Projekt modernizace a renovace čistírny odpadních vod s procesem A2/O-MBBR
S neustálým zvyšováním povědomí veřejnosti o životním prostředí musí čistírny odpadních vod aktivně provádět modernizační a renovační činnosti, přijímat pokročilé technologie pro čištění odpadních vod, dosahovat opětovného využití odpadních vod a přispívat svým podílem k udržitelnému sociálnímu rozvoji. Velkým problémem při modernizaci a renovaci čistíren odpadních vod je odstraňování dusíku a fosforu. Využitím technologie MBBR je tento problém efektivně vyřešen. Tento článek se zaměřuje na čistírnu odpadních vod v okrese Xichou, která využívá kombinovaný proces předčištění + proces sekundárního biologického čištění A2/O + filtrace látkového média + dezinfekce chlornanem sodným. Úsek biologického čištění využívá integrované zařízení na čištění odpadních vod (včetně pre-anoxické nádrže, anaerobní nádrže, anoxické nádrže, aerobní nádrže, sedimentační nádrže se šikmou trubkou, látkového filtru a dezinfekční nádrže).
1 Přehled projektu
Výstavba kanalizační sítě podporující čistírnu odpadních vod v okrese Xichou, Wenshan Zhuang a autonomní prefektura Miao, provincie Yunnan, zahrnuje projekty v šesti obcích: Dongma, Lianhuatang, Banggu, Fadou, Bolin a Xinmajie. Celková délka podpůrných kanalizačních potrubních sítí v těchto obcích je asi 39,182 km, s průměry potrubí od DN200 mm do DN500 mm, s použitím vysokohustotních polyetylenových dvojitých vlnitých trubek (HDPE). Integrované čerpací stanice jsou postaveny v obcích Lianhuatang a Xinmajie. V okrese Xinmajie je Q=25 m³/h, DN150 mm tlaková vodovodní PE trubka o délce 50 m, a v Lianhuatang Township, Q=25 m³/h, DN200 mm tlaková vodovodní PE trubka o délce 15 m. Celková stavební plocha čistírny odpadních vod je 3 482 m², včetně komplexní budovy, integrovaného zařízení na čištění odpadních vod, transformátorové a distribuční místnosti, monitorovací místnosti, regulační nádrže, kalové nádrže, nádrže na opětovné použití vody, odvodňovací místnosti kalu a skladu kalu, sítového kanálu, čerpací stanice výtahu a havarijní nádrže.
2 Analýza kvality vody a výběr hlavního procesu
2.1 Kvalita přítokové a odpadní vody
Komplexní analýza kvality přítokové vody v čistírně odpadních vod v okrese Xichou ukazuje, že její koncentrace je stabilní s mírně klesající tendencí. Vzhledem k tomu, že současný proces je vysoce-účinný proces čištění odpadních vod, objem čistících nádrží není velký a jeho tolerance vůči rázovému zatížení není silná. Proto norma garanční sazby pro ukazatele kvality přítokové vody nemůže být nastavena příliš vysoko; tentokrát je nastaveno na 90 %. Kromě toho závod denně přijímá 500 m³ výluhu ze skládky. Při návrhu konečné kvality přítokové vody je nutné vycházet z celkového trendu kvality vody, aby bylo možné efektivně dokončit příslušné projekční práce. Ukazatele kvality vody jsou uvedeny vTabulka 1.
Poměr BSK5/CHSKcr v odpadní vodě je 0,35, což ukazuje na snadno biologicky odbouratelnou odpadní vodu; poměr BSK5/TN je 3. Pro splnění standardu TN pro odpadní vody jsou nutná další opatření pro úpravu, jako je přidání externího zdroje uhlíku; poměr BSK5/TP je 26,3, což je vhodné pro biologické odstraňování fosforu.
V současnosti jsou zbytková množství NH3-N a TN relativně vysoká a účinnost odstraňování je nízká. To naznačuje, že nitrifikace NH3-N nemůže být plně provedena ve staré aerobní nádrži. Protože anoxická nádrž původně nebyla zřízena, proces denitrifikace neproběhl. Odstranění dusíku bylo dosaženo pouze vypouštěním přebytečného kalu a metoda nitrifikace-denitrifikace nebyla použita.
2.3 Hlavní proces
Po důkladné analýze specifické situace čistírny odpadních vod v okrese Xichou musela být modernizace a renovace dokončena v areálu závodu. Prostor v areálu závodu je velmi omezený. Při stanovení postupu čištění odpadních vod bylo nutné komplexně zvážit podmínky lokality a rozumně využít stávající proces čištění biochemické nádrže. Po rozsáhlém výzkumu se přijetím procesu A2/O-MBBR (označovaného jako proces MBBR) účinně vyřešilo využití půdy a provozní problémy. Tento přístup umožnil trojrozměrné rozšíření kapacity biochemických nádrží a umožnil aktivní konstrukci anoxických a anaerobních nádrží. Proces MBBR kombinuje aktivovaný kal s biofilmem. Jeho přednosti se projevují v relativně malém půdorysu, dlouhém biologickém řetězci, schopnosti dosahovat ideálních standardů kvality odpadní vody a stabilním provozu. Metoda biofilmu pro odstraňování dusíku také vykazuje dobré výsledky během nízkých{10}}teplotních období. Tok procesu MBBR je zobrazen vObrázek 1.
2.4 Výhody procesu MBBR
Ve srovnání s procesem MBBR, metodami biofilmu s pevným-médiem a procesy s aktivovaným kalem vyniká proces MBBR těmi nejvýznamnějšími výhodami, konkrétně: ① Závěsné nosiče jsou vyrobeny převážně z modifikovaných materiálů, jako je PP a PE, a nabízejí dobrou odolnost. Vzhledem k tomu, že zavěšené nosiče se snadno spouštějí a ovládají, problémy jako shlukování a ucpávání se vyskytují zřídka. Proto při aplikaci na provzdušňovací systém a odpadní zařízení systému čištění odpadních vod je jejich amortizace a frekvence výměny velmi nízká. ② Proces MBBR má silnou schopnost odstraňovat dusík. Na suspendovaných nosičích mohou koexistovat aerobní, anoxické a anaerobní prostředí, což umožňuje dokončení nitrifikačních i denitrifikačních reakcí v jediném reaktoru. Nitrifikační bakterie mohou rychle růst na biofilmu vytvořeném na suspendovaných nosičích a dosáhnout tak optimální nitrifikace. ③ Proces MBBR má dobrou toleranci vůči rázovému zatížení, zvyšuje stabilitu odpadních vod a odolnost vůči toxickým látkám. ④ Přijetím procesu MBBR lze využít přiměřenou modernizaci a renovaci původního zařízení na úpravu, téměř beze změny využití půdy, čímž se šetří místo. ⑤ Tradiční čištění odpadních vod vyžaduje přidání nosných nosných rámů do provzdušňovací nádrže, zatímco proces MBBR tento krok eliminuje, čímž se snižuje obtížnost údržby provzdušňovacích zařízení a správy nosičů.
3 Plán renovace biochemických nádrží
3.1 Stavba nových anaerobních 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 stupňů a bylo dobře implementováno řízení ukazatelů, jako je koncentrace suspendovaných pevných látek ve směsném louhu, koncentrace dusičnanů denitrifikace a rychlost denitrifikace. V zimě se může vyskytnout nedostatečný zdroj uhlíku; pro zvýšení účinnosti denitrifikace lze přidat vhodné množství zdroje uhlíku. Nově postavená anoxická nádrž je vybavena celkem 16 jednotkami vertikálních turbínových směšovačů o výkonu 5 kW; stávající biochemická nádrž anoxická zóna je vybavena celkem 8 sadami vertikálních vrtulí 5 kW; anaerobní nádrž je vybavena celkem 6 sadami ponorných míchadel 6,5 kW.
Při porovnání koeficientů obtížnosti odstraňování fosforu a odstraňování dusíku je odstraňování dusíku evidentně náročnější. Obvykle lze dosáhnout uspokojivých účinků odstraňování fosforu chemickými metodami odstraňování fosforu. Pro optimalizaci účinků odstraňování dusíku, když jsou teploty nízké a celkový přítok dusíku je vysoký, lze kal recyklovat do anaerobní sekce, aby se zajistila delší doba zdržení v anoxické sekci.
3.2 Renovace stávajících biochemických nádrží
Stávající biochemická nádrž je po rekonstrukci rozdělena na čtyři části: Mezi první a čtvrtou část je přidána dělicí stěna. Oblasti před a za dělicí stěnou v těchto dvou částech jsou anoxická zóna a nosná zóna (MBBR zóna), respektive MBBR zóna a odplyňovací zóna. Druhá a třetí část jsou obě zóny MBBR. Přidání dělicí stěny ve čtvrté části může řídit koncentraci rozpuštěného kyslíku ve vnitřní recyklované směsné lázni v rozumném rozsahu. Kromě toho jsou v zóně MBRR instalována zařízení, jako jsou síta a provzdušňovače s perforovaným potrubím, aby se zlepšila provozní účinnost biochemické nádrže. Po dokončení rekonstrukce biochemické nádrže aerobní zóny dosahuje celkový efektivní objem nádrže odplyňovací zóny a MBBR zóny 38 000 m³. Odplyňovací zóna je vybavena celkem 12 jednotkami 18,5 kW axiálních čerpadel, se 4 jako pohotovostní; používají se závěsné nosiče z čistého HDPE.
3.3 Renovace dmychadla a vzduchotechnického systému
V dmychadle jsou 4 dmychadla: 3 stará dmychadla se vstupním průtokem 480 m³/min a jedno nové dmychadlo. Vodní chlazení je hlavním způsobem chlazení starých dmychadel o výkonu 830 kW každé; Chlazení vzduchem je hlavní metodou pro nové dmychadlo o výkonu 670 kW. V porovnání provozního stavu starého a nového dmychadla pracuje nové dmychadlo efektivněji a efektivněji. Stará dmychadla mají nejen nízkou provozní účinnost, ale také vyžadují drahé náklady na údržbu a opravy.
Při návrhu aeračního objemu pro aerobní zónu by měl vycházet z nejvyšší potřeby kyslíku v aerobní zóně s konečnou zvolenou hodnotou 720 m³/min. Konfigurace děrovaných provzdušňovacích trubek by měla být založena na objemu vzduchu 4 dmychadel. Práce na výměně starých dmychadel by měly být prováděny efektivně. Dokoupení 3 nových dmychadel, které nahrazují stará, je výhodné pro snížení objemu provzdušňování. Při výměně provzdušňovacího potrubí se vymění pouze staré provzdušňovací potrubí uvnitř aerobní nádrže.
3.4 Systém zpracování kalu
Hlavním zařízením na úpravu kalu používaným v čistírně odpadních vod v okrese Xichou je filtrační lis na zahušťování a odvodňování kalu. Komplexní analýza procesů odvodňování a zahušťování kalu, integrace operací zahušťování a odvodňování kalu může minimalizovat investiční náklady a snížit dávkování vysokých-polymerních flokulantů. Aby se zabránilo poškození životního prostředí zpracováním kalu, byla zvolena technologie mechanického zahušťování kalu a odvodňování, aby bylo možné účinně kontrolovat znečištění životního prostředí a ovzduší.
3.5 Deodorizační systém
Metod na úpravu pachů je mnoho, mezi běžně používané patří biologické, chemické a fyzikální metody. Různé metody úpravy zápachu se významně liší v mechanismech deodorizace, podmínkách aplikace a technických typech. Po komplexní analýze konkrétních okolností tohoto projektu a zvážení výhod a nevýhod různých deodorizačních technologií byl nakonec k provedení příslušných operací vybrán proces iontové deodorizace.
3.6 Klíčové body renovace procesu
3.6.1 Výběr dopravce
Při výběru suspendovaných nosičů je třeba zajistit, aby výrobní materiál měl dostatečnou korozní odolnost a celkový účinný měrný povrch splňoval standardy odpadních vod, čímž je zaručena biomasa. Zároveň musí životnost, odolnost proti opotřebení a pevnost závěsných nosičů odpovídat normám s životností nad 15 let.
3.6.2 Akumulace nosiče
Jak voda proudí, nosiče mění polohu, což způsobuje, že se před záchytnými clonami hromadí velké množství nosičů. Po nějaké době se mohou odposlechové obrazovky ucpat. Zvyšující se provzdušňování se používá k odplavení nahromaděných nosičů. Na každé záchytné obrazovce dochází ke ztrátě hlavy. Velké množství nosičů se hromadí pod tlakem rozdílu hladiny vody přes síto. S rostoucím rozdílem hladiny vody se také zvyšuje množství akumulace nosiče. V zóně nosiče je instalováno zařízení pro recyklaci nosiče. Nosiče na konci zóny nosiče, poháněné zařízením pro přepravu vzduchem, se vracejí zpět na přední konec, čímž se zabrání hromadění nosičů.
3.7 Analýza provozní účinnosti po-renovaci
Celková investice do tohoto projektu je 219,91 milionů juanů. Průměrné jednotkové provozní náklady jsou 0,4 juanu/m³ a průměrné jednotkové celkové náklady jsou 0,5 juanu/m³. Po dokončení a uvedení do provozu modernizovaného projektu renovace je jeho průtok vody velmi uspokojivý, provozní stav je dobrý a normy kvality odpadní vody splňují příslušné požadavky.
4 Závěr
Během výstavby tohoto projektu modernizace a renovace byly efektivně využity stávající konstrukce. Racionálním využitím technologie MBBR dosáhly práce při renovaci dispozice dobrých výsledků bez zvýšení půdorysu, výrazně se zvýšila kapacita odstraňování dusíku a fosforu v systému čištění odpadních vod a optimalizovala se účinnost odstraňování znečišťujících látek. Technologie MBBR je vysoce pokročilá, má nejen výhody konvenčních technologií čištění odpadních vod, ale také efektivně využívá vysokou kapacitu čištění svých speciálních nosičů, což výrazně zlepšuje účinnost čištění znečišťujících látek.
Na základě analýzy a demonstrace se pro zajištění racionality plánu doporučuje přijmout procesní schéma MBBR. Provedením renovace původního biologického systému in situ, přidáním nosičů do aerobní zóny za účelem zvýšení její nosnosti zajišťuje, že úprava dusíku splňuje normy. Následné použití sedimentačních nádrží s vysokou-hustotou + látkových filtrů pro řízení SS a TP může zaručit stabilní odpadní vodu splňující standard Grade 1A. Proces MBBR, stejně jako různé kombinované procesy, které začleňují MBBR do systémů s aktivovaným kalem, fungují stabilně, snadno se obsluhují a nastavují, mají silnou toleranci ke změnám kvality a kvantity přítoku, nabízejí dobré účinky na odstraňování dusíku a fosforu a představují ekonomickou, účinnou a stabilní metodu čištění odpadních vod. Vzhledem k tomu, že se zvyšují národní a místní požadavky na kvalitu odpadních vod z čistíren odpadních vod, je tento proces velmi vhodným řešením pro projekty, které čelí výzvám, jako je časná výstavba s procesy, které nejsou schopny splnit nové požadavky, omezená dostupnost půdy, vysoké náklady na půdu a potíže s financováním. V širším měřítku najde uplatnění při modernizaci a renovaci městských nebo průmyslových čistíren odpadních vod.
Kromě toho byla během tohoto projektu renovace přijata cílená opatření kontroly cesty denitrifikace na základě skutečných podmínek při renovaci biochemických nádrží, včetně posílení řízení ukazatelů, jako je koncentrace dusičnanů denitrifikace a rychlost denitrifikace. Renovace procesu se zaměřila na zlepšení výběru nosičů a řízení akumulace. Integrací rekonstrukcí dmychadla a provzdušňovacího systému, systému čištění kalu a systému deodorizace byla posílena komplexní kapacita čištění čistírny odpadních vod.