Analyse van het effect van MBBR-procesretrofit in een zuidelijke afvalwaterzuiveringsinstallatie
Uit het '2022 China Urban Construction Status Bulletin', uitgegeven door het Ministerie van Volkshuisvesting en Stedelijke-plattelandsontwikkeling van de Volksrepubliek China in oktober 2023, blijkt dat de zuiveringscapaciteit van afvalwaterzuiveringsinstallaties in China eind 2022 216 miljoen m³/d had bereikt, een stijging -op- jaar van 4,04% op jaarbasis. Het totale volume gezuiverd afvalwater vertoont sinds 2013 al tien opeenvolgende jaren een groeitrend. De snelle ontwikkeling van steden gaat gepaard met een toename van de lozing van afvalwater, en de tegenstelling tussen de hoeveelheid land die nodig is voor de uitbreiding en renovatie van afvalwaterzuiveringsinstallaties en grond voor stadsontwikkeling wordt steeds prominenter.
Om de capaciteit van bestaande afvalwaterzuiveringsinstallaties uit te breiden, wordt bij het conventionele actiefslibproces doorgaans gebruik gemaakt van de methode van uitbreiding van de installatie. Naarmate het uitbreidingsvolume toeneemt, stijgen de kosten voor grondaankoop geleidelijk en wordt de bouwperiode verlengd. Het verdiepen van de zuiveringscapaciteit binnen de bestaande afvalwaterzuiveringsinstallatie is momenteel een effectieve maatregel om de stedelijke afvalwaterzuiveringscapaciteit verder te vergroten en de tegenstelling tussen stedelijke ontwikkeling en landgebruik te verminderen. De Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) ontstond eind jaren tachtig in Noorwegen. Het verbetert de verrijking van functionele bacteriën en verbetert daardoor de behandelingscapaciteit van het systeem door zwevende dragers aan de biologische tank toe te voegen om biofilms te vormen. Vanwege het kenmerk dat het kan worden "ingebed" in het oorspronkelijke biologische systeem, wordt het veel gebruikt bij het upgraden en renoveren van afvalwaterzuiveringsinstallaties, waardoor in- capaciteitsverbetering ter plaatse wordt bereikt zonder dat er nieuw land wordt toegevoegd. Bovendien vereist het MBBR-proces, vergeleken met andere land{8}}besparende retrofitprocessen zoals Membrane Bioreactor (MBR) en High Concentration Composite Powder Carrier Biological Fluidized Bed (HPB), geen periodieke vervanging of aanvulling van dragers, waardoor het economisch voordeliger is.
Dit artikel neemt als voorbeeld de retrofit van de capaciteitsuitbreiding met behulp van het MBBR-proces in een afvalwaterzuiveringsinstallatie in Zuid-China. Het analyseert de operationele prestaties van de fabriek voor en na de renovatie, de nitrificatieprestaties van de MBBR-zone en de microbiële gemeenschapsstructuur, waardoor de praktische rol van het MBBR-proces bij in- in situ capaciteitsuitbreiding wordt verduidelijkt. Het doel is om referenties en suggesties te geven voor het ontwerp en de werking van soortgelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties.
1 Projectoverzicht
Een afvalwaterzuiveringsinstallatie in het zuiden van China heeft een totale ontworpen zuiveringscapaciteit van 7,5×10⁴ m³/d, met fase I-capaciteit van 5×10⁴ m³/d en fase II van 2,5×10⁴ m³/d. In beide fasen werd aanvankelijk het Modified Bardenpho-proces gebruikt. De belangrijkste zuiveringsdoelstellingen zijn huishoudelijk afvalwater uit het verzamelgebied en gedeeltelijk industrieel afvalwater uit een industriepark. De kwaliteit van het afvalwater moet voldoen aan de klasse A-norm gespecificeerd in de "Lozingsnorm voor verontreinigende stoffen voor gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties" (GB 18918-2002). Met de snelle ontwikkeling van de stedelijke bouw en de economie is de afvoer van afvalwater toegenomen en draait het project op of boven de volledige capaciteit. In 2021 moest het project, zoals vereist door de overheidsinstanties, de capaciteit uitbreiden met nog eens 2,5×10⁴ m³/d op basis van de oorspronkelijke schaal, waardoor een totale behandelingscapaciteit van 1×10⁵ m³/d werd bereikt. De effluentnorm bleef klasse A van GB 18918-2002. De ontworpen influent- en effluentkwaliteit worden weergegeven inTabel 1.
Het gebied rondom dit project bestaat uit landbouwgrond en er was onvoldoende gereserveerde grond voor uitbreiding binnen het oorspronkelijke fabrieksterrein. Bovendien werden tijdens de initiële bouw van Fase II de voorbehandelingsunits al gebouwd volgens een capaciteit van 5×10⁴ m³/d. Daarom lag de focus van dit retrofitproject op het volledig benutten van het behandelingspotentieel van de bestaande biologische tanks en het minimaliseren van de landbezetting voor het aanpassen van de biologische tanks. Het MBBR-proces wordt veel gebruikt bij in- in situ capaciteitsuitbreiding en renovatie van afvalwaterzuiveringsinstallaties vanwege het "ingebedde" karakter ervan. Een afvalwaterzuiveringsinstallatie in Noord-China gebruikte bijvoorbeeld het MBBR-proces voor capaciteitsvergroting, waarbij het gebruik van bestaande tankvolumes en processtroom werd gemaximaliseerd, waardoor een capaciteitsuitbreiding van 20% in- ter plaatse werd bereikt, waarbij het afvalwater stabiel aan de klasse A-normen voldeed. Een andere fabriek in Guangdong gebruikte het MBBR-proces voor in- verbetering van de biologische zuiveringsprestaties, waarbij een goed effect werd bereikt van 50% in- capaciteitsuitbreiding ter plaatse, waarbij het afvalwater stabiel beter was dan de lozingsnorm. Daarom werd, rekening houdend met de werkelijke behoeften van de afvalwaterzuiveringsinstallatie en een uitgebreide evaluatie van factoren zoals landgebruik en exploitatie, uiteindelijk het MBBR-proces geselecteerd als het behandelingsproces voor deze capaciteitsuitbreiding.
2 Procesontwerp
2.1 Processtroom
De kern van deze vernieuwing van de capaciteitsuitbreiding was het vergroten van de behandelingscapaciteit van de biologische tanks in-situ via MBBR, waardoor een stabiele naleving van de effluentnormen werd gegarandeerd, ondanks een toename van de stroom met 100%. Omdat de oorspronkelijke voorbehandelings- en geavanceerde behandelingseenheden al waren gebouwd voor een capaciteit van 5×10⁴ m³/d, was deze retrofit gericht op het hergebruiken van bestaande faciliteiten. De belangrijkste wijziging waren de biologische tanks, samen met de bouw van een nieuwe secundaire sedimentatietank die moest voldoen aan de behandelingsvraag na de toename van de stroom. De processtroom na retrofit wordt weergegeven inFiguur 1. Influent ondergaat een voorbehandeling via grove/fijne zeven en een gritkamer en gaat vervolgens de gemodificeerde Bardenpho-MBBR-tank binnen voor de verwijdering van koolstof, stikstof, fosfor en andere verontreinigende stoffen. Het afvalwater uit de biologische tanks gaat door sedimentatietanks en een hoog{3}}zuiveringsapparaat om een stabiele naleving van de SS- en TP-normen te garanderen. Na desinfectie wordt het uiteindelijke afvalwater geloosd in de ontvangende rivier voor ecologische wateraanvulling.
2.2 Retrofit van biologische tanks
Het retrofitplan voor de biologische tank is weergegeven inFiguur 2. Terwijl de behandelingsstroom werd verdubbeld, bleven de volumes van de oorspronkelijke anaërobe en anoxische zones ongewijzigd. . 20% van het volume van de oorspronkelijke aërobe zone werd verdeeld om een extra anoxische zone te creëren, waardoor het totale volume van de anoxische zone werd uitgebreid om aan de denitrificatievraag te voldoen. Aan het resterende volume van de aërobe zone werden hangende dragers toegevoegd om de aërobe MBBR-zone te vormen. Er werden ondersteunende inlaat-/uitlaatscreeningssystemen en MBBR-specifieke mengers geïnstalleerd. Het oorspronkelijke kettingbeluchtingssysteem werd vervangen door een geperforeerd beluchtingssysteem aan de onderkant om een goede fluïdisatie van de hangende dragers te garanderen en verlies ervan met de waterstroom te voorkomen. Na de retrofit bedraagt de totale hydraulische retentietijd (HRT) van de biologische tanks 8,82 uur, met een HRT in de anaërobe zone op 1,13 uur, een HRT in de anoxische zone op 3,05 uur en een HRT in de aërobe zone op 4,64 uur. De totale interne recycleratio van het systeem is 150% en de slibleeftijd is 16 dagen.
Regarding equipment, 4 sets of submersible mixers were added to the anoxic zone (Power P = 4 kW, Impeller Diameter D = 620 mm). SPR-III type suspended carriers were added to the aerobic MBBR zone, with a diameter of (25.0 ± 0.5) mm, height of (10.0 ± 1.0) mm, effective specific surface area >800 m²/m³ en een dichtheid van 0,94 ~ 0,97 g/cm³. De dichtheid benadert die van water na het hechten van de biofilm en voldoet aan de industriestandaard "High- Polyethyleen Suspended Carrier Fillers for Water Treatment" (CJ/T 461-2014). De vulgraad bedraagt 45%. Er zijn twee sets hangende drager-specifieke onderwatermengers toegevoegd (P=5.5 kW). Er werden tweeëntwintig sets hefbare beluchtingssystemen, vier sets vaste beluchtingssystemen en 45 sets fijne bellenbeluchters toegevoegd. Er zijn twee interne recyclepompen vervangen (debiet Q=1600 m³/u, opvoerhoogte H=0.60 m, P=7.5 kW).
2.3 Bouw van een nieuwe secundaire sedimentatietank
Door het toegenomen debiet konden de bestaande secundaire bezinktanks niet voldoen aan de effluentbehoefte. Om de grotere zuiveringscapaciteit te ondersteunen was een nieuwe secundaire bezinkingstank nodig. De nieuwe tank is consistent met de originele en gebruikt een rechthoekig horizontaal stromingstype. Het effectieve tankvolume bedraagt 4900 m³, met HRT=7 uur. Er werd één pomp-slibschraper toegevoegd (bedrijfssnelheid V=0.8 m/min). Er werden zes dompelbare axiale stromingspompen (externe recyclepompen) toegevoegd (Q=180 m³/h, H=4 m, P=5.5 kW). Er zijn twee afvalslibpompen toegevoegd (Q=105 m³/h, H=11 m, P=7.5 kW).
3 Analyse van het MBBR-retrofiteffect
De operationele prestaties voor en na de Fase II-retrofit, de gelijktijdige operationele prestaties van Fase I en Fase II, de veranderingen in de waterkwaliteit tijdens het proces in Fase II en de nitrificatiecapaciteit van de biofilm- en zwevende slibfasen in Fase II werden geanalyseerd om het versterkende effect van de MBBR-retrofit op de behandelingscapaciteit van het systeem te beoordelen.
3.1 Vergelijking van operationele prestaties
Vóór de renovatie werkte fase II al boven het ontworpen debiet, met een feitelijk gemiddeld debiet van (3,02 ± 0,46) × 10⁴ m³/d. Na de renovatie nam de stroom verder toe tot (5,31 ± 0,76) ×10⁴ m³/d, een feitelijke toename van ongeveer 76%. Het maximale operationele debiet bereikte 7,61 x 10⁴ m³/d, 1,52 maal de ontwerpwaarde. De kwaliteit van het influent en het effluent voor en na de renovatie wordt weergegevenTabel 2EnFiguur 3. Wat betreft de influentbelasting: na de retrofit zijn de ammoniak-stikstof (NH₃-N), de totale stikstof (TN), CZV en TP-belastingen gestegen tot respectievelijk 1,61, 1,66, 1,60 en 1,53 keer de niveaus vóór-retrofit. In termen van de werkelijke kwaliteit van het influent/effluent waren de influent NH₃-N en TN voor/na de retrofit respectievelijk (22,15±3,73)/(20,17±4,74) mg/l en (26,28±4,07)/(23,19±3,66) mg/l. Effluent NH3-N en TN voor/na retrofit waren (0,16±0,14)/(0,14±0,08) mg/l en (8,62±1,79)/(7,01±1,76) mg/l, met gemiddelde verwijderingspercentages van respectievelijk 99,28%/99,31% en 67,20%/69,77%. Ondanks de substantiële toename van het debiet en de influentbelasting na de retrofit, was de effluentkwaliteit nog steeds beter dan vóór de retrofit. Het grotere anoxische zonevolume zorgde voor een goede TN-verwijdering, waarbij de effluent-TN na retrofit verder werd verminderd. De aërobe zone bereikte een aanzienlijke verbetering van de nitrificatiecapaciteit via de zwevende dragerbiofilm. Zelfs met een vermindering van 20% van het volume van de aerobe zone vergeleken met de pre-renovatie en een aanzienlijke toename van de stroom en de belasting van het influent, bleef de zeer efficiënte verwijdering van NH₃-N behouden. Influent CZV en TP vóór/na retrofit waren respectievelijk (106,82±34,37)/(100,52±25,93) mg/l en (2,16±0,54)/(1,96±0,49) mg/l. Effluent CZV en TP vóór/na retrofit waren (10,76±2,04)/(11,15±3,65) mg/l en (0,14±0,07)/(0,17±0,05) mg/l, met gemiddelde verwijderingspercentages van respectievelijk 89,93%/93,52% en 88,91%/91,33%. Na de renovatie bleef de effluentkwaliteit stabiel beter dan de ontwerplozingsnorm.
Operationele gegevens van november tot januari van het volgende jaar (na-retrofit) werden verder geselecteerd om de prestaties van Fase I en Fase II te vergelijken onder lage- temperatuuromstandigheden (minimumtemperatuur 12 graden). De concentraties van influent en effluent van verontreinigende stoffen voor beide fasen worden weergegeven inFiguur 4. Onder winteromstandigheden met lage- temperaturen was het afvalwater van beide processen stabiel beter dan de ontwerplozingsnorm. Met name voor de NH₃-N-verwijdering, die gevoelig is voor lage temperaturen, met een influent NH₃-N-concentratie van (18,98±4,57) mg/L, was Fase I-effluent NH₃-N (0,27±0,17) mg/L en Fase II (0,29±0,15) mg/L, beide vertonen een goede weerstand tegen lage temperaturen. Met name na de MBBR-retrofit in Fase II bedroeg de HRT in de aerobe zone slechts 66,07% van die in Fase I, waardoor een aanzienlijke verbetering van de nitrificatieprestaties werd bereikt.
3.2 Prestatieanalyse van MBBR-zone
Om het daadwerkelijke effect van elke functionele zone verder te bepalen, zijn watermonsters genomen aan het einde van elke functionele zone in Fase I en Fase II voor parallelle metingen. Resultaten worden getoond inFiguur 5. Influent NH₃-N-concentraties waren 18,85 mg/L en 18,65 mg/L, en effluent NH₃-N-concentraties waren 0,35 mg/L en 0,21 mg/L, met NH₃-N-verwijderingspercentages van respectievelijk 98,14% en 98,87%. Uit de veranderingen in het stikstofprofiel vond de NH₃-N-verwijdering in Fase II vooral plaats in de aërobe MBBR-zone. De NH₃-N-concentratie in het effluent van de MBBR-zone was 0,31 mg/l, wat 99,46% bijdroeg aan de totale NH₃-N-verwijdering, al beter dan de ontwerplozingsnorm. De daaropvolgende aërobe actiefslibzone vervulde een borgende rol. Bovendien vertonen afvalwaterzuiveringsinstallaties die MBBR gebruiken in de aërobe zone gewoonlijk gelijktijdige nitrificatie en denitrificatie (SND). In dit project werd echter geen verwijdering van totale anorganische stikstof (TIN) waargenomen in de aerobe MBBR-zone, wat mogelijk verband houdt met de relatief lage concentratie influentsubstraat in dit project.
Om het effect van het toevoegen van gesuspendeerde dragers op de nitrificatieprestaties van het systeem verder te onderzoeken, werd supernatant uit het effluent van de anoxische zone van fase I genomen. Nitrificatieprestatietests werden uitgevoerd op zuiver slib uit fase I, zuiver slib uit fase II, zuivere biofilm uit fase II en gecombineerde biofilm-fase II-biofilm. Onder omstandigheden die consistent zijn met het daadwerkelijke project (vulratio van de drager, slibconcentratie, watertemperatuur), waarbij de DO wordt gecontroleerd op 6 mg/l om de optimale nitrificatieprestaties te bepalen. Resultaten worden getoond inTabel 3. De nitrificatiesnelheden voor het zuivere slib van fase I, het zuivere slib van fase II, de zuivere biofilm van fase II en het gecombineerde biofilm-slibsysteem van fase II waren respectievelijk 0,104, 0,107, 0,158 en 0,267 kg/(m³·d). De toevoeging van zwevende dragers verbeterde de nitrificatieprestaties van het systeem. De nitrificatiesnelheid van het Fase II gecombineerde biofilm-slibsysteem bereikte 2,57 maal die van het Fase I zuiver actiefslibsysteem. Bovendien was de zuivere biofilmbelasting al hoger dan de actiefslibbelasting, waardoor de schokbestendigheid van het systeem aanzienlijk werd verbeterd. In het Fase II gecombineerde systeem droeg de biofilm 59,92% bij aan de nitrificatie en bekleedde daarmee een dominante positie.
3.3 Rationaliteitsanalyse van de retrofit
Om de rationaliteit van het gebruik van het gecombineerde biofilm-slib-MBBR-proces voor deze retrofit te analyseren, werden berekeningen uitgevoerd met betrekking tot het effect van de toevoeging van dragers, de schokbelastingsweerstand van het systeem en de correlatie tussen stroomtoename en toevoeging van dragers. Als Fase II van dit project niet was aangepast en gebruik had gemaakt van het traditionele actief-slibproces, gebaseerd op het ontworpen influent/effluent NH₃-N en de optimale volumetrische nitrificatiesnelheid van Fase I-actief slib (DO=6 mg/L), zou de berekende NH₃-N-concentratie in het effluent 5,55 mg/L zijn, wat niet voldoet aan de effluentnorm. Indien berekend op basis van de optimale nitrificatiesnelheid verkregen uit de Fase II gecombineerde systeemtest, bij de ontworpen influentstroom, zou Fase II een maximale influent NH₃-N-concentratie van maximaal 55 mg/L kunnen tolereren, wat 2,20 maal de ontwerpwaarde is, waardoor de schokbelastingsweerstand van het systeem aanzienlijk wordt verbeterd. Daarom is het gebruik van MBBR voor deze retrofit rationeel en zorgt het op effectieve wijze voor een stabiele naleving van de effluentnormen. Als Fase I ook achteraf zou worden uitgerust met het MBBR-proces, op basis van de ontworpen concentraties van verontreinigende influent/effluent, zou de behandelingsstroom meer dan een keer kunnen worden verhoogd, waardoor afvalwaterzuiveringsinstallaties de mogelijkheid krijgen om de snelle stedelijke ontwikkeling aan te passen en soepele upgrades te realiseren.
4 Biofilmbevestigingsstatus en microbiële analyse
De biofilmbevestiging op de hangende dragers in dit project wordt getoond inFiguur 6. Biofilm bedekte gelijkmatig het binnenoppervlak van de dragers en was dicht, zonder uitvlokkend materiaal in de poriën van de drager. De gemiddelde dikte was (345,78 ± 74,82) μm. De gemiddelde biofilmbiomassa was (18,87 ± 0,93) g/m², de verhouding vluchtige zwevende vaste stoffen (VSS)/SS was stabiel op 0,68 ± 0,02, en de gemiddelde VSS was (12,77 ± 0,61) g/m².
Om het versterkende effect van de MBBR-retrofit op de behandelingscapaciteit van het systeem verder te onderzoeken vanuit een microscopisch perspectief, werden monsters genomen van fase I-actief slib, fase II-actief slib en biofilm voor 16S amplicon high{1}} sequencing. De relatieve overvloed aan micro-organismen op geslachtsniveau binnen het systeem wordt weergegeven inFiguur 7.
De dominante nitrificerende geslachten op de biofilm met zwevende dragers waren Nitrospira en Nitrosomonas, met relatieve hoeveelheden van respectievelijk 7,98% en 1,01%. Daarentegen was Nitrospira het dominante nitrificerende geslacht in zowel Fase I als Fase II actief slib, met relatieve hoeveelheden van respectievelijk 1,05% en 1,27%. Nitrospira is het meest voorkomende nitrificerende geslacht in afvalwaterzuiveringsinstallaties. Van veel van zijn soorten is bewezen dat ze over een volledig ammoniakoxidatievermogen (comammox) beschikken, wat betekent dat een enkel micro-organisme het proces van ammoniak naar nitraat kan voltooien. Het MBBR-proces, in de vorm van biofilm, zorgde voor een efficiënte verrijking van Nitrospira, met een relatieve overvloed van 7,58 keer die in actief slib, wat een microscopische basis vormde voor de verbetering van de nitrificatieprestaties van het systeem. Ook kan worden waargenomen dat de relatieve hoeveelheid nitrificerende bacteriën in het actiefslib uit hetzelfde systeem als de biofilm (Fase II) iets hoger was dan in het Fase I zuiver actiefslibsysteem. Dit kan zijn omdat het afstoten van biofilm van de gesuspendeerde dragers het actieve slib tijdens dynamische vernieuwing heeft geïnoculeerd, waardoor de relatieve overvloed aan nitrificerende bacteriën in het slib toenam.
De dominante denitrificerende geslachten in beide systemen waren voornamelijk verrijkt met actief slib en waren relatief vergelijkbaar qua samenstelling, waaronder Terrimonas, Flavobacterium, Dechloromonas, Hyphomicrobium, enz. De relatieve hoeveelheden van denitrificerende geslachten in Fase I en Fase II waren respectievelijk 8,76% en 7,52%. Vanuit functioneel perspectief kunnen sommige soorten binnen Terrimonas, naast denitrificatie, antraceen-achtige stoffen afbreken; Flavobacterium kan biologisch afbreekbare kunststoffen (bijv. PHBV) afbreken; Hyphomicrobium kan verschillende toxische en moeilijk-om-organische verbindingen gebruiken voor denitrificatie, zoals dichloormethaan, dimethylsulfide, methanol, enz. De influent van dit project bevat een deel van het industriële afvalwater, wat leidt tot de specialisatie van functionele microbiële gemeenschappen die op lange termijn- aan acclimatisering onderhevig zijn. Hoewel dit project geen significante macroscopische SND-effecten vertoonde, werden er nog steeds enkele denitrificerende functionele groepen aangetroffen op de gesuspendeerde dragerbiofilm, waaronder Hyphomicrobium, Dechloromonas, Terrimonas en OLB13, met een totaal aandeel van 2,78%. Dit geeft aan dat nadat de biofilm een bepaalde dikte heeft bereikt, de binnenin gevormde anoxische/anaerobe micro-omgevingen omstandigheden kunnen bieden voor de verrijking van denitrificerende bacteriën, wat ook de mogelijkheid biedt voor het optreden van SND in de aerobe MBBR-zone. Bovendien werd Proteiniclasticum gedetecteerd in zowel Fase I- als Fase II-slib, met relatieve hoeveelheden van respectievelijk 1,09% en 1,18%. Dit geslacht heeft goede mogelijkheden voor het ontbinden en transformeren van eiwitachtige stoffen. De verrijking ervan kan verband houden met de aanwezigheid van talrijke zuivelbedrijven binnen het verzamelgebied van dit project.
Opvallend is dat de relatieve overvloed aan Candidatus Microthrix in fase I-actief slib 3,72% bereikte. Het is een veel voorkomende filamenteuze bacterie in actief slib, vaak geassocieerd met het ophopen van slib. De relatieve overvloed ervan in Fase II-slib en biofilm bedroeg echter respectievelijk slechts 0,57% en 1,03%. Na aanpassing met het MBBR-proces heeft de fluïdisatie van gesuspendeerde dragers een afschuifeffect op filamenteuze bacteriën, waardoor de kans op filamenteuze ophoping in het actiefslib wordt verminderd.
5 Economische analyse
Het elektriciteitsverbruik per kubieke meter voor en na deze renovatie bedroeg respectievelijk 0,227 kWh/m³ en 0,242 kWh/m³. Bij een elektriciteitsprijs van 0,66 RMB/(kWh) bedroegen de operationele elektriciteitskosten 0,150 RMB/m³ en 0,160 RMB/m³. De stijging van het elektriciteitsverbruik was voornamelijk te danken aan de nieuwe menging van de anoxische zone en extra elektrische apparatuur van de nieuwe secundaire sedimentatietank. De fosforverwijderende chemicaliën die in dit project worden gebruikt, zijn polyferrichloride (PFC) en polyacrylamide (PAM). De dosering bleef consistent voor en na de retrofit: PFC-dosering 2,21 t/d, kosten 0,014 RMB/m³; PAM-dosering 17,081 kg/d, kosten 0,0028 RMB/m³. Dit project maakt volledig gebruik van de koolstofbron in het ruwe influent voor denitrificatie. Er werd voor of na de retrofit geen externe organische koolstofbron toegevoegd. De directe elektriciteits- en chemicaliënkosten per kubieke meter voor en na de renovatie bedroegen respectievelijk 0,167 RMB/m³ en 0,177 RMB/m³.
6 Conclusies en vooruitzichten
(1) Fase II van een zuidelijke afvalwaterzuiveringsinstallatie maakte gebruik van het MBBR-proces voor de modernisering van de capaciteitsuitbreiding, waarbij problemen zoals landtekort werden aangepakt. Na de renovatie nam de behandelingsstroom toe van (3,02±0,46) ×10⁴ m³/d naar (5,31±0,76) ×10⁴ m³/d, waardoor een capaciteitsuitbreiding van 76% in-situ werd bereikt. De maximale operationele stroom bereikte 1,52 keer de ontwerpwaarde, waarbij het effluent stabiel beter was dan de ontwerplozingsnorm.
(2) Door het MBBR-proces in de biologische fase in te bedden, werd een zeer efficiënte en stabiele NH₃-N-verwijdering bereikt onder lage- wintertemperaturen, ook al bedroeg de aerobe HRT slechts 66,07% van die in het actiefslibproces. De MBBR-zone droeg voor 99,46% bij aan de verwijdering van NH₃-N. Als fase II niet achteraf was aangepast, zou het effluent NH₃-N onder dezelfde stroom- en waterkwaliteit 5,55 mg/l bereiken. Daarom was het gebruik van MBBR voor deze retrofit noodzakelijk en rationeel.
(3) De gesuspendeerde dragerbiofilm versterkte het verrijkende effect van het kernnitrificerende geslacht Nitrospira. De relatieve overvloed ervan in de biofilm was 7,58 keer zo groot als die in het actief slib, wat een microscopische basis vormde voor de verbetering van de nitrificatieprestaties van het systeem. Bovendien biedt de verrijking van denitrificerende geslachten in de biofilm de mogelijkheid voor het optreden van SND.
Dit project maakte gebruik van het gecombineerde biofilm-slibproces om in- situ capaciteitsvergroting te bereiken. De feitelijke exploitatie wordt echter nog steeds beperkt door het vasthouden en terugwinnen van actief slib, waardoor verdere verbetering van de behandelingscapaciteit wordt voorkomen. Momenteel worden pure biofilmprocessen toegepast in daadwerkelijke projecten, waarbij actief slib volledig achterwege wordt gelaten en de hoge- belastingseigenschappen van biofilm worden benut voor efficiënte verwijdering van verontreinigende stoffen, zonder beperkingen door actiefslibbeperkingen. Dit biedt een nieuwe oplossing voor nieuwbouw, renovatie of uitbreiding van rioolwaterzuiveringsinstallaties.