Rów utleniający AAO + modernizacja MBBR: jak elektrownia w Guangdong o wydajności 40 000 m3/d osiągnęła klasę 1A przy 0,219 RMB/m3

Modernizacja miejskiej oczyszczalni ścieków z klasy 1B do klasy 1A nie jest formalnością -, to problem hydrauliczny, biologiczny i finansowy w jednym. Kiedy zakład o wydajności 40 000 m3/d w Guangdong stanął przed tym zadaniem, istniejący rów utleniający AAO był już w pełni wykorzystany. Strefy beztlenowej i tlenowej nie były fizycznie oddzielone. Miksery zawiodły. Dyfuzory były zatkane. A stosunek C/N napływający był zbyt niski, aby zapewnić niezawodną denitryfikację. W tym studium przypadku przedstawiono, jak zespół projektowy ocenił MBBR w stosunku do BAF, wybrał podejście modernizacyjne i dostarczył ścieki klasy 1A po dodatkowym koszcie operacyjnym wynoszącym 0,219 RMB za metr sześcienny.

Wyzwanie

Przeciążony rów utleniający przy pełnej wydajności

W chwili nadejścia nakazu rozładowania instalacja o projektowanej wydajności 40 000 m³/d pracowała przy prawie-pełnym obciążeniu hydraulicznym. Pierwotny proces obejmował pojedynczy kanał utleniający A/A/O, rozładowujący zgodnie ze standardami klasy 1B - odpowiednimi dla swojej epoki, ale niewymiarowymi i-nie skonfigurowanymi pod kątem nadchodzących bardziej rygorystycznych ograniczeń.

Zespół projektowy zidentyfikował pięć kluczowych braków na etapie diagnostycznym:

Niewystarczający czas przechowywania.Istniejąca objętość zbiornika nie była w stanie wytrzymać czasu retencji hydraulicznej wymaganego do niezawodnej nitryfikacji i denitryfikacji w warunkach obciążenia klasy 1A.

Słaba separacja przepływu.Nie istniała ściana działowa pomiędzy strefą beztlenową i tlenową, nie było też bramki kontrolnej recyrkulacji azotanów. Powrotne mieszanie-mieszanego alkoholu było niekontrolowane, co spowodowało rozcieńczenie strefy beztlenowej rozpuszczonym tlenem i zmniejszenie wydajności denitryfikacji.

Awarie miksera.Istniejące mieszalniki zatapialne były zbyt małe do tego zadania i nie działały przy wysokich stężeniach osadu sięgających 10 g/l, pozostawiając martwe strefy, w których gromadziły się ciała stałe i stawały się septyczne.

Nadmierny DO w strefie beztlenowej.Bez fizycznej separacji i przy wadliwych mieszadłach rozpuszczony tlen ze strefy tlenowej przedostawał się do strefy beztlenowej, tłumiąc bakterie denitryfikacyjne i marnując ograniczone źródło węgla.

Zatkane dyfuzory napowietrzające i niski stosunek C/N.Lata eksploatacji spowodowały zanieczyszczenie dyfuzorów drobnopęcherzykowych-, zmniejszając skuteczność przenoszenia tlenu. Dopływające ścieki miały z natury niski stosunek węgla- do-azotu, co powodowało, że substrat organiczny był niewystarczający do denitryfikacji paliwa, nawet gdy inne warunki były sprzyjające.

Wybór procesu

MBBR kontra BAF: porównanie strukturalne

Zespół projektowy ocenił dwie ścieżki ulepszeń oparte na biofilmie-: reaktor biofilmowy z ruchomym złożem (MBBR) i biologiczny filtr napowietrzany (BAF). W obu przypadkach teoretycznie można było uzyskać ścieki klasy 1A, ale decydujące były-praktyczne kompromisy w kontekście modernizacji.

Ocena zakończyła się zdecydowanie na korzyśćMBBR. Głównym czynnikiem napędzającym była możliwość modernizacji istniejącego rowu utleniającego bez dodatkowego zakupu gruntu, czemu sprzyjały niższe koszty kapitałowe i operacyjne oraz prostota operacyjna, z jaką zespół zakładów komunalnych mógł sobie poradzić przy minimalnym przekwalifikowaniu.

Parametry projektu

Charakterystyka wpływów i cele wyładowań

Projektowaną jakość dopływu i docelową jakość ścieków porównano z bardziej rygorystycznymi limitami DB 44/26-2001 (norma prowincji Guangdong) i GB 18918-2002 klasa 1A (norma krajowa). Wszystkie wartości w mg/l, jeśli nie zaznaczono inaczej.

Przepływ procesu

Ulepszony pociąg leczniczy

Zmodernizowana linia technologiczna integruje zmodernizowany rów utleniający AAO-MBBR z nowymi jednostkami oczyszczania trzeciego stopnia, aby spełnić rygorystyczne limity SS i TP klasy 1A:

Wlot → Drobny ekran (3 mm) → AAO-Rów utleniający MBBR → Oczyszczacz wtórny → Stacja wyciągów → Wysoko-wydajny zbiornik sedymentacyjny → Filtr dyskowy włóknowy → Dezynfekcja UV → Wylot

AAO-Szczegóły modernizacji MBBR

Dwa równoległe rowy, każdy o wydajności 20 000 m³/d

Modernizacja dotyczyła równolegle obu rowów utleniających, z których każdy obsługiwał połowę projektowanego przepływu. Najważniejsze modyfikacje były następujące.

Strefa beztlenowa (6792 m³).Zainstalowano przebudowane wewnętrzne ściany prowadzące, aby utworzyć fizycznie oddzieloną komorę beztlenową, zapobiegającą ponownemu-mieszaniu DO ze strefy tlenowej. Nowe mieszalniki zanurzeniowe zostały zwymiarowane tak, aby utrzymywać zawiesinę substancji stałych przy stężeniu mieszanego płynu do 10 g/l, eliminując martwe strefy, które były problemem w pierwotnej konfiguracji.

Strefa aerobowa z nośnikami MBBR (14 297 m3).Część aerobową podzielono na konwencjonalną strefę osadu czynnego i dedykowaną strefę MBBR o powierzchni 4980 m3. Nośniki biofilmu zapewniają całkowitą efektywną powierzchnię 4,987 x 10&sup5; m² dla wzrostu drobnoustrojów, radykalnie zwiększając zapasy biomasy bez zwiększania objętości zbiornika.

Specyfikacje przewoźnika.Wybrano nośniki z polietylenu-o dużej gęstości (HDPE) o powierzchni właściwej większej lub równej 800 m²/m3. Całkowita objętość nośnika wynosi 209 m³, co daje współczynnik wypełnienia wynoszący około 12,5% -. Zespół projektowy podkreślił w szczególności, że stopień wypełnienia nie był głównym kryterium projektowym; wymagana powierzchnia biofilmu decydowała o ilości nośnika, a wynikowa wartość wynosiła 12,5%.

Ekrany retencyjne.Zarówno na wlocie, jak i wylocie strefy MBBR zainstalowano klinowe ekrany druciane-ze stali nierdzewnej, aby utrzymać nośniki w wyznaczonym przedziale, jednocześnie umożliwiając swobodny przepływ zmieszanego alkoholu i zawiesin.

Pompy recyrkulacyjne azotanów.Nowe pompy recyrkulacyjne o wydajności Q=833.4 m³/h zwracają bogatą w azotany-mieszaną ciecz ze strefy tlenowej z powrotem do strefy beztlenowej, napędzając denitryfikację przy kontrolowanym stopniu recyrkulacji.

Modernizacja napowietrzania.Oryginalne dmuchawy zastąpiono dwiema jednostkami o mocy 152 kW, każda o wydajności 115 m³/min przy projektowym stosunku powietrza-do-wody wynoszącym 7:1 -, co stanowi znaczący postęp w porównaniu z pierwotnym stosunkiem 5:1, odzwierciedlającym wyższe zapotrzebowanie tlenu w systemie biofilmu nitryfikacyjnego.

Nowe jednostki trzeciego stopnia oczyszczania

Polerowanie w celu uzyskania zgodności z klasą 1A SS i TP

Samo leczenie biologiczne nie jest w stanie w sposób niezawodny osiągnąć wartości granicznych 10 mg/L SS i 0,5 mg/L TP klasy 1A. Dodano trzy dalsze jednostki polerujące.

Wysoko-wydajny zbiornik sedymentacyjny.Dwie równoległe jednostki, każda o wydajności 833,34 m³/h, przy obciążeniu powierzchniowym 8,17 m³/m²·h. PAC (chlorek poliglinu) i PAM (poliakryloamid) są dozowane w celu chemicznego usuwania fosforu i flokulacji, ukierunkowanej zarówno na TP, jak i resztkowy SS.

Filtr dyskowy włóknowy.Dwie jednostki, każda z 12 tarczami o średnicy 3000 mm, zapewniające wydajność filtracji od 5,6 do 7,8 m³/h·m². Zainstalowano cztery pompy płukania wstecznego do automatycznego czyszczenia mediów. Filtr dyskowy służy jako ostateczna bariera fizyczna dla zawieszonych cząstek stałych przed dezynfekcją.

Dezynfekcja UV.System ultrafioletowy o mocy 33,22 kW składający się z 96 lamp o mocy 320 W każda, zaprojektowany dla szczytowego przepływu 56 400 m³/d. Wybrano promieniowanie UV zamiast chlorowania, aby uniknąć tworzenia się produktów ubocznych dezynfekcji i toksyczności resztkowego chloru w wodzie odbiorczej.

Koszty inwestycyjne i operacyjne

Podział kapitału i koszt na metr sześcienny

Całkowita wartość inwestycji w ramach projektu wyniosła32,14 mln RMB, przydzielone w następujący sposób:

Przyrostowy koszt operacyjny modernizacji został obliczony na poziomie0,219 RMB/m3, co przekłada się na około 3,20 miliona RMB rocznie w fazie projektowania. Podział jest następujący:

Kluczowe dania na wynos

Pięć lekcji dotyczących modernizacji rowów utleniających

1. MBBR pasuje do istniejących rowów utleniających przy minimalnych pracach budowlanych.Modernizacja w Guangdong nie wymagała budowy nowego zbiornika na etapie biologicznym. - W obrębie istniejącego rowu zainstalowano nośniki, przesiewacze, mieszadła i dmuchawy. Już samo to uczyniło MBBR ekonomicznie lepszym wyborem niż BAF.

2. Współczynnik wypełnienia jest wyjściem, a nie wejściem.Zespół projektowy podkreślił tę kwestię: wymagana powierzchnia biofilmu - obliczona na podstawie zawartości azotu i docelowej szybkości nitryfikacji - określa liczbę potrzebnych nośników. Współczynnik wypełnienia (w tym przypadku 12,5%) zależy od objętości nośnika. Nie zaczynaj od dowolnego procentu wypełnienia.

3. Polerowanie końcowe jest niezbędne dla klasy 1A.Nawet dobrze-zaprojektowany MBBR nie może w sposób niezawodny osiągnąć 10 mg/l SS i 0,5 mg/l TP bez trzeciego stopnia oczyszczania. Wysoko-wysokowydajny osadnik i filtr tarczowy z włókna nie były dodatkami opcjonalnymi - stanowiły one różnicę pomiędzy zgodnością a awarią w przypadku SS i fosforu.

4. Dodatkowy koszt jest niewielki w porównaniu ze standardową aktualizacją.Przyrostowy koszt operacyjny modernizacji klasy 1B-do 1A wynoszący 0,219 RMB/m3 stanowi atrakcyjną propozycję wartości. Koszty środków chemicznych (0,048 RMB/m3) i utylizacja osadów (0,041 RMB/m3) to dominujące elementy i oba są stosunkowo przewidywalne.

5. Często konieczna jest modernizacja napowietrzania.Zmiana stosunku powietrza-do-wody z 5:1 na 7:1 odzwierciedla zwiększone zapotrzebowanie tlenu w systemie biofilmu nitryfikacyjnego. Zakłady rozważające modernizację MBBR powinny zaplanować budżet na wymianę lub wzmocnienie dmuchawy - jest mało prawdopodobne, aby istniejący system napowietrzania był odpowiedni.

Wniosek

Przypadek Guangdong pokazuje, że połączenieAAO-MBBR z-wysoką wydajnością sedymentacji i filtracją krążkową z włóknazapewnia efektywną, ekonomicznie opłacalną i operacyjnie zarządzalną ścieżkę modernizacji z klasy 1B do klasy 1A. Podejście modernizacyjne - polega na ponownym wykorzystaniu istniejącej objętości zbiornika, dodaniu nośników zamiast betonu i nałożeniu trzeciego stopnia doczyszczania w dalszej części procesu - zapewnia wymaganą jakość ścieków przy rosnących kosztach, które mogą pokryć budżety gmin. W przypadku rosnącej liczby chińskich zakładów komunalnych stojących przed tym samym zadaniem od 1B-do 1A model ten zasługuje na poważne rozważenie.