V roce 2004 začala čistírna odpadních vod v Xilinhotu ve Vnitřním Mongolsku čistit 38 000 m³/d pomocí DE oxidačního příkopu. Byl navržen pro komunální kanalizaci. Získalo to odpadní vodu z jatek – mytí kotců, krev, mastnotu, zbytky kostí a hnůj – vytlačující příliv CHSK do2000 mg/la amonný dusík k120 mg/l. Oxidační příkop, cyklující mezi aerobním a anoxickým režimem ve městě, kde teploty zůstávají po celý rok nízké, nemohl držet krok. Rozpuštěný kyslík se pohyboval pod 1 mg/l. Nitrifikační bakterie se nikdy neprosadily. Efluent minul třídu B častěji, než ji zasáhl. Upgrade přidal předúpravu DAF, nový biologický stupeň AAO+MBBR a pokročilou úpravu – a odstranil všechny čtyři problémy najednou. Odpadní voda nyní stabilně splňuje třídu A. Cena:0,85 RMB za metr krychlový.
1. PŮVODNÍ ROSTLINA - A PROČ SE NEDALA
Elektrárna Fáze I byla uvedena do provozu v srpnu 2004 s projektovanou kapacitou40,000 m³/d. Biologická sekce používala proces DE oxidace příkopem (viz obrázek 1), s odpadními vodami potřebnými ke splněníStandard třídy BGB 18918-2002. Skutečný průtok potrubní sítí byl přibližně 38 000 m³/d. Původní návrh předpokládal typické charakteristiky komunálních odpadních vod. Skutečnost byla jiná: velká část přítoku pocházela z jatek a koncentrace znečišťujících látek výrazně překračovaly návrhový základ.
Čtyři různé problémy se sblížily, aby se oxidační příkop DE pro tento web stal nesprávným procesem:
Problém 1 - CHSK potlačená nitrifikace
Přílivová CHSK pravidelně dosahuje 2 000 mg/l. Heterotrofní bakterie, které se živí tímto organickým množstvím, se rychle množily a spotřebovávaly rozpuštěný kyslík rychlostí, které aerační systém nemohl odpovídat. DO v oxidačním příkopu zůstalpod 1 mg/lna delší dobu. Nitrifikační bakterie - autotrofy, které potřebují vysoký DO, nikoli vysoký obsah organických látek - byly bez kyslíku. Odstranění amoniakálního dusíku se zhroutilo jako přímý důsledek přetížení CHSK.
Problém 2 - Odpad z jatek odolával biologickému rozkladu
Odpadní voda z jatek je složitá směs: voda z mytí kotců, která nese prasečí hnůj a nestrávené krmivo; krev, tuk, zbytky masa, zbytky kostí, vlasy a výkaly z vražedného patra. Odpadní voda je hnědočervená s rybím zápachem zjistitelným na metry daleko. Tyto proudy s vysokým obsahem CHSK a amoniakem rychle hnijí. Hydraulická retenční doba, omezená objemem biologické nádrže, byla příliš krátká na to, aby se tyto nepoddajné organické látky biologicky rozložily na nízkou úroveň. Nezadržené organické suspendované pevné látky se vypouštějí do odpadních vod, spotřebovávají rozpuštěný kyslík v přijímající vodě a poškozují ekosystém.
Problém 3 - Střídavý aerobní/anoxický režim v chladu selhal
Xilinhot má nízké teploty po celý rok. Mikrobiální růst je pomalý; nitrifikační bakterie jsou ze všech nejcitlivější na chlad. V DE oxidačním příkopu se střídají aerobní (upřednostňují nitrifikátory) a anoxické (upřednostňují denitrifikátory) podmínky. Za aerobního provozu bylo okno dostatečné pro kyslík příliš krátké na to, aby nitrifikátory vybudovaly životaschopnou populaci, než se cyklus přepne zpět na anoxický, čímž je opět potlačí. Denitrifikační bakterie, adaptované na anoxické podmínky, trpěly stejně neustálým cyklováním. Střídavý kyslíkový režim, snesitelný v teplejším klimatu, se v chladu Vnitřního Mongolska stal zabijákem odstraňování dusíku.
Problém 4 - Provzdušňování povrchu odvádělo teplo
Povrchové provzdušňovače fungují tak, že maximalizují kontaktní plochu odpadní vody a vzduchu, aby poháněly přenos kyslíku. Stejná kontaktní plocha také řídí tepelné ztráty. V klimatu Xilinhotu byla každá jednotka přeneseného kyslíku spojena s tepelnou penalizací – odpadní voda v oxidačním příkopu ztrácela omezené teplo do studeného vzduchu, což dále snižovalo již tak pomalou biochemickou kinetiku.
2. STRATEGIE AKTUALIZACE: DAF + AAO+MBBR + DVOUSTUPŇOVÉ ODSTRAŇOVÁNÍ DUSÍKU
Modernizace musela vyřešit čtyři omezení současně: vysoká CHSK, vysoký amoniak, nízká teplota a žádná dostupná půda pro stavbu nové nádrže. Řešení bylo postaveno kolemTechnologie MBBR- vybráno pro svou silnou adaptabilitu na chladné počasí, kompaktní půdorys a schopnost kombinovat s konvenčními procesy bez potřeby dalšího objemu nádrže.
Nosiče MBBR v aerobní zóně přednostně podporují růst nitrifikačních bakterií a biofilm, který se odděluje od nosičů, průběžně očkuje suspendovaný aktivovaný kal nitrifikátory. Tím se přímo kompenzuje nedostatek nitrifikace, který sužoval původní oxidační příkop DE. Proces také prokazuje silnou toleranci k toxickým šokům – důležité vzhledem k variabilitě vypouštění z jatek.
Upgrade definovalo pět návrhových rozhodnutí:
1. Předúprava DAF.Byla přidána jednotka flotace rozpuštěným vzduchem, aby se odstranil olej a SS z jateční frakce předtím, než dosáhla biologického stádia. Vysoký přítok SS a maziva přetěžovaly oxidační příkop od prvního dne.
2. Nový tank AAO s nosiči MBBR.Byla postavena zcela nová primární anaerobní/anoxická/aerobní nádrž s HDPE MBBR nosiči (500 m²/m³ specifický povrch, válcový, ~20 mm průměr × 10 mm délka) jak v anoxické zóně (3 110 m³ objem nosiče), tak v aerobní zóně (6 264 m³ objemu nosiče). Provedení MLSS: 4 000 mg/L. Anaerobní HRT: 2,0 h. Anoxická HRT: 6,2 h. Aerobní HRT: 12,5 h.
3. Oxidační příkop přeměněn na sekundární AO.Stávající DE oxidační příkop byl přeměněn na sekundární anoxicko/aerobní nádrž (celkem HRT 12,2 h, 6,1 h každá zóna). S přítokem TN dosahujícím 130 mg/l nemohl jednostupňový AO dosáhnout požadovaného odstranění - vnitřní recirkulační poměry by musely překročit 1 000 %. Dvoustupňová AO činí odstranění dusíku matematicky dosažitelným při praktických poměrech recirkulace (300 % primární, 200 % sekundární).
4. Pokročilá léčba.Vysoce účinná sedimentační nádrž (povrchové zatížení 7,3 m³/m²·h, s trubkovým usazovacím médiem) následovaná kontinuálními pískovými filtry (48 jednotek, AS 50020, každá 5,5 m², celková plocha filtrace 288 m², návrhová rychlost filtrace 5,78 m/h) byla přidána do leštidla sekundární třídy A do leštidla.
5. Chytré provzdušňování a dávkování chemikálií.Přesné provzdušňování a automatické dávkování chemikálií na bázi internetu věcí nahradilo manuální ovládání založené na zkušenostech – eliminovalo chronické převzdušňování a předávkování, které navyšovalo provozní náklady původního závodu.
3. STAVBA BEZ VYPNUTÍ - TŘI VÝZVY
Závod nemohl během modernizace zastavit čištění odpadních vod. Objevily se tři výzvy:
Výzva 1 - Zachování souladu během rekonstrukce nádrže.Odpojení jedné biologické nádrže během období dešťů (červenec–září) zvýšilo zatížení zbývajících nádrží. Řešení: tanky byly rekonstruovány jeden po druhém. Stará zahušťovací nádrž byla přeměněna na dočasnou usazovací nádrž pro sběr a vracení sekundární cirkulační vody, čímž se zabránilo zatěžování biologické části. Nouzové nádrže byly vyprázdněny před předpovědí vydatných srážek.
Výzva 2 - Překrývající se konstrukce a bezpečnost.Stavební práce a instalace procesního potrubí probíhaly současně v sekundární nádrži AO. Řešení: Byl vytvořen strukturovaný komunikační a koordinační protokol s podrobnými bezpečnostními plány a postupy reakce na mimořádné události, které definují odpovědnosti každé strany.
Výzva 3 - Likvidace kalu z vyřazené nádrže.Sekundární AO nádrž pojala 4,5 m aktivované kalové vody plus 0,5 m anorganického sedimentu. Řešení: nový systém odvodnění kalu byl uveden do provozu brzy; část kalu byla odvodněna a část byla přemístěna do nové primární nádrže AAO.
4. VÝSLEDKY: TŘÍDA A VÝTOK Z TŘÍDY B+ VLIV
4.1 Kvalita vody – před a po
Charakteristiky přítoku jsou podle všech norem závažné - směs komunálních odpadních vod a vypouštění z jatek. Tabulka 1 ukazuje návrh a skutečné hodnoty pro sedm parametrů spolu s rychlostmi odstraňování dosaženými po upgradu.
| Parametr | Design Influent (mg/L) | Skutečný přítok (mg/l) | Design Efluent (mg/L) | Skutečný odpad (mg/l) | Míra odstranění |
| TRESKA | 2,000 | Menší nebo rovno 2 000 | Menší nebo rovno 50 | Menší nebo rovno 50 | Větší nebo rovno 97,5 % |
| BSK₅ | 800 | Menší nebo rovno 800 | Menší nebo rovno 10 | Menší nebo rovno 10 | Větší nebo rovno 98,8 % |
| SS | 380 | Menší nebo rovno 380 | Menší nebo rovno 10 | Menší nebo rovno 10 | Větší nebo rovno 97,3 % |
| TN | 130 | Menší nebo rovno 130 | Menší nebo rovno 15 | Menší nebo rovno 15 | Větší nebo rovno 88,5 % |
| NH3-N | 110 | Menší nebo rovno 110 | Menší nebo rovno 5 (8)* | Menší nebo rovno 5 (8)* | Větší nebo rovno 95,5 % |
| Olej a tuk | 190 | Menší nebo rovno 190 | Menší nebo rovno 1 | Menší nebo rovno 1 | Větší nebo rovno 99,5 % |
| TP | 14 | Menší nebo rovno 14 | Menší nebo rovno 0,5 | Menší nebo rovno 0,5 | Větší nebo rovno 96,4 % |
*limit odtoku NH3-N je normálně 5 mg/l; 8 mg/l platí, když je teplota vody nižší než 12 stupňů.
Po upgradu všechny ukazatele odtoku stabilně splňovalyTřída A standard GB 18918-2002, a to navzdory koncentracím přítoku daleko přesahujícím původní projektový základ. Účinnost čištění biologického systému se výrazně zlepšila napříč všemi parametry (viz obrázek 3).
4.2 Rozpis provozních nákladů
Roční přímé provozní náklady jsou přibližně12,45 milionu RMBs uvedením jednotkových nákladů0,8528 RMB/m³(bez odpisů zařízení a financování). Elektřina dominuje, účtování62.4%provozních nákladů – přímý důsledek vysoké spotřeby kyslíku z koncentrovaného přítoku a chladného klimatu, které zpomaluje biologickou kinetiku.
| Nákladová složka | RMB/m³ | Podíl celkem | Klíčový ovladač |
| Elektřina | 0.5319 | 62.4% | Dmychadla (instalováno 1 035 kW), čerpadla, směšování MBBR |
| Chemikálie | 0.2459 | 28.8% | PAC, PAM, oxid chloričitý, zdroj uhlíku |
| Práce | 0.0750 | 8.8% | Personál provozu a údržby |
| Celkový | 0.8528 | 100% | Roční celková částka: ~12,45 milionu RMB |
5. ENERGETICKÁ OPTIMALIZACE: CHYTRÉ OVLÁDÁNÍ POMOCÍ RUČNÍHO HÁDÁNÍ
S elektřinou na 62 % provozních nákladů nebyla energetická účinnost volitelná. Do návrhu byla začleněna tři opatření:
1. Přesné provzdušňování založené na IoT.Platforma internetu věcí shromažďuje v reálném čase údaje o DO, čpavku a průtoku a poté automaticky upravuje výkon ventilátoru. Namísto chodu dmychadel pevnou rychlostí na základě zkušeností operátora dodává systém přesně takový vzduch, jaký biologie potřebuje – nic víc, nic méně.
2. Inteligentní dávkování chemikálií.Dávkování PAC, PAM a oxidu chloričitého je svázáno s průtokem v reálném čase a zatížením znečišťujícími látkami, čímž se eliminuje bezpečnostní faktor plížení, který zvyšuje spotřebu chemikálií v ručně ovládaných závodech.
3. Adaptivní provozní režimy.Během období nízké koncentrace přítoku se proces MBBR může posunout do provozního režimu se sníženou spotřebou energie – méně dmychadel online, nižší intenzita míchání – bez rizika shody odpadních vod. Konstrukce budovy také maximalizuje přirozené větrání, aby se snížila spotřeba energie HVAC.
KLÍČOVÉ SNÍMKY
1. DE oxidační příkopy selhávají v chladném podnebí s vysoce pevnými odpadními vodami.Střídavý aerobní/anoxický cyklus zabraňuje stabilizaci populace nitrifikátoru nebo denitrifikátoru a povrchové provzdušňování stojí teplo. Pokud má vaše rostlina jak nízkou teplotu, tak vysoký obsah amoniaku, je DE oxidační příkop špatný biologický proces.
2. Nosiče MBBR naočkují nitrifikátory do suspendovaného kalu.Toto je klíčový mechanismus, který kompenzuje nedostatek nitrifikace původního procesu. Biofilm na nosičích přednostně pěstuje nitrifikační bakterie a kontinuálně osévá směsný louh - forma bioaugmentace in situ, která nevyžaduje žádný externí zdroj uhlíku.
3. Dvoustupňová AO umožňuje praktické odstranění vysoce účinného dusíku.S přítokem TN při 130 mg/l by jednostupňový AO potřeboval vnitřní recirkulační poměr přesahující 1 000 %. Rozdělením zátěže dusíkem mezi primární AAO+MBBR a sekundární AO nádrž dosáhne třídy A TN (méně než nebo rovno 15 mg/l) při zvládnutelných poměrech recirkulace.
4. Předúprava DAF je nesmlouvavá, pokud je ve směsi odpadní voda z jatek.Olej a mastnota z omítek znečišťují nosiče MBBR a potlačují přenos kyslíku. Odstraňte je před biologickým stádiem, nebo zaplaťte pokutu v elektrice dmychadla.
5. Konstrukce bez odstávky je dosažitelná s fázovým řazením nádrží.Nejprve postavte novou primární nádrž AAO, uveďte ji do provozu a poté starou oxidační příkop odstavte do režimu offline pro konverzi na sekundární AO. Stará nádrž na zahušťování kalu může sloužit jako dočasný sedimentační nárazník během přerušování.
6. Provozní náklady při 0,85 RMB/m³ pro přítok CHSK 2 000 mg/l jsou konkurenceschopné.Struktura nákladů s převahou elektřiny (62 %) odráží skutečnou spotřebu kyslíku v této odpadní vodě. Řízení provzdušňování založené na internetu věcí a adaptivní provozní režimy jsou páky, které brání tomu, aby šel výš.
Plánujete upgrade ČOV nebo potřebujete média MBBR?
Juntai dodává MBBR biofilmové nosiče, média pro usazování šikmých trubek a související produkty pro úpravu vody s plnou podporou návrhu procesu. Pokud váš závod čelí podobným výzvám – vysokotlaký přítok, selhání nitrifikace v chladném klimatu nebo kapacitní omezení bez půdy pro expanzi – můžeme vám pomoci vyhodnotit možnosti procesu a specifikovat správná média pro vaši biologickou fázi.
| Produkty MBBR & Tube Settler | Požádejte o podporu návrhu procesu | Kompletní sortiment |