100.000 m³/d afvalwaterzuiveringsinstallatie in- modernisering: MBBR + denitrificatiebiofilter + magnetische coagulatie Maak kennis met DB51/2311 zonder nieuw land

THUIS › GEVALLEN › MBBR + DENITRIFICATIEBIOFILTER - UPGRADING VAN AWZI

Toepassing van MBBR + denitrificatiebiofilter + magnetische coagulatie-sedimentatie voor in--upgrade van een afvalwaterzuiveringsinstallatie

Gepubliceerd: 25-5-2026 • Categorie:Gevallen• Tags:MBBR · Denitrificatie Biofilter · Magnetische coagulatie · AWZI-upgrade

SECTIE 1

1 Projectoverzicht

1.1 Projectachtergrond

Een gecentraliseerde afvalwaterzuiveringsinstallatie op een industriepark in Chengdu met een capaciteit van100,000 m³/dwerd in 2013 in gebruik genomen. Het maakt gebruik van het proces van beluchte gritkamer + AAO + secundaire sedimentatietank + D-type filter + UV-desinfectie, en de effluentkwaliteit voldoet aan de Klasse A-norm van deLozingsnorm voor verontreinigende stoffen voor gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties(GB 18918-2002). Het zuiveringsdebiet varieert van 91.000 tot 118.000 m³/d, waarbij industrieel afvalwater ongeveer 48% voor zijn rekening neemt. Met de uitgave van deLozingsnorm voor waterverontreinigende stoffen voor stedelijke en rivierbekkens in de provincie Sichuan(DB51/2311–2016) in 2017 moet de installatie voldoen aan de lozingsnorm voor gecentraliseerde afvalwaterzuiveringsinstallaties op industrieparken. Het bestaande effluent voldoet in principe aan de Klasse A-norm, maar de effluentkwaliteit fluctueert sterk, met incidentele overschrijdingen van TN en TP. Tegelijkertijd zorgt het hoge zandgehalte in het influent ervoor dat de beluchte gritkamer regelmatig geleegd moet worden om te ontzanden. Daarom is het noodzakelijk om deze plant te upgraden.

1.2 Kwaliteit van influent en effluent

Op basis van de statistische gegevens van 2017 en 2018 wordt de vergelijking tussen de oorspronkelijke ontwerpinfluentkwaliteit en de werkelijke influentkwaliteit weergegeven in Tabel 1. Te zien is dat de werkelijke influent COD en BOD₅ lager zijn dan de ontwerpwaarden, terwijl de influent SS en TP veel hoger zijn dan de ontwerpwaarden.

Tabel 1 Vergelijking tussen ontwerp en daadwerkelijke invloedskwaliteit

Eenheid: mg/l

De vergelijking tussen de werkelijke effluentkwaliteit van 2017 en 2018, de oorspronkelijke ontwerpeffluentnorm en de nieuwe effluentnorm is weergegeven in Tabel 2. Bij vergelijking van de nieuwe en oude normen zijn de eisen voor CZV en NH₄-N aangescherpt, terwijl andere indicatoren ongewijzigd blijven. Uit Tabel 2 blijkt dat TP en TN onder de oude effluentnorm niet op stabiele wijze aan de norm kunnen voldoen bij een garantiepercentage van 100%; onder de nieuwe effluentnorm kan NH₄-N niet stabiel aan de norm voldoen, zelfs niet bij een garantiepercentage van 95%. Daarom is het bereiken van een stabiele naleving van TP, TN en NH₄-N met de nieuwe lozingsnorm debelangrijkste focus van deze upgrade.

Tabel 2 Vergelijking van de effluentkwaliteit

Eenheid: mg/l

1.3 Bestaande problemen

SECTIE 2

2 Ontwerpschema upgraden

2.1 Aanpassing ontwerpwaterkwaliteit

Op basis van de gemeten influentwaterkwaliteit uit 2017 en 2018 wordt de ontwerpinfluentkwaliteit geprojecteerd. De ontwerp-BOD₅-waarde wordt verlaagd, terwijl de ontwerp-SS- en TP-waarden worden verhoogd, waarbij een bepaalde marge wordt gehandhaafd ten opzichte van de gemeten waarden. De ontwerpinfluent- en effluentkwaliteit voor de opwaardering zijn weergegeven in Tabel 3.

Tabel 3 Ontwerpinfluent, effluentkwaliteit en verwijderingspercentages

Eenheid: mg/l

2.2 Upgradeschema

De belangrijkste beperkingen voor het upgraden van deze centrale zijn: (1) de upgrade moet ter plaatse worden voltooid, zonder dat er nieuw land wordt toegevoegd; (2) het influent heeft een hoog zandgehalte, de beluchte gritkamer vereist frequent ontzanden, en een nieuwe primaire sedimentatietank zou ook te maken krijgen met het probleem van zandophoping; (3) de exploitatiekosten na de wederopbouw moeten op een relatief laag niveau worden gehouden. Rekening houdend met deze beperkingen en de upgrade-eisen, wordt het procestraject voor elke behandelingsfase bepaald.

2.2.1 Verbetering van de voorbehandeling

De effectiviteit van de voorbehandeling heeft rechtstreeks invloed op de normale werking van de biologische tank op de lange- termijn. De plant heeft een hoog zandgehalte in het influent en de beluchte gritkamer is overbelast, wat er onvermijdelijk toe leidt dat er wat zand in de biologische tank terechtkomt. Asnelle technologie voor het scheiden van vaste-vloeistoffenis ontworpen om de voorbehandeling te verbeteren. Het principe is om het ruwe water door een continu roterend filterdoek te laten stromen om vaste-vloeistoffen te scheiden, en teruggewonnen water te gebruiken om de vaste onzuiverheden die op het filterdoek achterblijven continu te schuren en te verwijderen. Eén voordeel van deze technologie is de hoge filtratienauwkeurigheid: de poriegrootte van het filterdoek is 0,2 mm, wat 1/15 is van de conventionele poriegrootte met fijne zeef, en kan meer dan 90% van het schuim, fijn zand, haar en andere onzuiverheden onderscheppen, waardoor het voorbehandelingseffect aanzienlijk wordt verbeterd. Een ander kenmerk is de hoge behandelingsbelasting en het kleine vloeroppervlak, met een hydraulische verblijftijd van slechts ongeveer 5 seconden.

Bij de upgrade worden na de grove zeef drie sets apparaten voor snelle scheiding van vaste stoffen{0}}vloeistof geïnstalleerd, die een voorbehandelingscapaciteit van 30.000 m³/d bieden, een oppervlakte van 184 m² bestrijken, parallel werkend met de oorspronkelijke fijne zeef + beluchte gritkamer, die op verminderde capaciteit werkt. De industriële ondernemingen die door de fabriek worden bediend, houden zich voornamelijk bezig met de productie van machines, elektronische producten en de productie van beeldschermen. De karakteristieke verontreinigende stoffen zijn onder meer zware metalen, fluoride en vuurvaste CZV. De ondernemingsontheffing voldoet aan deAfvalwaterkwaliteitsnorm voor lozing in gemeentelijke riolen(GB/T 31962–2015). Om plotselinge schokken van giftige verontreinigende stoffen het hoofd te kunnen bieden, is een nieuwe noodopslagtank ontworpen met een effectief volume van 33.000 m³, volledig ingegraven, met groenvoorzieningen en bovengrondse wegen.

2.2.2 Wijziging van biologische secties

De verwijdering van TP, NH₃-N en TN moet allemaal worden verbeterd in de biologische zuiveringssectie. Vanwege landbeperkingen en het onvermogen om het totale tankvolume te vergroten, worden drie in-situ wijzigingen aangebracht aan de oorspronkelijke biologische AAO-tank:

Figuur 1Algemene biologische tankmodificatie (AAO + MBBR ingebed)

2.2.3 Wijziging van de geavanceerde behandelingssectie

De rol van de afdeling geavanceerde behandeling is het garanderen van de uiteindelijke naleving van TN, TP en SS. De combinatie van een denitrificatiefilter en een hoog-efficiënte sedimentatietank is een relatief volwassen technische route met veel toepassingsgevallen, en dit project is van plan deze over te nemen.

(1) Selectie van denitrificatiefilters

Momenteel zijn de meest gebruikte denitrificatiefilters in China het denitrificatie-diepbedfilter en het denitrificatie-biofilter. DeOntwerphandleiding voor watertoevoer en -afvoerDeel 5 (Stedelijke drainage) en deAlgemene technische specificatie voor denitrificatiebiofilter(GB/T 37528–2019) specificeren de ontwerpparameters van deze twee filters, zoals weergegeven in Tabel 4. Het is te zien dat het opwaartse denitrificatiebiofilter dat gebruik maakt van ceramsietfiltermedia een hogere filtratiesnelheid en denitrificatiebelasting heeft vergeleken met het neerwaartse denitrificatie-diepbedfilter dat kwartszand gebruikt. Studies hebben aangetoond dat ceramsietfiltermedia, vergeleken met kwartszand, de voordelen hebben van een hoge biofilmdragercapaciteit, een hoog gebruik van koolstofbronnen, een korte biofilmvormingstijd en een uniforme microbiële kolonieverdeling, terwijl het voordeel van kwartszand ligt in zijn sterkere capaciteit voor TN- en SS-verwijdering. Het opwaartse filter heeft een langere terugspoelcyclus en een kleiner filtratiedrukverlies vergeleken met het neerwaartse filter.

Tabel 4 Belangrijkste ontwerpparameters van denitrificatiefilter in normen en codes

Dit project heeft een beperkte oppervlakte, en de verbeterde afvalwaternormen stellen geen strengere eisen aan de verwijdering van TN en SS. Allesomvattend wordt gekozen voor het opwaartse denitrificatiebiofilter met ceramsietfiltermedia als denitrificatie-eenheid voor geavanceerde behandeling. Tegelijkertijd wordt vóór het filter een fijne zeef met een poriëngrootte van 1 mm met een interne stroomopening geïnstalleerd om de hoeveelheid deeltjes die het filter binnendringt te verminderen.

(2) Hoog-efficiënte sedimentatietank - magnetische coagulatie

Er is een magnetische coagulatie-sedimentatietank ontworpen. De magnetische coagulatie-sedimentatietank voegt magnetische media + polyaluminiumchloride (PAC) + polyacrylamide (PAM) toe aan het filtraat, waardoor stevige vlokken worden gevormd door mengen en uitvlokken, waardoor een hoge stroomsnelheid wordt bereikt met een hydraulische oppervlaktebelasting van maximaal20 m³/(m²·h), veel hoger dan de 6–13 m³/(m²·u) van gewone hoog-efficiënte sedimentatietanks. Naast een goede verwijdering van TP en SS heeft de magnetische coagulatie-sedimentatietank ook een bepaald verwijderingseffect op vuurvaste CZV, zware metalen en kleur. Dit project heeft een beperkte oppervlakte en het influent bevat een bepaald aandeel industrieel afvalwater, waardoor de magnetische coagulatie-sedimentatietank geschikter is.

(3) Alomvattende overweging.Het denitrificatiebiofilter wordt vóór de magnetische coagulatiesedimentatietank geplaatst, voornamelijk om het resterende BZV₅ in het effluent van de secundaire sedimentatietank volledig te benutten als koolstofbron voor denitrificatie. Vóór het filter is een bypass-leiding ontworpen, waardoor het afvalwater rechtstreeks in de magnetische coagulatie-sedimentatietank kan stromen zonder door het filter te gaan, waardoor energie wordt bespaard voor secundair opheffen. De algehele processtroom na het upgraden wordt weergegeven in Figuur 2.

Figuur 2Algehele processtroom na upgrade (snelle vaste stof-vloeistofscheiding + AAO/MBBR + denitrificatiebiofilter + magnetische coagulatie-sedimentatie)

2.3 Hoofdstructuren en ontwerpparameters

SECTIE 3

3 Analyse van operationele prestaties

3.1 Prestaties van het snelle apparaat voor het scheiden van vaste stoffen-vloeistoffen

Het stroomverbruik van het snelle apparaat voor het scheiden van vaste stoffen-vloeistof tijdens bedrijf is 9,12 × 10⁴ kW·h/m³. Tot de afgescheiden onzuiverheden behoren huishoudelijk afval, fijn zand, vast vet, haren en vezels. Het gemiddelde vochtgehalte van het geloosde residu bedraagt ​​72,31% en de droge residuproductie bedraagt ​​104,6 kg/m³. De droge residuproductie van de conventionele voorbehandelingsinstallaties bedraagt ​​37,3 kg/m³, en de droge residuproductie van het snelle vaste{9}}vloeistofscheidingsapparaat is2,8 keerdie van conventionele voorbehandeling. Het influent en effluent van het apparaat worden gedroogd en gewogen, en de resultaten laten zien dat de onderscheppingsefficiëntie van het filterdoek met een poriegrootte van 0,2 mm voor zand en haarvezels92.99%–94.95%. Tot nu toe draait het apparaat al drie jaar stabiel.

3.2 Prestaties van biologische tank

De jaargemiddelde gegevens over de kwaliteit van het influent en het effluentwater vóór (2018) en na (2023) de wijziging zijn samengevat, zoals weergegeven in Tabel 5. Te zien is dat de effluentkwaliteit van de biologische tank na de wijziging volledig is verbeterd. CZV, BZV₅, NH₃-N, TN en TP daalden met 14,94%, 12,95%,62.28%, respectievelijk 25,41% en 39,16%, met de grootste reducties in NH₃-N, TN en TP. Tegelijkertijd is de stabiliteit van elke effluentindicator ook aanzienlijk verbeterd.

Tabel 5 Waterkwaliteit van influent en effluent van biochemische tank - voor en na renovatie

Het organische stofgehalte van het actiefslib in de biologische tank is na de modificatie toegenomen. Volgens de testgegevens bedroeg de gemiddelde MLVSS/MLSS-ratio 0,58 in 2018 en 0,63 in 2023, een stijging van 8,6%. De toename van het gehalte aan organische stof duidt op een betere slibactiviteit, voornamelijk om twee redenen: ten eerste is de voorbehandeling versterkt en wordt meer anorganisch materiaal, zoals zand, opgevangen door het snelle apparaat voor het scheiden van vaste stoffen-vloeistof, waardoor het aandeel anorganische componenten in het actieve slib afneemt; ten tweede verhoogt de toevoeging van het MBBR-systeem in de biologische tank de totale microbiële biomassa, waardoor de organische componenten in het actiefslib toenemen.

In augustus zijn de slibconcentraties in de pre-denitrificatiezone, anaerobe zone, anoxische zone en MBBR-zone van de biologische tank gemeten, met een externe slibrecirculatieratio van 100% en een interne recirculatieratio van 200%. Er zijn drie reeksen parallelle monsters genomen en de gemiddelde waarden zijn weergegeven in Tabel 6. Te zien is dat de slibconcentraties in de vier behandelingseenheden van de biologische tank verschillen, waarbij de hoogste in de MBBR-zone ligt, gevolgd door de anoxische zone. De analyse suggereert dat de biofilm die aan de MBBR-dragers is bevestigd voortdurend loskomt en zich vermengt met het actiefslib als gevolg van wrijving, botsing en hydraulisch schuren, waardoor de slibconcentratie in deze zone met ongeveer 3,54% toeneemt ten opzichte van de anoxische zone.

Tabel 6 Slibconcentratie van elke eenheid in de biochemische tank

Eenheid: mg/l

3.3 Uitvoering van geavanceerde behandeling

Omdat de TN in het biologische tankeffluent al stabiel aan de norm voldoet, wordt er, om bedrijfskosten te besparen, feitelijk geen extra koolstofbron aan het denitrificatiebiofilter toegevoegd. Volgens de waterkwaliteitsgegevens uit 2023 bedraagt ​​de TN in het biologische tankeffluent (7,04 ± 1,01) mg/l. Zonder rekening te houden met de verwijdering van TN in de secundaire sedimentatietank, bedraagt ​​de TN in het effluent van de denitrificatiebiofilter (6,43 ± 0,92) mg/l, met een verwijderingspercentage van 8,7%. De TP in het biologische tankeffluent bedraagt ​​(0,16 ± 0,09) mg/L. Zonder rekening te houden met de TP-verwijdering in de secundaire sedimentatietank, bedraagt ​​de TP in het effluent van de magnetische coagulatie-sedimentatietank (0,08 ± 0,04) mg/l, met een verwijderingspercentage van 50%.

SECTIE 4

4 Wederopbouw- en exploitatiekosten

SECTIE 5

5 Conclusie