Projekt modernizacji i renowacji oczyszczalni ścieków z wykorzystaniem procesu A2/O-MBBR
Wraz ze stałym wzrostem świadomości ekologicznej społeczeństwa, oczyszczalnie ścieków muszą aktywnie prowadzić działania modernizacyjne i renowacyjne, wdrażać zaawansowane technologie oczyszczania ścieków, osiągać ponowne wykorzystanie ścieków i wnosić swój wkład w zrównoważony rozwój społeczny. Głównym wyzwaniem napotykanym podczas modernizacji i remontów oczyszczalni ścieków jest usuwanie azotu i fosforu. Dzięki wykorzystaniu technologii MBBR problem ten został skutecznie rozwiązany. W artykule skupiono się na miejskiej oczyszczalni ścieków w hrabstwie Xichou, w której zastosowano łączony proces oczyszczania wstępnego, wtórnego oczyszczania biologicznego A2/O, filtrację poprzez media tkaninowe i dezynfekcję podchlorynem sodu. Sekcja oczyszczania biologicznego wykorzystuje zintegrowany sprzęt do oczyszczania ścieków (w tym zbiornik przed-beztlenowy, zbiornik beztlenowy, zbiornik beztlenowy, zbiornik tlenowy, osadnik z pochyłą rurką, filtr materiałowy i zbiornik do dezynfekcji).
1 Przegląd projektu
Budowa sieci kanalizacyjnej obsługującej miejską oczyszczalnię ścieków w hrabstwie Xichou w prefekturze autonomicznej Wenshan Zhuang i Miao w prowincji Yunnan obejmuje projekty w sześciu gminach: Dongma, Lianhuatang, Banggu, Fadou, Bolin i Xinmajie. Całkowita długość sieci rurociągów kanalizacyjnych w tych gminach wynosi około 39,182 km, a średnice rur wahają się od DN200 mm do DN500 mm i są wykonane z rur karbowanych z polietylenu o wysokiej{{4}gęstości (HDPE). W gminach Lianhuatang i Xinmajie powstają zintegrowane przepompownie. W gminie Xinmajie znajduje się rura PE pod ciśnieniem Q=25 m³/h, DN150 mm z PE o długości 50 m, a w gminie Lianhuatang rura PE pod ciśnieniem Q=25 m³/h, DN200 mm i długości 15 m. Całkowita powierzchnia zabudowy oczyszczalni ścieków wynosi 3482 m² i obejmuje kompleksowy budynek, zintegrowaną aparaturę oczyszczania ścieków, transformatorownię i rozdzielnię, pomieszczenie monitoringu, zbiornik regulacyjny, zbiornik osadu, zbiornik wody wtórnej, pomieszczenie odwadniania osadów i wiatę magazynowania osadów, kanał sitowy, pompownię i zbiornik awaryjny.
2 Analiza jakości wody i wybór procesu głównego
2.1 Jakość wody dopływającej i wypływającej
Kompleksowa analiza jakości wody dopływającej do oczyszczalni ścieków w hrabstwie Xichou pokazuje, że jej stężenie jest stabilne z niewielką tendencją spadkową. Ponieważ obecny proces jest procesem oczyszczania ścieków o wysokiej-wydajności, objętość zbiorników do oczyszczania nie jest duża, a ich tolerancja na obciążenia udarowe nie jest duża. W związku z tym nie można ustalić zbyt wysokiego poziomu stopy gwarancji dla wskaźników jakości wody dopływającej; tym razem jest ustawiony na 90%. Ponadto do zakładu codziennie trafia 500 m3 odcieków składowiskowych. Projektując końcową jakość wody dopływającej, należy oprzeć się na ogólnym trendzie jakości wody, aby skutecznie ukończyć odpowiednie prace projektowe. Wskaźniki jakości wody pokazane są wTabela 1.
Stosunek BZT₅/ChZTcr w ściekach wynosi 0,35, co wskazuje na ścieki łatwo biodegradowalne; stosunek BZT₅/TN wynosi 3. Aby spełnić normę TN ścieków, wymagane są dodatkowe środki oczyszczania, takie jak dodanie zewnętrznego źródła węgla; stosunek BZT₅/TP wynosi 26,3, co jest odpowiednie do biologicznego usuwania fosforu.
Obecnie pozostałości NH₃-N i TN są stosunkowo wysokie, a skuteczność usuwania jest słaba. Oznacza to, że nitryfikacja NH₃-N nie może zostać w pełni przeprowadzona w starym zbiorniku tlenowym. Ponieważ pierwotnie nie zainstalowano zbiornika beztlenowego, proces denitryfikacji nie nastąpił. Usuwanie azotu osiągano jedynie poprzez odprowadzanie osadu nadmiernego i nie stosowano metody nitryfikacji-denitryfikacji.
2.3 Główny proces
Po dokładnej analizie szczególnej sytuacji oczyszczalni ścieków w hrabstwie Xichou konieczne było zakończenie modernizacji i renowacji na terenie oczyszczalni. Przestrzeń na terenie zakładu jest bardzo ograniczona. Przy ustalaniu procesu oczyszczania ścieków konieczne było kompleksowe uwzględnienie warunków terenowych i rozsądne wykorzystanie istniejącego procesu oczyszczania zbiorników biochemicznych. Po szeroko zakrojonych badaniach przyjęcie procesu A2/O-MBBR (nazywanego procesem MBBR) skutecznie rozwiązało problemy związane z użytkowaniem gruntów i eksploatacją. Podejście to ułatwiło-trójwymiarową ekspansję pojemności zbiorników biochemicznych i umożliwiło aktywną konstrukcję zbiorników beztlenowych i beztlenowych. Proces MBBR łączy osad czynny z biofilmem. Jego zalety przejawiają się w stosunkowo niewielkich rozmiarach, długim łańcuchu biologicznym, możliwości osiągnięcia idealnych standardów jakości wody ściekowej i stabilnej pracy. Metoda usuwania azotu z biofilmu daje dobre wyniki również w sezonach o niskich-temperaturach. Przebieg procesu MBBR pokazano wRysunek 1.
2.4 Zalety procesu MBBR
Porównując proces MBBR, metody biofilmu-w ośrodku stałym i procesy z osadem czynnym, proces MBBR wyróżnia się najważniejszymi zaletami, w szczególności: ① Zawieszone nośniki są wykonane głównie z modyfikowanych materiałów, takich jak PP i PE, zapewniających dobrą trwałość. Ponieważ nośniki podwieszane są łatwe w uruchomieniu i obsłudze, rzadko występują problemy takie jak zbijanie się i zatykanie. Dlatego w przypadku zastosowania w systemie napowietrzania i urządzeniach odpływowych oczyszczalni ścieków ich stopa amortyzacji i częstotliwość wymiany są bardzo niskie. ② Proces MBBR charakteryzuje się dużą zdolnością usuwania azotu. Na zawieszonych nośnikach mogą współistnieć środowiska tlenowe, beztlenowe i beztlenowe, umożliwiając realizację zarówno reakcji nitryfikacji, jak i denitryfikacji w jednym reaktorze. Bakterie nitryfikacyjne mogą szybko rosnąć na biofilmie utworzonym na zawieszonych nośnikach, osiągając optymalną nitryfikację. ③ Proces MBBR charakteryzuje się dobrą tolerancją na obciążenia udarowe, zwiększając stabilność ścieków i odporność na substancje toksyczne. ④ Przyjęcie procesu MBBR umożliwia rozsądną modernizację i renowację oryginalnego sprzętu do oczyszczania, prawie bez zmiany sposobu użytkowania gruntu, oszczędzając w ten sposób miejsce. ⑤ Tradycyjne oczyszczanie ścieków wymaga dodania ram wsporczych nośników w zbiorniku napowietrzającym, natomiast proces MBBR eliminuje ten etap, zmniejszając w ten sposób trudność w utrzymaniu urządzeń napowietrzających i zarządzaniu nośnikami.
3 Plan Renowacji Zbiorników Biochemicznych
3.1 Budowa nowych zbiorników beztlenowych i beztlenowych
After demolishing the buildings on the west side of the plant's biochemical tank area, new anoxic and anaerobic tanks were constructed on the cleared land. The anoxic zone was modified from the initial section of the existing biochemical tank. Active construction of the anoxic and anaerobic tanks was carried out. Their plan dimensions and effective volume must meet relevant usage requirements, and the hydraulic retention time was scientifically planned to enable them to play an important role. During the construction of the anoxic tank, the minimum temperature was controlled to >12 stopni oraz dobrze wdrożono zarządzanie wskaźnikami, takimi jak stężenie zawiesiny w mieszanym płynie, stężenie azotanów denitryfikacji i stopień denitryfikacji. Zimą może wystąpić niewystarczające źródło węgla; można dodać odpowiednią ilość źródła węgla w celu zwiększenia wydajności denitryfikacji. Nowo wybudowany zbiornik beztlenowy jest wyposażony łącznie w 16 jednostek pionowych mieszadeł turbinowych o mocy 5 kW; istniejąca strefa beztlenowa zbiornika biochemicznego wyposażona jest łącznie w 8 zestawów śmigieł pionowych o mocy 5 kW; zbiornik beztlenowy wyposażony jest łącznie w 6 zestawów mieszadeł zatapialnych o mocy 6,5 kW.
Porównując współczynniki trudności zadań usuwania fosforu i usuwania azotu, usuwanie azotu jest zdecydowanie większym wyzwaniem. Zwykle zadowalające efekty usuwania fosforu można uzyskać stosując chemiczne metody usuwania fosforu. Aby zoptymalizować efekty usuwania azotu, gdy temperatury są niskie, a dopływający azot całkowity jest wysoki, osad można zawrócić do sekcji beztlenowej, aby zapewnić dłuższy czas retencji w sekcji beztlenowej.
3.2 Remont istniejących zbiorników biochemicznych
Po remoncie istniejący zbiornik biochemiczny podzielono na cztery części: Pomiędzy pierwszą i czwartą częścią dodano ściankę działową. Obszary przed i za ścianą działową w tych dwóch częściach to odpowiednio strefa beztlenowa i strefa nośna (strefa MBBR) oraz strefa MBBR i strefa odgazowania. Obie części, druga i trzecia, to strefy MBBR. Dodanie przegrody w czwartej części może kontrolować stężenie rozpuszczonego tlenu w wewnętrznym zawracanym do obiegu mieszanym ługu w rozsądnym zakresie. Ponadto w strefie MBRR zainstalowano urządzenia takie jak sita i aeratory z rurami perforowanymi, aby poprawić wydajność operacyjną zbiornika biochemicznego. Po zakończeniu renowacji strefy aerobowej zbiornika biochemicznego łączna efektywna objętość zbiorników strefy odgazowania i strefy MBBR sięga 38 000 m3. Strefa odgazowania wyposażona jest łącznie w 12 pomp osiowych o mocy 18,5 kW, z czego 4 pracują w trybie rezerwowym; stosowane są nośniki zawieszone z czystego HDPE.
3.3 Remont dmuchawowni i układu napowietrzania
W dmuchawowni znajdują się 4 dmuchawy: 3 to stare dmuchawy o przepływie wlotowym 480 m³/min i jedna to nowa dmuchawa. Chłodzenie wodą jest główną metodą chłodzenia starych dmuchaw o mocy 830 kW każda; Chłodzenie powietrzem to główna metoda zastosowana w nowej dmuchawie o mocy 670 kW. Porównując stan eksploatacyjny starych i nowych dmuchaw, nowa dmuchawa pracuje wydajniej i efektywniej. Stare dmuchawy mają nie tylko niską wydajność roboczą, ale także wymagają kosztownych konserwacji i napraw.
Projektując wielkość napowietrzania dla strefy tlenowej należy ją uwzględnić w oparciu o najwyższe zapotrzebowanie tlenu w strefie tlenowej, przyjmując finalnie wybraną wartość 720 m3/min. Konfiguracja perforowanych rur napowietrzających powinna opierać się na objętości powietrza 4 dmuchaw. Prace związane z wymianą starych dmuchaw należy przeprowadzić skutecznie. Zakup 3 nowych dmuchaw w celu zastąpienia starych jest korzystny ze względu na zmniejszenie objętości napowietrzania. Podczas wymiany rur napowietrzających wymieniane są tylko stare rury napowietrzające znajdujące się w zbiorniku aerobowym.
3.4 System oczyszczania osadów
Głównym urządzeniem do oczyszczania osadu stosowanym w oczyszczalni ścieków w hrabstwie Xichou jest prasa filtracyjna do zagęszczania i odwadniania osadu. Kompleksowa analiza procesów odwadniania i zagęszczania osadów, integrowanie operacji zagęszczania i odwadniania osadów może zminimalizować koszty inwestycji kapitałowych i zmniejszyć dozowanie flokulantów o wysokiej-polimerach. Aby uniknąć szkód dla środowiska spowodowanych obróbką osadów, wybrano technologię mechanicznego zagęszczania i odwadniania osadu, aby skutecznie kontrolować zanieczyszczenie środowiska i atmosfery.
3.5 System dezodoryzacji
Metod usuwania nieprzyjemnych zapachów jest wiele, do powszechnie stosowanych należą metody biologiczne, chemiczne i fizyczne. Różne metody usuwania nieprzyjemnych zapachów różnią się znacznie pod względem mechanizmów dezodoryzacji, warunków stosowania i typów technicznych. Po kompleksowej analizie specyficznych okoliczności tego projektu i rozważeniu zalet i wad różnych technologii dezodoryzacji, ostatecznie wybrano proces dezodoryzacji jonowej do przeprowadzenia odpowiednich operacji.
3.6 Kluczowe punkty renowacji procesu
3.6.1 Wybór przewoźnika
Wybierając nośniki zawieszone, należy upewnić się, że materiał produkcyjny ma wystarczającą odporność na korozję, a całkowita efektywna powierzchnia właściwa spełnia normy dotyczące ścieków, gwarantując w ten sposób biomasę. Jednocześnie żywotność, odporność na zużycie i wytrzymałość nośników podwieszanych muszą odpowiadać normom, przy żywotności utrzymywanej na poziomie ponad 15 lat.
3.6.2 Akumulacja przewoźników
W miarę przepływu wody nośniki zmieniają położenie, co powoduje gromadzenie się dużej liczby nośników przed ekranami przechwytującymi. Po pewnym czasie ekrany przechwytujące mogą się zatkać. Zwiększone napowietrzanie służy do wypłukania nagromadzonych nośników. Na każdym ekranie przechwytującym następuje utrata głowy. Pod wpływem różnicy poziomów wody na ekranie gromadzi się duża liczba nośników. Wraz ze wzrostem różnicy poziomów wody wzrasta również ilość akumulacji nośnika. Urządzenie do recyklingu nośników jest zainstalowane w strefie przewoźnika. Napędzane przez urządzenie do transportu powietrznego, nośniki na końcu strefy nośników są zawracane na przód, zapobiegając gromadzeniu się nośników.
3.7 Analiza efektywności operacyjnej po-renowacji
Całkowita wartość inwestycji w ten projekt wynosi 219,91 milionów juanów. Średni jednostkowy koszt operacyjny wynosi 0,4 juana/m3, a średni jednostkowy koszt całkowity wynosi 0,5 juana/m3. Po zakończeniu i oddaniu do użytku zmodernizowanego projektu renowacji, jego przepływ wody jest bardzo zadowalający, stan operacyjny jest dobry, a standardy jakości wody ściekowej mogą spełniać odpowiednie wymagania.
4 Wniosek
Podczas budowy tego projektu modernizacji i renowacji skutecznie wykorzystano istniejące konstrukcje. Dzięki racjonalnemu wykorzystaniu technologii MBBR prace renowacyjne układu osiągnęły dobre wyniki bez zwiększania powierzchni, znacznie zwiększając zdolność oczyszczania ścieków do usuwania azotu i fosforu oraz optymalizując skuteczność usuwania zanieczyszczeń. Technologia MBBR jest technologią wysoce zaawansowaną, posiadającą nie tylko zalety konwencjonalnych technologii oczyszczania ścieków, ale także efektywnie wykorzystującą wysoką wydajność oczyszczania specjalnych nośników, znacznie poprawiając skuteczność oczyszczania zanieczyszczeń.
Na podstawie analizy i demonstracji, aby zapewnić racjonalność planu, zaleca się przyjęcie schematu procesu MBBR. Przeprowadzając-renowację pierwotnego układu biologicznego na miejscu, dodając nośniki do strefy tlenowej w celu zwiększenia jej nośności, gwarantuje się, że oczyszczanie azotem spełnia standardy. Późniejsze użycie osadników-o dużej gęstości + filtrów tkaninowych do kontroli SS i TP może zagwarantować stabilne ścieki spełniające normę klasy 1A. Proces MBBR, jak również różne procesy kombinowane, które włączają MBBR do systemów osadu czynnego, działają stabilnie, są łatwe w obsłudze i regulacji, mają silną tolerancję na zmiany jakości i ilości dopływających ścieków, zapewniają dobre efekty usuwania azotu i fosforu oraz stanowią ekonomiczną, wydajną i stabilną metodę oczyszczania ścieków. W miarę wzrostu krajowych i lokalnych wymagań dotyczących jakości ścieków z oczyszczalni ścieków, proces ten jest bardzo odpowiednim rozwiązaniem w przypadku projektów stojących przed wyzwaniami, takimi jak wczesna budowa z procesami niespełniającymi nowych wymagań, ograniczona dostępność gruntów, wysokie koszty gruntów i trudności finansowe. Z pewnością znajdzie szersze zastosowanie przy modernizacji i renowacji oczyszczalni ścieków komunalnych i przemysłowych.
Ponadto podczas tego projektu renowacji wprowadzono ukierunkowane środki kontroli ścieżki denitryfikacji w oparciu o rzeczywiste warunki podczas renowacji zbiorników biochemicznych, w tym usprawniono zarządzanie wskaźnikami takimi jak stężenie azotanów denitryfikacji i stopień denitryfikacji. Renowacja procesu skupiała się na usprawnieniu selekcji przewoźników i zarządzaniu akumulacją. Łącząc remonty dmuchawowni i układu napowietrzania, układu oczyszczania osadów i układu dezodoryzacji, zwiększono kompleksową zdolność oczyszczania oczyszczalni ścieków.