Tapaustutkimus MBBR+ACCA-prosessista yhdyskuntajätevedenpuhdistamon parantamiseksi ja jälleenrakentamiseksi
Kiinan kukoistavan talouden taustaa vasten teollistumisen ja kaupungistumisen vauhti on kiihtynyt merkittävästi. Tähän prosessiin liittyy väistämättä teollisuuden jätevesien ja kotitalousjätevesien päästöjen lisääntyminen-vuosittain-, mikä pahentaa veden saastumisongelmia ja vaikuttaa Kiinan kestävään ekologiseen sivilisaation rakentamiseen. Vesien saastumisen ehkäisemisen ja vähentämisen toimintasuunnitelman kattavan täytäntöönpanon myötä yhdyskuntajätevesien puhdistamoille on asetettu tiukemmat päästövaatimukset kaikkialla maassa. Joissakin kaupungeissa paikalliset standardit ovat saavuttaneet lähes -luokan IV vedenlaadun, ja herkkiin vesistöihin johdettujen jätevesien osalta tietyt yksittäiset indikaattorit ovat vähitellen lähestymässä pintavesien luokan III standardia. Biologisen käsittelyn jälkeen yhdyskuntajätevesien jäännössaasteet ovat kuitenkin ensisijaisesti ei--biohajoavia orgaanisia yhdisteitä, joiden biohajoavuus on huono. Pelkästään perinteisiin biologisiin tehostamistekniikoihin luottaminen on tullut riittämättömäksi tiukentuvien päästöstandardien täyttämiseksi.
Aktivoidulla koksilla on pitkälle kehittynyt mesohuokoinen järjestelmä, joka pystyy adsorboimaan makromolekyylisiä saasteita veteen. Korkean mekaanisen lujuuden, stabiilisuuden, hyvän adsorptiokyvyn ja suhteellisen taloudellisten kustannusten ansiosta sitä on käytetty laajalti vaikeasti biologisesti hajoavan teollisuuden jäteveden käsittelyssä. Viime vuosina aktiivikoksia väliaineena käyttävä suodatustekniikka on löytänyt tiettyjä sovelluksia myös kunnallisten jätevesilaitosten edistyneessä käsittelyssä, mikä on saavuttanut hyviä tuloksia epäpuhtauksien lopullisessa poistamisessa. Yhdistämällä teknisen esimerkin Henanin maakunnan jätevedenpuhdistamon parannusprojektista, kirjoittaja otti käyttöön MBBR+ACCA-prosessin (Activated Coke Circulating Adsorption) yhdyskuntajätevesien käsittelyn parantamiseksi. Jäteveden COD-, NH₃-N- ja TP-indikaattorit täyttivät GB 3838-2002 Class III vesistandardin, mikä tarjoaa referenssin muiden jätevedenpuhdistamoiden parannusprojekteille.
1. Jätevedenpuhdistamon perustilanne
Tämän jätevedenpuhdistamon kokonaissuunnittelukapasiteetti on 50 000 m³/d, sisältäen vaiheen I suunnittelukapasiteetin 18 000 m³/d ja vaiheen II suunnittelukapasiteetin 32 000 m³/d. Se käsittelee ensisijaisesti kaupunkien talousjätevesiä ja pienen määrän teollisuusjätevettä. Päivitys valmistui vuonna 2012, ja jätevesi täytti kunnallisten jätevedenpuhdistamoiden saastepäästöstandardin luokan 1A standardin GB 18918-2002. Pääprosessi on monivaiheinen AO + denitrifikaatiosuodatin + suuritiheyksinen sedimentaatiosäiliö. Prosessin kulku näkyy kuvassaKuva 1.
Tällä hetkellä jätevedenpuhdistamo toimii lähes täydellä kapasiteetilla. Nykyisten käyttötietojen perusteella jäteveden laatu voidaan säilyttää vakaasti GB 18918-2002 Grade 1A -standardin mukaisesti laitoksen hyvässä kunnossapidossa. COD:n, BOD5:n, NH3-N:n, TN:n ja TP:n jäteveden pitoisuudet vaihtelevat välillä 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 0,4-15,74 mg/l, vastaavasti 0,4-19 mg/l.
Ennen päivitystä laitoksella oli seuraavat ongelmat: 1) Vanheneminen ja vaurioituneet seulat esikäsittelyosastossa päästivät kelluvia roskia biologisiin säiliöihin, mikä tukkisi helposti pumppuja ja vaikutti myöhempään käsittelyyn; 2) Epävakaa TN:n poisto alhaisissa talvilämpötiloissa ja merkittävien veden laadun ja määrän vaihteluiden aikana; 3) Riittämätön säiliön tilavuus vaiheen I biologisissa säiliöissä ja kohtuuton hapettomien vyöhykkeiden jakautuminen, mikä johtaa huonoon TN-poistotehokkuuteen ja korkeaan kemikaaliannostukseen myöhempää hiilenlähteen lisäystä varten; 4) Alkuperäisessä ilmastusjärjestelmässä käytettiin vanhentuneita perinteisiä keskipakopuhaltimia, joilla oli korkea energiankulutus; 5) Suodatinmateriaalin vakava tukkeutuminen denitrifikaatiosuodattimissa, epätäydellinen takaisinhuuhtelu ja vaikeudet vakaassa toiminnassa; 6) Sekoitus- ja sekoituslaitteiden säännölliset viat suuritiheyksisissä sedimentointisäiliöissä; 7) Kahden olemassa olevan lietteen vedenpoiston hihnasuodatinpuristimen toistuvat viat, kuivatun lietteen korkea kosteuspitoisuus, suuri lietteen tilavuus ja korkeat lietteen hävityskustannukset; 8) Esikäsittely- ja lietteenkäsittelyjärjestelmien hajunpoistolaitteiden puute; 9) Vanhentunut keskusohjausjärjestelmä, jossa on rajoitettu tiedon tallennuskapasiteetti ja useimmat etäkäyttötoiminnot.
2. Suunnittele veden laatu
Suunnitteluun vaikuttava laatu määritettiin ottaen huomioon laitoksen vuosien käyttöveden laatutiedot 90 %:n luottamustasolla ja tietyn marginaalin mukaan. Vastaanottavan vesistön ympäristönlaatuvaatimusten perusteella parannetun jäteveden COD, BOD₅, NH₃-N ja TP on täytettävä GB 3838-2002 Class III vesistandardin, kun taas TN ja SS noudattavat alkuperäistä standardia. Suunnittelun tulo- ja poistoveden ominaisuudet on esitetty kohdassaTaulukko 1.
3. Konseptin ja prosessivirran päivittäminen
3.1 Päivityskonsepti
Suunniteltujen jätevesien laadun mukaan tämä päivitys asettaa korkeammat vaatimukset COD-, BOD₅-, NH₃-N- ja TP-arvoille. Kun otetaan huomioon laitoksen nykyinen prosessi, veden laatuominaisuudet ja olemassa olevat ongelmat, painopiste on COD:n, NH₃-N:n ja TP:n tehostetussa poistamisessa varmistaen samalla vakaan TN:n poiston. Lisäksi olemassa olevan laitoksen rajallinen käytettävissä oleva tila edellyttää olemassa olevien rakenteiden potentiaalin täysimääräistä hyödyntämistä laitteiden uusimisen, prosessin tehostamisen ja kunnostamisen avulla, jotta COD, NH₃-N, TN ja TP voidaan poistaa tehokkaasti. Siksi alkuperäisten monivaiheisten AO-säiliöiden hyödyntäminen ja ripustettujen kantoaineiden lisääminen hybridibiofilmi-aktiivilietteen MBBR-prosessin muodostamiseksi voi parantaa tehokkaasti käsittelyn vakautta ja iskunkestoa. Biokalvon pitkä lieteikä kantoaineilla sopii nitrifikaattorien kasvuun ja korkeiden nitrifikaattoripitoisuuksien ylläpitämiseen, mikä parantaa merkittävästi järjestelmän nitrifikaatiokykyä. Kantajien sisällä olevalla tiheällä biokalvolla on pitkä lieteikä, ja se sisältää suuria populaatioita nitrifioivia ja denitrifioivia bakteereja, mikä mahdollistaa samanaikaisen nitrifikaation{10}}denitrifikaation (SND) ja siten tehostaen TN:n poistoa. Siksi MBBR-prosessi sopii hyvin{12}}tämän tehtaan päivitykseen.
Samanlaisen päivitysprojektin kokemuksen perusteella COD:n ja TP:n vakaan vaatimustenmukaisuuden varmistamiseksi tarvitaan edelleen lisää suojakäsittelylaitteita nykyisen prosessin lisäksi MBBR:n kanssa. Aktivoidulla koksilla on huokoisena materiaalina merkittävämpi adsorptiokyky aktiivihiileen verrattuna, ja se poistaa tehokkaasti COD:n, SS:n, TP:n, värin jne. Lisäksi biologisesti aktivoitu koksi voi hyödyntää kiinnittyneitä mikro-organismeja orgaanisen aineksen hajottamiseen, mikä mahdollistaa adsorptiokohtien uudistumisen samalla, kun se adsorboi epäpuhtauksia. Tämä dynaaminen tasapainomekanismi mahdollistaa jatkuvan ja vakaan järjestelmän toiminnan. ACCA-prosessissa (Activated Coke Circulating Adsorption) käytetään aktiivista koksia väliaineena yhdistäen suodatuksen ja adsorption. Se käyttää paineilmaa suodatinmateriaalin nostamiseen ja puhdistamiseen. Käänteisen-virtausvyöhykkeen ja yhtenäisen virtaussuunnittelun ansiosta se varmistaa täyden kosketuksen aktivoidun koksin ja jäteveden välillä, mikä parantaa veden laatua ja takaa vakaan jäteveden vaatimustenmukaisuuden.
Tehtaan ikääntyneiden ja viallisten laitteiden osalta ne korvataan teknisesti edistyneillä,{0}}energiatehokkailla laitteilla käyttökustannusten vähentämiseksi. Erityisesti esikäsittelysiivilät korvataan sisäisesti syötetyillä ohuilla seuloilla hiusten ja kuitujen sieppaamiseksi, mikä estää MBBR-kantajaretentioverkkojen tukkeutumisen.
3.2 Prosessin kulku
Päivitetty prosessikulku näkyy kohdassaKuva 2. Nostokorkeusvaatimusten täyttämiseksi lisättiin uusi nostopumppuasema. Hiljattain rakennettu V--tyypin suodatin toimii esikäsittelyyksikkönä myöhempään aktivoituun koksin adsorptioon, mikä varmistaa ACCA-järjestelmän vakauden. Raakavesi kulkee seulojen ja hiekkakammioiden läpi poistaen kelluvat materiaalit, karvat ja hiukkaset ennen kuin se menee hybridi-MBBR-biologisiin säiliöön tehostaakseen typen poistoa. Sekoitettu lipeä menee sitten toissijaisiin selkeyttäjiin kiintoaineiden erottamista varten. Supernatantti nostetaan uuden pumppuaseman kautta denitrifikaatiosuodattimiin ja suuritiheyksisiin sedimentointisäiliöihin. Uudella pumppuasemalla jätevesi nostetaan sitten V--tyypin suodattimeen ja kahdessa-vaiheessa aktivoituun koksin adsorptiosäiliöön edistyksellistä käsittelyä varten, mikä poistaa edelleen COD:n, TP:n, SS:n, värin jne. Lopullinen jätevesi desinfioidaan ennen tyhjennystä.
4. Suurten hoitoyksiköiden suunnitteluparametrit
4.1 Biologiset säiliöt
Nykyiset vaiheen I biologiset säiliöt on jaettu kahteen ryhmään, joilla on suhteellisen pieni säiliötilavuus mutta hyvä rakenne. Siksi tätä päivitystä varten säiliön seinämiä nostettiin 0,5 metriä, vaikka se täytti päävaatimukset. Peruskorjauksen jälkeen tehollinen kokonaistilavuus on 10 800 m³, kokonaishormonikorvausaika 14,4 tuntia ja hapettomien vyöhykkeiden HRT 6,4 tuntia, mikä lisää hapettoman retentioaikaa parantaakseen TN:n poistoa. Nykyisten vaiheen II biologisten säiliöiden tehollinen tilavuus on 19 600 m³, kokonaishormonikorvausaika 14,7 tuntia ja hapeton vyöhyke 6,8 tuntia. Tämä projekti sisälsi ilmastusjärjestelmien ja joidenkin ikääntyvien upposekoittimien vaihtamisen sekä vaiheen I että II biologisissa säiliöissä sekä ripustettujen kantajien ja pidätysverkkojen lisäämisen. Telineet on valmistettu polyuretaanista tai muista korkean suorituskyvyn komposiittimateriaaleista, joiden kuutiotilavuus on 24 mm, ominaispinta-ala 4 000 m²/m³ ja täyttöaste 20 %. Biologisen käsittelyjärjestelmän AOR on 853,92 kg O₂/h, ilmansyöttönopeudella 310,36 Nm³/min.
4.2 Nosta pumppuasema ja jätevesisäiliö
Uusi nostopumppuasema rakennettiin pumppaamaan jätevesi suuritiheyksisistä sedimentointisäiliöistä V--tyypin suodattimeen jatkokäsittelyä varten. Jätevesisäiliö varastoi suodattimien takaisinhuuhtelujätevedet. Pieniä pumppuja käytetään pumppaamaan tasaisesti takaisinhuuhtelujätevesi vaiheen II biologisiin säiliöihin iskukuormituksen välttämiseksi. Kolme toissijaista nostopumppua asennettiin (2 käyttövalmiustilaa + 1, Q=1, 300 m³/h, H=12 m, N=75 kW), taajuusmuuttajaohjauksella (VFD). Vastahuuhteluvesisäiliö on varustettu kahdella siirtopumpulla (1 käyttövalmius + 1, Q=140 m³/h, H=7 m, N=5.5 kW) ja yhdellä upotettavalla sekoittimella (N=2.2 kW) sedimentaation estämiseksi.
4,3 V-Tyyppisuodatin
Rakennettiin uusi V--tyyppinen suodatin, jonka rakenteelliset mitat olivat 36,9 m (P) × 29,7 m (L) × 8,0 m (K). Se käyttää homogeenista kvartsihiekkasuodatinmateriaalia. Suodatin on jaettu 6 kennoon, jotka on järjestetty kahteen riviin. Jokaisen kennon poistoputkessa on sähköinen säätöventtiili, joka ohjaa jatkuvaa vedenpinnan toimintaa. Vastapesuprosessia voidaan säätää PLC:n kautta. Suunniteltu suodatusnopeus on 7,0 m/h, pakotettu suodatusnopeus 8,4 m/h ja yhden kennon suodatusala on 49,4 m². Vastahuuhteluveden intensiteetti on 11 m³/(m²·h), vastahuuhteluilman intensiteetti on 55 m³/(m²·h) ja pintalakaisun intensiteetti on 7 m³/(m²·h). Vastahuuhtelun kesto on 10 minuuttia. Vastapesujakso on 24 tuntia (säädettävä), pesu yksi kenno kerrallaan. Kvartsihiekkamateriaalin koko on 1-1,6 mm ja k₈₀ < 1,3. Käytetään paikallaan valettuja monoliittisia suodatinlevyjä.
4.4 Aktivoidut koksin adsorptiosäiliöt
Rakennettiin uusi aktivoidun koksin adsorptiosäiliö, jonka rakenteelliset mitat olivat 49,5 m (P) × 30,15 m (L) × 11,0 m (K). Se käyttää kaksi-vaiheista suodatuskokoonpanoa, jossa on yhteensä 36 kennoa, 18 solua vaihetta kohden. Suurin suodatusnopeus on 6,02 m³/(m²·h) ja keskiarvo 4,63 m³/(m²·h). Ensimmäisen-vaiheen yksittäisen-solun mitat ovat P × L × K=5.0 m × 5,0 m × 11,0 m ja tyhjän sängyn kosketusaika (EBCT) on 1,4 tuntia. Toisen-vaiheen yksittäisen-solun mitat ovat P × L × K=5.0 m × 5,0 m × 9,5 m, ja EBCT on 1,08 tuntia. Järjestelmä käyttää 2 000 tonnia aktiivista koksia, jonka hiukkaskoko on 2-8 mm, varustettuna siirrettävillä koksinpesulaitteilla, vedenjakajilla, tulo-/poistopatoilla jne.
4.5 Aktivoitu koksirakennus
Aktivoidun koksin varastointia ja adsorptiosäiliöiden syöttämistä varten rakennettiin uusi aktiivikoksirakennus. Rakenteelliset mitat ovat 33,5 m (P) × 13,0 m (L) × 6,5 m (K). Päävarusteisiin kuuluvat: 1 aktivoitu koksin vedenpoisto värähtelyseula, 3 koksin syöttöpumppua (2 tehoa + 1 valmiustila, Q=40 m³/h, H=25 m, N=7.5 kW), 2 suodoksen poistopumppua (1 teho + 1 m H valmiustila, Q{{1/h N=18.5 kW), 2 ilmakompressoria (1 käyttö + 1 valmiustila, Q=7.1 m³/min, N=37 kW) ja ilmasäiliö (V=2 m³, P=0.8 MPa).
4.6 Levy-ja-runko vedenpoistohuone
Uusi levy{0}}ja-runkoinen vedenpoistohuone rakennettiin nykyisen lietteen vedenpoistohuoneen viereen. Tilarajoitusten vuoksi konfiguroitiin yksi levy-ja-runkosuodatinpuristin (suodatinpinta-ala 300 m²), joka toimii hihnasuodatinpuristimen varana. Lisävarustukseen kuuluu yksi ilmastointisäiliö (tehollinen tilavuus 80 m³). Lietteen määrä on 6 150 kg DS/d, sakeutetun syöttölietteen kosteuspitoisuus 97 % ja kuivatun kakun kosteuspitoisuus 60 %. Tärkeimmät lisälaitteet sisältävät: 2 syöttöpumppua (1 käyttö + 1 valmiustila, Q=60 m³/h, H=60 m, N=7.5 kW), 2 puristusvesipumppua (1 käyttö + 1 valmiustila, Q=12 m³/h, K=12 m³/h, K=187 5 m³/h, N=187 pumppu 5 m} (Q=20 m³/h, H=70 m, N=7.5 kW), 2 annostelupumppua (1 käyttö + 1 valmiustilassa, Q=4 m³/h, H=60 m, N=3 kW), 1 ilmakompressori (Q=3.45 m{37 min}} m{13). säiliö (V=5 m³, P=1.0 MPa) ja 1 sarja PAM-käsittelyyksikköä (Q=2 m³/h, N=1.5 kW).
4.7 Hajunhallintajärjestelmä
Lisättiin uusi biosuodatuksen hajunhallintajärjestelmä, jonka suunniteltu ilmavirtaus on 12 000 m³/h. Lasivahvisteisia muoviputkia (GRP) käytetään hajujen keräämiseen ja käsittelemiseen esikäsittely- ja lietteenkäsittelyjärjestelmistä. Ruostumattomasta teräksestä valmistettuja kehyksiä ja PC-kestävyyslevyjä käytetään esikäsittelylaitteiden tiivistämiseen.
4.8 Muut laitepäivitykset
- Korvattu kahdella sisäsyötetyllä hienoseulalla, joissa on 5 mm:n aukko, ruuvikuljettimilla ja pesuvesisäiliöllä, V=10 m³ ja 2 pesuvesipumppua (1 käyttö + 1 valmiustila, Q=25 m³/h, H=70 m, N=11 kW).
- Korvattu 4 tehokkaammalla ilmajousituspuhaltimella, VFD-ohjattu (3 käyttö + 1 valmiustila, Q=130 m³/min, P=63 kPa, N=150 kW).
- Suodatinmateriaalit vaihdettiin olemassa oleviin denitrifikaatiosuodattimiin 1800 m³:n keraamisella materiaalilla (hiukkaskoko 3-5 mm).
- Vaihdettiin 2 sekoitussekoitinta korkean
- Hihnasuodatinpuristin vaihdettu 2 m leveään hihnaan sopivaan ilmakompressoriin, 1 sarja.
- Hyödyntämällä alkuperäistä keskusvalvomoa, päivitettyjä laitteita, laitteita ja vakiintunutta keskitettyä ohjausta, perustettiin tehdaslaajuinen tietoliikennejärjestelmä, joka mahdollistaa tietoliikenteen keskusvalvomon ja ala-asemien välillä sekä tuotantoprosessin ohjauksen automatisoinnin.
5. Toiminnan suorituskyky ja tekniset -taloudelliset indikaattorit
5.1 Toiminnallinen suorituskyky
Tämän päivitysprojektin valmistumisen jälkeen kaikki hoitoyksiköt ovat toimineet vakaasti. Tulo- ja jätevesien laadun seurantatiedot vuodelta 2023 on esitetty kohdassaTaulukko 2.
Kuten näkyy, keskimääräiset COD-, NH₃-N-, TN-, TP- ja SS-pitoisuudet olivat 11,2, 0,18, 8,47, 0,15 ja 2,63 mg/L, ja keskimääräiset poistonopeudet olivat 95,16%, 99,45%, 5%, 7%, 7% ja 77%. vastaavasti. Jäteveden COD, NH₃-N ja TP täyttivät jatkuvasti GB 3838-2002 Class III vesistandardin.
Uudistettu hanke on ollut käynnissä lähes kaksi vuotta. Tulokset osoittavat, että MBBR+ACCA-prosessi on vakaa, tehokas ja tuottaa korkealaatuista-poistovettä, mikä osoittaa vahvan kestävyyden iskukuormitukselle ja alhaiselle-lämpötilalle. Jopa talven 9,4 asteen vähimmäislämpötilan ja merkittävien vedenlaadun vaihteluiden kanssa jäteveden laatu pysyi vakaana ja täytti tyhjennysvaatimukset. Ennen päivitystä ja sen jälkeen hiilen lähteen annostus ei kasvanut, mutta TN:n poisto parani merkittävästi. Tämä johtuu siitä, että toisaalta MBBR-kantajiin kiinnittyneet nitrifioivat mikro-organismit kasvavat ja kerääntyvät vakaaseen aerobiseen ympäristöön, mikä johtaa täydellisempään nitrifikaatioon. Toisaalta nitraattia poistettiin edelleen päivitetyistä MBBR-säiliöistä ja hapettomista säiliöistä. Lopullinen ACCA-järjestelmä toimii suojana, adsorboimalla ja poistaen edelleen vastahakoiset COD, TP, SS jne., mikä tekee jäteveden laadusta vakaamman. Lisäksi tehdas voi projektin toteuttamisen jälkeen tuottaa laadukasta{12}keräysvettä, mikä luo perustan tulevalle veden uudelleenkäytölle.
5.2 Tekniset-Taloudelliset indikaattorit
Tämän projektin kokonaisinvestointi oli 86 937 600 RMB, joka sisälsi rakennus- ja asennuskustannukset 74 438 500 RMB, muut kulut 7 593 500 RMB, valmiuskulut 4 101 600 RMB ja alkukäyttöpääoman 804 000 RMB. Järjestelmän vakaan toiminnan jälkeen sähkön lisäkustannus koko laitokselle on 0,11 RMB/m³, aktiivikoksin hinta on 0,39 RMB/m³, mikä lisää käyttökustannuksia yhteensä noin 0,50 RMB/m³.
6. Johtopäätös
- Tässä projektissa toteutettiin nykyisen jätevedenpuhdistamon laitteiden uusiminen, prosessien tehostaminen ja kunnostus sekä lisätty edistynyt käsittely, mikä parantaa COD-, NH₃-N-, TN- ja TP-poistotehokkuutta.
- Päivityksen jälkeen, käyttämällä pääprosessia "MBBR+ACCA", jäteveden COD, NH₃-N ja TP paranivat vakaasti arvosta 1A pintavesiluokan III standardiin, ja TN:n poisto parani merkittävästi.
- Käytäntö osoittaa, että tämä prosessi toimii vakaasti ja tehokkaasti, kestää kuormitusiskuja, tuottaa korkealaatuista-jätevettä ja lisää käyttökustannuksia noin 0,50 RMB/m³. Se voi toimia referenssinä muiden jätevedenpuhdistamoiden parannusprojekteissa ja veden uudelleenkäyttöaloitteissa.