AAO-oxidatiesloot + MBBR-upgrade: hoe een fabriek in Guangdong van 40.000 m³/d klasse 1A bereikte bij 0,219 RMB/m³

Het upgraden van een gemeentelijke afvalwaterinstallatie van klasse 1B naar klasse 1A is geen papierwerk - het is een hydraulisch, biologisch en financieel probleem in één. Toen een fabriek van 40.000 m³/d in Guangdong met dit mandaat te maken kreeg, draaide de bestaande AAO-oxidatiesloot al op volle capaciteit. De anoxische en aerobe zones hadden geen fysieke scheiding. Mixers faalden. De diffusers waren verstopt. En de influent C/N-verhouding was te laag om denitrificatie op betrouwbare wijze aan te sturen. Deze casestudy laat zien hoe het projectteam MBBR evalueerde ten opzichte van BAF, de retrofitaanpak selecteerde en klasse 1A-effluent leverde tegen extra bedrijfskosten van 0,219 RMB per kubieke meter.

De uitdaging

Een overbelaste oxidatiesloot op volle capaciteit

De installatie, met een ontwerpcapaciteit van 40.000 m³/d, draaide op bijna- volledige hydraulische belasting toen het lozingsmandaat arriveerde. Het oorspronkelijke proces was een enkele A/A/O-oxidatiesloot die ontlaadde volgens de normen van klasse 1B - voldoende voor zijn tijd, maar ondermaats en te weinig -geconfigureerd voor de komende strengere limieten.

Het projectteam heeft tijdens de diagnostische fase vijf belangrijke tekortkomingen geïdentificeerd:

Onvoldoende bewaartijd.Het bestaande tankvolume kon niet de hydraulische verblijftijd aanhouden die nodig is voor betrouwbare nitrificatie en denitrificatie onder beladingsomstandigheden van klasse 1A.

Slechte stroomscheiding.Er bestond geen scheidingsmuur tussen de anoxische en aerobe zones, en er was geen controlepoort voor de nitraatrecirculatie. Het terugmengen van de vloeistof-was ongecontroleerd, waardoor de anoxische zone werd verdund met opgeloste zuurstof en de denitrificatie-efficiëntie werd ondermijnd.

Storingen in de mixer.De bestaande dompelmixers waren te klein voor deze taak en hadden gefaald bij hoge slibconcentraties tot wel 10 g/l, waardoor dode zones achterbleven waar vaste stoffen zich ophoopten en septisch werden.

Overmatige DO in de anoxische zone.Zonder fysieke scheiding en met falende mengers stroomde opgeloste zuurstof uit de aerobe zone naar de anoxische zone, waardoor denitrificerende bacteriën werden onderdrukt en de beperkte koolstofbron werd verspild.

Verstopte beluchtingsroosters en lage C/N-verhouding.Jarenlang gebruik had de fijne{0}} diffusors van de fijne bellen vervuild, waardoor de efficiëntie van de zuurstofoverdracht verminderde. Het binnenkomende afvalwater had een inherent lage koolstof-tot- stikstofverhouding, waardoor er onvoldoende organisch substraat overblijft om denitrificatie te stimuleren, zelfs als andere omstandigheden gunstig waren.

Processelectie

MBBR versus BAF: een gestructureerde vergelijking

Het projectteam evalueerde twee op biofilm-gebaseerde upgradetrajecten: Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) en Biological Aerated Filter (BAF). Beide zouden in theorie klasse 1A-effluent kunnen bereiken, maar de praktische afwegingen in een retrofitcontext waren doorslaggevend.

De evaluatie eindigde beslissend in het voordeel vanMBBR. De mogelijkheid om achteraf in de bestaande oxidatiesloot te passen zonder extra grondverwerving was de belangrijkste drijfveer, ondersteund door lagere kapitaal- en exploitatiekosten en de operationele eenvoud die een gemeentelijk fabrieksteam met minimale herscholing kon beheren.

Ontwerpparameters

Invloedrijke kenmerken en afvoerdoelen

De ontwerp- en beoogde effluentkwaliteit werd vergeleken met de strengere limieten van DB 44/26-2001 (Guangdong Provincial Standard) en GB 18918-2002 Class 1A (National Standard). Alle waarden in mg/L tenzij anders vermeld.

Processtroom

Verbeterde behandeltrein

De geüpgradede proceslijn integreert de vernieuwde AAO-MBBR-oxidatiesloot met nieuwe tertiaire behandelingseenheden om te voldoen aan de strenge SS- en TP-limieten van klasse 1A:

Inlaat → Fijne zeef (3 mm) → AAO-MBBR-oxidatiesloot → Secundaire zuiveraar → Liftstation → Hoog-efficiënte sedimentatietank → Vezelschijffilter → UV-desinfectie → Uitlaat

AAO-MBBR-retrofitdetails

Twee parallelle sloten, elk met een capaciteit van 20.000 m³/d

De retrofit richtte zich parallel op beide oxidatiesloten, waarbij elk de helft van de ontwerpstroom afhandelde. De belangrijkste wijzigingen waren als volgt.

Anoxische zone (6.792 m³).Er werden herbouwde interne geleidewanden geïnstalleerd om een ​​fysiek gescheiden anoxisch compartiment te creëren, waardoor de terugvermenging van DO- uit de aërobe zone wordt voorkomen. Nieuwe dompelmixers waren zo gedimensioneerd dat ze de vaste stoffen in suspensie konden houden bij gemengde vloeistofconcentraties tot 10 g/l, waardoor de dode zones die de oorspronkelijke configuratie teisterden, werden geëlimineerd.

Aërobe zone met MBBR-dragers (14.297 m³).Het aërobe gedeelte werd opgedeeld in een conventionele actiefslibzone en een specifieke MBBR-zone van 4.980 m³. De biofilmdragers bieden een totaal effectief oppervlak van 4,987 x 10&sup5; m² voor aangehechte microbiële groei, waardoor de biomassa-inventaris dramatisch toeneemt zonder het tankvolume uit te breiden.

Specificaties van de vervoerder.Er werd gekozen voor dragers van hogedichtheidpolyethyleen (HDPE) met een specifiek oppervlak groter dan of gelijk aan 800 m²/m³. Het totale volume van de drager bedraagt ​​209 m³, wat een vulpercentage van ongeveer 12,5% oplevert. - Het projectteam benadrukte met name dat het vulpercentage niet het primaire ontwerpcriterium was; het vereiste biofilmoppervlak dicteerde de hoeveelheid drager, en 12,5% was de resulterende waarde.

Retentieschermen.Er werden roestvrij stalen wig-draadschermen geïnstalleerd bij zowel de inlaat als de uitlaat van de MBBR-zone om dragers binnen het aangewezen compartiment te houden en tegelijkertijd vrije doorgang van gemengde vloeistoffen en zwevende stoffen mogelijk te maken.

Nitraatrecirculatiepompen.Nieuwe recirculatiepompen met een vermogen van Q=833.4 m³/u voeren nitraat-rijke gemengde vloeistof terug van de aërobe zone terug naar de anoxische zone, waardoor denitrificatie wordt gestimuleerd met een gecontroleerde recirculatieverhouding.

Beluchting upgrade.De oorspronkelijke ventilatoren werden vervangen door twee eenheden van 152 kW, die elk 115 m³/min leverden bij een ontwerplucht{2}}tot-waterverhouding van 7:1 -, een aanzienlijke stap vooruit ten opzichte van de oorspronkelijke verhouding van 5:1, wat het hogere zuurstofverbruik van een nitrificerend biofilmsysteem weerspiegelt.

Nieuwe tertiaire behandelingseenheden

Polijsten voor klasse 1A SS- en TP-conformiteit

Met biologische behandeling alleen kan niet op betrouwbare wijze de grenswaarde van 10 mg/l SS en 0,5 mg/l TP van klasse 1A worden bereikt. Er werden drie stroomafwaartse polijsteenheden toegevoegd.

Hoog-efficiënte sedimentatietank.Twee parallelle units, elk met een vermogen van 833,34 m³/u, met een oppervlaktebelasting van 8,17 m³/m²·u. PAC (polyaluminiumchloride) en PAM (polyacrylamide) worden gedoseerd voor chemische fosforverwijdering en uitvlokking, gericht op zowel TP als resterende SS.

Vezelschijffilter.Twee units, elk met 12 schijven met een diameter van 3.000 mm, zorgen voor een filtratiesnelheid van 5,6 tot 7,8 m³/h·m². Er zijn vier terugspoelpompen geïnstalleerd voor automatische mediareiniging. Het schijffilter dient als laatste fysieke barrière voor zwevende deeltjes vóór de desinfectie.

UV-desinfectie.Een ultravioletsysteem van 33,22 kW met 96 lampen van elk 320W, ontworpen voor een piekstroom van 56.400 m³/d. UV werd verkozen boven chlorering om de vorming van bijproducten van desinfectie en resterende chloortoxiciteit in het ontvangende water te voorkomen.

Investerings- en bedrijfskosten

Kapitaalverdeling en kosten per kubieke meter

De totale projectinvestering bedroeg32,14 miljoen RMB, als volgt verdeeld:

De incrementele bedrijfskosten van de upgrade werden berekend op0,219 RMB/m³, wat zich bij designflow vertaalt naar ongeveer 3,20 miljoen RMB per jaar. De verdeling is als volgt:

Belangrijkste afhaalrestaurants

Vijf lessen voor retrofits van oxidatiesloot

1. MBBR past in bestaande oxidatiesloten met minimale civiele werkzaamheden.Voor de renovatie in Guangdong was geen nieuwe tankconstructie nodig voor de biologische fase. - Er werden dragers, zeven, mixers en ventilatoren geïnstalleerd binnen de bestaande slootoppervlakte. Dit alleen al maakte MBBR de economisch superieure keuze boven BAF.

2. De vulratio is een output, geen input.Het ontwerpteam benadrukte dit punt: het vereiste biofilmoppervlak - berekend op basis van de stikstofbelasting en de beoogde nitrificatiesnelheid - bepaalt hoeveel dragers er nodig zijn. De vulratio (in dit geval 12,5%) is wat het volume van de drager ook mag zijn. Begin niet met een willekeurig vulpercentage.

3. Stroomafwaarts polijsten is essentieel voor klasse 1A.Zelfs een goed ontworpen MBBR kan niet op betrouwbare wijze 10 mg/l SS en 0,5 mg/l TP halen zonder tertiaire behandeling. De hoog-efficiënte bezinkingstank en het vezelschijffilter waren geen optionele extra's - ze vormden het verschil tussen conformiteit en falen op het gebied van RVS en fosfor.

4. De meerkosten zijn bescheiden ten opzichte van de standaard upgrade.Met 0,219 RMB/m³ vertegenwoordigen de incrementele bedrijfskosten van de upgrade van klasse 1B-naar-1A een overtuigend waardevoorstel. Chemiekosten (0,048 RMB/m³) en slibverwerking (0,041 RMB/m³) zijn de dominante componenten, en beide zijn relatief voorspelbaar.

5. Upgrades van de beluchting zijn vaak nodig.De verschuiving van een 5:1 naar een 7:1 lucht{4}}tot-verhouding weerspiegelt het toegenomen zuurstofverbruik van een nitrificerend biofilmsysteem. Planten die MBBR-retrofits overwegen, moeten budget vrijmaken voor vervanging of uitbreiding van de ventilator. - Het bestaande beluchtingssysteem zal waarschijnlijk niet voldoende zijn.

Conclusie

De zaak Guangdong laat zien dat de combinatie vanAAO-MBBR met hoog-efficiënte sedimentatie en vezelschijffiltratiebiedt een effectief, economisch haalbaar en operationeel beheersbaar upgradepad van klasse 1B naar klasse 1A. De retrofit-aanpak - waarbij bestaand tankvolume wordt hergebruikt, dragers worden toegevoegd in plaats van beton, en stroomafwaarts tertiair polijsten in lagen wordt aangebracht - levert de vereiste effluentkwaliteit op tegen extra kosten die de gemeentelijke begrotingen kunnen absorberen. Voor het groeiende aantal Chinese gemeentelijke centrales die met hetzelfde 1B-naar-1A-mandaat worden geconfronteerd, verdient dit model serieuze overweging.