantire che la concentrazione di solidi sospesi del liquore misto (MLSS) nel serbatoio di reazione raggiunga 1000~1500 mg/l. Dopo l'aggiunta, iniettare acqua pulita o acque reflue a bassa-concentrazione nel serbatoio per sommergere i dischi di aerazione e le pale dell'agitatore;

- Immediatamente dopo l'inoculazione, avviare l'aerazione continua senza aggiungere acqua, controllando la concentrazione di DO a 2~3 mg/L. Il tempo di aerazione dovrebbe essere di 24~48 ore, durante le quali MLSS e SV₃₀ dovrebbero essere monitorati ogni 6 ore e si dovrebbe osservare il cambiamento di colore del fango.

2. Acclimatazione dei fanghi

- L'acclimatazione dovrebbe seguire i principi del carico basso e della progressione graduale, suddivisi in tre fasi:

- Fase 1 (periodo di aumento del carico): l'affluente viene introdotto al 30%~40% del carico dell'affluente di progetto, con un ciclo operativo controllato a 12 ore (2 ore di affluente, 6 ore di reazione aerobica, 2 ore di sedimentazione, 1 ora di scarico dell'effluente, 1 ora di inattività). Nella fase aerobica, la DO viene mantenuta a 2~3 mg/L. Nella fase anossica (se in dotazione), l'agitazione è attivata e DO inferiore o uguale a 0,5 mg/L. COD, NH₃-N degli affluenti e degli effluenti e gli indicatori dei fanghi (MLSS, SVI) vengono monitorati quotidianamente. Se il tasso di rimozione del COD dell'effluente è costantemente superiore al 60%, si può procedere alla fase successiva.

- Fase due (periodo di stabilizzazione del carico): aumentare il carico influente al 60%–70% del valore di progetto. Regolare il tempo di reazione in base al degrado della qualità dell'acqua. Se il tasso di rimozione di NH₃-N è inferiore all'80%, il tempo di reazione aerobica deve essere prolungato. Durante questa fase, l'attenzione dovrebbe essere posta sulle prestazioni di sedimentazione dei fanghi; L'SVI dovrebbe essere controllato a 80-120 ml/g. Se si verifica un rigonfiamento dei fanghi, ridurre immediatamente il carico influente e aumentare la velocità di aerazione.
Fase tre (periodo di acclimatazione-del carico completo): aumentare gradualmente il carico influente al 100% del valore di progettazione, ottimizzare i parametri temporali per ciascuna fase e garantire che i tassi di rimozione di COD, NH₃-N, TN e TP soddisfino i requisiti di progettazione e che le prestazioni dei fanghi siano stabili. Il periodo di acclimatazione per questa fase non dovrebbe essere inferiore a 7 giorni.

(II) Ottimizzazione e adeguamento dei parametri del ciclo di processo

1. Adeguamento dei parametri della fase dell'influente: confrontare l'impatto dell'influente restrittivo e non-restrittivo sui fanghi. Si raccomanda un afflusso restrittivo per le acque reflue industriali. Controllare la velocità dell'affluente per evitare un improvviso aumento della concentrazione del substrato. L'attivazione dell'agitazione durante l'affluente può migliorare la miscelazione e ridurre il gradiente di concentrazione. Registrare l'efficienza della degradazione dell'acqua con diversi metodi di afflusso durante la regolazione.

2. Regolazione dei parametri della fase di reazione: controllare la concentrazione di DO regolando la velocità di aerazione per chiarire la correlazione tra i tassi di degradazione di DO e COD/NH₃-N nella fase aerobica. Per i requisiti di rimozione dell'azoto, regolare l'intensità dell'agitazione e il dosaggio della fonte di carbonio nella fase anossica per determinare il rapporto C/N ottimale. Se è necessaria una maggiore rimozione del fosforo, verificare la relazione di corrispondenza tra il tempo di rilascio del fosforo nella fase anaerobica e l'efficienza di assorbimento del fosforo nella fase aerobica.

3. Regolazione dei parametri della fase di sedimentazione e drenaggio: determinare il tempo di sedimentazione ottimale dei fanghi variando il tempo di sedimentazione (0,5~2 ore) per evitare solidi sospesi eccessivi nell'effluente a causa di tempi di sedimentazione brevi o fanghi anaerobici galleggianti a causa di tempi di sedimentazione lunghi. Regolare la velocità di discesa del decanter, aumentandola gradualmente da 0,3 m/h a 1,0 m/h, registrando la torbidità dell'effluente a velocità diverse per determinare la velocità di decantazione ottimale.

4. Regolazione dei parametri della fase di inattività: selezionare la modalità operativa del periodo di inattività in base alle condizioni del fango. Se il MLSS è elevato, durante il periodo di inattività è possibile scaricare una piccola quantità di fanghi in eccesso. Se i fanghi sono soggetti a putrefazione anaerobica, è possibile attivare la micro-aerazione o l'agitazione a bassa-intensità. Registrare i cambiamenti nell'attività dei fanghi in diverse modalità durante la regolazione.

(III) Monitoraggio e registrazione dei dati durante la messa in servizio

1. Frequenza di monitoraggio: gli indicatori di monitoraggio giornaliero (DO, pH, ORP, livello del liquido) vengono registrati ogni 2 ore; gli indicatori di qualità dell'acqua (COD, BOD₅, NH₃-N, TN, TP, SS) sono monitorati quotidianamente; gli indicatori dei fanghi (MLSS, SV₃₀, SVI) vengono monitorati quotidianamente.

2. Elaborazione dei dati: redigere un registro di messa in servizio, registrando il carico giornaliero degli affluenti, la sequenza del ciclo operativo, i parametri operativi dell'apparecchiatura, la qualità dell'acqua e gli indicatori dei fanghi. Tracciare le curve di degradazione dell'acqua e le curve di variazione delle prestazioni dei fanghi per fornire supporto ai dati per l'ottimizzazione dei parametri.

1. Scarsa attività dei fanghi inoculati

Si manifesta come fango di colore nero e odore putrido dopo l'aerazione, con un tasso di rimozione del COD inferiore al 30%. Misure di trattamento:
1. **Prolungare il tempo di aerazione a 72 ore, aggiungendo durante questo periodo nutrienti come glucosio e urea per integrare le sostanze necessarie al metabolismo microbico;
2. Aggiungere una quantità adeguata di fango fresco inoculato per aumentare la concentrazione microbica del fango;
3. Controllare la concentrazione di DO. Se un'aerazione insufficiente porta a condizioni anaerobiche localizzate, aumentare la velocità di aerazione o pulire i dischi di aerazione ostruiti.

2. **Grave perdita di fanghi**

Ciò si manifesta come effluente torbido e una continua diminuzione del MLSS. Misure di trattamento:
1. Ridurre la velocità di discesa del decanter a 0,3-0,5 m/h ed estendere il tempo di assestamento a 2 ore;
2. Ridurre il carico influente per minimizzare l'impatto sullo strato di fanghi;
3. Controllare l'eventuale aerazione eccessiva che porta alla disintegrazione dei fanghi, ridurre adeguatamente la velocità di aerazione e controllare il DO a circa 2 mg/l;
4. Aggiungere una piccola quantità di PAM per migliorare le prestazioni di sedimentazione dei fanghi.

3. **Scarsa nitrificazione**

Ciò si manifesta con un'eccessiva concentrazione di NH₃-N nell'effluente e con una lenta degradazione di NH₃-N nella fase aerobica. Misure terapeutiche: 1. Estendere il tempo di reazione aerobica e aumentare il DO nella fase aerobica a 3-4 mg/L per garantire le esigenze metaboliche dei batteri nitrificanti; 2. Ridurre la quantità di fanghi in eccesso ed estendere l'età dei fanghi a 15-25 giorni per favorire l'arricchimento di batteri nitrificanti; 3. Controllare l'alcalinità dell'affluente. Se l'alcalinità è insufficiente (rapporto alcalinità/NH₃-N < 7,14), aggiungere carbonato di sodio per integrare l'alcalinità; 4. Adottare misure di conservazione del calore per garantire che la temperatura dell'acqua non sia inferiore a 15 gradi, poiché la bassa temperatura inibirà significativamente l'attività dei batteri nitrificanti.

4. Bassa efficienza di denitrificazione

Ciò si manifesta come un eccessivo TN nell'effluente e un rapido aumento del valore ORP nella fase anossica. Misure di trattamento: 1. Aggiungere fonti esterne di carbonio come metanolo e acetato di sodio per regolare il rapporto C/N a 5-8:1; 2. Estendere il tempo di reazione anossica per garantire la completa denitrificazione; 3. Aumentare l'intensità dell'agitazione per garantire una miscelazione uniforme ed evitare zone morte con DO eccessivamente elevato nella fase anossica.

5. Generazione eccessiva di schiuma

Ciò si manifesta con un accumulo di schiuma superiore a 0,5 m sulla superficie del serbatoio di aerazione, che influisce sull'efficienza dell'aerazione. Le misure correttive includono: 1) ridurre il carico influente per diminuire l'ingresso di materia organica facilmente schiumosa; 2) spruzzare un antischiuma (ad esempio un antischiuma a base di polietere), controllando il dosaggio per evitare di influenzare l'attività microbica; e 3) verificare l'invecchiamento della schiuma causato da fanghi eccessivamente vecchi e aumentare opportunamente la velocità di scarico dei fanghi.

1. Il carico influente raggiunge il 100% del valore di progetto per 7 giorni consecutivi e gli indicatori di qualità dell'acqua influente ed effluente (COD, BOD₅, NH₃-N, TN, TP, SS) soddisfano costantemente gli standard di scarico di progetto o gli standard di scarico nazionali/locali.

2. Le prestazioni dei fanghi attivi sono stabili, con MLSS mantenuto a 2000~4000 mg/l, SVI a 50~150 ml/g, colore dei fanghi giallastro-marrone, buone prestazioni di sedimentazione e nessun fenomeno anomalo come rigonfiamento o galleggiamento dei fanghi.

3. Tutte le apparecchiature funzionano normalmente, il sistema di controllo automatizzato funziona senza problemi, i parametri di temporizzazione del ciclo di processo sono ottimizzati ed è possibile ottenere un funzionamento stabile.

4. Il registro di messa in servizio è completo, i record di dati sono veri, accurati e tracciabili e il rapporto di messa in servizio è completato e ha superato l'accettazione.

1. Completare il rapporto di messa in servizio, che dovrebbe includere il processo di messa in servizio, i risultati di ottimizzazione dei parametri, i registri di gestione dei problemi e le raccomandazioni operative, che fungono da base tecnica per la successiva manutenzione.

2. Fornire formazione specializzata al personale di manutenzione, riguardante il controllo dei parametri di processo, la manutenzione quotidiana delle apparecchiature e la gestione delle condizioni operative anomale, garantendo un funzionamento indipendente.

3. Stabilire un sistema di gestione della manutenzione ordinaria, definendo chiaramente la frequenza di ispezione delle apparecchiature, i piani di monitoraggio della qualità dell'acqua e i requisiti di gestione dei fanghi per garantire il funzionamento stabile a lungo termine del processo SBR.