İç Moğolistan Atık Su Arıtma Tesisi Yükseltmesi: AAO+MBBR, Arızalı DE Oksidasyon Hendeğini 0,85 RMB/m³'te 2.000 mg/L COD Tedavisi İçin Nasıl Değiştirdi?

2004 yılında, İç Moğolistan'ın Xilinhot kentindeki bir atık su arıtma tesisi, bir DE oksidasyon hendeği ile günde 38.000 m³'ü arıtmaya başladı. Belediye kanalizasyonu için tasarlanmıştır. Mezbaha atık suları (kalem yıkamaları, kan, yağ, kemik artığı ve gübre) içeri giren KOİ'yi dışarı itiyordu.2.000 mg/Lve amonyak nitrojeni120 mg/L. Sıcaklıkların yıl boyunca düşük kaldığı bir şehirde aerobik ve anoksik modlar arasında geçiş yapan oksidasyon hendeği buna ayak uyduramadı. Çözünmüş oksijen 1 mg/L'nin altında seyretti. Nitrifikasyon bakterileri hiçbir zaman oluşmadı. Atık su, B Sınıfına çarptığından daha sık ıskaladı. Yükseltme, DAF ön arıtmasını, yeni bir AAO+MBBR biyolojik aşamasını ve gelişmiş arıtmayı ekledi ve dört sorunun tamamını aynı anda ortadan kaldırdı. Atık su artık istikrarlı bir şekilde A Sınıfı'nı karşılıyor. Maliyet:Metreküp başına 0,85 RMB.

1. ORİJİNAL TESİS - VE NEDEN BAŞARISIZ OLDU

Faz I tesisi Ağustos 2004'te tasarım kapasitesiyle işletmeye alınmıştır.40,000 m³/d. Biyolojik bölümde, DE oksidasyon hendeği prosesi (bkz. Şekil 1) kullanılmış olup atık su, gerekli şartları karşılamak için gerekliydi.B sınıfı standardıGB 18918-2002. Boru ağındaki gerçek akış yaklaşık 38.000 m³/gündü. Orijinal tasarımda tipik belediye kanalizasyon özellikleri varsayılmıştır. Gerçek farklıydı: Etkinin büyük bir kısmı mezbahalardan geliyordu ve kirletici konsantrasyonları tasarım esasını büyük ölçüde aşıyordu.

DE oksidasyonunun bu bölge için yanlış süreci ortadan kaldırmasına neden olan dört farklı sorun bir araya geldi:

Sorun 1 - COD nitrifikasyonu bastırdı

Etkileyen COD düzenli olarak 2.000 mg/L'ye ulaşıyor. Bu organik bollukla beslenen heterotrofik bakteriler hızla çoğaldı ve havalandırma sisteminin karşılayamayacağı oranda çözünmüş oksijen tüketti. Oksidasyon hendeğinde DO kaldı1 mg/L'nin altındauzun süreler boyunca. Nitrifikasyon bakterileri (yüksek organiklere değil, yüksek ÇO'ya ihtiyaç duyan ototroflar) oksijenden yoksun bırakıldı. Amonyak nitrojen giderimi KOİ aşırı yükünün doğrudan bir sonucu olarak çöktü.

Sorun 2 - Mezbaha atığı biyolojik bozunmaya direndi

Mezbaha atık suyu karmaşık bir karışımdır: domuz gübresi ve sindirilmemiş yem taşıyan bölme yıkama suyu; Öldürme zeminindeki kan, yağ, et artıkları, kemik kalıntıları, saç ve dışkı. Atık su kahverengimsi kırmızıdır ve balık kokusu metrelerce öteden algılanabilir. Bu yüksek COD ve yüksek amonyak akışları hızla çürür. Biyolojik tank hacmiyle sınırlı olan hidrolik tutma süresi, bu dirençli organiklerin biyolojik olarak düşük bir seviyeye kadar bozunması için çok kısaydı. Atık su ile boşaltılan, tutulmayan organik askıda katı maddeler, alıcı sudaki çözünmüş oksijeni tüketerek ekosisteme zarar verir.

Sorun 3 - Alternatif aerobik/anoksik mod soğukta başarısız oldu

Xilinhot yıl boyunca düşük sıcaklıklara sahiptir. Mikrobiyal büyüme yavaştır; Nitrifikasyon bakterileri soğuğa en duyarlı olanlardır. DE oksidasyon hendeği, aerobik (nitrifikasyon maddelerini destekleyen) ve anoksik (nitrifikasyon maddelerini destekleyen) koşullar arasında geçiş yapar. Aerobik operasyonda, oksijen açısından yeterli pencere, nitrifikasyonun, döngü anoksik duruma geçmeden önce yaşayabilir bir popülasyon oluşturması için çok kısaydı ve onları tekrar bastırdı. Anoksik koşullara adapte olan denitrifikasyon bakterileri de sürekli döngüden eşit derecede zarar gördü. Daha sıcak bir iklimde tolere edilebilen alternatif oksijen rejimi, İç Moğolistan'ın soğuğunda nitrojeni ortadan kaldıran bir katil haline geldi.

Sorun 4 - Yüzey havalandırması ısıyı uzaklaştırıyor

Yüzey havalandırıcılar, oksijen transferini sağlamak için atık su-hava temas alanını maksimuma çıkararak çalışır. Aynı temas alanı aynı zamanda ısı kaybına da neden olur. Xilinhot'un ikliminde, aktarılan her birim oksijenin termal bir cezası vardı; oksidasyon hendeğindeki atık su, soğuk havaya sınırlı bir ısı kaybettirerek, zaten yavaş olan biyokimyasal kinetiği daha da baskıladı.

2. YÜKSELTME STRATEJİSİ: DAF + AAO+MBBR + İKİ AŞAMALI AZOT GİDERİMİ

Yükseltme işleminin aynı anda dört kısıtlamayı çözmesi gerekiyordu: yüksek COD, yüksek amonyak, düşük sıcaklık ve yeni tank inşası için uygun arazi olmaması. Çözüm bunun etrafında inşa edildiMBBR teknolojisi- Soğuk havaya güçlü uyum sağlaması, kompakt ayak izi ve ek tank hacmi gerektirmeden geleneksel işlemlerle birleştirilebilme yeteneği nedeniyle seçilmiştir.

Aerobik bölgedeki MBBR taşıyıcıları tercihen nitrifikasyon bakterilerinin büyümesini teşvik eder ve taşıyıcılardan ayrılan biyofilm, asılı aktif çamuru sürekli olarak nitrifikasyon maddeleri ile aşılar. Bu, orijinal DE oksidasyon hendeğini rahatsız eden nitrifikasyon eksikliğini doğrudan telafi eder. Süreç aynı zamanda toksik şoklara karşı da güçlü bir tolerans göstermektedir; bu, mezbaha deşarjının değişkenliği göz önüne alındığında önemlidir.

Beş tasarım kararı yükseltmeyi tanımladı:

1. DAF ön işlemi.Biyolojik aşamaya ulaşmadan önce mezbaha fraksiyonundan yağı ve SS'yi çıkarmak için çözünmüş hava yüzdürme ünitesi eklendi. Yüksek etkili SS ve gres, ilk günden itibaren oksidasyon hendeğini aşırı yüklüyordu.

2. MBBR taşıyıcılarına sahip yeni AAO tankı.Hem anoksik bölgede (3.110 m³ taşıyıcı hacim) hem de aerobik bölgede (6.264 m³ taşıyıcı hacim) HDPE MBBR taşıyıcılar (500 m²/m³ spesifik yüzey alanı, silindirik, ~20 mm çap × 10 mm uzunluk) ile tamamen yeni bir birincil anaerobik/anoksik/aerobik tank inşa edildi. Tasarım MLSS: 4.000 mg/L. Anaerobik HRT: 2,0 saat. Anoksik HRT: 6,2 saat. Aerobik HRT: 12,5 saat.

3. İkincil AO'ya dönüştürülen oksidasyon hendeği.Mevcut DE oksidasyon hendeği, ikincil bir anoksik/aerobik tank olarak yeniden tasarlandı (toplam HRT 12,2 saat, her bölge 6,1 saat). Girişteki TN'nin 130 mg/L'ye ulaşmasıyla, tek aşamalı AO gerekli giderimi sağlayamadı; dahili devridaim oranlarının %1.000'i aşması gerekecekti. İki aşamalı AO, nitrojen gideriminin pratik devridaim oranlarında (%300 birincil, %200 ikincil) matematiksel olarak gerçekleştirilebilir olmasını sağlar.

4. Gelişmiş tedavi.Yüksek verimli bir sedimantasyon tankı (yüzey yüklemesi 7,3 m³/m²·saat, tüp çökeltici ortamlı) ve ardından sürekli kum filtreleri (48 ünite, AS 50020, her biri 5,5 m², toplam filtreleme alanı 288 m², tasarım filtrasyon hızı 5,78 m/saat) atık suyu Sınıf A standartlarına göre arıtmak için ikincil arıtıcıdan sonra eklendi.

5. Akıllı havalandırma ve kimyasal dozajı.Nesnelerin İnterneti tabanlı hassas havalandırma ve otomatik kimyasal dozajlama, manuel, deneyime dayalı kontrolün yerini alarak, orijinal tesisin işletme maliyetlerini artıran kronik aşırı havalandırma ve aşırı dozlamayı ortadan kaldırdı.

3. KAPATMADAN İNŞAAT - ÜÇ ZORLUK

Tesis, iyileştirme sırasında atık suyun arıtılmasını durduramadı. Üç zorluk ortaya çıktı:

Zorluk 1 - Tankın yeniden inşası sırasında uyumluluğun sürdürülmesi.Yağmurlu mevsimde (Temmuz-Eylül) bir biyolojik tankın devre dışı bırakılması, geri kalan tankların yükünü artırdı. Çözüm: Tanklar tek tek yeniden inşa edildi. Eski çamur yoğunlaştırma tankı, ikincil dolaşım suyunu toplayıp geri döndürmek için geçici bir çökeltme tankına dönüştürülerek biyolojik bölüme yük getirmesi engellendi. Yoğun yağışların beklenmesi öncesinde acil durum tankları boşaltıldı.

2 - Çakışan inşaat ve güvenlik sorunu.İkincil AO tankında inşaat işleri ve proses borusu kurulumu eş zamanlı olarak gerçekleştirildi. Çözüm: Her bir tarafın sorumluluklarını tanımlayan ayrıntılı güvenlik planları ve acil durum müdahale prosedürleri ile yapılandırılmış bir iletişim ve koordinasyon protokolü oluşturuldu.

Hizmet dışı bırakılan tanktan 3 - Çamurun bertaraf edilmesine meydan okuyun.İkincil AO tankında 4,5 m aktif çamur suyu artı 0,5 m inorganik çökelti bulunuyordu. Çözüm: Yeni çamur susuzlaştırma sistemi erken devreye alındı; Çamurun bir kısmı susuzlaştırıldı ve bir kısmı da yeni birincil AAO tankının tohumlanması için aktarıldı.

4. SONUÇLAR: SINIF B+ İRTİBATTAN A SINIFI ATIK SU

4.1 Su kalitesi - öncesi ve sonrası

Etkileyici özellikler herhangi bir standarda göre ciddidir; belediye kanalizasyonu ve mezbaha deşarjının bir karışımı. Tablo 1'de yedi parametrenin tasarımı ve gerçek değerleri, yükseltme sonrasında elde edilen kaldırma oranlarıyla birlikte gösterilmektedir.

*NH₃-N çıkış limiti normalde 5 mg/L'dir; Su sıcaklığı 12 derecenin altına düştüğünde 8 mg/L uygulanır.

Yükseltmeden sonra tüm atık su göstergeleri istikrarlı bir şekilde karşılandıGB 18918-2002 A Sınıfı standardıEtkileyici konsantrasyonların orijinal tasarım esasını çok aşmasına rağmen. Biyolojik sistemin arıtma verimliliği tüm parametrelerde önemli ölçüde arttı (bkz. Şekil 3).

4.2 İşletme maliyeti dökümü

Yıllık doğrudan işletme maliyeti yaklaşık olarak12,45 milyon RMBbirim maliyetini vererek0,8528 RMB/m³(ekipman amortismanı ve finansmanı hariç). Elektrik hakim62.4%İşletme maliyetinin artması - konsantre akıştan kaynaklanan yüksek oksijen talebinin ve biyolojik kinetiği yavaşlatan soğuk iklimin doğrudan bir sonucu.

5. ENERJİ OPTİMİZASYONU: ​​MANUEL TAHMİNLER ÜZERİNDE AKILLI KONTROLLER

Elektriğin işletme maliyetinin %62'sini oluşturduğu göz önüne alındığında, enerji verimliliği isteğe bağlı değildi. Tasarımda üç önlem yer aldı:

1. IoT tabanlı hassas havalandırma.Nesnelerin İnterneti platformu, gerçek zamanlı DO, amonyak ve akış verilerini toplar ve ardından üfleyici çıkışını otomatik olarak ayarlar. Sistem, üfleyicileri operatör deneyimine dayalı olarak sabit bir hızda çalıştırmak yerine, tam olarak biyolojinin ihtiyaç duyduğu havayı sağlar; ne fazla ne de az.

2. Akıllı kimyasal dozajı.PAC, PAM ve klor dioksit dozaj oranları, gerçek zamanlı akışa ve kirletici madde yüküne bağlı olup, manuel olarak çalıştırılan tesislerde kimyasal tüketimini artıran güvenlik faktörü kaymasını ortadan kaldırır.

3. Uyarlanabilir çalışma modları.Akışkan konsantrasyonunun düşük olduğu dönemlerde MBBR prosesi, atık su uyumunu riske atmadan, daha az enerji kullanan bir çalışma moduna (çevrim içi daha az sayıda fan, daha düşük karıştırma yoğunluğu) geçebilir. Bina tasarımı aynı zamanda HVAC güç talebini azaltmak için doğal havalandırmayı da maksimuma çıkarıyor.

ÖNEMLİ ÖNERİLER

1. DE oksidasyon hendekleri, yüksek mukavemetli atık suyun olduğu soğuk iklimlerde başarısız olur.Alternatif aerobik/anoksik döngü, nitrifikasyon veya denitrifikasyon popülasyonlarının stabilizasyonunu önler ve yüzey havalandırması ısı kaybına neden olur. Tesisinizde hem düşük sıcaklık hem de yüksek amonyak varsa DE oksidasyon hendeği yanlış biyolojik süreçtir.

2. MBBR taşıyıcıları nitrifikasyon maddelerini askıdaki çamura aşılar.Bu, orijinal prosesteki nitrifikasyon eksikliğini telafi eden anahtar mekanizmadır. Taşıyıcılar üzerindeki biyofilm tercihen nitrifikasyon bakterilerini büyütür ve karışık likörü sürekli olarak tohumlar; bu, harici bir karbon kaynağı gerektirmeyen bir yerinde biyo-büyütme biçimidir.

3. İki aşamalı AO, yüksek mukavemetli nitrojen giderimini pratik hale getirir.130 mg/L'lik giriş TN'si ile tek aşamalı bir AO'nun %1000'i aşan dahili devridaim oranlarına ihtiyacı olacaktır. Nitrojen yükünün birincil AAO+MBBR ve ikincil AO tankına bölünmesi, yönetilebilir devridaim oranlarında A Sınıfı TN'ye (15 mg/L'den az veya eşit) ulaşır.

4. Mezbaha atık suyu karışıma dahil olduğunda DAF ön arıtımı konusunda pazarlık yapılamaz.İşleme operasyonlarından kaynaklanan yağ ve gres, MBBR taşıyıcılarını kirletecek ve oksijen transferini engelleyecektir. Biyolojik aşamadan önce bunları kaldırın veya cezasını fan elektriğiyle ödeyin.

5. Aşamalı tank sıralaması ile kapatmasız inşaat gerçekleştirilebilir.Önce yeni birincil AAO tankını inşa edin, devreye alın, ardından ikincil AO'ya dönüşüm için eski oksidasyon hendeğini devre dışı bırakın. Eski çamur yoğunlaştırma tankı, kesme sırasında geçici bir çökeltme tamponu görevi görebilir.

6. 2.000 mg/L KOİ girişi için 0,85 RMB/m³ işletme maliyeti rekabetçidir.Elektriğin hakim olduğu maliyet yapısı (%62) bu atık suyun gerçek oksijen ihtiyacını yansıtmaktadır. IoT tabanlı havalandırma kontrolü ve uyarlanabilir çalışma modları, daha yükseğe çıkmasını engelleyen kaldıraçlardır.