V roku 2004 začala čistička odpadových vôd v Xilinhote vo Vnútornom Mongolsku čistiť 38 000 m³/d pomocou DE oxidačnej priekopy. Bol určený pre komunálnu kanalizáciu. Dostalo sa to odpadových vôd z bitúnkov – výplachov ohrád, krvi, mastnoty, zvyškov kostí a hnoja – ktoré tlačili prílev CHSK do2 000 mg/la amoniakálny dusík na120 mg/l. Oxidačná priekopa, cyklujúca sa medzi aeróbnym a anoxickým režimom v meste, kde teploty zostávajú po celý rok nízke, nestíhala. Rozpustený kyslík sa pohyboval pod 1 mg/l. Nitrifikačné baktérie sa nikdy nepresadili. Efluent minul triedu B častejšie, ako ju zasiahol. Aktualizácia pridala predúpravu DAF, nový biologický stupeň AAO+MBBR a pokročilú úpravu – a vyriešila všetky štyri problémy naraz. Odpadová voda teraz stabilne spĺňa triedu A. Náklady:0,85 RMB za meter kubický.
1. PÔVODNÁ RASTLINA – A PREČO SA NEDALA
Elektráreň fázy I bola uvedená do prevádzky v auguste 2004 s projektovou kapacitou40,000 m³/d. V biologickej časti sa použil proces oxidačnej priekopy DE (pozri obrázok 1), pričom odpadová voda bola potrebná na splnenieŠtandard triedy BGB 18918-2002. Skutočný prietok potrubnou sieťou bol približne 38 000 m³/d. Pôvodný návrh predpokladal typické charakteristiky komunálnej kanalizácie. Realita bola iná: veľká časť prítoku pochádzala z bitúnkov a koncentrácie znečisťujúcich látok výrazne prekračovali návrhový základ.
Štyri odlišné problémy sa spojili, aby spôsobili, že oxidačná priekopa DE je pre túto stránku nesprávnym procesom:
Problém 1 - CHSK potlačená nitrifikácia
Prítoková CHSK pravidelne dosahuje 2 000 mg/l. Heterotrofné baktérie, ktoré sa živili týmto organickým množstvom, sa rýchlo množili a spotrebovávali rozpustený kyslík rýchlosťou, ktorej sa prevzdušňovací systém nedokázal vyrovnať. DO v oxidačnej priekope zostalpod 1 mg/lna dlhšie obdobia. Nitrifikačné baktérie - autotrofy, ktoré potrebujú vysoké DO, nie vysoké organické látky - boli zbavené kyslíka. Odstraňovanie amoniakového dusíka sa zrútilo ako priamy dôsledok preťaženia CHSK.
Problém 2 - Odpad z bitúnkov odolával biologickému rozkladu
Odpadová voda z bitúnkov je komplexná zmes: voda na umývanie koterca, ktorá obsahuje prasací hnoj a nestrávené krmivo; krv, mastnota, zvyšky mäsa, zvyšky kostí, vlasy a výkaly z podlahy zabíjania. Odpadová voda je hnedočervená s rybím zápachom zistiteľným na metre. Tieto prúdy s vysokým obsahom CHSK a amoniaku rýchlo hnijú. Hydraulický retenčný čas, obmedzený objemom biologickej nádrže, bol príliš krátky na to, aby sa tieto nepoddajné organické látky biologicky rozložili na nízku úroveň. Nezadržané organické nerozpustné látky sa vypúšťajú do odpadovej vody, spotrebúvajú rozpustený kyslík v prijímajúcej vode a poškodzujú ekosystém.
Problém 3 - Striedavý aeróbny/anoxický režim v chlade zlyhal
Xilinhot má nízke teploty po celý rok. Mikrobiálny rast je pomalý; nitrifikačné baktérie sú zo všetkých najcitlivejšie na chlad. V DE oxidačnej priekope sa striedajú aeróbne (uprednostňujúce nitrifikátory) a anoxické (uprednostňujúce denitrifikátory) podmienky. Pri aeróbnej prevádzke bolo okno s dostatkom kyslíka príliš krátke na to, aby nitrifikátory vybudovali životaschopnú populáciu predtým, ako sa cyklus prepol späť na anoxický, čím sa opäť potlačili. Denitrifikačné baktérie, prispôsobené anoxickým podmienkam, trpeli rovnako neustálym cyklovaním. Striedavý kyslíkový režim, tolerovateľný v teplejšom podnebí, sa v chlade Vnútorného Mongolska stal zabijakom odstraňovania dusíka.
Problém 4 - Prevzdušňovanie povrchu odvádza teplo
Povrchové prevzdušňovače fungujú tak, že maximalizujú kontaktnú plochu odpadovej vody a vzduchu, aby poháňali prenos kyslíka. Rovnaká kontaktná plocha tiež poháňa tepelné straty. V klíme Xilinhotu bola každá prevedená jednotka kyslíka spojená s tepelnou penalizáciou - odpadová voda v oxidačnom priekope stratila obmedzené teplo do studeného vzduchu, čo ešte viac znížilo už aj tak pomalú biochemickú kinetiku.
2. STRATÉGIA AKTUALIZÁCIE: DAF + AAO+MBBR + DVOJSTUPŇOVÉ ODSTRAŇOVANIE DUSÍKA
Modernizácia musela súčasne vyriešiť štyri obmedzenia: vysoká CHSK, vysoký amoniak, nízka teplota a žiadna dostupná pôda na stavbu novej nádrže. Riešenie bolo postavené okoloTechnológia MBBR- vybraný pre svoju silnú prispôsobivosť chladnému počasiu, kompaktný pôdorys a schopnosť kombinovať s konvenčnými procesmi bez potreby ďalšieho objemu nádrže.
Nosiče MBBR v aeróbnej zóne prednostne podporujú rast nitrifikačných baktérií a biofilm, ktorý sa oddeľuje od nosičov, kontinuálne naočkuje suspendovaný aktivovaný kal nitrifikátormi. Tým sa priamo kompenzuje nedostatok nitrifikácie, ktorý sužoval pôvodnú oxidačnú priekopu DE. Proces tiež demonštruje silnú toleranciu voči toxickým šokom – čo je dôležité vzhľadom na variabilitu vypúšťania z bitúnkov.
Upgrade definovalo päť návrhových rozhodnutí:
1. Predúprava DAF.Bola pridaná jednotka flotácie rozpusteným vzduchom na odstránenie oleja a SS z bitúnkovej frakcie pred dosiahnutím biologického štádia. Vysoký prítok SS a mastnoty preťažovali oxidačnú priekopu od prvého dňa.
2. Nový tank AAO s nosičmi MBBR.Bola postavená úplne nová primárna anaeróbna/anoxická/aeróbna nádrž s HDPE MBBR nosičmi (500 m²/m³ špecifický povrch, valcový, ~20 mm priemer x 10 mm dĺžka) v anoxickej zóne (3 110 m³ objem nosiča) aj v aeróbnej zóne (6 264 m³ nosiča). Dizajn MLSS: 4 000 mg/L. Anaeróbna HRT: 2,0 h. Anoxická HRT: 6,2 h. Aeróbna HRT: 12,5 h.
3. Oxidačná priekopa prevedená na sekundárny AO.Existujúca oxidačná priekopa DE bola opätovne použitá na sekundárnu anoxicko/aeróbnu nádrž (celková HRT 12,2 h, 6,1 h každá zóna). S prítokom TN dosahujúcim 130 mg/l jednostupňový AO nemohol dosiahnuť požadované odstránenie - vnútorné recirkulačné pomery by museli prekročiť 1 000 %. Dvojstupňová AO robí odstraňovanie dusíka matematicky dosiahnuteľným pri praktických recirkulačných pomeroch (300 % primárne, 200 % sekundárne).
4. Pokročilá liečba.Vysokoúčinná sedimentačná nádrž (povrchové zaťaženie 7,3 m³/m²·h, s trubicovým usadzovacím médiom) nasledovaná kontinuálnymi pieskovými filtrami (48 jednotiek, AS 50020, 5,5 m² každá, celková plocha filtrácie 288 m², konštrukčná rýchlosť filtrácie 5,78 m/h) bola pridaná za sekundárny odkalovač triedy A do leštidla.
5. Inteligentné prevzdušňovanie a dávkovanie chemikálií.Presné prevzdušňovanie a automatické dávkovanie chemikálií na báze internetu vecí nahradilo manuálne ovládanie založené na skúsenostiach – eliminovalo chronické prevzdušňovanie a nadmerné dávkovanie, ktoré zvýšilo prevádzkové náklady pôvodného závodu.
3. STAVBA BEZ VYPNUTIA - TRI VÝZVY
Počas modernizácie závod nemohol zastaviť čistenie odpadových vôd. Objavili sa tri výzvy:
Výzva 1 - Zachovanie súladu počas rekonštrukcie nádrže.Odpojenie jednej biologickej nádrže počas obdobia dažďov (júl – september) zvýšilo zaťaženie zostávajúcich nádrží. Riešenie: nádrže boli rekonštruované jeden po druhom. Stará nádrž na zahusťovanie kalu bola prerobená na dočasnú sedimentačnú nádrž na zber a vracanie sekundárnej cirkulujúcej vody, čím sa zabránilo jej zaťaženiu biologickej časti. Núdzové nádrže boli vyprázdnené pred predpovedaním výdatných zrážok.
Výzva 2 - Prekrývajúca sa konštrukcia a bezpečnosť.Stavebné práce a inštalácia procesného potrubia prebiehali súčasne v sekundárnej nádrži AO. Riešenie: Bol vytvorený štruktúrovaný komunikačný a koordinačný protokol s podrobnými bezpečnostnými plánmi a postupmi reakcie na núdzové situácie, ktoré definujú zodpovednosti každej strany.
Vyzvite 3 - Likvidáciu kalu z vyradenej nádrže.Sekundárna AO nádrž obsahovala 4,5 m aktivovanej kalovej vody plus 0,5 m anorganického sedimentu. Riešenie: nový systém odvodnenia kalu bol uvedený do prevádzky predčasne; časť kalu bola odvodnená a časť bola prevedená na osivo do novej primárnej nádrže AAO.
4. VÝSLEDKY: TRIEDA A VÝTOK Z TRIEDY B+ VPLYV
4.1 Kvalita vody – pred a po
Charakteristiky prítoku sú podľa akéhokoľvek štandardu závažné – zmes komunálnych odpadových vôd a odpadových vôd z bitúnkov. V tabuľke 1 sú uvedené konštrukčné a skutočné hodnoty v rámci siedmich parametrov spolu s rýchlosťami odstraňovania dosiahnutými po aktualizácii.
| Parameter | Dizajnový vplyv (mg/L) | Skutočný prítok (mg/l) | Dizajnový odpad (mg/l) | Skutočný výtok (mg/l) | Miera odstránenia |
| COD | 2,000 | Menšie alebo rovné 2 000 | Menšie alebo rovné 50 | Menšie alebo rovné 50 | Väčšie alebo rovné 97,5 % |
| BSK₅ | 800 | Menšie alebo rovné 800 | Menšie alebo rovné 10 | Menšie alebo rovné 10 | Väčšie alebo rovné 98,8 % |
| SS | 380 | Menšie alebo rovné 380 | Menšie alebo rovné 10 | Menšie alebo rovné 10 | Väčšie alebo rovné 97,3 % |
| TN | 130 | Menšie alebo rovné 130 | Menšie alebo rovné 15 | Menšie alebo rovné 15 | Väčšie alebo rovné 88,5 % |
| NH3-N | 110 | Menšie alebo rovné 110 | Menšie alebo rovné 5 (8)* | Menšie alebo rovné 5 (8)* | Väčšie alebo rovné 95,5 % |
| Olej a tuk | 190 | Menšie alebo rovné 190 | Menšie alebo rovné 1 | Menšie alebo rovné 1 | Väčšie alebo rovné 99,5 % |
| TP | 14 | Menšie alebo rovné 14 | Menšie alebo rovné 0,5 | Menšie alebo rovné 0,5 | Väčšie alebo rovné 96,4 % |
*Hodnota odtoku NH3-N je normálne 5 mg/l; 8 mg/l platí, keď je teplota vody nižšia ako 12 stupňov.
Po inovácii všetky ukazovatele odpadových vôd stabilne spĺňaliŠtandard triedy A GB 18918-2002, napriek koncentráciám prítoku ďaleko presahujúcim pôvodný projektový základ. Účinnosť čistenia biologického systému sa výrazne zlepšila vo všetkých parametroch (pozri obrázok 3).
4.2 Rozdelenie prevádzkových nákladov
Ročné priame prevádzkové náklady sú približne12,45 milióna RMBs uvedením jednotkových nákladov0,8528 RMB/m³(okrem odpisovania zariadení a financovania). Dominuje elektrina, účtovníctvo62.4%prevádzkových nákladov – priamy dôsledok vysokej spotreby kyslíka z koncentrovaného prítoku a chladného podnebia, ktoré spomaľuje biologickú kinetiku.
| Komponent nákladov | RMB/m³ | Podiel z celkového počtu | Kľúčový ovládač |
| Elektrina | 0.5319 | 62.4% | Dúchadlá (inštalované 1 035 kW), čerpadlá, miešanie MBBR |
| Chemikálie | 0.2459 | 28.8% | PAC, PAM, oxid chloričitý, zdroj uhlíka |
| práce | 0.0750 | 8.8% | Personál prevádzky a údržby |
| Celkom | 0.8528 | 100% | Ročná celková suma: ~ 12,45 milióna RMB |
5. ENERGETICKÁ OPTIMALIZÁCIA: INTELIGENTNÉ OVLÁDANIE POMOCOU MANUÁLNEHO HÁDANIA
Keďže elektrina predstavovala 62 % prevádzkových nákladov, energetická účinnosť nebola voliteľná. Do návrhu boli zakomponované tri opatrenia:
1. Presné prevzdušňovanie založené na IoT.Platforma internetu vecí zhromažďuje v reálnom čase údaje o DO, čpavku a prietoku a potom automaticky upravuje výkon ventilátora. Namiesto chodu dúchadiel s pevnou rýchlosťou na základe skúseností operátora, systém dodáva presne taký vzduch, aký biológia potrebuje – nič viac, nič menej.
2. Inteligentné dávkovanie chemikálií.Dávkovanie PAC, PAM a oxidu chloričitého je spojené s prietokom v reálnom čase a zaťažením znečisťujúcimi látkami, čím sa eliminuje tečenie bezpečnostného faktora, ktoré zvyšuje spotrebu chemikálií v ručne ovládaných zariadeniach.
3. Adaptívne prevádzkové režimy.V obdobiach nízkej koncentrácie prítoku sa proces MBBR môže presunúť do prevádzkového režimu so zníženou spotrebou energie – menej dúchadiel online, nižšia intenzita miešania – bez toho, aby sa riskovalo dodržiavanie odpadových vôd. Návrh budovy tiež maximalizuje prirodzené vetranie, aby sa znížila potreba energie HVAC.
KĽÚČOVÉ ZBERY
1. DE oxidačné priekopy zlyhávajú v chladnom podnebí s vysoko pevnými odpadovými vodami.Striedavý aeróbny/anoxický cyklus zabraňuje stabilizácii populácie nitrifikátora alebo denitrifikátora a povrchové prevzdušňovanie stojí teplo. Ak má vaša rastlina nízku teplotu aj vysoký obsah amoniaku, oxidačná priekopa DE je nesprávny biologický proces.
2. Nosiče MBBR naočkujú nitrifikátory do suspendovaného kalu.Toto je kľúčový mechanizmus, ktorý kompenzuje nedostatok nitrifikácie pôvodného procesu. Biofilm na nosičoch prednostne pestuje nitrifikačné baktérie a kontinuálne osieva zmesový lúh - forma bioaugmentácie in situ, ktorá nevyžaduje žiadny externý zdroj uhlíka.
3. Dvojstupňová AO umožňuje praktické odstraňovanie dusíka s vysokou pevnosťou.S prítokom TN pri 130 mg/l by jednostupňový AO potreboval vnútorné recirkulačné pomery presahujúce 1 000 %. Rozdelením zaťaženia dusíkom medzi primárnu nádrž AAO+MBBR a sekundárnu nádrž AO sa dosiahne trieda A TN (menej alebo rovná 15 mg/l) pri zvládnuteľných pomeroch recirkulácie.
4. O predbežnej úprave DAF nemožno rokovať, ak je v zmesi odpadová voda z bitúnku.Olej a mastnota z omietok zanesú nosiče MBBR a potláčajú prenos kyslíka. Odstráňte ich pred biologickým štádiom alebo zaplaťte pokutu v elektrine dúchadla.
5. Konštrukcia bez odstavenia je dosiahnuteľná s fázovým radením nádrží.Najprv postavte novú primárnu nádrž AAO, uveďte ju do prevádzky a potom starú oxidačnú priekopu odstavte do režimu offline na konverziu na sekundárnu nádrž AO. Stará nádrž na zahusťovanie kalu môže slúžiť ako dočasný sedimentačný nárazník počas prerušenia.
6. Prevádzkové náklady pri 0,85 RMB/m³ pre prítok CHSK 2 000 mg/l sú konkurencieschopné.Štruktúra nákladov, v ktorých dominuje elektrina (62 %), odráža skutočnú spotrebu kyslíka v tejto odpadovej vode. Ovládanie prevzdušňovania založené na IoT a adaptívne prevádzkové režimy sú páky, ktoré mu bránia ísť vyššie.
Plánujete upgrade ČOV alebo potrebujete médium MBBR?
Juntai dodáva nosiče biofilmu MBBR, médiá na usadzovanie šikmých rúr a súvisiace produkty na úpravu vody s plnou podporou návrhu procesu. Ak váš závod čelí podobným výzvam – silnému prítoku, zlyhaniu nitrifikácie v chladnom podnebí alebo kapacitným obmedzeniam bez pôdy na expanziu – môžeme vám pomôcť vyhodnotiť možnosti procesu a špecifikovať správne médium pre vaše biologické štádium.
| Produkty MBBR & Tube Settler | Požiadajte o podporu návrhu procesu | Kompletný sortiment |