Atıksu Arıtma Tesisinin A2/O-MBBR Süreciyle İyileştirilmesi ve Yenilenmesi Projesi
Kamu çevre bilincinin sürekli artmasıyla birlikte, atık su arıtma tesislerinin aktif olarak iyileştirme ve yenileme faaliyetlerini yürütmesi, atık suyu arıtmak için ileri teknolojileri benimsemesi, atık suyun yeniden kullanımını sağlaması ve sürdürülebilir sosyal kalkınmaya kendi payına düşen payı katması gerekmektedir. Atık su arıtma tesislerinin iyileştirilmesi ve yenilenmesi sırasında karşılaşılan en büyük zorluk nitrojen ve fosforun giderimidir. MBBR teknolojisi kullanılarak bu sorun etkili bir şekilde çözülür. Bu makale, ön arıtma + A2/O ikincil biyolojik arıtma prosesi + kumaş ortam filtrelemesi + sodyum hipoklorit dezenfeksiyonundan oluşan birleşik bir proses kullanan Xichou İlçesindeki ilçe atık su arıtma tesisine odaklanmaktadır. Biyolojik arıtma bölümünde entegre atık su arıtma ekipmanı kullanılır (pre-anoksik tank, anaerobik tank, anoksik tank, aerobik tank, eğimli tüp sedimantasyon tankı, kumaş ortam filtresi ve dezenfeksiyon tankı dahil).
1 Projeye Genel Bakış
Yunnan Eyaleti, Wenshan Zhuang ve Miao Özerk Bölgesi'ndeki Xichou İlçesindeki atık su arıtma tesisini destekleyen kanalizasyon boru ağı inşaatı altı ilçedeki projeleri içeriyor: Dongma, Lianhuatang, Banggu, Fadou, Bolin ve Xinmajie. Bu ilçelerdeki destekleyici kanalizasyon boru ağlarının toplam uzunluğu yaklaşık 39.182 km olup, boru çapları DN200 mm ila DN500 mm arasında olup, Yüksek-Yoğunluklu Polietilen Çift Cidarlı Koruge Borular (HDPE) kullanılmaktadır. Lianhuatang ve Xinmajie ilçelerinde entegre pompa istasyonları inşa edildi. Xinmajie İlçesinde, 50 m'lik Q=25 m³/h, DN150 mm basınçlı su besleme PE borusu ve Lianhuatang İlçesinde, 15 m'lik Q=25 m³/h, DN200 mm basınçlı su besleme PE borusu bulunmaktadır. Atıksu arıtma tesisinin toplam inşaat alanı, kapsamlı bir bina, entegre atıksu arıtma ekipmanı, trafo ve dağıtım odası, izleme odası, düzenleme tankı, çamur tankı, yeniden kullanım su deposu, çamur susuzlaştırma odası ve çamur depolama kulübesi, elek kanalı, kaldırma pompa istasyonu ve acil durum tankı dahil olmak üzere 3.482 m²'dir.
2 Su Kalitesi Analizi ve Ana Proses Seçimi
2.1 Giriş ve Çıkış Suyu Kalitesi
Xichou İlçesi atık su arıtma tesisinin giriş suyu kalitesinin kapsamlı analizi, konsantrasyonunun hafif bir düşüş eğilimi ile sabit olduğunu göstermektedir. Mevcut süreç yüksek-verimli bir atık su arıtma süreci olduğundan, arıtma tanklarının hacmi büyük değildir ve şok yüklere karşı toleransı da güçlü değildir. Bu nedenle, giriş suyu kalitesi göstergelerine ilişkin garanti oranı standardı çok yüksek belirlenemez; bu sefer %90'a ayarlandı. Ayrıca tesise günlük 500 m³ atık depolama sahası sızıntı suyu gelmektedir. Nihai giriş suyu kalitesini tasarlarken, ilgili tasarım çalışmasını verimli bir şekilde tamamlamak için su kalitesinin genel eğilimine güvenmek gerekir. Su kalitesi göstergeleri şu şekilde gösterilmiştir:Tablo 1.
Atık sudaki BOD₅/CODcr oranı 0,35'tir; bu, atık suyun kolayca biyolojik olarak parçalanabileceğini gösterir; BOD₅/TN oranı 3'tür. Atık su TN standardını karşılamak için harici bir karbon kaynağının eklenmesi gibi ek arıtma önlemleri gereklidir; BOD₅/TP oranı 26,3 olup biyolojik fosfor giderimi için uygundur.
Şu anda NH₃-N ve TN'nin kalıntı miktarları nispeten yüksektir ve giderme verimliliği zayıftır. Bu, NH₃-N'nin nitrifikasyonunun eski aerobik tankta tam olarak gerçekleştirilemeyeceğini gösterir. Başlangıçta bir anoksik tank kurulmadığı için denitrifikasyon işlemi gerçekleşmedi. Azot giderimi yalnızca fazla çamurun boşaltılmasıyla sağlandı ve nitrifikasyon-denitrifikasyon yöntemi kullanılmadı.
2.3 Ana Süreç
Xichou İlçesi atık su arıtma tesisinin özel durumunun kapsamlı bir analizinin ardından, tesis sahasında iyileştirme ve yenileme çalışmalarının tamamlanması gerekiyordu. Tesis alanı içerisindeki alan oldukça sınırlıdır. Atık su arıtma prosesini belirlerken saha koşullarını kapsamlı bir şekilde dikkate almak ve mevcut biyokimyasal tank arıtma prosesinden makul şekilde yararlanmak gerekiyordu. Kapsamlı araştırmaların ardından A2/O-MBBR sürecinin (MBBR süreci olarak anılır) benimsenmesi, arazi kullanımı ve operasyonel sorunları etkili bir şekilde ele aldı. Bu yaklaşım, biyokimyasal tank kapasitesinin üç-boyutlu olarak genişletilmesini kolaylaştırdı ve anoksik ve anaerobik tankların aktif inşasına olanak sağladı. MBBR prosesi aktif çamuru biyofilm ile birleştirir. Avantajları nispeten küçük ayak izi, uzun biyolojik zincir, ideal atık su kalitesi standartlarına ulaşma yeteneği ve istikrarlı çalışma ile kendini göstermektedir. Azot gidermeye yönelik biyofilm yöntemi, düşük sıcaklıktaki mevsimlerde de iyi sonuçlar verir. MBBR işlem akışı şu şekilde gösterilmiştir:Şekil 1.
2.4 MBBR Sürecinin Avantajları
MBBR süreci, sabit-medya biyofilm yöntemleri ve aktif çamur süreçleri karşılaştırıldığında, MBBR süreci özellikle aşağıdaki en belirgin avantajlarla öne çıkıyor: ① Askıdaki taşıyıcılar çoğunlukla PP ve PE gibi değiştirilmiş malzemelerden yapılmıştır ve iyi bir dayanıklılık sunar. Askılı taşıyıcıların devreye alınması ve çalıştırılması kolay olduğundan topaklanma ve tıkanma gibi sorunlar nadiren ortaya çıkar. Bu nedenle atık su arıtma sisteminin havalandırma sistemi ve çıkış cihazlarına uygulandığında amortisman oranı ve değiştirilme sıklığı çok düşüktür. ② MBBR prosesi güçlü nitrojen giderme kapasitesine sahiptir. Askıdaki taşıyıcılar üzerinde aerobik, anoksik ve anaerobik ortamlar bir arada bulunabilir, bu da hem nitrifikasyon hem de nitrifikasyon reaksiyonlarının tek bir reaktörde tamamlanmasına olanak tanır. Nitrifikasyon bakterileri, asılı taşıyıcılar üzerinde oluşan biyofilm üzerinde hızla büyüyerek optimum nitrifikasyona ulaşabilir. ③ MBBR prosesi şok yüklere karşı iyi bir toleransa sahiptir, atık su stabilitesini ve toksik maddelere karşı direnci arttırır. ④ MBBR sürecini benimseyerek, arazi kullanımında neredeyse hiçbir değişiklik yapılmadan orijinal arıtma ekipmanının makul düzeyde yükseltilmesi ve yenilenmesinden yararlanılabilir, böylece yerden tasarruf sağlanır. ⑤ Geleneksel atık su arıtma, havalandırma tankına taşıyıcı destek çerçevelerinin eklenmesini gerektirirken MBBR işlemi bu adımı ortadan kaldırır, böylece havalandırma cihazlarının bakımının ve taşıyıcıların yönetilmesinin zorluğu azalır.
3 Biyokimyasal Tank Yenileme Planı
3.1 Yeni Anaerobik ve Anoksik Tankların İnşası
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 derece ve karışık sıvıdaki askıda katı madde konsantrasyonu, denitrifikasyon nitrat konsantrasyonu ve denitrifikasyon oranı gibi göstergelerin yönetimi iyi bir şekilde uygulandı. Kışın yetersiz karbon kaynağı oluşabilir; Denitrifikasyon verimliliğini arttırmak için uygun miktarda karbon kaynağı eklenebilir. Yeni inşa edilen anoksik tank, toplam 16 adet 5 kW'lık dikey türbin karıştırıcısıyla donatılmıştır; mevcut biyokimyasal tank anoksik bölgesi toplam 8 set 5 kW'lık dikey pervane ile donatılmıştır; anaerobik tankta toplam 6 takım 6,5 kW dalgıç karıştırıcı bulunmaktadır.
Fosfor giderme ve nitrojen giderme görevlerinin zorluk katsayıları karşılaştırıldığında, nitrojen gidermenin daha zorlu olduğu açıktır. Genellikle tatmin edici fosfor giderme etkileri kimyasal fosfor giderme yöntemleriyle elde edilebilir. Azot uzaklaştırma etkilerini optimize etmek için, sıcaklıklar düşük ve girişteki toplam nitrojen yüksek olduğunda, çamur, anoksik bölümde daha uzun bir tutma süresi sağlamak üzere anaerobik bölüme geri dönüştürülebilir.
3.2 Mevcut Biyokimyasal Tankların Yenilenmesi
Yenileme sonrasında mevcut biyokimyasal tank dört bölüme ayrılmıştır: Birinci ve dördüncü bölümler arasına bir bölme duvarı eklenmiştir. Bu iki bölümdeki bölme duvarından önceki ve sonraki alanlar sırasıyla anoksik bölge ve taşıyıcı bölge (MBBR bölgesi) ve MBBR bölgesi ve gazdan arındırma bölgesidir. İkinci ve üçüncü bölümlerin her ikisi de MBBR bölgeleridir. Dördüncü kısma bir bölme duvarı eklemek, dahili geri dönüştürülmüş karışık sıvının çözünmüş oksijen konsantrasyonunu makul bir aralıkta kontrol edebilir. Ayrıca biyokimyasal tankın operasyonel verimliliğini artırmak için MBRR bölgesine ekranlar ve delikli boru havalandırıcılar gibi ekipmanlar yerleştirildi. Biyokimyasal tank aerobik bölgesinin yenilenmesi tamamlandıktan sonra gaz giderme bölgesi ve MBBR bölgesinin toplam etkin tank hacmi 38.000 m³'e ulaşır. Gaz giderme bölgesi, 4'ü yedek olmak üzere toplam 12 adet 18,5 kW eksenel akış pompasıyla donatılmıştır; saf HDPE askılı taşıyıcılar kullanılmaktadır.
3.3 Fan Dairesi ve Havalandırma Sisteminin Yenilenmesi
Fan dairesinde 4 adet fan bulunmaktadır; 3'ü giriş debisi 480 m³/dk olan eski fan ve biri yeni fandır. Her biri 830 kW gücünde olan eski fanların ana soğutma yöntemi su soğutmadır; 670 kW güce sahip yeni fanın ana yöntemi hava soğutmadır. Eski ve yeni fanların çalışma durumları karşılaştırıldığında yeni fan daha verimli ve etkin çalışmaktadır. Eski üfleyiciler sadece düşük işletme verimliliğine sahip olmakla kalmıyor, aynı zamanda pahalı bakım ve onarım maliyetleri de gerektiriyor.
Aerobik bölge için havalandırma hacmini tasarlarken, aerobik bölgedeki en yüksek oksijen talebini temel alarak 720 m³/dak'lık nihai seçilmiş değere dayanmalıdır. Delikli havalandırma borularının konfigürasyonu 4 fanın hava hacmine göre yapılmalıdır. Eski üfleyicilerin değiştirilmesi işi etkin bir şekilde yapılmalıdır. Eski fanların yerine 3 yeni fan satın alınması havalandırma hacminin azaltılması açısından faydalıdır. Havalandırma borularını değiştirirken sadece aerobik tank içindeki eski havalandırma boruları değiştirilir.
3.4 Çamur Arıtma Sistemi
Xichou İlçesi atık su arıtma tesisinde kullanılan ana çamur arıtma ekipmanı, çamur yoğunlaştırma ve susuzlaştırma filtre presidir. Çamur susuzlaştırma ve yoğunlaştırma işlemlerinin kapsamlı bir şekilde analiz edilmesi, çamur yoğunlaştırma ve susuzlaştırma işlemlerinin entegre edilmesi, sermaye yatırım maliyetlerini en aza indirebilir ve yüksek-polimer topaklaştırıcıların dozajını azaltabilir. Çamur arıtmanın çevreye zarar vermesini önlemek amacıyla, çevre ve atmosfer kirliliğini etkin bir şekilde kontrol etmek amacıyla mekanik çamur yoğunlaştırma ve susuzlaştırma teknolojisi seçilmiştir.
3.5 Koku Giderme Sistemi
Kokuları tedavi etmek için birçok yöntem vardır; yaygın olarak kullanılanlar arasında biyolojik, kimyasal ve fiziksel yöntemler bulunur. Farklı koku giderme yöntemlerinin koku giderme mekanizmaları, uygulama koşulları ve teknik türleri açısından önemli farklılıklar vardır. Bu projenin spesifik koşulları kapsamlı bir şekilde analiz edildikten ve farklı koku giderme teknolojilerinin avantaj ve dezavantajları göz önünde bulundurulduktan sonra, ilgili operasyonların gerçekleştirilmesi için iyon koku giderme işlemi seçildi.
3.6 Proses Yenilemenin Önemli Noktaları
3.6.1 Taşıyıcı Seçimi
Askılı taşıyıcılar seçilirken, imalat malzemesinin yeterli korozyon direncine sahip olduğundan ve toplam etkin spesifik yüzey alanının atık su standartlarını karşıladığından ve dolayısıyla biyokütleyi garanti ettiğinden emin olunmalıdır. Aynı zamanda, askıdaki taşıyıcıların hizmet ömrü, aşınma direnci ve mukavemeti de standartları karşılamalı ve hizmet ömrü 15 yıldan fazla olmalıdır.
3.6.2 Taşıyıcı Birikimi
Su aktıkça taşıyıcıların konumu değişir ve çok sayıda taşıyıcının müdahale ekranlarının önünde birikmesine neden olur. Bir süre sonra müdahale ekranları tıkanabilir. Birikmiş taşıyıcıları temizlemek için artan havalandırma kullanılır. Her müdahale ekranında bir kafa kaybı meydana gelir. Elek boyunca su seviyesi farkının baskısı altında çok sayıda taşıyıcı birikmektedir. Su seviye farkı arttıkça taşıyıcı birikim miktarı da artar. Taşıyıcı bölgeye bir taşıyıcı geri dönüşüm cihazı kurulur. Bir hava ikmal cihazı tarafından tahrik edilen taşıyıcı bölgenin sonundaki taşıyıcılar ön uca geri döndürülerek taşıyıcı birikimi önlenir.
3.7-Yenileme Sonrası Operasyonel Etkinliğin Analizi
Bu projenin toplam yatırımı 219,91 milyon yuan'dır. Ortalama birim işletme maliyeti 0,4 yuan/m³, ortalama birim toplam maliyeti ise 0,5 yuan/m³'tür. İyileştirilmiş yenileme projesi tamamlanıp işletmeye alındıktan sonra, su akış etkisi oldukça tatmin edici, operasyonel durumu iyi ve atık su kalite standartları ilgili gereksinimleri karşılayabiliyor.
4 Sonuç
Bu iyileştirme ve yenileme projesinin inşaatı sırasında mevcut yapılardan etkin bir şekilde yararlanılmıştır. MBBR teknolojisini rasyonel bir şekilde kullanarak, yerleşim yenileme çalışması ayak izini artırmadan iyi sonuçlar elde etti, atık su arıtma sisteminin nitrojen ve fosfor giderme kapasitesini önemli ölçüde artırdı ve kirletici giderme verimliliğini optimize etti. MBBR teknolojisi son derece gelişmiş olup yalnızca geleneksel atık su arıtma teknolojilerinin avantajlarına sahip olmakla kalmayıp aynı zamanda özel taşıyıcılarının yüksek arıtma kapasitesini verimli bir şekilde kullanarak kirletici arıtma verimliliğini önemli ölçüde artırır.
Analiz ve gösterime dayalı olarak planın rasyonelliğini sağlamak için MBBR süreç şemasının benimsenmesi tavsiye edilir. Orijinal biyolojik sistemin-yerinde yenilenmesini gerçekleştirerek, aerobik bölgeye yük kapasitesini artırmak için taşıyıcıların eklenmesi, nitrojen işleminin standartlara uygun olmasını sağlar. SS ve TP'yi kontrol etmek için yüksek-yoğunluklu sedimantasyon tanklarının + kumaş ortam filtrelerinin daha sonra kullanılması, Sınıf 1A standardını karşılayan stabil atık suyu garanti edebilir. MBBR prosesi ve MBBR'yi aktif çamur sistemlerine dahil eden çeşitli kombine prosesler, stabil bir şekilde çalışır, çalıştırılması ve ayarlanması kolaydır, giriş kalitesi ve miktarındaki değişikliklere karşı güçlü bir toleransa sahiptir, iyi nitrojen ve fosfor giderme etkileri sunar ve ekonomik, verimli ve stabil bir atık su arıtma yöntemini temsil eder. Atık su arıtma tesislerinden çıkan atık su kalitesine ilişkin ulusal ve yerel gereksinimler arttıkça, bu süreç, süreçlerin yeni gereksinimleri karşılayamadığı erken inşaat, sınırlı arazi mevcudiyeti, yüksek arazi maliyetleri ve finansman zorlukları gibi zorluklarla karşı karşıya kalan projeler için çok uygun bir çözümdür. Belediye veya endüstriyel atık su arıtma tesislerinin iyileştirilmesi ve yenilenmesinde daha yaygın olarak uygulanması kaçınılmazdır.
Ayrıca, bu yenileme projesi sırasında, biyokimyasal tankların yenilenmesi sırasında, denitrifikasyon nitrat konsantrasyonu ve denitrifikasyon oranı gibi göstergelerin yönetiminin güçlendirilmesi de dahil olmak üzere, gerçek koşullara dayalı olarak hedeflenen denitrifikasyon yolu kontrol önlemleri alınmıştır. Süreç yenileme, taşıyıcı seçimini ve birikim yönetimini iyileştirmeye odaklandı. Üfleme dairesi ve havalandırma sistemi, çamur arıtma sistemi ve koku giderme sistemine yönelik yenilemelerin entegre edilmesiyle atık su arıtma tesisinin kapsamlı arıtma kapasitesi artırıldı.