Лабораторные испытания сточных вод животноводства: дозирование химикатов, результаты и оценка процесса
Компания Bluwat Chemicals провела восемь лабораторных испытаний на образцах сточных вод после прессования, маслянистых сточных вод, сточных вод от навоза крупного рогатого скота и смешанных сточных вод животноводства. В данной статье представлены химикаты для очистки, лабораторные дозировки, изменения pH, видимые результаты осветления и имеющиеся данные по ХПК и аммонийному азоту.
Вывод первый: Что показали испытания?
Лабораторные результаты показывают, что химическая обработка с использованием обесцвечивающего агента, ПАК, регулятора pH и анионного ПАМ может значительно улучшить видимую прозрачность и разделение твердой и жидкой фаз сточных вод животноводства. Очищенная вода в восьми случаях была доведена до примерно нейтрального pH и изменилась от мутной, белой, желтой, коричневой или темно-коричнево-черной сточной воды до бесцветного или прозрачно-желтого супернатанта.
Однако измеренные значения ХПК и аммонийного азота значительно варьировались. В случае 7 было достигнуто снижение ХПК примерно на 67,8%, в то время как в случае 4 - около 19,0%. В случае 5, несмотря на явное визуальное улучшение, удаления ХПК не наблюдалось. Поэтому обработка должна рассматриваться как физико-химический процесс предварительной очистки для удаления цвета, взвешенных твердых частиц, коллоидов и для разделения твердой и жидкой фаз, а не как самостоятельная гарантия соответствия нормам сброса.
Роль первичной очистки
Осветление сточных вод животноводства и физико-химическая предварительная очистка
Основные испытанные химикаты
Обесцвечивающий агент, ПАК, регулятор pH и анионный ПАМ
Лучший зафиксированный результат по ХПК
От 716,6 до 231 в случае 7, примерно 67,8% снижение
Важное ограничение
Визуальная прозрачность сама по себе не подтверждает соответствие нормам по ХПК, аммиаку или сбросу
Что такое сточные воды животноводства?
Сточные воды животноводства в основном образуются из мочи животных, фильтрата навоза, промывочной воды из помещений для животных, утечек из систем питьевого водоснабжения, остатков корма, промывочной воды от пыли, охлаждающей воды и сточных вод от дезинфекции. На некоторых фермах эти потоки могут смешиваться с бытовыми сточными водами или ливневыми стоками первого смыва.
Моча и фильтрат навоза обычно содержат высокие концентрации загрязняющих веществ, в то время как промывочная вода из помещений часто составляет наибольший объем сточных вод. Остаточные дезинфицирующие средства также могут ингибировать последующую биологическую очистку и должны учитываться при проектировании предварительной очистки.
Основные проблемы очистки
- Высокие концентрации органических загрязнителей.
- Большое количество взвешенных твердых частиц и коллоидного вещества.
- Высокие концентрации аммонийного азота и несбалансированное соотношение углерода к азоту.
- Существенные колебания качества сточных вод и суточного расхода.
- Темный цвет и низкая естественная осаждаемость.
- Патогенные микроорганизмы и возможные остатки антибиотиков.
- Фосфор, который может потребовать дополнительной очистки.
- Запах, образующийся при хранении и биологическом разложении.
Как работает процесс химической очистки
- Обесцвечивающий агент: дестабилизирует окрашивающие вещества, коллоиды и часть органического вещества.
- ПАК: действует как неорганический коагулянт и способствует образованию мелких хлопьев.
- Регулятор pH: доводит сточные воды до подходящего диапазона pH для коагуляции и флокуляции.
- Анионный ПАМ: соединяет мелкие частицы в более крупные хлопья, улучшая осаждение или флотацию.
При необходимости всех четырех стадий очистки типичная лабораторная последовательность следующая: Обесцвечивающий агент → ПАК → Регулировка pH → Анионный ПАМ. Химикаты и дозировки должны выбираться в соответствии с фактическим образцом сточных вод.
Лабораторные испытания и результаты
Приведенные ниже дозировки являются записями лабораторных испытаний для конкретных образцов, описанных ниже. Они не являются универсальными рабочими дозировками для каждого предприятия по очистке сточных вод животноводства.
Лабораторное испытание № 1: Сточные воды животноводства после прессования
Источник сточных вод: Сточные воды животноводства после механического прессования.
Испытанные варианты обработки:
- ПАК 2500 ppm → 1825 анионный ПАМ 5 ppm → осаждение.
- ПАК 2500 ppm → 1825 анионный ПАМ 10 ppm → осаждение.
- 01 Обесцвечивающий агент 500 ppm → ПАК 3800 ppm → 1825 анионный ПАМ 10 ppm → осаждение.
Исходная вода
pH 8; серо-черный вид; аммонийный азот 1280 мг/л
Очищенная вода
pH 7; прозрачно-желтый вид; аммонийный азот 992 мг/л
Расчетное изменение
Снижение аммонийного азота примерно на 22,5%
Визуальный результат
Улучшенное осаждение и более прозрачный супернатант
Лабораторное испытание № 1: сравнение групп обработки ПАК, обесцвечивающим агентом и анионным ПАМ.
Лабораторное испытание № 2: Маслянистые сточные воды животноводства
Источник сточных вод: Маслянистые сточные воды от животноводческих операций.
- Добавить композитный обесцвечивающий агент 202 в количестве 250 ppm.
- Добавить регулятор pH в количестве 80 ppm и довести pH сточных вод до 7.
- Добавить анионный ПАМ 1825 в количестве 1 ppm.
- Дать образцу отстояться для флотации осадка и осветления.
Исходная вода
pH 5–6; мутный белый вид
Очищенная вода
pH 7; бесцветная и прозрачная жидкость
Лабораторное испытание № 2: бесцветная осветленная жидкость, полученная после химической обработки и флотации осадка.
Лабораторное испытание № 3: Сточные воды от навоза крупного рогатого скота с высокой мутностью
Источник сточных вод: Сточные воды от навоза крупного рогатого скота с мутным белым видом.
- Добавить обесцвечивающий агент 08A в количестве 8500 ppm.
- Добавить ПАК в количестве 1600 ppm.
- Добавить регулятор pH в количестве 240 ppm и довести pH сточных вод до 7.
- Добавить анионный ПАМ 1825 в количестве 5 ppm.
- Дать хлопьям осесть.
Исходная вода
pH 8–9; мутный белый вид
Очищенная вода
pH 7; бесцветный и прозрачный супернатант
Лабораторное испытание № 3: видимое осветление и осаждение хлопьев в сточных водах от навоза крупного рогатого скота.
Лабораторное испытание № 4: Сточные воды от навоза крупного рогатого скота с измерением ХПК
Источник сточных вод: Желтые сточные воды от навоза крупного рогатого скота.
- Добавить композитный обесцвечивающий агент 202 в количестве 1000 ppm.
- Использовать регулятор pH для достижения целевого лабораторного pH 7,5.
- Добавить анионный ПАМ в количестве 5 ppm.
- Дать хлопьям осесть.
Исходная вода
pH 8,5; желтый; ХПК 2073; аммонийный азот 2,812
Очищенная вода
pH 7; прозрачно-бледно-желтый; ХПК 1679; аммонийный азот 2,782
Изменение ХПК
Снижение примерно на 19,0%
Изменение аммонийного азота
Снижение примерно на 1,1%
Лабораторное испытание № 4: более прозрачная бледно-желтая вода, полученная после физико-химической обработки.
Лабораторное испытание № 5: Визуальное осветление без снижения ХПК
Источник сточных вод: Желтые сточные воды от навоза крупного рогатого скота.
- Добавить композитный обесцвечивающий агент 202 в количестве 1000 ppm.
- Использовать регулятор pH для достижения целевого лабораторного pH 7,5.
- Добавить анионный ПАМ в количестве 5 ppm.
- Дать хлопьям осесть.
Исходная вода
pH 9; желтый; ХПК 63,3; аммонийный азот 6,18
Очищенная вода
pH 7; бесцветный и прозрачный; ХПК 65,7; аммонийный азот 6,059
Изменение ХПК
ХПК незначительно увеличился с 63,3 до 65,7
Изменение аммонийного азота
Снижение примерно на 2,0%
Важная интерпретация: В данном случае произошло значительное визуальное улучшение, но ХПК не снизился. Прозрачная вода не должна автоматически интерпретироваться как соответствующая нормам или как доказательство удаления растворенных органических загрязнителей.
Лабораторное испытание № 5: достигнут прозрачный вид, хотя результат по ХПК не улучшился.
Лабораторное испытание № 6: Обесцвечивание темных сточных вод животноводства
Источник сточных вод: Темно-коричнево-черные сточные воды животноводства.
- Добавить обесцвечивающий агент 01 в количестве 400 ppm.
- Добавить ПАК в количестве 5000 ppm.
- Добавить анионный ПАМ в количестве 5 ppm.
- Дать хлопьям осесть.
Исходная вода
pH 8; темно-коричнево-черный вид
Очищенная вода
pH 7; прозрачный желтый супернатант
Лабораторное испытание № 6: темные сточные воды разделились на осевший осадок и прозрачный желтый супернатант.
Лабораторное испытание № 7: Сточные воды животноводства со снижением ХПК на 67,8%
Источник сточных вод: Коричневые сточные воды животноводства.
- Добавить обесцвечивающий агент 01 в количестве 300 ppm.
- Добавить ПАК в количестве 1000 ppm.
- Добавить анионный ПАМ в количестве 10 ppm.
- Дать хлопьям осесть.
Исходная вода
pH 8; коричневый вид; ХПК 716,6
Очищенная вода
pH 7; прозрачно-светло-желтый; ХПК 231
Изменение ХПК
Снижение примерно на 67,8%
Результат разделения
Крупные хлопья с заметно улучшенной прозрачностью супернатанта
Лабораторное испытание № 7: ХПК снизился с 716,6 до 231 после химического осветления.
Лабораторное испытание № 8: Испытание с уменьшенной дозировкой ПАК
Источник сточных вод: Коричневые сточные воды животноводства.
- Добавить обесцвечивающий агент 01 в количестве 300 ppm.
- Добавить ПАК в количестве 750 ppm.
- Добавить анионный ПАМ в количестве 10 ppm.
- Дать хлопьям осесть.
Исходная вода
pH 9; коричневый вид
Очищенная вода
pH 7; прозрачный желтый супернатант
Лабораторное испытание № 8: испытание на осветление с использованием 300 ppm обесцвечивающего агента, 750 ppm ПАК и 10 ppm анионного ПАМ.
Общая оценка эффективности
1. Цвет и видимая прозрачность
Все восемь испытаний привели к видимому осветлению. Темные, коричневые, желтые или мутные сточные воды после флокуляции и разделения превратились в бесцветный, прозрачно-желтый или бледно-желтый супернатант.
2. Взвешенные твердые частицы и образование хлопьев
Фотографии показывают четкое образование хлопьев, осаждение или флотацию. Это указывает на то, что комбинации обработок были эффективны для дестабилизации взвешенных твердых частиц и коллоидного вещества в испытанных образцах.
3. Удаление ХПК
Эффективность удаления ХПК зависела от образца. Случай 7 показал самое сильное зафиксированное снижение ХПК, в то время как случай 5 продемонстрировал, что визуальная прозрачность может улучшиться без соответствующего снижения ХПК.
4. Удаление аммонийного азота
Там, где измерялся аммонийный азот, снижение было ограниченным по сравнению с результатом визуального осветления. Поэтому может потребоваться дополнительная биологическая очистка, аммиачное стриппирование, хлорирование до точки разрыва или другие процессы удаления азота, в зависимости от конечной цели очистки.
5. Полномасштабное применение
Лабораторные дозировки не следует напрямую копировать на полномасштабное предприятие. Химическая потребность изменяется в зависимости от источника сточных вод, типа животных, состава корма, частоты уборки, концентрации твердых веществ, pH, температуры и времени хранения. Перед непрерывным использованием должны быть проведены репрезентативные лабораторные испытания и, по возможности, пилотные испытания.
Техническая заметка: Результаты в данной статье описывают лабораторную эффективность физико-химической обработки для конкретных образцов сточных вод. Они сами по себе не демонстрируют соответствие каким-либо местным стандартам сброса. Соответствие должно быть подтверждено с использованием полного набора требуемых показателей, который может включать ХПК, БПК, аммонийный азот, общий азот, общий фосфор, взвешенные твердые частицы, цвет, патогены и другие регулируемые на местном уровне параметры.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли использовать одну дозировку химикатов для каждого предприятия по очистке сточных вод животноводства?
Нет. Состав сточных вод животноводства сильно варьируется. Дозировки обесцвечивающего агента, ПАК, регулятора pH и ПАМ должны подбираться путем лабораторных испытаний с использованием репрезентативных сточных вод с конкретного объекта.
Какова рекомендуемая последовательность добавления химикатов?
Если требуются все четыре химиката, типичная последовательность следующая: обесцвечивающий агент, затем ПАК, регулировка pH и, наконец, анионный ПАМ. Каждый химикат должен быть достаточно диспергирован перед добавлением следующего.
Почему ПАМ добавляется после ПАК и регулировки pH?
ПАК сначала дестабилизирует коллоидные частицы. После необходимой коррекции pH анионный ПАМ соединяет дестабилизированные частицы в более крупные хлопья. Такой порядок помогает ПАМ более эффективно выполнять свою функцию построения хлопьев.
Означает ли прозрачная очищенная вода, что ХПК низкий?
Не обязательно. Прозрачная вода может по-прежнему содержать растворенные органические загрязнители. В случае 5 была получена бесцветная прозрачная вода, но ХПК не снизился. Для подтверждения фактического удаления загрязнителей требуется лабораторный анализ.
Может ли химическая обработка полностью удалить аммонийный азот?
Зафиксированные испытания показали лишь ограниченное удаление аммонийного азота. Химическое осветление в основном используется для удаления цвета, взвешенных твердых частиц и коллоидного вещества. Может по-прежнему потребоваться биологическая или другая специализированная очистка для удаления азота.
Можно ли использовать эти лабораторные дозировки непосредственно на очистной установке?
Нет. Значения являются справочными результатами для конкретных образцов. Полномасштабное дозирование должно быть подтверждено свежими лабораторными испытаниями, расчетами расхода сточных вод и испытанием на месте для оптимизации.
Какая информация необходима перед проведением лабораторных испытаний сточных вод животноводства?
Полезная информация включает источник сточных вод, суточный расход, pH, цвет, ХПК, БПК, аммонийный азот, общий азот, общий фосфор, взвешенные твердые частицы, текущий процесс очистки и требуемый целевой показатель очищенной воды.
Нужны лабораторные испытания сточных вод животноводства?
Bluwat Chemicals может оценить репрезентативные образцы сточных вод и сравнить подходящие комбинации обесцвечивающего агента, ПАК и ПАМ.
Для более полезной первоначальной оценки предоставьте источник сточных вод, суточный объем очистки, pH исходной воды, ХПК, аммонийный азот, взвешенные твердые частицы, цвет и требуемый целевой показатель очистки.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
বাংলা
فارسی
polski