Upgrade- en renovatieproject van afvalwaterzuiveringsinstallatie met A2/O-MBBR-proces
Met de voortdurende toename van het publieke milieubewustzijn moeten afvalwaterzuiveringsinstallaties actief moderniserings- en renovatieactiviteiten uitvoeren, geavanceerde technologieën toepassen om afvalwater te behandelen, hergebruik van afvalwater bewerkstelligen en hun aandeel bijdragen aan duurzame sociale ontwikkeling. Een grote uitdaging bij het upgraden en renoveren van afvalwaterzuiveringsinstallaties is de verwijdering van stikstof en fosfor. Door gebruik te maken van MBBR-technologie wordt dit probleem effectief opgelost. Dit artikel richt zich op de afvalwaterzuiveringsinstallatie van de gemeente in Xichou County, die gebruik maakt van een gecombineerd proces van voorbehandeling + A2/O secundair biologisch behandelingsproces + doekmediafiltratie + desinfectie met natriumhypochloriet. Het biologische zuiveringsgedeelte maakt gebruik van geïntegreerde afvalwaterzuiveringsapparatuur (waaronder een pre-anoxische tank, anaërobe tank, anoxische tank, aërobe tank, sedimentatietank met schuine buis, stoffen mediafilter en desinfectietank).
1 Projectoverzicht
De aanleg van het rioolbuizennetwerk ter ondersteuning van de afvalwaterzuiveringsinstallatie van de townships in Xichou County, Wenshan Zhuang en Miao Autonomous Prefecture, provincie Yunnan, omvat projecten in zes townships: Dongma, Lianhuatang, Banggu, Fadou, Bolin en Xinmajie. De totale lengte van de ondersteunende rioolbuisnetwerken in deze townships bedraagt ongeveer 39,182 km, met buisdiameters variërend van DN200 mm tot DN500 mm, waarbij gebruik wordt gemaakt van dubbelwandige gegolfde buizen van hogedichtheidpolyethyleen (HDPE). In de townships Lianhuatang en Xinmajie worden geïntegreerde pompstations gebouwd. In Xinmajie Township is er een Q=25 m³/h, DN150 mm drukwatertoevoer PE-leiding van 50 m, en in Lianhuatang Township, een Q=25 m³/h, DN200 mm drukwatertoevoer PE-leiding van 15 m. De totale bouwoppervlakte van de afvalwaterzuiveringsinstallatie bedraagt 3.482 m², inclusief een uitgebreid gebouw, geïntegreerde afvalwaterzuiveringsapparatuur, transformator- en distributieruimte, monitoringruimte, regeltank, slibtank, hergebruikwatertank, slibontwateringsruimte en slibopslagloods, zeefkanaal, opvoerpompstation en noodtank.
2 Waterkwaliteitsanalyse en selectie van hoofdproces
2.1 Influent- en effluentwaterkwaliteit
Uit een uitgebreide analyse van de kwaliteit van het influentwater van de afvalwaterzuiveringsinstallatie van de gemeente Xichou County blijkt dat de concentratie ervan stabiel is, met een licht neerwaartse trend. Omdat het huidige proces een hoog-efficiënt afvalwaterzuiveringsproces is, is het volume van de behandelingstanks niet groot en is de tolerantie voor schokbelastingen niet groot. Daarom mag de garantietariefnorm voor indicatoren voor de kwaliteit van influentwater niet te hoog worden gesteld; deze keer is deze ingesteld op 90%. Bovendien ontvangt de installatie dagelijks 500 m³ stortpercolaat. Bij het ontwerpen van de uiteindelijke kwaliteit van het influentwater is het noodzakelijk om te vertrouwen op de algemene trend van de waterkwaliteit om het relevante ontwerpwerk efficiënt te voltooien. De waterkwaliteitsindicatoren worden weergegeven inTabel 1.
De BOD₅/CZVcr-verhouding in het afvalwater bedraagt 0,35, wat duidt op gemakkelijk biologisch afbreekbaar afvalwater; de BOD₅/TN-verhouding is 3. Om aan de effluent-TN-norm te voldoen zijn aanvullende zuiveringsmaatregelen nodig, zoals het toevoegen van een externe koolstofbron; de BOD₅/TP-verhouding bedraagt 26,3, wat geschikt is voor biologische fosforverwijdering.
Momenteel zijn de resthoeveelheden NH3-N en TN relatief hoog en is de verwijderingsefficiëntie slecht. Dit geeft aan dat de nitrificatie van NH₃-N niet volledig kan worden uitgevoerd in de oude aërobe tank. Omdat er oorspronkelijk geen anoxische tank was opgesteld, heeft het denitrificatieproces niet plaatsgevonden. Stikstofverwijdering vond alleen plaats door overtollig slib af te voeren en de nitrificatie-denitrificatiemethode werd niet toegepast.
2.3 Hoofdproces
Na een grondige analyse van de specifieke situatie van de afvalwaterzuiveringsinstallatie van de gemeente Xichou County, moest de modernisering en renovatie op het fabrieksterrein worden voltooid. De ruimte binnen het plantengebied is zeer beperkt. Bij het bepalen van het afvalwaterzuiveringsproces was het noodzakelijk om uitgebreid rekening te houden met de omstandigheden ter plaatse en redelijk gebruik te maken van het bestaande biochemische tankbehandelingsproces. Na uitgebreid onderzoek werd met de adoptie van het A2/O-MBBR-proces (ook wel het MBBR-proces genoemd) effectief landgebruik en operationele kwesties aangepakt. Deze aanpak vergemakkelijkte de driedimensionale uitbreiding van de biochemische tankcapaciteit en maakte de actieve constructie van anoxische en anaërobe tanks mogelijk. Het MBBR-proces combineert actief slib met biofilm. De voordelen komen tot uiting in de relatief kleine voetafdruk, de lange biologische keten, het vermogen om ideale kwaliteitsnormen voor afvalwater te bereiken en de stabiele werking. De biofilmmethode voor stikstofverwijdering laat ook goede resultaten zien tijdens seizoenen met lage- temperaturen. De MBBR-processtroom wordt weergegeven inFiguur 1.
2.4 Voordelen van het MBBR-proces
Als we het MBBR-proces, biofilmmethoden met vaste-media en actief-slibprocessen vergelijken, valt het MBBR-proces op door de meest opvallende voordelen, met name: ① De hangende dragers zijn voornamelijk gemaakt van gemodificeerde materialen zoals PP en PE, wat een goede duurzaamheid biedt. Omdat de hangende dragers gemakkelijk op te starten en te bedienen zijn, komen problemen als klonteren en verstopping zelden voor. Wanneer ze worden toegepast op het beluchtingssysteem en de effluentapparaten van het afvalwaterzuiveringssysteem, zijn de afschrijvingspercentages en de vervangingsfrequentie daarom zeer laag. ② Het MBBR-proces beschikt over een sterk vermogen om stikstof te verwijderen. Aërobe, anoxische en anaërobe omgevingen kunnen naast elkaar bestaan op de zwevende dragers, waardoor zowel nitrificatie- als denitrificatiereacties binnen één enkele reactor kunnen worden voltooid. Nitrificerende bacteriën kunnen snel groeien op de biofilm die op de zwevende dragers wordt gevormd, waardoor een optimale nitrificatie wordt bereikt. ③ Het MBBR-proces heeft een goede tolerantie voor schokbelastingen, waardoor de stabiliteit van het afvalwater en de weerstand tegen giftige stoffen worden verbeterd. ④ Door het MBBR-proces toe te passen, kan een redelijke upgrade en renovatie van de oorspronkelijke behandelingsapparatuur worden gebruikt, met vrijwel geen verandering in het landgebruik, waardoor ruimte wordt bespaard. ⑤ Traditionele afvalwaterzuivering vereist het toevoegen van dragersteunframes in de beluchtingstank, terwijl het MBBR-proces deze stap elimineert, waardoor de moeilijkheid van het onderhouden van beluchtingsapparatuur en het beheren van de dragers wordt verminderd.
3 Renovatieplan voor biochemische tanks
3.1 Bouw van nieuwe anaerobe en anoxische tanks
After demolishing the buildings on the west side of the plant's biochemical tank area, new anoxic and anaerobic tanks were constructed on the cleared land. The anoxic zone was modified from the initial section of the existing biochemical tank. Active construction of the anoxic and anaerobic tanks was carried out. Their plan dimensions and effective volume must meet relevant usage requirements, and the hydraulic retention time was scientifically planned to enable them to play an important role. During the construction of the anoxic tank, the minimum temperature was controlled to >12 graden, en het beheer van indicatoren zoals de concentratie van gesuspendeerde vaste stoffen in gemengde vloeistoffen, denitrificatie-nitraatconcentratie en de denitrificatiesnelheid was goed geïmplementeerd. In de winter kan er sprake zijn van onvoldoende koolstofbron; een geschikte hoeveelheid koolstofbron kan worden toegevoegd om de denitrificatie-efficiëntie te verbeteren. De nieuw gebouwde anoxische tank is uitgerust met in totaal 16 eenheden van 5 kW verticale turbinemixers; de bestaande anoxische zone voor biochemische tanks is uitgerust met in totaal 8 sets verticale propellers van 5 kW; de anaërobe tank is uitgerust met in totaal 6 sets dompelmengers van 6,5 kW.
Als we de moeilijkheidscoëfficiënten van fosforverwijdering en stikstofverwijdering vergelijken, is de verwijdering van stikstof duidelijk een grotere uitdaging. Gewoonlijk kunnen bevredigende fosforverwijderingseffecten worden verkregen door middel van chemische fosforverwijderingsmethoden. Om de effecten van stikstofverwijdering te optimaliseren, kan het slib, wanneer de temperatuur laag is en de influent-totale hoeveelheid stikstof hoog is, naar het anaërobe gedeelte worden gerecycleerd om een langere verblijftijd in het anoxische gedeelte te garanderen.
3.2 Renovatie van bestaande biochemische tanks
Na renovatie wordt de bestaande biochemische tank opgedeeld in vier delen: Tussen het eerste en het vierde deel wordt een scheidingswand toegevoegd. De gebieden voor en na de scheidingsmuur in deze twee delen zijn respectievelijk de anoxische zone en de dragerzone (MBBR-zone), en de MBBR-zone en de ontgassingszone. Het tweede en derde deel zijn beide MBBR-zones. Door een scheidingswand in het vierde deel toe te voegen, kan de opgeloste zuurstofconcentratie van de interne gerecycleerde gemengde vloeistof binnen een redelijk bereik worden geregeld. Bovendien zijn in de MBRR-zone apparatuur zoals schermen en geperforeerde buisbeluchters geïnstalleerd om de operationele efficiëntie van de biochemische tank te verbeteren. Nadat de renovatie van de aërobe zone van de biochemische tank is voltooid, bedraagt het totale effectieve tankvolume van de ontgassingszone en de MBBR-zone 38.000 m³. De ontgassingszone is uitgerust met in totaal 12 units van 18,5 kW axiale stromingspompen, waarvan 4 als stand-by; Er worden zuivere HDPE-ophangdragers gebruikt.
3.3 Renovatie van de blaaskamer en het beluchtingssysteem
Er staan 4 blowers in de blowerruimte: 3 oude blowers met een inlaatdebiet van 480 m³/min en 1 nieuwe blower. Waterkoeling is de belangrijkste koelmethode voor de oude blowers, met een vermogen van elk 830 kW; luchtkoeling is de belangrijkste methode voor de nieuwe blower, met een vermogen van 670 kW. Door de operationele status van de oude en nieuwe blowers te vergelijken, werkt de nieuwe blower efficiënter en effectiever. De oude blowers hebben niet alleen een laag operationeel rendement, maar vereisen ook dure onderhouds- en reparatiekosten.
Bij het ontwerpen van het beluchtingsvolume voor de aerobe zone moet dit gebaseerd zijn op het hoogste zuurstofverbruik in de aerobe zone, met een uiteindelijk gekozen waarde van 720 m³/min. De configuratie van geperforeerde beluchtingsleidingen moet gebaseerd zijn op het luchtvolume van de 4 ventilatoren. Het werk van het vervangen van de oude ventilatoren moet effectief worden uitgevoerd. Het kopen van 3 nieuwe ventilatoren ter vervanging van de oude is gunstig voor het verminderen van het beluchtingsvolume. Bij het vervangen van de beluchtingsleidingen worden alleen de oude beluchtingsleidingen in de aërobe tank vervangen.
3.4 Slibbehandelingssysteem
De belangrijkste slibbehandelingsapparatuur die wordt gebruikt in de afvalwaterzuiveringsinstallatie van de gemeente Xichou County is een filterpers voor het indikken en ontwateren van slib. Door de slibontwaterings- en indikkingsprocessen uitgebreid te analyseren en slibindikkings- en ontwateringsactiviteiten te integreren, kunnen de kapitaalinvesteringskosten worden geminimaliseerd en de dosering van vlokmiddelen met een hoog-polymeergehalte worden verlaagd. Om milieuschade als gevolg van slibbehandeling te voorkomen, werd gekozen voor mechanische slibindikkings- en ontwateringstechnologie om milieu- en luchtverontreiniging efficiënt te beheersen.
3.5 Ontgeuringssysteem
Er zijn veel methoden om geuren te behandelen. Veelgebruikte methoden zijn onder meer biologische, chemische en fysische methoden. Verschillende geurbehandelingsmethoden hebben aanzienlijke verschillen in hun ontgeuringsmechanismen, toepassingsomstandigheden en technische typen. Na een uitgebreide analyse van de specifieke omstandigheden van dit project en het overwegen van de voor- en nadelen van verschillende ontgeuringstechnologieën, werd uiteindelijk het ionenontgeuringsproces gekozen om de relevante handelingen uit te voeren.
3.6 Kernpunten van procesvernieuwing
3.6.1 Carrierselectie
Bij de selectie van zwevende dragers moet ervoor worden gezorgd dat het productiemateriaal voldoende corrosieweerstand heeft en dat het totale effectieve specifieke oppervlak voldoet aan de effluentnormen, waardoor de biomassa wordt gegarandeerd. Tegelijkertijd moeten de levensduur, slijtvastheid en sterkte van de hangende dragers aan de normen voldoen, met een levensduur van meer dan 15 jaar.
3.6.2 Accumulatie van vervoerders
Terwijl het water stroomt, veranderen de dragers van positie, waardoor een groot aantal dragers zich ophoopt voor de onderscheppingsschermen. Na enige tijd kunnen de onderscheppingsschermen verstopt raken. Door toenemende beluchting worden de opgehoopte dragers weggespoeld. Bij elk onderscheppingsscherm treedt er hoofdverlies op. Een groot aantal dragers hoopt zich op onder de druk van het waterniveauverschil over het scherm. Naarmate het waterniveauverschil toeneemt, neemt ook de hoeveelheid drageraccumulatie toe. In de dragerzone is een dragerrecyclingapparaat geïnstalleerd. Aangedreven door een luchtbrugapparaat worden dragers aan het einde van de dragerzone teruggebracht naar de voorkant, waardoor ophoping van dragers wordt voorkomen.
3.7 Analyse van de operationele effectiviteit na- renovatie
De totale investering voor dit project bedraagt 219,91 miljoen yuan. De gemiddelde bedrijfskosten per eenheid bedragen 0,4 yuan/m³ en de gemiddelde totale kosten per eenheid bedragen 0,5 yuan/m³. Nadat het verbeterde renovatieproject was voltooid en in gebruik werd genomen, is het waterstroomeffect zeer bevredigend, is de operationele status goed en kunnen de normen voor de kwaliteit van het afvalwater aan de relevante eisen voldoen.
4 Conclusie
Tijdens de bouw van dit moderniserings- en renovatieproject werd effectief gebruik gemaakt van de bestaande structuren. Door op rationele wijze MBBR-technologie toe te passen, werden bij de renovatiewerkzaamheden goede resultaten behaald zonder dat de voetafdruk werd vergroot, waardoor de stikstof- en fosforverwijderingscapaciteit van het afvalwaterzuiveringssysteem aanzienlijk werd vergroot en de efficiëntie van de verwijdering van verontreinigende stoffen werd geoptimaliseerd. De MBBR-technologie is zeer geavanceerd en beschikt niet alleen over de voordelen van conventionele afvalwaterzuiveringstechnologieën, maar maakt ook efficiënt gebruik van de hoge behandelingscapaciteit van de speciale vervoerders, waardoor de efficiëntie van de zuivering van verontreinigende stoffen aanzienlijk wordt verbeterd.
Om de rationaliteit van het plan te garanderen, wordt op basis van analyse en demonstratie aanbevolen om het MBBR-processchema toe te passen. Door in-situ renovatie van het oorspronkelijke biologische systeem uit te voeren en dragers aan de aërobe zone toe te voegen om de belastingscapaciteit ervan te vergroten, wordt ervoor gezorgd dat de stikstofbehandeling aan de normen voldoet. Het daaropvolgende gebruik van sedimentatietanks met hoge dichtheid en stoffen mediafilters om SS en TP te controleren, kan een stabiel effluent garanderen dat voldoet aan de klasse 1A-norm. Het MBBR-proces, evenals verschillende gecombineerde processen waarbij MBBR in actiefslibsystemen wordt geïntegreerd, werken stabiel, zijn eenvoudig te bedienen en aan te passen, hebben een sterke tolerantie voor veranderingen in de kwaliteit en kwantiteit van het influent, bieden goede stikstof- en fosforverwijderingseffecten en vertegenwoordigen een economische, efficiënte en stabiele afvalwaterbehandelingsmethode. Naarmate de nationale en lokale eisen aan de kwaliteit van het afvalwater van afvalwaterzuiveringsinstallaties toenemen, is dit proces een zeer geschikte oplossing voor projecten die met uitdagingen te maken krijgen, zoals vroegtijdige bouw waarbij processen niet aan de nieuwe eisen kunnen voldoen, beperkte beschikbaarheid van grond, hoge grondkosten en financieringsproblemen. Het zal ongetwijfeld op grotere schaal worden toegepast bij de modernisering en renovatie van gemeentelijke of industriële afvalwaterzuiveringsinstallaties.
Bovendien werden tijdens dit renovatieproject gerichte controlemaatregelen voor de denitrificatieroute genomen op basis van de werkelijke omstandigheden bij de renovatie van de biochemische tanks, waaronder het versterken van het beheer van indicatoren zoals denitrificatienitraatconcentratie en denitrificatiesnelheid. De procesvernieuwing was gericht op het verbeteren van de carrierselectie en het accumulatiemanagement. Door renovaties aan de blaaskamer en het beluchtingssysteem, het slibbehandelingssysteem en het ontgeuringssysteem te integreren, werd de uitgebreide behandelingscapaciteit van de afvalwaterzuiveringsinstallatie vergroot.