SBR+MBBR tagantjärele paigaldamise juhtumiuuring: suurendage TN-i eemaldamist 28,52%-lt 69,85%-le 60 000 M³/d munitsipaalreoveepuhastis

Kui Zhejiangi provintsis asuv 60 000 m³/päevas olmereoveepuhasti seisis silmitsi talvise TN-i vastavuse kriisiga, - bioloogiline lämmastiku eemaldamine varises kokku.28.52%kui vee temperatuur langes alla 12 kraadi -, ei saanud ta ehitada ühtegi uut paaki. Maa oli hajutatud, tehas töötas 110% kavandatud vooluhulgaga ja vananenud Lipp terasest SBR reaktoreid ei saanud struktuuriliselt muuta. Vastus oli MBBR-i liikuva kihi biokilekandjate kinnitamine otse olemasolevatesse SBR-mahutitesse. Kaksteist kuud hiljem jõuti bioloogilise TN eemaldamiseni69.85%, tõusis TP eemaldamine 70,9%-lt 79,3%-le ja kogu täiendavad tegevuskulud olid ainult0,024 RMB/m³.

Uuendamise taga olev vastavusrisk

2004. aastal ehitatud I ja II faasina projekteeritud võimsusega 60 000 m³/d jaam puhastab segu, mis koosneb ligikaudu 80% olmereoveest ja 20% tekstiili- ja paberitehaste tööstuslikust reoveest. Peamine bioloogiline töötlusetapp on SBR-süsteem, mis koosneb 12 Lipp terasest tankreaktorist, millest igaüks on läbimõõduga 32 m, töömahuga 5000 m³ ja projekteeritud läbilaskevõimega 5000 m³/d. Algne ravirong oli:

Toorreovesi → Jäme sõel → Esmane settija → SBR-valija → SBR-paak → puhverpaak → kõrge{0}}efektiivsusega selgitaja → denitrifikatsiooni sügav-voodifilter → desinfitseerimine → tühjendamine

2014. aastal oli tehast juba uuendatud, et see vastaks A-klassi piirangutele GB 18918-2002, lisades suure-tõhususega selitaja ja denitrifikatsiooni süvakihtfiltri. Kuid 2018. aastal andis Zhejiangi provintsi valitsus välja palju rangema DB 33/2169-2018 standardi, mis nõuab heitvett.TN Vähem või võrdne 12 mg/ljaTP Vähem või võrdne 0,3 mg/l. 2019–2020 tegevusandmete analüüs rääkis selge loo: KHT, NH₃-N ja SS läksid järjekindlalt üle, kuid heitvee TP hõljus ülemise piiri lähedal ja TN näitas talvel hooajalist ületamise riski. Kui bioloogilise paagi vee temperatuur langes alla 12 kraadi, langes SBR-i bioloogiline TN-i eemaldamine vaid 28,52%-ni, sundides allvoolu denitrifikatsioonifiltrit kandma üle 45% kogu TN-i eemaldamisest süsinikuallika doseerimise kaudu - kallis ja nõuetele vastav-habras kark.

Miks uued tankid ei olnud valikuvõimalused?

Täiendust piiras viis rasket reaalsust, mis välistasid koheselt tavapärase aktiivmuda paisumise:

• Tehas töötas juba kavandatud võimsusel või sellest kõrgemal - maksimaalne päevane vooluhulk saavutas 67 000 m³/d võrreldes 60 000 m³/d projekteerimisega -, mis ei jätnud ehituse seiskamiseks hüdraulilist varu.
• SBR tankid olid 10-aastased Lipp teraskonstruktsioonid; nende sisse lõikamine või tugevdamine struktuuri muutmiseks oli äärmiselt keeruline ja riskantne.
• Tehase piiri sees olev maa oli hajutatud, ebakorrapärase kujuga ja uute bioloogiliste puhastusbasseinide jaoks liiga väike.
• Ehitusaken kattus üleujutushooajaga ja tehast ei saanud sulgeda, puhastusmahtu pikema aja jooksul vähendada ega ehituse ajal nõuetele mittevastavat heitvett välja lasta.
• Olemasolevaid muda veetustamise rajatisi ei olnud laiendatud, mis piiras tehase võimet raisata bioloogilistest mahutitest üleliigset muda.

Pärast valikute hindamist valis disainimeeskond väljaSBR MBBRPõhilahendusena: manustage rippuvad biokilekandjad otse olemasolevatesse SBR-mahutitesse ilma paagi struktuuri muutmata, lisage MBBR{0}}spetsiifilised segistid ja sisse-/väljalaskeava retentsiooniekraanid ning optimeerige SBR-i tsükli ajastus uuesti, et soodustada denitrifikatsiooni. See säilitas terasmahutitesse juba investeeritud kapitali, avades samal ajal-järsu muutuse bioloogilises lämmastiku eemaldamise võimes.

Veekvaliteedi eesmärgid

Projekteeritud sisse- ja heitvee kvaliteedi parameetrid on kokku võetud allpool. Pange tähele, et NH₃-N ja TN sulgudes olevad väärtused on talvised piirid, mida rakendatakse siis, kui veetemperatuur on alla 12 kraadi -, mis on kõige nõudlikum töörežiim ja täpselt seal, kus algne SBR-süsteem ebaõnnestus.

0,3 mg/l TP piirmäär on bioloogilise süsteemi jaoks eriti nõudlik, mistõttu kombineerib taim poleerimisetapina bioloogilise fosfori omastamise ja PAC doseerimise suure -tõhusa selgitajaga. Vahepeal nõudsid TN-i disainieesmärgid, et bioloogiline staadium teeks raskusi, nii et allavoolu denitrifikatsioonifilter ei peaks enam kompenseerima talviseid bioloogilisi kadusid.

Ajakohastatud disain: MBBR olemasolevate SBR-paakide sees

Uuendusega muudeti kõik 12 olemasolevat SBR-mahutit SBR+MBBR-reaktoriteks, säilitades samal ajal olemasoleva selektoritsooni ja peamise reaktsioonitsooni mahud. Põhireaktsioonitsoonis moodustati MBBR-tsoonid ja need varustati kandja kadumise vältimiseks rippuvate biokilekandjatega ja sisse-/väljalaskeava retentsioonisüsteemiga. Iga Lippi teraspaagi siseseinale kanti -kulumiskindel kate, et kaitsta teraspinda liikuvate kandurite põhjustatud hõõrdumise eest pika kasutusea jooksul.

Süsteemi SBR+MBBR põhilised konstruktsiooniparameetrid olid: 32 m läbimõõduga ja 5000 m³ mahuga teraspaakreaktor, MBBR kandja efektiivne eripindSuurem või võrdne 400 m²/m³, retentsiooniekraani voolukiirus 0,05 m/s või sellega võrdne ja sõela poorsus 38–40%. Olemasolev membraanketaste õhutussüsteem säilitati ja seda taaskasutati, mis vähendas veelgi nii seadmete maksumust kui ka ehitustöid.

Joonis 1: Täiendatud protsessivoog

Üleval on näidatud{0}}täiendamise järgne protsessi käik. Peamine ehitusstrateegia oli ühe SBR-paagi moderniseerimine korraga, koordineerides voolu I/II faasi ja uuema III etapi tehase vahel ehitusperioodil, nii et kogu puhastusvõimsus ei vähenenud kunagi. See järjestikune lähenemine võimaldas projektil läbida üleujutushooaja ilma seiskamise või ebakvaliteetse tühjendamiseta.

Joonis 2: SBR+MBBR Reactor Retrofit Layout

MBBR-süsteemi jaoks lisatud peamised seadmed on kokku võetud allolevas tabelis. Need elemendid muutsid koos aeratsioonipaagi hübriidseks riputatud{1}}kasvureaktoriks, mis on võimeline sama tsükli jooksul nii nitrifikatsiooni kui ka denitrifikatsiooniga.

Miks protsessijuhtimise ümberhäälestus{0}}oluline oli?

Ainuüksi riistvarast ei piisanud - anoksilise denitrifikatsiooniakna loomiseks pidi muutuma ka SBR tsükli loogika. Algne SBR-tsükkel oli 6 tundi partii kohta: täitke 1 h (aeratsiooniga), reageerige 2 tundi, settige 1,5 tundi, dekanteerige 1,5 tundi. Selle järjestuse probleem seisnes selles, et täitmisfaasi ajal aereerimine tarbis süsinikuallikat oksüdatsiooni kaudu, mitte ei säästnud seda denitrifikatsiooniks.

Pärast denitrifikatsioonisegistite lisamist lülitati täitefaas -aeratsioonivabale (anoksilisele) segamisele. Optimeeritud tsükkel sai: täitke 1 h (anoksiline segamine), reageerige 1 h, settige 1 h, dekanteerige 1 h. See lihtne taassekveneerimine lõi anoksilise tsooni, kus heterotroofsed denitrifikaatorid võivad nitraadi redutseerida lämmastikgaasiks, kasutades sissetulevat süsinikuallikat -, vähendades järsult välise süsiniku vajadust allavoolu.

Talvel (-novembri keskpaigast-märtsi keskpaigani), kui keskmine bioloogilise paagi veetemperatuur langes alla 12 kraadi, pikendati tsüklit üle 6 tunni, et kompenseerida vähenenud mikroobide aktiivsust. Lisaks doseeriti tertsiaarsest töötlemisetapist saadud magnetiliselt koaguleeritud muda tagasi SBR-mahutitesse, et parandada muda settivust ja suurendada lämmastiku eemaldamise võimet - kõrvalsaaduse nutikas korduskasutus-, mis stabiliseeris ka muda settimist külmal aastaajal.

Tegevustulemused ja jõudlus

SBR+MBBR täiendus viidi lõpule ja võeti kasutusele 2022. aasta detsembris. Alltoodud toimivusandmed võrdlevad bioloogilist etappi enne ja pärast moderniseerimist - ning paranemine on kõige nähtavam just talvekuudel, mis varem põhjustasid nõuetele vastavuse tõrkeid.

Üldlämmastiku eemaldamine: 28,52% kuni 69,85%

Pärast uuendamist tõusis SBR bioloogilise etapi TN eemaldamise efektiivsus ligikaudu 28,52%-lt69.85%. Seda paranemist juhivad kaks mehhanismi. Esiteks tagas anoksiline segamine täitmisfaasis optimaalsed tingimused denitrifikatsiooniks, lastes sissetuleval süsinikkütusel nitraadi vähendada. Teiseks fikseerisid ja rikastasid MBBR-i kandjad oma kaitstud pinnale aeglaselt -kasvavaid nitrifitseerivaid baktereid, suurendades nitrifikatsiooni isegi madalal temperatuuril, kus peatatud-kasvuga nitrifikaatorid võitlevad. Optimeeritud kahe-astmelise denitrifikatsioonisüsteemis (SBR bioloogiline staadium + allavoolu denitrifikatsioonifilter) moodustab bioloogiline staadium nüüd ligikaudu85% kogu lämmastiku eemaldamisest, võrreldes alla 24%-ga enne uuendamist -, mistõttu vähenes süsinikuallika tarbimine denitrifikatsioonifiltris nii järsult.

Joonis 3: Heitvee TN enne ja pärast uuendamist

Fosfori üldeemaldus: 70,9% kuni 79,3%

Ilma bioloogilises staadiumis keemilisi fosforieemaldusaineid lisamata paranes SBR bioloogiline TP eemaldamine 70,9%-lt (sissevool 2,86 mg/L, heitvesi 0,81 mg/L)79.3%(sissevool 3,05 mg/L, heitvesi 0,63 mg/L) - aastas-aastas- paranes 8,4%. Sellele kasvule aitas kaasa kandjate toetatud tihedam ja stabiilsem biomass koos muda parema settivusega. Kombineerituna PAC-i doseerimisega suure-efektiivsuse selgitaja juures, vastas lõplik heitvee TP usaldusväärselt rangele standardile Alla 0,3 mg/L või sellega võrdne.

Joonis 4: Heitvee TP enne ja pärast uuendamist

Tehniline ja majanduslik võrdlus

SBR+MBBR moderniseerimise koguinvesteering oli ligikaudu19 miljonit RMB, ja otsene tegevuskulude kasv oli ainult0,024 RMB/m³. Allolev tabel võrdleb SBR+MBBR protsessi kahe peamise alternatiivse uuendustehnoloogiaga: tavaline A²/O aktiivmuda ja MBR membraanbioreaktor.

Võrdlus teeb väärtuspakkumise selgeks. MBR pakub suurepärast heitvee kvaliteeti, kuid 3–4 korda suurema seadmeinvesteeringu ja ligikaudu 10-kordse SBR+MBBR-i kasutuskuludega, millele lisandub raske membraanipuhastus{5}}. Tavapärast A²/O-d on odav ehitada, kuid selleks on vaja suurt maa-ala - täpselt sama ressurssi, mida sellel tehasel ei olnud. SBR+MBBR on tasakaalustatud keskel: mõõdukas investeering, ligikaudu 30% vähem maad kui tavaline, suhteliselt madalad kasutuskulud ja lihtne hooldus. Olemasolevate tehaste uuendamise puhul, kus maa on piiratud ja ehitushäireid tuleb minimeerida, on see pragmaatiline võitja.

Järeldused ja mõju tööstusele

See insenerijuhtumi uuring näitab mitmeid järeldusi, mis on olulised laiema veepuhastustööstuse jaoks:

• SBR+MBBR lahendab TN eemaldamise SBR süsteemides.MBBR-i kandjate manustamisel olemasolevatesse SBR-reaktoritesse ja õhutus-/segamistsükli optimeerimisega tõusis bioloogiline TN-i eemaldamine 28,52%-lt 69,85%-le. See välistas vajaduse süsinikuallika ülemäärase doseerimise järele allvoolu denitrifikatsioonifiltris ja tagas vastavuse isegi talvel madalal -temperatuuril.
• Uusi struktuure pole vaja.Kogu bioloogiline uuendus saavutati ilma uusi paake ehitamata -, mis on otsustav eelis piiratud ruumi{1}}tehaste jaoks. Olemasolev Lippi teraspaagi konstruktsioon säilitati vaid väikeste muudatustega: kulumiskindel kate, lisatud segistid ja kinnitusekraanid.
• Madalad täiendavad tegevuskulud.Koguinvesteering 19 miljonit RMB ja tegevuskulude kasv vaid 0,024 RMB/m³ muudavad selle väga kulu-efektiivseks võrreldes alternatiividega, nagu MBR 0,7–0,8 RMB/m³.
• Tõestatud talvine jõudlus.Protsess tagas tugeva eemaldamise veetemperatuuril alla 12 kraadi, mis on parasvöötme bioloogilise lämmastiku eemaldamise jaoks tavaline väljakutse.
• Skaleeritav ja paljundatav.Järjestikune ühe-paagi moderniseerimine võimaldab juurutamist tehast välja lülitamata, muutes selle sobivaks teistele vananevatele SBR-põhistele tehastele, mis seisavad silmitsi sarnaste uuendusnõuetega.

Meie MBBR ja kaldtorude settimislahendused

See juhtumiuuring rõhutab integreeritud bioloogiliste ja füüsikaliste puhastusprotsesside kriitilist rolli tänapäevaste reoveepuhastite uuendamisel. Meie ettevõte pakub täielikku valikut täiendavaid tooteid täpselt seda tüüpi projekti jaoks:

• MBBR biokile kandjad- polüuretaan- ja HDPE-kandjad, mille eripindala on 400–800 m²/m³, mis sobib erinevate protsessikonfiguratsioonide ja töötlemise eesmärkidega;
• MBBR-i säilitusekraanid ja -süsteemid- kohandatud-disainitud SS304 sisendi/väljundi sõelumislahendused, et vältida operaatori kadumist;
• Kaldtorude settijad- PP/PVC kärgtoru keskkond suure-tõhusa tahke-vedeliku eraldamiseks selgitajates ja settepaakides, täiendades MBBR bioloogilist töötlemist;
• Peenmulliga ketashajutid- 20–50 μm poorisuurusega EPDM-membraaniga ketashajutid suure-efektiivsuse aereerimiseks bioloogilistes reaktorites;
• Tehniline tugi- täielik projekteerimisabi MBBR-i moderniseerimiseks, sealhulgas kandja valik, õhutuskujundus, säilitusekraani suuruse määramine ja protsesside optimeerimine.