Projekt nadogradnje i obnove uređaja za pročišćavanje otpadnih voda postupkom A2/O-MBBR
Uz kontinuirano povećanje svijesti javnosti o okolišu, uređaji za pročišćavanje otpadnih voda moraju aktivno provoditi aktivnosti nadogradnje i obnove, usvojiti napredne tehnologije za pročišćavanje otpadnih voda, postići ponovnu upotrebu otpadnih voda i pridonijeti svojim udjelom održivom društvenom razvoju. Veliki izazov s kojim se susreće tijekom nadogradnje i obnove uređaja za pročišćavanje otpadnih voda je uklanjanje dušika i fosfora. Korištenjem MBBR tehnologije ovaj je problem učinkovito riješen. Ovaj se rad usredotočuje na gradsko postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda u okrugu Xichou, koje koristi kombinirani postupak predtretmana + A2/O sekundarni biološki proces + filtraciju platnenim medijem + dezinfekciju natrijevim hipokloritom. Odjeljak za biološko pročišćavanje koristi integriranu opremu za pročišćavanje otpadnih voda (uključujući pred-anoksični spremnik, anaerobni spremnik, anoksični spremnik, aerobni spremnik, kosi cijevni taložni spremnik, platneni filtar za medije i spremnik za dezinfekciju).
1 Pregled projekta
Izgradnja mreže kanalizacijskih cijevi koja podržava gradsko postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda u okrugu Xichou, Wenshan Zhuang i autonomnoj prefekturi Miao, pokrajini Yunnan, uključuje projekte u šest općina: Dongma, Lianhuatang, Banggu, Fadou, Bolin i Xinmajie. Ukupna duljina potpornih mreža kanalizacijskih cijevi u ovim općinama iznosi oko 39,182 km, s promjerima cijevi od DN200 mm do DN500 mm, uz korištenje rebrastih cijevi od polietilena visoke -gustoće (HDPE). Integrirane crpne stanice izgrađene su u općinama Lianhuatang i Xinmajie. U općini Xinmajie postoji Q=25 m³/h, PE cijev za dovod vode pod pritiskom DN150 mm od 50 m, a u općini Lianhuatang, Q=25 m³/h, PE cijev za dovod vode pod pritiskom DN200 mm od 15 m. Ukupna građevinska površina uređaja za pročišćavanje otpadnih voda iznosi 3.482 m², uključujući sveobuhvatnu zgradu, integriranu opremu za pročišćavanje otpadnih voda, transformatorsku i razdjelnu prostoriju, prostoriju za nadzor, regulacijski spremnik, spremnik mulja, spremnik vode za ponovnu upotrebu, prostoriju za odvodnjavanje mulja i spremište za mulj, rešetkasti kanal, pumpnu stanicu za podizanje i spremnik za hitne slučajeve.
2 Analiza kvalitete vode i odabir glavnog procesa
2.1 Kvaliteta ulazne i otpadne vode
Sveobuhvatna analiza kvalitete vode u gradskom postrojenju za pročišćavanje otpadnih voda okruga Xichou pokazuje da je njezina koncentracija stabilna s blagim trendom pada. Budući da je trenutni proces visoko-učinkovit proces obrade otpadnih voda, volumen spremnika za obradu nije velik, a njegova tolerancija na udarna opterećenja nije velika. Stoga se standard jamstvene stope za pokazatelje kakvoće ulazne vode ne može postaviti previsoko; ovaj put je postavljen na 90%. Nadalje, postrojenje dnevno prima 500 m³ procjedne vode s deponije. Prilikom projektiranja konačne ulazne kvalitete vode, potrebno je osloniti se na ukupni trend kvalitete vode kako bi se učinkovito dovršio relevantni rad na projektiranju. Pokazatelji kvalitete vode prikazani su uTablica 1.
Omjer BPK5/KPK u otpadnoj vodi je 0,35, što ukazuje na lako biorazgradivu otpadnu vodu; omjer BPK5/TN je 3. Da bi se ispunio standard TN otpadnih voda, potrebne su dodatne mjere za pročišćavanje, kao što je dodavanje vanjskog izvora ugljika; omjer BPK5/TP je 26,3, što je pogodno za biološko uklanjanje fosfora.
Trenutno su zaostale količine NH3-N i TN relativno visoke, a učinkovitost uklanjanja je slaba. To znači da se nitrifikacija NH3-N ne može u potpunosti provesti u starom aerobnom spremniku. Budući da anoksični spremnik nije izvorno postavljen, nije došlo do procesa denitrifikacije. Uklanjanje dušika postignuto je samo ispuštanjem viška mulja, a metoda nitrifikacije-denitrifikacije nije korištena.
2.3 Glavni proces
Nakon temeljite analize specifične situacije gradskog postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda okruga Xichou, nadogradnja i obnova morali su se dovršiti unutar lokacije postrojenja. Prostor unutar biljnog područja vrlo je ograničen. Pri određivanju procesa pročišćavanja otpadnih voda bilo je potrebno cjelovito sagledati uvjete lokacije i razumno iskoristiti postojeći proces pročišćavanja biokemijskog spremnika. Nakon opsežnog istraživanja, usvajanje A2/O-MBBR procesa (koji se naziva MBBR proces) učinkovito je riješilo pitanja korištenja zemljišta i rada. Ovaj pristup omogućio je trodimenzionalno proširenje kapaciteta biokemijskog spremnika i omogućio aktivnu konstrukciju anoksičnih i anaerobnih spremnika. MBBR proces kombinira aktivni mulj s biofilmom. Njegove prednosti očituju se u relativno malom otisku, dugom biološkom lancu, sposobnosti postizanja idealnih standarda kvalitete otpadnih voda i stabilnom radu. Metoda biofilma za uklanjanje dušika također pokazuje dobre rezultate tijekom sezona niskih{10}}temperatura. Tijek MBBR procesa prikazan je uSlika 1.
2.4 Prednosti MBBR procesa
Uspoređujući MBBR proces, metode biofilma s fiksnim-medijima i postupke s aktivnim muljem, MBBR proces ističe se najistaknutijim prednostima, konkretno: ① Viseći nosači uglavnom su izrađeni od modificiranih materijala kao što su PP i PE, nudeći dobru izdržljivost. Budući da je viseće nosače lako pokrenuti i rukovati, rijetko se javljaju problemi poput nakupljanja i začepljenja. Stoga, kada se primjenjuju na sustav prozračivanja i efluentne uređaje sustava za pročišćavanje otpadnih voda, njihova stopa amortizacije i učestalost zamjene su vrlo niske. ② MBBR proces ima jaku sposobnost uklanjanja dušika. Aerobna, anoksična i anaerobna okolina mogu koegzistirati na suspendiranim nosačima, omogućujući da se i reakcije nitrifikacije i denitrifikacije završe unutar jednog reaktora. Nitrifikacijske bakterije mogu brzo rasti na biofilmu formiranom na suspendiranim nosačima, postižući optimalnu nitrifikaciju. ③ MBBR proces ima dobru toleranciju na udarna opterećenja, povećavajući stabilnost efluenta i otpornost na otrovne tvari. ④ Usvajanjem MBBR procesa, može se koristiti razumna nadogradnja i obnova originalne opreme za obradu, bez gotovo ikakve promjene u korištenju zemljišta, čime se štedi prostor. ⑤ Tradicionalna obrada otpadnih voda zahtijeva dodavanje potpornih okvira nosača u spremnik za prozračivanje, dok MBBR postupak eliminira ovaj korak, čime se smanjuju poteškoće održavanja uređaja za prozračivanje i upravljanja nosačima.
3 Plan obnove biokemijskog spremnika
3.1 Izgradnja novih anaerobnih i anoksičnih spremnika
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 stupanj, a upravljanje pokazateljima kao što su koncentracija suspendiranih krutih tvari miješane tekućine, koncentracija denitrifikacijskog nitrata i brzina denitrifikacije dobro je primijenjeno. Zimi se može pojaviti nedovoljan izvor ugljika; može se dodati odgovarajuća količina izvora ugljika kako bi se poboljšala učinkovitost denitrifikacije. Novoizgrađeni anoksični spremnik opremljen je s ukupno 16 jedinica vertikalnih turbinskih miješalica od 5 kW; postojeća anoksična zona biokemijskog spremnika opremljena je s ukupno 8 kompleta vertikalnih propelera od 5 kW; anaerobni spremnik opremljen je s ukupno 6 kompleta potopnih miješalica od 6,5 kW.
Uspoređujući koeficijente težine zadataka uklanjanja fosfora i uklanjanja dušika, uklanjanje dušika očito je zahtjevnije. Obično se zadovoljavajući učinak uklanjanja fosfora može postići metodama kemijskog uklanjanja fosfora. Kako bi se optimizirali učinci uklanjanja dušika, kada su temperature niske, a ulazni ukupni dušik visok, mulj se može reciklirati u anaerobni odjel kako bi se osiguralo dulje vrijeme zadržavanja u anoksičnom dijelu.
3.2 Obnova postojećih biokemijskih spremnika
Nakon obnove postojeći biokemijski spremnik podijeljen je u četiri dijela: između prvog i četvrtog dijela dodan je pregradni zid. Područja prije i iza pregradnog zida u ta dva dijela su anoksična zona i zona nosača (MBBR zona), odnosno MBBR zona i zona otplinjavanja. Drugi i treći dio su MBBR zone. Dodavanje pregradne stijenke u četvrti dio može kontrolirati koncentraciju otopljenog kisika unutarnje reciklirane miješane tekućine unutar razumnog raspona. Nadalje, oprema kao što su zasloni i perforirani cijevni aeratori instalirani su u MBRR zoni kako bi se poboljšala operativna učinkovitost biokemijskog spremnika. Nakon dovršetka obnove aerobne zone biokemijskog spremnika, ukupni efektivni volumen spremnika zone otplinjavanja i MBBR zone doseže 38.000 m³. Zona za otplinjavanje opremljena je s ukupno 12 jedinica aksijalnih pumpi od 18,5 kW, od kojih su 4 u pripravnosti; koriste se suspendirani nosači od čistog HDPE-a.
3.3 Obnova puhaonice i sustava za prozračivanje
U puhaonici se nalaze 4 puhala: 3 su stara puhala s ulaznim protokom od 480 m³/min, a jedna je nova puhala. Vodeno hlađenje je glavni način hlađenja starih puhala, snage 830 kW svaki; hlađenje zrakom glavna je metoda novog puhala, snage 670 kW. Uspoređujući radni status starih i novih puhala, novi puhač radi učinkovitije i djelotvornije. Stari puhači ne samo da imaju nisku radnu učinkovitost, već zahtijevaju i skupe troškove održavanja i popravka.
Prilikom projektiranja volumena prozračivanja za aerobnu zonu, treba se temeljiti na najvećoj potrebi za kisikom u aerobnoj zoni, s konačno odabranom vrijednošću od 720 m³/min. Konfiguracija perforiranih cijevi za prozračivanje trebala bi se temeljiti na volumenu zraka 4 puhala. Radove na zamjeni starih puhala treba provesti učinkovito. Ponovna kupnja 3 nova puhala za zamjenu starih je korisna za smanjenje volumena prozračivanja. Prilikom zamjene aeracijskih cijevi mijenjaju se samo stare aeracijske cijevi unutar aerobnog spremnika.
3.4 Sustav za obradu mulja
Glavna oprema za obradu mulja koja se koristi u postrojenju za pročišćavanje otpadnih voda okruga Xichou je filterska preša za zgušnjavanje mulja i odvodnju. Sveobuhvatna analiza procesa odvodnjavanja i zgušnjavanja mulja, integracija operacija zgušnjavanja i odvodnjavanja mulja može minimizirati troškove kapitalnih ulaganja i smanjiti dozu visoko-polimernih flokulanata. Kako bi se izbjegla šteta za okoliš od obrade mulja, odabrana je tehnologija mehaničkog zgušnjavanja i odvodnjavanja mulja za učinkovitu kontrolu onečišćenja okoliša i atmosfere.
3.5 Sustav dezodoracije
Postoje mnoge metode za tretiranje neugodnih mirisa, a najčešće se koriste biološke, kemijske i fizikalne metode. Različite metode tretiranja mirisa imaju značajne razlike u mehanizmima dezodoracije, uvjetima primjene i tehničkim vrstama. Nakon sveobuhvatne analize specifičnih okolnosti ovog projekta i razmatranja prednosti i nedostataka različitih tehnologija dezodoriranja, postupak ionske dezodoracije konačno je odabran za izvođenje relevantnih operacija.
3.6 Ključne točke obnove procesa
3.6.1 Odabir nositelja
Prilikom odabira visećih nosača, mora se osigurati da proizvodni materijal ima dovoljnu otpornost na koroziju i da ukupna efektivna specifična površina zadovoljava standarde za otpadne vode, čime se jamči biomasa. Istodobno, radni vijek, otpornost na habanje i čvrstoća visećih nosača moraju zadovoljavati standarde, s vijekom trajanja preko 15 godina.
3.6.2 Akumulacija nositelja
Kako voda teče, nosači mijenjaju položaj, uzrokujući nakupljanje velikog broja nosača ispred zaslona za presretanje. Nakon nekog vremena, zasloni za presretanje mogu se začepiti. Povećanje prozračivanja koristi se za ispiranje nakupljenih nosača. Gubitak glave događa se pri svakom ekranu presretanja. Veliki broj nosača nakuplja se pod pritiskom razlike u razini vode preko zaslona. Kako se razlika u razini vode povećava, povećava se i količina akumulacije nosača. U zoni nosača ugrađen je uređaj za recikliranje nosača. Pokretani uređajem za dizanje zraka, nosači na kraju zone nosača se vraćaju na prednji kraj, sprječavajući nakupljanje nosača.
3.7 Analiza operativne učinkovitosti nakon-obnove
Ukupna investicija za ovaj projekt iznosi 219,91 milijuna juana. Prosječni jedinični operativni trošak je 0,4 juana/m³, a prosječni jedinični ukupni trošak je 0,5 juana/m³. Nakon što je nadograđeni projekt obnove dovršen i pušten u rad, njegov učinak protoka vode je vrlo zadovoljavajući, radni status je dobar, a standardi kvalitete otpadnih voda mogu zadovoljiti relevantne zahtjeve.
4 Zaključak
Tijekom izgradnje ovog projekta nadogradnje i obnove, postojeće strukture su učinkovito iskorištene. Racionalnom primjenom MBBR tehnologije radovi obnove izgleda postigli su dobre rezultate bez povećanja tlocrtne površine, značajno povećavši kapacitet uklanjanja dušika i fosfora sustava za pročišćavanje otpadnih voda i optimizirajući učinkovitost uklanjanja onečišćujućih tvari. Tehnologija MBBR je vrlo napredna, ne samo da posjeduje prednosti konvencionalnih tehnologija pročišćavanja otpadnih voda, već i učinkovito iskorištava visok kapacitet pročišćavanja svojih posebnih nosača, značajno poboljšavajući učinkovitost pročišćavanja onečišćujućih tvari.
Na temelju analize i demonstracije, kako bi se osigurala racionalnost plana, preporuča se usvojiti MBBR procesnu shemu. Izvođenjem in-obnavljanja izvornog biološkog sustava na licu mjesta, dodavanjem nosača u aerobnu zonu kako bi se povećao njezin kapacitet opterećenja osigurava se da obrada dušikom zadovoljava standarde. Naknadna upotreba sedimentacijskih tankova visoke-gustoće + platnenih medijskih filtara za kontrolu SS i TP može jamčiti stabilan efluent koji zadovoljava standard Grade 1A. MBBR proces, kao i različiti kombinirani procesi koji uključuju MBBR u sustave s aktivnim muljem, rade stabilno, jednostavni su za rukovanje i podešavanje, imaju jaku toleranciju na promjene u kvaliteti i količini utjecaja, nude dobre učinke uklanjanja dušika i fosfora te predstavljaju ekonomičnu, učinkovitu i stabilnu metodu pročišćavanja otpadnih voda. Kako nacionalni i lokalni zahtjevi za kvalitetom otpadnih voda iz postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda rastu, ovaj je postupak vrlo prikladno rješenje za projekte koji se suočavaju s izazovima poput rane izgradnje s procesima koji ne mogu ispuniti nove zahtjeve, ograničena dostupnost zemljišta, visoki troškovi zemljišta i poteškoće s financiranjem. Sigurno će se sve više primjenjivati u nadogradnji i obnovi komunalnih ili industrijskih postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda.
Nadalje, tijekom ovog projekta obnove poduzete su ciljane mjere kontrole puta denitrifikacije na temelju stvarnih uvjeta prilikom obnove biokemijskih spremnika, uključujući jačanje upravljanja pokazateljima poput koncentracije denitrifikacijskog nitrata i brzine denitrifikacije. Obnova procesa usmjerena je na poboljšanje odabira prijevoznika i upravljanja akumulacijom. Integriranjem renoviranja puhaonice i sustava prozračivanja, sustava za obradu mulja i sustava za dezodoraciju, poboljšan je sveobuhvatni kapacitet pročišćavanja uređaja za pročišćavanje otpadnih voda.