Projekt modernizácie a renovácie čističky odpadových vôd s procesom A2/O-MBBR
S neustálym zvyšovaním povedomia verejnosti o životnom prostredí musia čistiarne odpadových vôd aktívne vykonávať modernizačné a renovačné činnosti, prijímať pokročilé technológie na čistenie odpadových vôd, dosahovať opätovné využitie odpadových vôd a prispievať svojím podielom k trvalo udržateľnému sociálnemu rozvoju. Hlavnou výzvou pri modernizácii a renovácii čistiarní odpadových vôd je odstraňovanie dusíka a fosforu. Využitím technológie MBBR je tento problém efektívne vyriešený. Tento článok sa zameriava na čistiareň odpadových vôd v okrese Xichou, ktorá využíva kombinovaný proces predčistenia + proces sekundárneho biologického čistenia A2/O + filtrácia látkového média + dezinfekcia chlórnanom sodným. Sekcia biologického čistenia využíva integrované zariadenie na čistenie odpadových vôd (vrátane pre-anoxickej nádrže, anaeróbnej nádrže, anoxickej nádrže, aeróbnej nádrže, sedimentačnej nádrže so šikmou rúrkou, látkového filtra a dezinfekčnej nádrže).
1 Prehľad projektu
Výstavba kanalizačnej siete podporujúca čistiareň odpadových vôd v okrese Xichou, Wenshan Zhuang a autonómna prefektúra Miao, provincia Yunnan, zahŕňa projekty v šiestich obciach: Dongma, Lianhuatang, Banggu, Fadou, Bolin a Xinmajie. Celková dĺžka nosných kanalizačných potrubných sietí v týchto obciach je približne 39,182 km, s priemermi rúr od DN200 mm do DN500 mm, s použitím vysokohustotných polyetylénových dvojitých vlnitých rúrok (HDPE). Integrované čerpacie stanice sú postavené v mestských častiach Lianhuatang a Xinmajie. V štvrti Xinmajie je Q=25 m³/h, DN150 mm tlakové PE vodovodné potrubie s dĺžkou 50 m, a v Lianhuatang Township, Q=25 m³/h, DN200 mm tlakové vodovodné PE potrubie s dĺžkou 15 m. Celková stavebná plocha čistiarne odpadových vôd je 3 482 m², vrátane komplexnej budovy, integrovaného zariadenia na čistenie odpadových vôd, transformátorovej a rozvodnej miestnosti, monitorovacej miestnosti, regulačnej nádrže, kalovej nádrže, nádrže na opätovné použitie vody, odvodňovacej miestnosti kalu a skladu kalu, sitového kanála, výťahovej čerpacej stanice a havarijnej nádrže.
2 Analýza kvality vody a výber hlavného procesu
2.1 Kvalita prítokovej a odpadovej vody
Komplexná analýza kvality pritekajúcej vody v čistiarni odpadových vôd v okrese Xichou ukazuje, že jej koncentrácia je stabilná s miernym klesajúcim trendom. Keďže súčasný proces je vysokoúčinný proces čistenia odpadových vôd, objem čistiacich nádrží nie je veľký a jeho tolerancia voči nárazovému zaťaženiu nie je silná. Preto norma garancie pre ukazovatele kvality prítokovej vody nemôže byť nastavená príliš vysoko; tentoraz je nastavená na 90 %. Okrem toho závod denne prijíma 500 m³ výluhu zo skládok. Pri návrhu konečnej kvality prítokovej vody je potrebné vychádzať z celkového trendu kvality vody pre efektívne dokončenie príslušných projekčných prác. Ukazovatele kvality vody sú uvedené vTabuľka 1.
Pomer BSK5/CHSKcr v odpadovej vode je 0,35, čo naznačuje ľahko biologicky odbúrateľnú odpadovú vodu; pomer BSK5/TN je 3. Na splnenie štandardu TN pre odpadovú vodu sú potrebné dodatočné opatrenia na úpravu, ako je pridanie externého zdroja uhlíka; pomer BSK5/TP je 26,3, čo je vhodné na biologické odstraňovanie fosforu.
V súčasnosti sú zvyškové množstvá NH3-N a TN relatívne vysoké a účinnosť odstraňovania je nízka. To naznačuje, že nitrifikácia NH3-N nemôže byť plne vykonaná v starej aeróbnej nádrži. Keďže anoxická nádrž pôvodne nebola zriadená, proces denitrifikácie nenastal. Odstránenie dusíka sa dosiahlo iba vypustením prebytočného kalu a metóda nitrifikácie-denitrifikácie sa nepoužila.
2.3 Hlavný proces
Po dôkladnej analýze špecifickej situácie čistiarne odpadových vôd v okrese Xichou bolo potrebné dokončiť modernizáciu a renováciu v areáli závodu. Priestor v areáli závodu je veľmi obmedzený. Pri stanovení postupu čistenia odpadových vôd bolo potrebné komplexne zvážiť podmienky lokality a primerane využiť existujúci proces biochemického čistenia nádrží. Po rozsiahlom výskume sa prijatím procesu A2/O-MBBR (označovaného ako proces MBBR) efektívne vyriešilo využívanie pôdy a prevádzkové problémy. Tento prístup umožnil trojrozmerné rozšírenie kapacity biochemickej nádrže a umožnil aktívnu konštrukciu anoxických a anaeróbnych nádrží. Proces MBBR kombinuje aktivovaný kal s biofilmom. Jeho výhody sa prejavujú v relatívne malej ploche, dlhom biologickom reťazci, schopnosti dosahovať ideálne štandardy kvality odpadovej vody a stabilnej prevádzke. Metóda biofilmu na odstraňovanie dusíka tiež vykazuje dobré výsledky počas-období nízkych teplôt. Priebeh procesu MBBR je zobrazený vObrázok 1.
2.4 Výhody procesu MBBR
V porovnaní s procesom MBBR, metódami biofilmu s pevným{0}}médiom a procesmi aktivovaného kalu proces MBBR vyniká najvýraznejšími výhodami, konkrétne: ① Závesné nosiče sú vyrobené hlavne z modifikovaných materiálov, ako sú PP a PE, a ponúkajú dobrú odolnosť. Keďže zavesené nosiče sa ľahko spúšťajú a obsluhujú, problémy ako zhlukovanie a upchávanie sa vyskytujú len zriedka. Preto pri aplikácii na prevzdušňovací systém a zariadenia na odpadovú vodu systému čistenia odpadových vôd je ich amortizácia a frekvencia výmeny veľmi nízka. ② Proces MBBR má silnú schopnosť odstraňovať dusík. Na suspendovaných nosičoch môžu koexistovať aeróbne, anoxické a anaeróbne prostredia, čo umožňuje dokončenie nitrifikačných aj denitrifikačných reakcií v rámci jedného reaktora. Nitrifikačné baktérie môžu rýchlo rásť na biofilme vytvorenom na suspendovaných nosičoch, čím sa dosiahne optimálna nitrifikácia. ③ Proces MBBR má dobrú toleranciu voči nárazovému zaťaženiu, čím zvyšuje stabilitu odpadových vôd a odolnosť voči toxickým látkam. ④ Prijatím procesu MBBR je možné využiť primeranú modernizáciu a renováciu pôvodného zariadenia na úpravu, takmer bez zmeny využívania pôdy, čím sa ušetrí priestor. ⑤ Tradičné čistenie odpadových vôd vyžaduje pridanie nosných podporných rámov do prevzdušňovacej nádrže, zatiaľ čo proces MBBR tento krok eliminuje, čím sa znižuje náročnosť údržby prevzdušňovacích zariadení a riadenia nosičov.
3 Plán obnovy biochemických nádrží
3.1 Výstavba nových anaeróbnych a anoxických nádrží
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 stupňov a riadenie ukazovateľov, ako je koncentrácia suspendovaných tuhých látok zmiešaného výluhu, koncentrácia dusičnanov pri denitrifikácii a rýchlosť denitrifikácie, bolo dobre implementované. V zime sa môže vyskytnúť nedostatočný zdroj uhlíka; môže sa pridať vhodné množstvo zdroja uhlíka na zvýšenie účinnosti denitrifikácie. Novovybudovaná anoxická nádrž je vybavená celkom 16 jednotkami 5 kW vertikálnych turbínových miešadiel; existujúca biochemická anoxická zóna nádrže je vybavená celkom 8 sadami vertikálnych vrtúľ s výkonom 5 kW; anaeróbna nádrž je vybavená celkom 6 súpravami ponorných miešadiel s výkonom 6,5 kW.
Pri porovnaní koeficientov obtiažnosti odstraňovania fosforu a odstraňovania dusíka je odstraňovanie dusíka zjavne náročnejšie. Obyčajne je možné dosiahnuť uspokojivé účinky odstraňovania fosforu chemickými metódami odstraňovania fosforu. Na optimalizáciu účinkov odstraňovania dusíka, keď sú teploty nízke a celkový prítok dusíka je vysoký, je možné kal recyklovať do anaeróbnej časti, aby sa zabezpečil dlhší čas zotrvania v anoxickej časti.
3.2 Renovácia existujúcich biochemických nádrží
Po renovácii je existujúca biochemická nádrž rozdelená na štyri časti: Medzi prvú a štvrtú časť je pridaná deliaca stena. Plochy pred a za deliacou stenou v týchto dvoch častiach sú anoxická zóna a nosná zóna (MBBR zóna), respektíve MBBR zóna a odplyňovacia zóna. Druhá a tretia časť sú zóny MBBR. Pridanie deliacej steny do štvrtej časti môže kontrolovať koncentráciu rozpusteného kyslíka vo vnútornej recyklovanej zmiešanej kvapaline v rozumnom rozsahu. Okrem toho sú v zóne MBRR inštalované zariadenia, ako sú sitá a prevzdušňovače s perforovaným potrubím, aby sa zlepšila prevádzková účinnosť biochemickej nádrže. Po dokončení rekonštrukcie biochemickej nádrže aeróbnej zóny dosahuje celkový efektívny objem nádrže odplyňovacej zóny a MBBR zóny 38 000 m³. Odplyňovacia zóna je vybavená celkom 12 jednotkami 18,5 kW axiálnych čerpadiel so 4 ako pohotovostnými; používajú sa závesné nosiče z čistého HDPE.
3.3 Renovácia dúchadla a prevzdušňovacieho systému
Vo dúchadle sú 4 dúchadlá: 3 sú staré dúchadlá so vstupným prietokom 480 m³/min a jedno je nové. Vodné chladenie je hlavným spôsobom chladenia pre staré dúchadlá s výkonom 830 kW každé; chladenie vzduchom je hlavnou metódou pre nové dúchadlo s výkonom 670 kW. V porovnaní prevádzkového stavu starého a nového dúchadla funguje nové dúchadlo efektívnejšie a efektívnejšie. Staré dúchadlá majú nielen nízku prevádzkovú účinnosť, ale vyžadujú aj drahé náklady na údržbu a opravy.
Pri navrhovaní prevzdušňovacieho objemu pre aeróbnu zónu by sa malo vychádzať z najvyššej spotreby kyslíka v aeróbnej zóne s konečnou zvolenou hodnotou 720 m³/min. Konfigurácia perforovaných prevzdušňovacích rúr by mala byť založená na objeme vzduchu 4 dúchadiel. Výmena starých dúchadiel by sa mala vykonávať efektívne. Dokúpenie 3 nových dúchadiel, ktoré nahradia staré, je výhodné pre zníženie objemu prevzdušňovania. Pri výmene prevzdušňovacieho potrubia sa vymieňajú iba staré prevzdušňovacie potrubia vo vnútri aeróbnej nádrže.
3.4 Systém spracovania kalu
Hlavným zariadením na úpravu kalu používaným v čistiarni odpadových vôd v okrese Xichou je filtračný lis na zahusťovanie a odvodňovanie kalu. Komplexná analýza procesov odvodňovania a zahusťovania kalu, integrácia operácií zahusťovania a odvodňovania kalu môže minimalizovať investičné náklady a znížiť dávkovanie vysoko-polymérnych flokulantov. Aby sa predišlo poškodeniu životného prostredia spracovaním kalu, zvolila sa technológia mechanického zahusťovania kalu a odvodňovania, aby sa účinne kontrolovalo znečistenie životného prostredia a atmosféry.
3.5 Deodorizačný systém
Existuje mnoho metód na odstraňovanie pachov, medzi bežne používané patria biologické, chemické a fyzikálne metódy. Rôzne metódy úpravy zápachu sa výrazne líšia v mechanizmoch dezodorácie, aplikačných podmienkach a technických typoch. Po komplexnej analýze špecifických okolností tohto projektu a zvážení výhod a nevýhod rôznych dezodorizačných technológií bol nakoniec vybraný proces iónovej dezodorácie na vykonanie príslušných operácií.
3.6 Kľúčové body obnovy procesov
3.6.1 Výber operátora
Pri výbere zavesených nosičov je potrebné zabezpečiť, aby výrobný materiál mal dostatočnú odolnosť proti korózii a aby celková efektívna špecifická plocha spĺňala normy pre odpadové vody, čím sa zaručí biomasa. Zároveň životnosť, odolnosť proti opotrebeniu a pevnosť závesných nosičov musia spĺňať normy, pričom životnosť musí byť udržiavaná nad 15 rokov.
3.6.2 Akumulácia nosiča
Ako voda prúdi, nosiče menia polohu, čo spôsobuje, že sa pred záchytnými clonami hromadí veľké množstvo nosičov. Po určitom čase sa môžu obrazovky odpočúvania upchať. Na splachovanie nahromadených nosičov sa používa zvýšené prevzdušňovanie. Pri každej odpočúvacej obrazovke dochádza k strate hlavy. Veľké množstvo nosičov sa hromadí pod tlakom rozdielu hladiny vody cez sito. Keď sa rozdiel hladiny vody zvyšuje, zvyšuje sa aj množstvo akumulácie nosiča. V zóne nosiča je nainštalované zariadenie na recykláciu nosiča. Poháňané zariadením na prepravu vzduchu, nosiče na konci zóny nosiča sa vrátia na predný koniec, čím sa zabráni akumulácii nosiča.
3.7 Analýza prevádzkovej efektívnosti-renovácie
Celková investícia do tohto projektu je 219,91 milióna juanov. Priemerné jednotkové prevádzkové náklady sú 0,4 juanu/m³ a priemerné jednotkové celkové náklady sú 0,5 juanu/m³. Po dokončení a uvedení do prevádzky modernizovaného projektu rekonštrukcie je jeho prietok vody veľmi uspokojivý, prevádzkový stav je dobrý a normy kvality odpadovej vody môžu spĺňať príslušné požiadavky.
4 Záver
Počas výstavby tohto projektu modernizácie a renovácie boli efektívne využité existujúce štruktúry. Racionálnym využitím technológie MBBR dosiahli rekonštrukčné práce dobré výsledky bez zvýšenia pôdorysu, čím sa výrazne zvýšila kapacita odstraňovania dusíka a fosforu v systéme čistenia odpadových vôd a optimalizovala sa účinnosť odstraňovania znečisťujúcich látok. Technológia MBBR je vysoko pokročilá, má nielen výhody konvenčných technológií čistenia odpadových vôd, ale tiež efektívne využíva vysokú čistiacu kapacitu svojich špeciálnych nosičov, čím výrazne zlepšuje účinnosť čistenia znečisťujúcich látok.
Na základe analýzy a demonštrácie sa na zabezpečenie racionality plánu odporúča prijať schému procesu MBBR. Vykonaním renovácie pôvodného biologického systému in situ, pridaním nosičov do aeróbnej zóny, aby sa zvýšila jej nosnosť, zaisťuje, že úprava dusíka spĺňa normy. Následné použitie sedimentačných nádrží s vysokou -hustotou + látkových filtrov s médiom na kontrolu SS a TP môže zaručiť stabilný odpad spĺňajúci štandard Grade 1A. Proces MBBR, ako aj rôzne kombinované procesy, ktoré začleňujú MBBR do systémov aktivovaného kalu, fungujú stabilne, ľahko sa ovládajú a prispôsobujú, majú silnú toleranciu voči zmenám v kvalite a kvantite prítoku, ponúkajú dobré účinky na odstraňovanie dusíka a fosforu a predstavujú ekonomickú, efektívnu a stabilnú metódu čistenia odpadových vôd. Keďže národné a miestne požiadavky na kvalitu odpadových vôd z čistiarní odpadových vôd narastajú, je tento proces veľmi vhodným riešením pre projekty, ktoré čelia výzvam, ako je skorá výstavba s procesmi, ktoré nedokážu splniť nové požiadavky, obmedzená dostupnosť pôdy, vysoké náklady na pôdu a ťažkosti s financovaním. Určite sa bude širšie uplatňovať pri modernizácii a renovácii komunálnych alebo priemyselných čistiarní odpadových vôd.
Okrem toho boli počas tohto projektu renovácie prijaté cielené kontrolné opatrenia denitrifikačnej dráhy na základe skutočných podmienok pri renovácii biochemických nádrží, vrátane posilnenia riadenia ukazovateľov, ako je koncentrácia denitrifikačných dusičnanov a rýchlosť denitrifikácie. Renovácia procesu sa zamerala na zlepšenie výberu nosičov a riadenia akumulácie. Integráciou renovácií dúchacej komory a prevzdušňovacieho systému, systému čistenia kalu a systému dezodorácie sa zvýšila komplexná kapacita čistiarne odpadových vôd.