100 000 m³/d ČOV In-situ modernizace: MBBR + denitrifikační biofiltr + magnetická koagulace Meet DB51/2311 Without New Land

DOMOV › PŘÍPADY › MBBR + DENITRIFIKAČNÍ BIOFILTR - AKTUALIZACE ČOV

Aplikace MBBR + denitrifikačního biofiltru + magnetické koagulační sedimentace pro in-situ modernizaci čistírny odpadních vod

Publikováno: 25. 5. 2026 • Kategorie:Případy• Štítky:MBBR · Denitrifikační biofiltr · Magnetická koagulace · Modernizace ČOV

ODDÍL 1

1 Přehled projektu

1.1 Pozadí projektu

Průmyslový park centralizovaná čistírna odpadních vod v Čcheng-tu s kapacitou100,000 m³/dbyla uvedena do provozu v roce 2013. Přijímá proces provzdušňované pískové komory + AAO + sekundární sedimentační nádrž + filtr typu D + UV dezinfekce a kvalita odpadních vod splňuje standard třídy ANorma vypouštění znečišťujících látek pro čistírnu komunálních odpadních vod(GB 18918–2002). Průtok čištění se pohybuje od 91 000 do 118 000 m³/d, přičemž průmyslové odpadní vody představují asi 48 %. S vydánímNorma vypouštění látek znečišťujících vodu pro městská povodí a povodí v provincii Sichuan(DB51/2311–2016) v roce 2017 je závod povinen splnit vypouštěcí standard pro centralizované čistírny odpadních vod v průmyslovém parku. Stávající odpadní voda v zásadě splňuje normu třídy A, ale kvalita odtoku značně kolísá, s občasným překročením TN a TP. Současně vysoký obsah písku v přítoku způsobuje, že provzdušňovaná komora vyžaduje časté vyprazdňování pro odkalování. Proto je nutné tento závod modernizovat.

1.2 Kvalita přítoku a odtoku

Na základě statistických údajů z let 2017 a 2018 je srovnání mezi původní návrhovou kvalitou přítoku a skutečnou kvalitou přítoku uvedeno v tabulce 1. Je vidět, že skutečná přílivová CHSK a BSK₅ jsou nižší než návrhové hodnoty, zatímco přítoky SS a TP jsou daleko vyšší než návrhové hodnoty.

Tabulka 1 Srovnání mezi designem a skutečnou kvalitou vlivu

Jednotka: mg/L

Porovnání skutečné kvality odpadních vod z roku 2017 a 2018, původní projektové normy odpadních vod a nového standardu odpadních vod je uvedeno v tabulce 2. Porovnáním nových a starých norem jsou zpřísněny požadavky na CHSK a NH₄-N, ostatní ukazatele zůstávají beze změny. Z tabulky 2 je vidět, že podle staré normy pro odpadní vody nemohou TP a TN stabilně splňovat normu při 100% sazbě záruky; podle nového standardu pro odpadní vody nemůže NH₄-N stabilně splňovat standard ani při 95% garanci. Proto je dosažení stabilní shody TP, TN a NH₄-N s novou normou pro vypouštěníklíčové zaměření této modernizace.

Tabulka 2 Srovnání kvality odpadních vod

Jednotka: mg/L

1.3 Stávající problémy

ODDÍL 2

2 Aktualizace schématu návrhu

2.1 Úprava projektované kvality vody

Na základě naměřené kvality přítoku z let 2017 a 2018 je projektována návrhová kvalita přítoku. Návrhová hodnota BSK₅ je snížena, zatímco návrhové hodnoty SS a TP jsou zvýšeny, přičemž je zachována určitá rezerva vzhledem k naměřeným hodnotám. Návrhový přítok a kvalita odtoku pro modernizaci jsou uvedeny v tabulce 3.

Tabulka 3 Návrhový přítok, kvalita výtoku a míra odstraňování

Jednotka: mg/L

2.2 Schéma upgradu

Hlavní omezení pro modernizaci tohoto závodu jsou: (1) modernizace musí být dokončena in-situ bez přidání nové půdy; (2) přítok má vysoký obsah písku, provzdušňovaná komora na písek vyžaduje časté odkalování a nová primární sedimentační nádrž by také čelila problému hromadění písku; (3) provozní náklady po rekonstrukci musí být udržovány na relativně nízké úrovni. S ohledem na tato omezení a požadavky na modernizaci je určena procesní cesta pro každý stupeň úpravy.

2.2.1 Vylepšení předúpravy

Účinnost předúpravy přímo ovlivňuje dlouhodobý normální provoz biologické nádrže. Zařízení má vysoký obsah písku v přítoku a provzdušňovaná komora písku je přetížená, což nevyhnutelně vede k tomu, že se do biologické nádrže dostane trochu písku. Atechnologie rychlé separace pevných látek a kapalinje navržen pro zlepšení předúpravy. Jejím principem je nechat surovou vodu protékat kontinuálně rotující filtrační tkaninou, aby se dosáhlo oddělení pevné látky od kapaliny, a pomocí regenerované vody kontinuálně čistit a odstraňovat pevné nečistoty zadržené na filtrační tkanině. Jednou z výhod této technologie je její vysoká přesnost filtrace: velikost pórů filtrační tkaniny je 0,2 mm, což je 1/15 běžné velikosti pórů jemného síta, a dokáže zachytit více než 90 % kalu, jemného písku, vlasů a dalších nečistot, což výrazně zlepšuje účinek předúpravy. Další charakteristikou je jeho vysoké zatížení při ošetření a malý půdorys s hydraulickým retenčním časem pouze asi 5 sekund.

Při modernizaci jsou za hrubým sítem instalovány tři sady zařízení pro rychlou separaci pevných látek a kapalin, které poskytují kapacitu předúpravy 30 000 m³/d, pokrývají plochu 184 m², fungují paralelně s původní komorou pro jemné síto + provzdušňovaný písek, která je provozována se sníženou kapacitou. Průmyslové podniky, které závod obsluhuje, jsou především ve výrobě strojů, elektronických výrobků a výrobě displejů. Mezi charakteristické znečišťující látky patří těžké kovy, fluorid a žáruvzdorná CHSK. Podnikové propuštění splňujeStandard kvality odpadních vod pro vypouštění do komunálních kanalizací(GB/T 31962–2015). Pro zvládnutí náhlých šoků toxických škodlivin je navržena nová nouzová skladovací nádrž s efektivním objemem 33 000 m³, plně zakopaná, s terénními úpravami a silnicemi nad zemí.

2.2.2 Modifikace biologické sekce

Odstraňování TP, NH3-N a TN – všechny je třeba zlepšit v sekci biologického čištění. Kvůli omezením na zemi a nemožnosti zvýšit celkový objem nádrže jsou na původní biologické nádrži AAO provedeny tři úpravy na místě:

Obrázek 1Celková modifikace biologické nádrže (AAO + MBBR Embedded)

2.2.3 Úprava sekce pokročilé léčby

Úkolem sekce pokročilé léčby je zajistit konečnou shodu TN, TP a SS. Kombinace denitrifikačního filtru a vysoce účinné sedimentační nádrže je poměrně vyspělou technickou cestou s mnoha aplikačními případy a tento projekt ji zamýšlí převzít.

(1) Výběr denitrifikačního filtru

V současné době jsou nejrozšířenějšími denitrifikačními filtry v Číně denitrifikační hluboký filtr a denitrifikační biofiltr. TheManuál pro návrh dodávky a odvodnění vodySvazek 5 (Městské odvodnění) aObecná technická specifikace pro denitrifikační biofiltr(GB/T 37528–2019) specifikují konstrukční parametry těchto dvou filtrů, jak je uvedeno v tabulce 4. Je vidět, že denitrifikační biofiltr upflow využívající keramsitové filtrační médium má vyšší rychlost filtrace a denitrifikační zátěž ve srovnání s downflow denitrifikačním hlubokým filtrem využívajícím křemenný písek. Studie ukázaly, že keramsitové filtrační média ve srovnání s křemenným pískem mají výhody vysoké kapacity nosiče biofilmu, vysokého využití zdroje uhlíku, krátké doby tvorby biofilmu a rovnoměrné distribuce mikrobiálních kolonií, zatímco výhoda křemenného písku spočívá v jeho silnější kapacitě pro odstraňování TN a SS. Upflow filtr má delší cyklus zpětného proplachu a menší ztrátu filtrační hlavy ve srovnání s filtrem downflow.

Tabulka 4 Hlavní konstrukční parametry denitrifikačního filtru ve standardech a kódech

Tento projekt má omezenou půdu a modernizované standardy odpadních vod nekladou přísnější požadavky na odstraňování TN a SS. Komplexně je jako denitrifikační jednotka pro pokročilé čištění zvolen upflow denitrifikační biofiltr s keramzitovým filtračním médiem. Současně je před filtr instalováno jemné síto s vnitřní průtokovou clonou o velikosti pórů 1 mm, aby se snížilo množství nečistot vstupujících do filtru.

(2) Vysoce účinná sedimentační nádrž – magnetická koagulace

Je navržena magnetická koagulační sedimentační nádrž. Magnetická koagulační sedimentační nádrž přidává do filtrátu magnetická média + polyaluminiumchlorid (PAC) + polyakrylamid (PAM), přičemž mícháním a flokulací tvoří pevné vločky, čímž se dosahuje vysoké rychlosti proudění s povrchovým hydraulickým zatížením až20 m³/(m²·h)mnohem vyšší než 6–13 m³/(m²·h) běžných vysoce účinných sedimentačních nádrží. Kromě dobrého odstraňování TP a SS má magnetická koagulační sedimentační nádrž také určitý účinek na odstraňování žáruvzdorných CHSK, těžkých kovů a barvy. Tento projekt má omezenou půdu a přítok obsahuje určitý podíl průmyslových odpadních vod, takže magnetická koagulační sedimentační nádrž je vhodnější.

(3) Komplexní posouzení.Denitrifikační biofiltr se umisťuje před magnetickou koagulační sedimentační nádrž především za účelem plného využití zbytkového BSK5 ve výtocích ze sekundární sedimentační nádrže jako zdroje uhlíku pro denitrifikaci. Před filtrem je navrženo obtokové potrubí, které umožňuje, aby odpadní voda proudila přímo do sedimentační nádrže magnetické koagulace, aniž by procházela filtrem, což šetří energii na sekundární zvedání. Celkový průběh procesu po upgradu je znázorněn na obrázku 2.

Obrázek 2Celkový procesní tok po upgradu (rychlá separace pevných látek a kapalin + AAO/MBBR + denitrifikační biofiltr + magnetická koagulační sedimentace)

2.3 Hlavní konstrukce a parametry návrhu

ODDÍL 3

3 Analýza výkonnosti provozu

3.1 Výkon zařízení pro rychlou separaci pevných látek a kapalin

Spotřeba energie zařízení pro rychlou separaci pevných látek a kapalin za provozu je 9,12 × 10⁴ kW·h/m³. Mezi separované nečistoty patří domovní odpad, jemný písek, pevná mastnota, vlasy a vlákna. Průměrný obsah vlhkosti vypouštěného zbytku je 72,31 % a produkce sušiny je 104,6 kg/m³. Produkce suchých zbytků v konvenčních zařízeních pro předúpravu je 37,3 kg/m³ a produkce suchých zbytků v zařízení pro rychlou separaci pevných látek a kapalin je2,8 krátkonvenční předúpravy. Přítok a odpadní voda ze zařízení se vysuší a zváží a výsledky ukazují, že účinnost zachycení filtrační tkaniny o velikosti pórů 0,2 mm pro písek a vlasová vlákna je92.99%–94.95%. Zatím je zařízení ve stabilním provozu tři roky.

3.2 Výkon biologické nádrže

Jsou shrnuty roční průměrné údaje o kvalitě přítokové a odtokové vody před (2018) a po (2023) úpravě, jak je uvedeno v tabulce 5. Je vidět, že kvalita odtoku biologické nádrže se po úpravě komplexně zlepšila. CHSK, BSK₅, NH3-N, TN a TP se snížily o 14,94 %, 12,95 %,62.28%, 25,41 % a 39,16 %, v tomto pořadí, s největším snížením NH3-N, TN a TP. Současně se také výrazně zlepšila stabilita každého ukazatele odpadních vod.

Tabulka 5 Kvalita vody přítoku a odtoku biochemické nádrže – před a po renovaci

Po úpravě se zvýšil obsah organické hmoty v aktivovaném kalu v biologické nádrži. Podle testovacích údajů byl průměrný poměr MLVSS/MLSS 0,58 v roce 2018 a 0,63 v roce 2023, což představuje nárůst o 8,6 %. Zvýšení obsahu organické hmoty ukazuje na lepší aktivitu kalu, a to především ze dvou důvodů: za prvé, předúprava byla posílena a více anorganických látek, jako je písek, je zachycováno zařízením pro rychlou separaci pevných látek a kapalin, čímž se snižuje podíl anorganických složek v aktivovaném kalu; za druhé, přidání systému MBBR do biologické nádrže zvyšuje celkovou mikrobiální biomasu a zvyšuje obsah organických složek v aktivovaném kalu.

V srpnu byly měřeny koncentrace kalů v předdenitrifikační zóně, anaerobní zóně, anoxické zóně a MBBR zóně biologické nádrže s poměrem vnější recirkulace kalu 100 % a vnitřního recirkulačního poměru 200 %. Byly odebrány tři sady paralelních vzorků a průměrné hodnoty jsou uvedeny v tabulce 6. Je vidět, že koncentrace kalu ve čtyřech čistících jednotkách biologické nádrže se liší, přičemž nejvyšší jsou v zóně MBBR, následované anoxickou zónou. Analýza naznačuje, že biofilm připojený k nosičům MBBR se nepřetržitě odděluje a vmíchává do aktivovaného kalu v důsledku tření, kolize a hydraulického praní, což zvyšuje koncentraci kalu v této zóně o přibližně 3,54 % vzhledem k anoxické zóně.

Tabulka 6 Koncentrace kalu v každé jednotce v biochemické nádrži

Jednotka: mg/L

3.3 Výkon pokročilé léčby

Vzhledem k tomu, že TN ve výtocích z biologické nádrže již standardně stabilně splňuje, z důvodu úspory provozních nákladů se do denitrifikačního biofiltru ve skutečnosti nepřidává žádný další zdroj uhlíku. Podle údajů o kvalitě vody z roku 2023 je TN v odpadní vodě z biologické nádrže (7,04 ± 1,01) mg/l. Bez zohlednění odstranění TN v sekundární sedimentační nádrži je TN ve výtoku z denitrifikačního biofiltru (6,43 ± 0,92) mg/l s mírou odstraňování 8,7 %. TP v odpadní vodě z biologické nádrže je (0,16 ± 0,09) mg/l. Bez uvažování odstranění TP v sekundární sedimentační nádrži je TP ve výtoku z magnetické koagulační sedimentační nádrže (0,08 ± 0,04) mg/l, s mírou odstraňování 50 %.

ODDÍL 4

4 Náklady na rekonstrukci a provoz

ODDÍL 5

5 Závěr