Juhtumiuuring MBBR+ACCA protsessi kohta asulareoveepuhastusjaama uuendamiseks ja rekonstrueerimiseks
Hiina õitseva majanduse taustal on industrialiseerimise ja linnastumise tempo oluliselt kiirenenud. Selle protsessiga kaasneb paratamatult tööstusliku reovee ja olmereovee väljajuhtimise suurenemine aasta----aega, mis süvendab veereostusprobleeme ja mõjutab Hiina jätkusuutlikku ökoloogilise tsivilisatsiooni ehitamist. Veereostuse vältimise ja kontrolli tegevuskava tervikliku rakendamisega on asulareoveepuhastitele üle riigi kehtestatud rangemad heitvee nõuded. Kohalikud standardid on mõnes linnas saavutanud kvaasi-IV klassi veekvaliteedi ja tundlikesse veekogudesse juhitud heitvee puhul lähenevad teatud üksikud näitajad järk-järgult pinnavee III klassi standardile. Siiski on pärast bioloogilist puhastust asulareovee jääksaasteained peamiselt mitte-biolagunevad orgaanilised ühendid, mille biolagunevus on halb. Ainuüksi traditsioonilistele bioloogilistele parendamise tehnoloogiatele tuginemine on muutunud ebapiisavaks, et täita üha karmistuvad heitestandardid.
Aktiveeritud koksil on kõrgelt arenenud mesoporne süsteem, mis on võimeline adsorbeerima vees olevaid makromolekulaarseid saasteaineid. Suure mehaanilise tugevuse, stabiilsuse, hea adsorptsioonivõime ja suhteliselt ökonoomsete kuludega on seda laialdaselt kasutatud raskesti biolaguneva tööstusliku reovee töötlemisel. Viimastel aastatel on aktiveeritud koksi kasutav filtreerimistehnoloogia leidnud teatud rakendusi ka olmereoveepuhastite täiustatud puhastamisel, saavutades häid tulemusi saasteainete lõplikul eemaldamisel. Kombineerides Henani provintsi reoveepuhasti ümberehitamise projekti insenerinäite, võttis autor asulareovee puhastamise täiustamiseks kasutusele MBBR+ACCA (Activated Coke Circulating Adsorption) protsessi. Heitvee COD, NH₃-N ja TP näitajad vastasid GB 3838-2002 III klassi veestandardile, andes võrdlusaluseks muude reoveepuhastite uuendamise projektide jaoks.
1. Reoveepuhastusjaama põhiolukord
Selle reoveepuhasti projekteeritud koguvõimsus on 50 000 m³/d, mis hõlmab I etapi projekteerimisvõimsust 18 000 m³/d ja II faasi projekteerimisvõimsust 32 000 m³/d. See puhastab peamiselt linna olmereovett ja vähesel määral tööstuslikku reovett. Uuendus viidi lõpule 2012. aastal, kusjuures heitvesi vastas olmereoveepuhastite saasteainete heitestandardi 1.A klassi standardile GB 18918-2002. Põhiprotsess on mitmeastmeline AO + denitrifikatsioonifilter + suure tihedusega settepaak. Protsessi voog on näidatud jooniselJoonis 1.
Praegu töötab reoveepuhasti peaaegu täisvõimsusel. Praeguste tööandmete põhjal saab tehase hea hoolduse korral heitvee kvaliteeti stabiilselt säilitada GB 18918-2002. aasta klassi 1A standardi järgi. Heitvee kontsentratsioonid COD, BOD5, NH3-N, TN ja TP jaoks jäävad vahemikku 21,77-42,34 mg/L, 1,82-4,15 mg/L, 0,13-1,67 mg/L, 8,86-15,74 mg/L ja 0,4,2 mg/l, vastavalt 0,4,19 mg/l.
Enne ajakohastamist seisis tehas silmitsi järgmiste probleemidega: 1) eeltöötlussektsiooni vananemine ja kahjustatud ekraanid lubasid bioloogilistesse mahutitesse hõljuvat prahti, ummistades kergesti pumbad ja mõjutades järgnevat töötlemist; 2) Ebastabiilne TN eemaldamine madalate talviste temperatuuride ning vee kvaliteedi ja koguse oluliste kõikumiste ajal; 3) Ebapiisav paagi maht I faasi bioloogilistes paakides ja ebamõistlik anoksilise tsooni jaotus, mis põhjustab TN-i eemaldamise halva efektiivsuse ja suure kemikaaliannuse järgnevaks süsinikuallika lisamiseks; 4) Algses õhutussüsteemis kasutati vananenud traditsioonilisi suure energiatarbimisega tsentrifugaalpuhureid; 5) denitrifikatsioonifiltrites on filtrikandja tugev ummistumine, mittetäielik tagasipesu ja raskused stabiilses töös; 6) segamis- ja segamisseadmete sagedased rikked suure-tihedusega settepaakides; 7) kahe olemasoleva muda veetustamise lintfiltripressi sagedased rikked, veetustatud muda kõrge niiskusesisaldus, suur muda maht ja suured muda kõrvaldamise kulud; 8) Eeltöötlus- ja mudatöötlussüsteemide lõhnatõrjevahendite puudumine; 9) Vananenud keskjuhtimissüsteem piiratud andmesalvestusmahu ja enamiku kaugjuhtimisfunktsioonide kadumisega.
2. Veekvaliteedi kujundamine
Arvestades tehase aastatepikkuseid töös veekvaliteedi andmeid, 90% usaldusnivooga ja teatud marginaaliga, määrati projekti mõjukvaliteet. Lähtudes vastuvõtva veekogu keskkonnakvaliteedi nõuetest, peavad täiendatud heitvee KHT, BHT₅, NH₃-N ja TP vastama GB 3838-2002 III klassi veestandardile, samas kui TN ja SS peavad järgima esialgset standardit. Disainitud sisse- ja heitvee omadused on näidatudTabel 1.
3. Kontseptsiooni ja protsessivoo uuendamine
3.1 Uuendamise kontseptsioon
Vastavalt projekteeritud heitvee kvaliteedile seab see uuendus kõrgemad nõuded KHT, BOD₅, NH₃-N ja TP suhtes. Arvestades tehase praegust protsessi, veekvaliteedi omadusi ja olemasolevaid probleeme, keskendutakse KHT, NH₃-N ja TP tõhusamale eemaldamisele, tagades samas stabiilse TN eemaldamise. Veelgi enam, olemasoleva tehase piiratud ruumi tõttu on vaja täielikult ära kasutada olemasolevate struktuuride potentsiaali seadmete uuendamise, protsesside intensiivistamise ja renoveerimise kaudu, eesmärgiga KHT, NH₃-N, TN ja TP tõhusalt eemaldada. Seetõttu võib algsete mitmeastmeliste AO-paakide kasutamine ja rippkandjate lisamine hübriidse biokile-aktiivmuda MBBR-protsessi moodustamiseks tõhusalt parandada töötlemise stabiilsust ja löögikindlust. Biokile pikk muda vanus kandjatel sobib nitrifikaatorite kasvatamiseks ja kõrge nitrifikaatori kontsentratsiooni säilitamiseks, suurendades oluliselt süsteemi nitrifikatsioonivõimet. Kandjate sees olev tihe biokile on pika muda vanusega, majutades märkimisväärseid nitrifitseerivate ja denitrifitseerivate bakterite populatsioone, võimaldades samaaegset nitrifikatsiooni{10}}denitrifikatsiooni (SND) ja tugevdades seeläbi TN eemaldamist. Seetõttu sobib MBBR-protsess{12}}hästi selle tehase uuendamiseks.
Sarnaste uuendusprojektide kogemuste põhjal on COD ja TP stabiilse vastavuse tagamiseks vaja lisaks olemasolevale protsessile koos MBBR-ga täiendavaid kaitsetöötlusseadmeid. Aktiveeritud koksil kui poorsel materjalil on aktiivsöega võrreldes suurem adsorptsioonivõime, eemaldades tõhusalt COD, SS, TP, värvi jne. Lisaks võib bioloogiliselt aktiveeritud koks kasutada kinnitunud mikroorganisme orgaanilise aine lagundamiseks, võimaldades saasteainete adsorbeerimisel adsorptsioonikohtade regenereerimist. See dünaamiline tasakaalumehhanism võimaldab süsteemi püsivat ja stabiilset tööd. ACCA (Activated Coke Circulating Adsorption) protsessis kasutatakse keskkonnana aktiveeritud koksi, integreerides filtreerimise ja adsorptsiooni. See kasutab filtrimaterjali tõstmiseks ja puhastamiseks suruõhku. Läbi pöördvoolu-tsoneerimise ja ühtlase voolukujunduse tagab see täieliku kontakti aktiveeritud koksi ja reovee vahel, saavutades veekvaliteedi ülima paranemise ja garanteerides stabiilse heitvee vastavuse.
Tehase vananevate ja vigaste seadmete puhul asendatakse need tehnoloogiliselt arenenud, energiatõhusate{0}}seadmetega, et vähendada tegevuskulusid. Täpsemalt, eeltöötlusekraanid asendatakse seestpoolt etteantud peenete sõeladega, et püüda kinni karvad ja kiud, vältides MBBR-i kandja kinnihoidmise ekraanide ummistumist.
3.2 Protsessi voog
Täiendatud protsessi voog on näidatudJoonis 2. Peanõuete täitmiseks lisati uus tõstepumbajaam. Äsja ehitatud V--tüüpi filter toimib järgneva aktiveeritud koksi adsorptsiooni eeltöötlusüksusena, tagades ACCA süsteemi stabiilsuse. Toores vesi läbib sõelmed ja liivakambrid, et eemaldada hõljuvad materjalid, karvad ja osakesed enne hübriidse MBBR bioloogilise mahutisse sisenemist, et tõhustada lämmastiku eemaldamist. Seejärel siseneb segatud vedelik tahkete ainete eraldamiseks sekundaarsetesse selgitajatesse. Supernatant tõstetakse uue pumbajaama kaudu denitrifikatsioonifiltritesse ja suure{6}tihedusega settepaakidesse. Seejärel tõstetakse heitvesi uue pumbajaamaga V--tüüpi filtrisse ja kahe-astmelise aktiveeritud koksi adsorptsioonipaaki, et täiustada puhastust, eemaldades täiendavalt COD, TP, SS, värvi jne. Lõplik heitvesi desinfitseeritakse enne väljalaskmist.
4. Peamiste raviüksuste projekteerimisparameetrid
4.1 Bioloogilised paagid
Olemasolevad I faasi bioloogilised mahutid on jagatud kahte rühma, millel on suhteliselt väike mahuti maht, kuid korralik struktuur. Seetõttu tõsteti selle versiooniuuenduse jaoks paagi seinu 0,5 m võrra, täites samal ajal peanõudeid. Pärast renoveerimist on efektiivne kogumaht 10 800 m³, kogu HRT 14,4 tundi ja anoksilise tsooni HRT 6,4 tundi, mis suurendab anoksilise retentsiooniaega, et parandada TN eemaldamist. Olemasolevate II faasi bioloogiliste mahutite efektiivne maht on 19 600 m³, kogu HRT 14,7 tundi ja anoksilise tsooni HRT 6,8 tundi. See projekt hõlmas aeratsioonisüsteemide ja mõnede vananevate sukelsegistite väljavahetamist nii I kui ka II faasi bioloogilistes mahutites ning rippuvate kandjate ja retentsiooniekraanide lisamist. Kandurid on valmistatud polüuretaanist või muust suure jõudlusega{14}}komposiitmaterjalist, kubatuuriga 24 mm, eripinnaga 4000 m²/m³ ja täiteastmega 20%. Bioloogilise puhastussüsteemi AOR on 853,92 kg O₂/h, õhu juurdevoolukiirusega 310,36 Nm³/min.
4.2 Tõstke pumbajaam ja reoveepaak
Ehitati uus tõstepumbajaam, et pumbata heitvesi suure-tihedusega settepaakidest edasiseks puhastamiseks V--tüüpi filtrisse. Reoveepaak salvestab filtrite tagasivoolureovee. Väikeste pumpade abil pumpatakse ühtlaselt tagasipesureovesi II faasi bioloogilistesse mahutitesse, et vältida põrutuskoormust. Paigaldati kolm sekundaarset tõstepumpa (2 töökorras + 1 ooterežiimis, Q=1, 300 m³/h, H=12 m, N=75 kW), muudetava sagedusajami (VFD) juhtimisega. Tagasipesu reoveepaak on varustatud 2 ülekandepumbaga (1 töökorras + 1 ooterežiim, Q=140 m³/h, H=7 m, N=5.5 kW) ja ühe sukelsegistiga (N=2.2 kW), et vältida settimist.
4,3 V-tüübifilter
Ehitati uus V--tüüpi filter konstruktsioonimõõtmetega 36,9 m (P) × 29,7 m (L) × 8,0 m (K). See kasutab homogeenset kvartsliivast filtrikeskkonda. Filter on jagatud 6 lahtriks, mis on paigutatud kahte rida. Iga raku väljalasketorus on elektriline reguleerimisventiil, mis kontrollib pidevat veetaseme tööd. Tagasipesu protsessi saab reguleerida PLC kaudu. Arvestuslik filtreerimiskiirus on 7,0 m/h, sundfiltreerimise kiirus on 8,4 m/h ja ühe -elemendi filtreerimisala on 49,4 m². Tagasipesu vee intensiivsus on 11 m³/(m²·h), tagasipesu õhu intensiivsus on 55 m³/(m²·h) ja pinnapühkimise intensiivsus on 7 m³/(m²·h). Tagasipesu kestus on 10 minutit. Tagasipesu tsükkel on 24 tundi (reguleeritav), pestes üks rakk korraga. Kvartsliiva kandja suurus on 1-1,6 mm, k₈₀ < 1,3. Kasutatakse kohapeal valatud monoliitseid filterplaate.
4.4 Aktiveeritud koksi adsorptsioonipaagid
Ehitati uus aktiveeritud koksi adsorptsioonipaak konstruktsioonimõõtmetega 49,5 m (P) × 30,15 m (W) × 11,0 m (K). See kasutab kahe-etapilise filtreerimise konfiguratsiooni, kokku 36 rakku, 18 rakku etapis. Maksimaalne filtreerimiskiirus on 6,02 m³/(m²·h), keskmiselt 4,63 m³/(m²·h). Esimese-etapi ühe-lahtri mõõtmed on P × L × K=5.0 m × 5,0 m × 11,0 m, tühja voodiga kokkupuuteaeg (EBCT) on 1,4 tundi. Teise-etapi ühe-lahtri mõõtmed on P × L × K=5.0 m × 5,0 m × 9,5 m, EBCT on 1,08 h. Süsteem kasutab 2000 tonni aktiveeritud koksi osakeste suurusega 2-8 mm, mis on varustatud mobiilsete koksipesurite, veejaoturite, sisse-/väljalaskepaisudega jne.
4.5 Aktiveeritud koksihoone
Aktiivkoksi hoidmiseks ja adsorptsioonimahutitesse tarnimiseks ehitati uus aktiivkoksi hoone. Konstruktsiooni mõõtmed on 33,5 m (P) × 13,0 m (L) × 6,5 m (K). Peamised lisaseadmed hõlmavad: 1 aktiveeritud koksi veetustamise vibratsiooniekraani, 3 koksi etteandepumpa (2 töörežiimis + 1 ooterežiimis, Q=40 m³/h, H=25 m, N=7.5 kW), 2 filtraadi tühjenduspumpa (1 töökorras + 1 m H ooterežiimis, Q{³ 6}}, Q{{1/h N=18.5 kW), 2 õhukompressorit (1 töökorras + 1 ooterežiim, Q=7.1 m³/min, N=37 kW) ja õhu vastuvõtupaak (V=2 m³, P=0.8 MPa).
4.6 Plaadi-ja-raami veetustamise ruum
Olemasoleva setete veetustamise ruumi kõrvale ehitati uus plaat{0}}ja-raamveepuhastusruum. Ruumipiirangu tõttu konfigureeriti üks komplekt plaat{3}}ja-raamfiltripressi (filtri pindala 300 m²), mis toimis lintfiltripressi tagavarana. Abiseadmete hulka kuulub üks konditsioneerimahuti (efektiivne maht 80 m³). Muda kogus on 6150 kg DS/d, paksendatud söödasette niiskusesisaldus 97% ja veetustatud koogi niiskusesisaldus 60%. Peamiste lisaseadmete hulka kuuluvad: 2 toitepumpa (1 töö + 1 ooterežiim, Q=60 m³/h, H=60 m, N=7.5 kW), 2 pressveepumpa (1 töökorras + 1 ooterežiim, Q=12 m³/h, K=12 m³/h, N=187 5 m³/h, N=187 pesupump (Q=20 m³/h, H=70 m, N=7.5 kW), 2 doseerimispumpa (1 töökorras + 1 ooterežiim, Q=4 m³/h, H=60 m, N=3 kW), 1 õhukompressor (Q=3.45 kW, N{37}} m{101} paak (V=5 m³, P=1.0 MPa) ja 1 komplekt PAM-i ettevalmistusseadet (Q=2 m³/h, N=1.5 kW).
4.7 Lõhnakontrollisüsteem
Lisati uus biofiltratsiooni lõhnakontrollisüsteem, mille õhuvoolukiirus on 12 000 m³/h. Klaasiga tugevdatud plastist (GRP) torusid kasutatakse eeltöötlus- ja mudatöötlussüsteemidest tekkivate lõhnade kogumiseks ja töötlemiseks. Eeltöötlusseadmete tihendamiseks kasutatakse roostevabast terasest raame ja PC vastupidavusplaate.
4.8 Muud rajatise värskendused
- Asendatud 2 sisemise etteandega 5 mm avaga peensõelaga, kruvikonveierite ja pesuveepaagiga, V=10 m³ ja 2 pesuveepumpa (1 töö+ 1 ooterežiim, Q=25 m³/h, K=70 m, N=11 kW).
- Vahetatud 4 tõhusama õhkvedrustusega ventilaatoriga, VFD juhitav (3 töörežiimi + 1 ooterežiim, Q=130 m³/min, P=63 kPa, N=150 kW).
- Olemasolevates denitrifikatsioonifiltrites asendati filtermaterjal 1800 m³ keraamilise kandjaga (osakeste suurus 3-5 mm).
- Suure tihedusega settepaakides (kiirus 60-80 p/min, N=5.5 kW), 4 flokulatsioonisegistit (kiirus 10-20 p/min, N=2.2 kW) ja torusetistid (260 m²) vahetati välja 2 segamisseadet.
- Lintfiltri press vahetatud 2 m laiuse rihmaga sobiva õhukompressori vastu, 1 kompl.
- Kasutades algset keskjuhtimisruumi, uuendatud seadmeid, instrumente ja loodud tsentraliseeritud juhtimist, rajati tehase{0}}ülene andmesidesüsteem, et saavutada andmeside keskjuhtimisruumi ja alajaamade vahel, samuti tootmisprotsesside juhtimise automatiseerimine.
5. Toimivus ja tehnilised -majanduslikud näitajad
5.1 Toimivus
Pärast selle uuendusprojekti lõppu on kõik raviüksused töötanud stabiilselt. 2023. aasta sisse- ja heitvee kvaliteedi seire andmed on näidatudTabel 2.
Nagu näidatud, olid COD, NH₃-N, TN, TP ja SS keskmised heitvee kontsentratsioonid 11,2, 0,18, 8,47, 0,15 ja 2,63 mg/l ning keskmised eemaldamismäärad 95,16%, 99,45%, 5%, 7%, 7% ja 77%. vastavalt. Heitvee COD, NH₃-N ja TP vastasid pidevalt GB 3838-2002 III klassi veestandardile.
Uuendatud projekt on töötanud peaaegu kaks aastat. Tulemused näitavad, et MBBR+ACCA protsess on stabiilne, tõhus ja toodab kvaliteetset-heidet, mis näitab tugevat vastupidavust põrutuskoormustele ja madalale-temperatuuri tingimustele. Isegi talvise minimaalse veetemperatuuri 9,4 kraadi ja oluliste veekvaliteedi kõikumiste juures püsis heitvee kvaliteet stabiilsena ja vastas väljalaskenormidele. Enne ja pärast uuendamist süsinikuallika annus ei suurenenud, kuid TN eemaldamine paranes oluliselt. Seda seetõttu, et ühelt poolt kasvavad ja akumuleeruvad MBBR kandjatega seotud nitrifitseerivad mikroorganismid stabiilses aeroobses keskkonnas, mis viib täielikuma nitrifikatsioonini. Teisest küljest eemaldati nitraat täiendatud MBBR-mahutites ja anoksilistes mahutites. Lõplik ACCA-süsteem toimib kaitsevahendina, adsorbeerides ja eemaldades tõrksad COD, TP, SS jne, muutes heitvee kvaliteedi stabiilsemaks. Pealegi saab tehas pärast projekti elluviimist toota kvaliteetset{12}kvaliteetset taaskasutatud vett, mis paneb aluse vee edaspidisele taaskasutamisele.
5.2 Tehnilised-Majandusnäitajad
Selle projekti koguinvesteering oli 86 937 600 RMB, mis sisaldas ehitus- ja paigalduskulusid 74 438 500 RMB, muid kulusid 7 593 500 RMB, ettenägematuid kulusid 4 101 600 RMB ja esialgset käibekapitali 804 000 RMB. Pärast süsteemi stabiilset töötamist on kogu jaama elektrienergia lisakulu 0,11 RMB/m³, aktiveeritud koksi maksumus 0,39 RMB/m³, mille tulemuseks on tegevuskulude kogukasv ligikaudu 0,50 RMB/m³.
6. Järeldus
- Selle projektiga viidi ellu seadmete uuendamine, protsesside intensiivistamine ja renoveerimine olemasolevas reoveepuhastis ning lisati täiustatud puhastus, parandades COD, NH₃-N, TN ja TP eemaldamise tõhusust.
- Pärast uuendamist, kasutades põhiprotsessi "MBBR+ACCA", paranesid heitvee COD, NH₃-N ja TP stabiilselt 1A klassilt pinnavee klassi III standardile ning TN eemaldamine paranes oluliselt.
- Praktika näitab, et see protsess toimib stabiilselt ja tõhusalt, on vastupidav koormuse löökidele, tekitab kvaliteetset-heidet ja lisab kasutuskulusid ligikaudu 0,50 RMB/m³. See võib olla võrdlusaluseks muude reoveepuhastite projektide ja vee taaskasutamise algatuste jaoks.