100 000 m³/d ČOV In-situ modernizácia: MBBR + denitrifikačný biofilter + magnetická koagulácia Meet DB51/2311 Without New Land

DOMOV › PRÍPADY › MBBR + DENITRIFIKAČNÝ BIOFILTER - AKTUALIZÁCIA ČOV

Aplikácia MBBR + denitrifikačného biofiltra + magnetická koagulačná sedimentácia na in-situ modernizáciu čistiarne odpadových vôd

Zverejnené: 25. 5. 2026 • Kategória:Prípady• Značky:MBBR · Denitrifikačný biofilter · Magnetická koagulácia · Modernizácia ČOV

ODDIEL 1

1 Prehľad projektu

1.1 Pozadie projektu

Priemyselný park centralizovaná čistiareň odpadových vôd v Chengdu s kapacitou100,000 m³/dbola uvedená do prevádzky v roku 2013. Využíva proces prevzdušnenej posypovej komory + AAO + sekundárna sedimentačná nádrž + filter typu D + UV dezinfekcia a kvalita odpadovej vody spĺňa štandard triedy ANorma vypúšťania znečisťujúcich látok pre čistiareň komunálnych odpadových vôd(GB 18918–2002). Prietok čistenia sa pohybuje od 91 000 do 118 000 m³/d, pričom priemyselná odpadová voda predstavuje asi 48 %. S vydanímNorma vypúšťania látok znečisťujúcich vodu pre mestské povodia a povodia v provincii Sichuan(DB51/2311–2016) v roku 2017 je závod povinný spĺňať normu vypúšťania pre centralizované čistiarne odpadových vôd priemyselného parku. Existujúce odpadové vody v zásade spĺňajú štandard triedy A, ale kvalita odpadových vôd značne kolíše, s občasným prekročením TN a TP. Súčasne vysoký obsah piesku v prítoku spôsobuje, že prevzdušňovacia komora vyžaduje časté vyprázdňovanie kvôli odkalovaniu. Preto je potrebné tento závod modernizovať.

1.2 Kvalita prítoku a odtoku

Na základe štatistických údajov z rokov 2017 a 2018 je porovnanie medzi pôvodnou projektovou kvalitou prítoku a skutočnou kvalitou prítoku uvedené v tabuľke 1. Je vidieť, že skutočná CHSK a BSK₅ sú nižšie ako návrhové hodnoty, zatiaľ čo SS a TP prítoku sú oveľa vyššie ako návrhové hodnoty.

Tabuľka 1 Porovnanie medzi dizajnom a skutočnou kvalitou vplyvu

Jednotka: mg/l

Porovnanie skutočnej kvality odpadových vôd z roku 2017 a 2018, pôvodného projektového štandardu odpadových vôd a nového štandardu odpadových vôd je uvedené v tabuľke 2. Porovnaním nových a starých noriem sú požiadavky na CHSK a NH₄-N sprísnené, pričom ostatné ukazovatele zostávajú nezmenené. Z tabuľky 2 je zrejmé, že podľa starej normy pre odpadové vody nemôžu TP a TN stabilne spĺňať normu pri 100 % garancii; podľa nového štandardu pre odpadové vody nemôže NH₄-N stabilne spĺňať štandard ani pri 95 % garancii. Preto je dosiahnutie stabilného súladu TP, TN a NH₄-N s novou normou vypúšťaniakľúčové zameranie tejto modernizácie.

Tabuľka 2 Porovnanie kvality odpadovej vody

Jednotka: mg/l

1.3 Existujúce problémy

ODDIEL 2

2 Aktualizácia schémy dizajnu

2.1 Úprava projektovanej kvality vody

Na základe nameranej kvality prítoku z rokov 2017 a 2018 je projektovaná návrhová kvalita prítoku. Návrhová hodnota BSK₅ je znížená, zatiaľ čo návrhové hodnoty SS a TP sú zvýšené, pričom sa zachováva určitá rezerva vzhľadom na namerané hodnoty. Návrhový prítok a kvalita výtoku pre modernizáciu sú uvedené v tabuľke 3.

Tabuľka 3 Návrhový prítok, kvalita výtoku a miery odstraňovania

Jednotka: mg/l

2.2 Schéma aktualizácie

Hlavné obmedzenia modernizácie tohto závodu sú: (1) modernizácia sa musí dokončiť in-situ bez pridania novej pôdy; (2) prítok má vysoký obsah piesku, prevzdušňovacia komora vyžaduje časté odkalovanie a nová primárna sedimentačná nádrž by tiež čelila problému akumulácie piesku; (3) prevádzkové náklady po rekonštrukcii sa musia udržiavať na relatívne nízkej úrovni. Berúc do úvahy tieto obmedzenia a požiadavky na modernizáciu, je určená cesta procesu pre každý stupeň úpravy.

2.2.1 Zlepšenie predbežnej úpravy

Účinnosť predúpravy priamo ovplyvňuje dlhodobú normálnu prevádzku biologickej nádrže. Zariadenie má vysoký obsah piesku v prítoku a prevzdušňovaná komora piesku je preťažená, čo nevyhnutne vedie k tomu, že sa do biologickej nádrže dostane nejaký piesok. Atechnológia rýchlej separácie tuhých látok a kvapalínje určený na zlepšenie predúpravy. Jeho princípom je nechať surovú vodu pretekať cez kontinuálne sa otáčajúcu filtračnú tkaninu, aby sa dosiahlo oddelenie pevných látok a kvapalín, a použiť regenerovanú vodu na nepretržité pranie a odstraňovanie pevných nečistôt zachytených na filtračnej tkanine. Jednou z výhod tejto technológie je jej vysoká presnosť filtrácie: veľkosť pórov filtračnej tkaniny je 0,2 mm, čo je 1/15 veľkosti pórov bežného jemného sita, a dokáže zachytiť viac ako 90 % kalu, jemného piesku, vlasov a iných nečistôt, čím sa výrazne zlepšuje efekt predúpravy. Ďalšou charakteristikou je jeho vysoké zaťaženie pri ošetrovaní a malý pôdorys s hydraulickým retenčným časom len asi 5 sekúnd.

Pri modernizácii sa za hrubé sito nainštalujú tri súpravy zariadení na rýchle oddeľovanie tuhých látok a kvapalín, ktoré poskytujú kapacitu predúpravy 30 000 m³/d, pokrývajú plochu 184 m², pracujú paralelne s pôvodným jemným sitom + komorou s prevzdušňovaným pieskom, ktorá je prevádzkovaná so zníženou kapacitou. Priemyselné podniky, ktoré závod obsluhuje, sú najmä vo výrobe strojov, elektronických výrobkov a výrobe displejov. Medzi charakteristické znečisťujúce látky patria ťažké kovy, fluoridy a žiaruvzdorné CHSK. Podnikové prepustenie spĺňaNorma kvality odpadových vôd pre vypúšťanie do komunálnej kanalizácie(GB/T 31962–2015). Na zvládnutie náhlych šokov spôsobených toxickými látkami je navrhnutá nová núdzová skladovacia nádrž s efektívnym objemom 33 000 m³, úplne zakopaná, s terénnymi úpravami a cestami nad zemou.

2.2.2 Modifikácia biologického úseku

Odstraňovanie TP, NH3-N a TN je potrebné zlepšiť v sekcii biologického čistenia. Z dôvodu obmedzení pôdy a nemožnosti zväčšiť celkový objem nádrže sú na pôvodnej biologickej nádrži AAO urobené tri in-situ modifikácie:

Obrázok 1Celková úprava biologickej nádrže (AAO + MBBR vložené)

2.2.3 Úprava časti o rozšírenej liečbe

Úlohou sekcie pokročilej liečby je zabezpečiť konečnú zhodu TN, TP a SS. Kombinácia denitrifikačného filtra a vysokoúčinnej sedimentačnej nádrže je relatívne vyspelá technická cesta s mnohými aplikačnými prípadmi a tento projekt má v úmysle ju prijať.

(1) Výber denitrifikačného filtra

V súčasnosti sú najpoužívanejšie denitrifikačné filtre v Číne denitrifikačný hlboký filter a denitrifikačný biofilter. TheNávod na projektovanie zásobovania vodou a odvodňovaniaZväzok 5 (Odvodnenie miest) aVšeobecná technická špecifikácia pre denitrifikačný biofilter(GB/T 37528–2019) špecifikujú konštrukčné parametre týchto dvoch filtrov, ako je uvedené v tabuľke 4. Je vidieť, že denitrifikačný biofilter so vzostupným prúdením využívajúci keramzitové filtračné médiá má vyššiu rýchlosť filtrácie a denitrifikačné zaťaženie v porovnaní s denitrifikačným hlbokým filtrom so spodným tokom s použitím kremenného piesku. Štúdie ukázali, že keramzitové filtračné médiá v porovnaní s kremenným pieskom majú výhody vysokej kapacity nosiča biofilmu, vysokého využitia zdroja uhlíka, krátkeho času tvorby biofilmu a rovnomernej distribúcie mikrobiálnych kolónií, zatiaľ čo výhoda kremenného piesku spočíva v jeho silnejšej kapacite na odstraňovanie TN a SS. Upflow filter má dlhší cyklus spätného preplachovania a menšiu stratu filtračnej hlavy v porovnaní s downflow filtrom.

Tabuľka 4 Hlavné konštrukčné parametre denitrifikačného filtra v normách a kódoch

Tento projekt má obmedzený pozemok a modernizované štandardy odpadových vôd nekladú prísnejšie požiadavky na odstraňovanie TN a SS. Celkove je denitrifikačný biofilter s keramzitovým filtračným médiom zvolený ako denitrifikačná jednotka pre pokročilé čistenie. Súčasne je pred filter nainštalované jemné sito s vnútorným prietokovým otvorom s veľkosťou pórov 1 mm, aby sa znížili častice nečistôt vstupujúcich do filtra.

(2) Vysokoúčinná sedimentačná nádrž – magnetická koagulácia

Navrhnutá je magnetická koagulačná sedimentačná nádrž. Magnetická koagulačná sedimentačná nádrž pridáva do filtrátu magnetické médium + polyaluminiumchlorid (PAC) + polyakrylamid (PAM), pričom miešaním a flokuláciou vytvára pevné vločky, čím sa dosahuje vysoká rýchlosť prúdenia pri povrchovom hydraulickom zaťažení až20 m³/(m²·h), oveľa viac ako 6–13 m³/(m²·h) bežných vysokoúčinných sedimentačných nádrží. Okrem dobrého odstraňovania TP a SS má magnetická koagulačná sedimentačná nádrž tiež určitý odstraňovací účinok na žiaruvzdorné CHSK, ťažké kovy a farbu. Tento projekt má obmedzený pozemok a prítok obsahuje určitý podiel priemyselných odpadových vôd, vďaka čomu je magnetická koagulačná sedimentačná nádrž vhodnejšia.

(3) Komplexná úvaha.Denitrifikačný biofilter sa umiestňuje pred magnetickokoagulačnú sedimentačnú nádrž hlavne preto, aby sa plne využil zvyškový BSK5 vo výtoku zo sekundárnej sedimentačnej nádrže ako zdroj uhlíka na denitrifikáciu. Pred filtrom je navrhnuté obtokové potrubie, ktoré umožňuje, aby odpadová voda prúdila priamo do sedimentačnej nádrže magnetickej koagulácie bez prechodu cez filter, čím sa šetrí energia na sekundárne zdvíhanie. Celkový priebeh procesu po aktualizácii je znázornený na obrázku 2.

Obrázok 2Celkový tok procesu po modernizácii (rýchla separácia tuhá látka-kvapalina + AAO/MBBR + denitrifikačný biofilter + magnetická koagulačná sedimentácia)

2.3 Hlavné konštrukcie a konštrukčné parametre

ODDIEL 3

3 Analýza výkonnosti prevádzky

3.1 Výkon zariadenia na rýchlu separáciu tuhých látok a kvapalín

Spotreba energie zariadenia na rýchlu separáciu pevných látok a kvapalín počas prevádzky je 9,12 × 10⁴ kW·h/m³. Medzi separované nečistoty patria domový odpad, jemný piesok, tuhá mastnota, vlasy a vlákna. Priemerný obsah vlhkosti vo vypúšťanom zvyšku je 72,31 % a produkcia suchého zvyšku je 104,6 kg/m³. Produkcia suchého zvyšku v konvenčných zariadeniach na predúpravu je 37,3 kg/m³ a produkcia suchého zvyšku v zariadení na rýchlu separáciu tuhých látok a kvapalín je2,8 krátkonvenčnej predúpravy. Prítok a odpadová voda zo zariadenia sa vysušia a odvážia a výsledky ukazujú, že účinnosť zachytávania filtračnej tkaniny s veľkosťou pórov 0,2 mm pre piesok a vlasové vlákna je92.99%–94.95%. Zatiaľ je zariadenie v stabilnej prevádzke tri roky.

3.2 Výkon biologickej nádrže

Sú zhrnuté ročné priemerné údaje o kvalite prítokovej a odtokovej vody pred (2018) a po (2023) úprave, ako je uvedené v tabuľke 5. Je vidieť, že kvalita odtoku z biologickej nádrže sa po úprave komplexne zlepšila. CHSK, BSK₅, NH3-N, TN a TP klesli o 14,94 %, 12,95 %,62.28%, 25,41 % a 39,16 %, v uvedenom poradí, s najväčším znížením NH3-N, TN a TP. Zároveň sa výrazne zlepšila stabilita každého ukazovateľa odpadovej vody.

Tabuľka 5 Kvalita vody prítoku a odpadovej vody biochemickej nádrže – pred a po renovácii

Obsah organickej hmoty aktivovaného kalu v biologickej nádrži sa po úprave zvýšil. Podľa testovacích údajov bol priemerný pomer MLVSS/MLSS 0,58 v roku 2018 a 0,63 v roku 2023, čo predstavuje nárast o 8,6 %. Zvýšenie obsahu organickej hmoty naznačuje lepšiu aktivitu kalu, a to najmä z dvoch dôvodov: po prvé, predúprava bola posilnená a viac anorganických látok, ako je piesok, je zachytené zariadením na rýchlu separáciu tuhých látok a kvapalín, čím sa znižuje podiel anorganických zložiek v aktivovanom kale; po druhé, pridanie systému MBBR do biologickej nádrže zvyšuje celkovú mikrobiálnu biomasu, čím sa zvyšujú organické zložky v aktivovanom kale.

V auguste boli merané koncentrácie kalu v preddenitrifikačnej zóne, anaeróbnej zóne, anoxickej zóne a MBBR zóne biologickej nádrže s vonkajším pomerom recirkulácie kalu 100% a interným recirkulačným pomerom 200%. Boli odobraté tri sady paralelných vzoriek a priemerné hodnoty sú uvedené v tabuľke 6. Je možné vidieť, že koncentrácie kalu v štyroch čistiacich jednotkách biologickej nádrže sa líšia, pričom najvyššia je v zóne MBBR, po ktorej nasleduje anoxická zóna. Analýza naznačuje, že biofilm pripojený k nosičom MBBR sa nepretržite oddeľuje a mieša do aktivovaného kalu v dôsledku trenia, kolízie a hydraulického prania, čím sa koncentrácia kalu v tejto zóne zvyšuje o približne 3,54 % v porovnaní s anoxickou zónou.

Tabuľka 6 Koncentrácia kalu každej jednotky v biochemickej nádrži

Jednotka: mg/l

3.3 Výkon pokročilej liečby

Keďže TN v odpadovej vode z biologickej nádrže už stabilne spĺňa normu, z dôvodu úspory prevádzkových nákladov sa v skutočnosti do denitrifikačného biofiltra nepridáva žiadny ďalší zdroj uhlíka. Podľa údajov o kvalite vody z roku 2023 je TN v odpadovej vode z biologickej nádrže (7,04 ± 1,01) mg/l. Bez zohľadnenia odstraňovania TN v sekundárnej sedimentačnej nádrži je TN v odpade z denitrifikačného biofiltra (6,43 ± 0,92) mg/l, s mierou odstraňovania 8,7 %. TP v odpadovej vode z biologickej nádrže je (0,16 ± 0,09) mg/l. Bez uvažovania odstraňovania TP v sekundárnej sedimentačnej nádrži je TP vo výtoku z magnetickej koagulačnej sedimentačnej nádrže (0,08 ± 0,04) mg/l, s mierou odstraňovania 50 %.

ODDIEL 4

4 Náklady na rekonštrukciu a prevádzku

ČASŤ 5

5 Záver