Projekt nadgradnje in obnove čistilne naprave s postopkom A2/O-MBBR
Ob nenehnem povečevanju okoljske ozaveščenosti javnosti morajo čistilne naprave aktivno izvajati aktivnosti posodabljanja in prenove, prevzemati napredne tehnologije čiščenja odpadnih voda, doseči ponovno uporabo odpadnih voda ter prispevati svoj delež k trajnostnemu družbenemu razvoju. Velik izziv pri nadgradnji in obnovi čistilnih naprav je odstranjevanje dušika in fosforja. Z uporabo MBBR tehnologije je ta problem učinkovito odpravljen. Ta članek se osredotoča na mestno čistilno napravo za odpadne vode v okrožju Xichou, ki uporablja kombinirani postopek predobdelave + A2/O sekundarni biološki postopek čiščenja + filtracija s tkanino + dezinfekcija z natrijevim hipokloritom. Oddelek za biološko čiščenje uporablja integrirano opremo za čiščenje odpadne vode (vključno s pred-anoksičnim rezervoarjem, anaerobnim rezervoarjem, anoksičnim rezervoarjem, aerobnim rezervoarjem, nagnjeno cevno usedalno posodo, filtrom iz tkanine in dezinfekcijskim rezervoarjem).
1 Pregled projekta
Gradnja omrežja kanalizacijskih cevi, ki podpira mestno čistilno napravo za odpadne vode v okrožju Xichou, Wenshan Zhuang in avtonomni prefekturi Miao, provinca Yunnan, vključuje projekte v šestih okrožjih: Dongma, Lianhuatang, Banggu, Fadou, Bolin in Xinmajie. Skupna dolžina podpornih kanalizacijskih omrežij v teh okrožjih je približno 39,182 km, s premeri cevi od DN200 mm do DN500 mm, pri čemer se uporabljajo valovite cevi iz polietilena visoke -gostote (HDPE). V okrožjih Lianhuatang in Xinmajie so zgrajene integrirane črpalne postaje. V okrožju Xinmajie obstaja Q=25 m³/h, DN150 mm PE cev za oskrbo s tlačno vodo dolžine 50 m, v občini Lianhuatang pa Q=25 m³/h, DN200 mm PE cev za oskrbo s tlačno vodo s 15 m. Celotna gradbena površina čistilne naprave je 3.482 m², vključno s celovito zgradbo, integrirano opremo za čiščenje odpadne vode, transformatorsko in razdelilno sobo, nadzorno sobo, regulacijski rezervoar, rezervoar za blato, rezervoar za ponovno uporabo vode, prostor za odvodnjavanje blata in skladišče za blato, sito kanal, dvižno črpalno postajo in zasilni rezervoar.
2 Analiza kakovosti vode in izbira glavnega postopka
2.1 Kakovost dotočne in odpadne vode
Celovita analiza kakovosti vode v čistilni napravi za odpadne vode okrožja Xichou kaže, da je njena koncentracija stabilna z rahlim padajočim trendom. Ker je trenutni postopek visoko{1}}učinkovit postopek čiščenja odpadne vode, prostornina čistilnih rezervoarjev ni velika in njihova toleranca na udarne obremenitve ni velika. Zato standard jamstvene stopnje za indikatorje kakovosti dotočne vode ne more biti postavljen previsoko; tokrat je nastavljena na 90%. Poleg tega obrat dnevno sprejme 500 m³ izcedne vode z deponije. Pri načrtovanju končne dotočne kakovosti vode se je treba zanašati na splošni trend kakovosti vode, da bi učinkovito dokončali ustrezno načrtovalno delo. Kazalniki kakovosti vode so prikazani vTabela 1.
Razmerje BPK5/KPK v odpadni vodi je 0,35, kar kaže na lahko biološko razgradljivo odpadno vodo; razmerje BPK5/TN je 3. Za izpolnjevanje standarda TN iztoka so potrebni dodatni ukrepi za čiščenje, kot je dodajanje zunanjega vira ogljika; razmerje BPK5/TP je 26,3, kar je primerno za biološko odstranjevanje fosforja.
Trenutno so preostale količine NH3-N in TN relativno visoke, učinkovitost odstranjevanja pa je slaba. To pomeni, da nitrifikacije NH3-N ni mogoče v celoti izvesti v starem aerobnem rezervoarju. Ker anoksični rezervoar prvotno ni bil postavljen, se proces denitrifikacije ni zgodil. Odstranjevanje dušika je bilo doseženo samo z odvajanjem odvečnega blata, metoda nitrifikacije-denitrifikacije pa ni bila uporabljena.
2.3 Glavni postopek
Po temeljiti analizi posebnega položaja čistilne naprave za odpadne vode v okrožju Xichou je bilo treba nadgradnjo in obnovo dokončati na območju obrata. Prostor znotraj obrata je zelo omejen. Pri določanju postopka čiščenja odpadnih voda je bilo potrebno celovito upoštevati lokacijske razmere in smiselno izkoristiti obstoječi postopek čiščenja biokemičnih rezervoarjev. Po obsežnih raziskavah je sprejetje postopka A2/O-MBBR (imenovanega tudi postopek MBBR) učinkovito obravnavalo vprašanja uporabe zemljišč in delovanja. Ta pristop je olajšal-tridimenzionalno razširitev biokemičnih rezervoarjev in omogočil aktivno gradnjo anoksičnih in anaerobnih rezervoarjev. Postopek MBBR združuje aktivno blato z biofilmom. Njegove prednosti se kažejo v relativno majhnem odtisu, dolgi biološki verigi, zmožnosti doseganja idealnih standardov kakovosti odpadne vode in stabilnem delovanju. Metoda biofilma za odstranjevanje dušika prav tako kaže dobre rezultate v sezonah nizkih{10}}temperatur. Potek procesa MBBR je prikazan vSlika 1.
2.4 Prednosti procesa MBBR
Če primerjamo postopek MBBR, metode biofilma s fiksnimi-mediji in postopke z aktivnim blatom, postopek MBBR izstopa z najvidnejšimi prednostmi, zlasti: ① Viseči nosilci so v glavnem izdelani iz modificiranih materialov, kot sta PP in PE, ki nudijo dobro vzdržljivost. Ker je viseče nosilce enostavno zagnati in upravljati, se le redko pojavijo težave, kot sta strjevanje in zamašitev. Zato sta pri prezračevalnem sistemu in odtočnih napravah sistema za čiščenje odpadne vode stopnja amortizacije in pogostost zamenjave zelo nizki. ② Postopek MBBR ima močno sposobnost odstranjevanja dušika. Na visečih nosilcih lahko soobstajajo aerobna, anoksična in anaerobna okolja, kar omogoča, da se reakcije nitrifikacije in denitrifikacije zaključijo v enem samem reaktorju. Nitrifikacijske bakterije lahko hitro rastejo na biofilmu, ki nastane na visečih nosilcih, in tako dosežejo optimalno nitrifikacijo. ③ Postopek MBBR ima dobro toleranco na udarne obremenitve, kar izboljšuje stabilnost iztoka in odpornost proti strupenim snovem. ④ S sprejetjem procesa MBBR je mogoče uporabiti razumno nadgradnjo in obnovo prvotne opreme za obdelavo, skoraj brez spremembe rabe zemljišča, s čimer se prihrani prostor. ⑤ Tradicionalno čiščenje odpadne vode zahteva dodajanje nosilnih podpornih okvirjev v prezračevalni rezervoar, medtem ko postopek MBBR odpravi ta korak, s čimer se zmanjšajo težave pri vzdrževanju prezračevalnih naprav in upravljanju nosilcev.
3 Načrt obnove biokemičnega rezervoarja
3.1 Gradnja novih anaerobnih in anoksičnih rezervoarjev
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 stopinj, in upravljanje indikatorjev, kot so koncentracija suspendiranih trdnih snovi v mešanici tekočine, koncentracija denitrifikacijskega nitrata in stopnja denitrifikacije, je bilo dobro izvedeno. Pozimi se lahko pojavi nezadosten vir ogljika; za izboljšanje učinkovitosti denitrifikacije je mogoče dodati ustrezno količino vira ogljika. Novozgrajeni anoksični rezervoar je opremljen s skupno 16 enotami 5 kW vertikalnih turbinskih mešalnikov; obstoječa anoksična cona biokemičnega rezervoarja je opremljena s skupno 8 kompleti vertikalnih propelerjev 5 kW; anaerobna posoda je opremljena s skupno 6 kompleti potopnih mešalnikov 6,5 kW.
Če primerjamo težavnostne koeficiente nalog odstranjevanja fosforja in odstranjevanja dušika, je odstranjevanje dušika očitno zahtevnejše. Običajno je mogoče zadovoljive učinke odstranjevanja fosforja doseči s kemičnimi metodami odstranjevanja fosforja. Za optimizacijo učinkov odstranjevanja dušika, ko so temperature nizke in je dotočni skupni dušik visok, se lahko blato reciklira v anaerobni del, da se zagotovi daljši zadrževalni čas v anoksičnem delu.
3.2 Obnova obstoječih biokemičnih rezervoarjev
Obstoječi biokemijski rezervoar je po prenovi razdeljen na štiri dele: Med prvim in četrtim delom je dodana ločilna stena. Območji pred in za ločilno steno v teh dveh delih sta anoksična cona in nosilna cona (MBBR cona) ter MBBR cona in razplinjevalna cona. Drugi in tretji del sta MBBR coni. Če dodate ločilno steno v četrti del, lahko nadzorujete koncentracijo raztopljenega kisika mešane tekočine notranjega recikliranja v razumnem območju. Poleg tega je oprema, kot so zasloni in perforirani cevni aeratorji, nameščena v območju MBRR za izboljšanje operativne učinkovitosti biokemičnega rezervoarja. Po končani prenovi biokemične tank aerobne cone skupna efektivna prostornina rezervoarja razplinjevalne cone in MBBR cone doseže 38.000 m³. Območje razplinjevanja je opremljeno s skupno 12 enotami 18,5 kW aksialnih pretočnih črpalk, od katerih so 4 v pripravljenosti; uporabljajo se viseči nosilci iz čistega HDPE.
3.3 Obnova pihalnice in prezračevalnega sistema
V pihalnici so 4 puhala: 3 so stare puhala z vstopnim pretokom 480 m³/min in ena je nova puhala. Vodno hlajenje je glavni način hlajenja starih puhal z močjo po 830 kW; Zračno hlajenje je glavni način za novo puhalo z močjo 670 kW. Če primerjamo stanje delovanja starih in novih puhal, novi puhalnik deluje učinkoviteje in uspešneje. Stara puhala nimajo samo nizke učinkovitosti delovanja, temveč zahtevajo tudi drago vzdrževanje in stroške popravil.
Pri načrtovanju prostornine prezračevanja za aerobno cono mora temeljiti na najvišji potrebi po kisiku v aerobni coni, s končno izbrano vrednostjo 720 m³/min. Konfiguracija perforiranih prezračevalnih cevi mora temeljiti na količini zraka 4 puhal. Delo pri zamenjavi starih puhal je treba izvesti učinkovito. Ponovni nakup 3 novih puhal za zamenjavo starih je koristen za zmanjšanje prostornine prezračevanja. Pri menjavi prezračevalnih cevi se zamenjajo le stare prezračevalne cevi znotraj aerobne posode.
3.4 Sistem za obdelavo blata
Glavna oprema za obdelavo blata, ki se uporablja v čistilni napravi za odpadne vode okrožja Xichou, je filtrirna stiskalnica za zgoščevanje blata in odstranjevanje vode. Obsežna analiza procesov odvodnjavanja in zgoščevanja blata, vključevanje postopkov zgoščevanja in odvodnjavanja blata lahko zmanjša stroške kapitalskih naložb in zmanjša doziranje visoko-polimernih flokulantov. Da bi se izognili okoljski škodi zaradi obdelave blata, je bila izbrana tehnologija mehanskega zgoščevanja in odstranjevanja vode za učinkovit nadzor okoljskega in atmosferskega onesnaževanja.
3.5 Sistem za dezodoriranje
Obstaja veliko metod za odpravo vonjav, pogosto uporabljene vključujejo biološke, kemične in fizikalne metode. Različne metode obdelave vonjav se bistveno razlikujejo v mehanizmu dezodoriranja, pogojih uporabe in tehničnih vrstah. Po celoviti analizi specifičnih okoliščin tega projekta in ob upoštevanju prednosti in slabosti različnih tehnologij dezodoriranja je bil za izvedbo ustreznih operacij na koncu izbran postopek ionske dezodoracije.
3.6 Ključne točke prenove procesa
3.6.1 Izbira operaterja
Pri izbiri visečih nosilcev je treba zagotoviti, da ima proizvodni material zadostno odpornost proti koroziji in da skupna efektivna specifična površina ustreza standardom za odpadne vode, s čimer je zagotovljena biomasa. Hkrati morajo življenjska doba, odpornost proti obrabi in trdnost visečih nosilcev izpolnjevati standarde, pri čemer mora biti življenjska doba več kot 15 let.
3.6.2 Kopičenje nosilca
Ko voda teče, nosilci spreminjajo položaj, zaradi česar se pred prestreznimi zasloni nabere veliko število nosilcev. Čez nekaj časa se lahko zasloni za prestrezanje zamašijo. Povečano prezračevanje se uporablja za izpiranje nakopičenih nosilcev. Izguba glave se pojavi pri vsakem zaslonu za prestrezanje. Veliko število nosilcev se kopiči pod pritiskom razlike nivoja vode na zaslonu. Ko se razlika v nivoju vode poveča, se poveča tudi količina akumulacije nosilca. Naprava za recikliranje nosilca je nameščena v območju nosilca. Nosilci na koncu nosilnega območja, ki jih poganja naprava za zračni dvig, se vrnejo na sprednji del, kar preprečuje kopičenje nosilcev.
3.7 Analiza operativne učinkovitosti po-prenovi
Celotna naložba za ta projekt je 219,91 milijona juanov. Povprečni obratovalni stroški na enoto so 0,4 juana/m³, povprečni skupni stroški na enoto pa 0,5 juanov/m³. Po zaključku nadgrajenega projekta obnove in začetku delovanja je njegov učinek pretoka vode zelo zadovoljiv, obratovalno stanje je dobro, standardi kakovosti odpadne vode pa lahko izpolnjujejo ustrezne zahteve.
4 Zaključek
Med gradnjo tega projekta nadgradnje in obnove so bile obstoječe strukture učinkovito uporabljene. Z racionalno uporabo tehnologije MBBR je prenova postavitve dosegla dobre rezultate brez povečanja tlorisne površine, bistveno povečala zmogljivost odstranjevanja dušika in fosforja čistilnega sistema in optimizirala učinkovitost odstranjevanja onesnaževal. Tehnologija MBBR je zelo napredna, saj nima le prednosti običajnih tehnologij čiščenja odpadne vode, ampak tudi učinkovito izkorišča visoko zmogljivost čiščenja svojih posebnih nosilcev, kar bistveno izboljša učinkovitost čiščenja onesnaževal.
Na podlagi analize in demonstracije je za zagotovitev racionalnosti načrta priporočljivo sprejeti procesno shemo MBBR. Z izvedbo-in situ prenove prvotnega biološkega sistema, dodajanjem nosilcev v aerobno cono za povečanje njene nosilnosti zagotavlja, da obdelava z dušikom ustreza standardom. Nadaljnja uporaba sedimentacijskih rezervoarjev z visoko-gostoto + platnenih medijskih filtrov za nadzor SS in TP lahko zagotovi stabilne odpadne vode, ki ustrezajo standardu stopnje 1A. Proces MBBR, kot tudi različni kombinirani procesi, ki vključujejo MBBR v sisteme z aktivnim blatom, delujejo stabilno, so enostavni za upravljanje in prilagajanje, imajo močno toleranco na spremembe v kakovosti in količini dotoka, nudijo dobre učinke odstranjevanja dušika in fosforja ter predstavljajo ekonomično, učinkovito in stabilno metodo čiščenja odpadne vode. Ker se nacionalne in lokalne zahteve glede kakovosti odplak iz čistilnih naprav povečujejo, je ta postopek zelo primerna rešitev za projekte, ki se soočajo z izzivi, kot so zgodnja gradnja s postopki, ki ne morejo izpolniti novih zahtev, omejena razpoložljivost zemljišč, visoki stroški zemljišč in težave s financiranjem. Zagotovo se bo širše uporabljal pri nadgradnji in obnovi komunalnih ali industrijskih čistilnih naprav.
Poleg tega so bili med tem projektom prenove sprejeti ciljni ukrepi za nadzor poti denitrifikacije na podlagi dejanskih pogojev pri prenovi biokemičnih rezervoarjev, vključno z okrepitvijo upravljanja indikatorjev, kot sta koncentracija denitrifikacijskega nitrata in stopnja denitrifikacije. Prenova procesa je bila usmerjena v izboljšanje izbire nosilcev in upravljanje akumulacije. Z integracijo prenove pihalnice in prezračevalnega sistema, sistema za obdelavo blata in sistema za dezodoracijo smo povečali celovito zmogljivost čiščenja čistilne naprave.