Güney Atıksu Arıtma Tesisinde MBBR Proses Güçlendirmesinin Etkisinin Analizi
Çin Halk Cumhuriyeti Konut ve Kentsel-Kırsal Kalkınma Bakanlığı tarafından Ekim 2023'te yayınlanan "2022 Çin Kentsel İnşaat Durum Bülteni", 2022 sonu itibarıyla Çin'deki atık su arıtma tesislerinin arıtma kapasitesinin bir önceki yıla göre %4,04 artışla 216 milyon m³/d'ye ulaştığını gösteriyor. Arıtılan toplam atık su hacmi, 2013'ten bu yana 10 yıl üst üste bir büyüme eğilimi gösteriyor. Şehirlerin hızlı gelişimine atık su deşarjındaki artış eşlik ediyor ve atık su arıtma tesislerinin genişletilmesi ve yenilenmesi için gereken alan ile kentsel gelişim alanı arasındaki çelişki giderek daha belirgin hale geliyor.
Mevcut atık su arıtma tesislerinin kapasitesinin arttırılması için, geleneksel aktif çamur prosesi genellikle tesisin genişletilmesi yöntemini benimser. Genişleme hacmi arttıkça arazi edinim maliyetleri giderek artmakta ve inşaat süresi uzamaktadır. Mevcut atık su arıtma tesisi içindeki arıtma kapasitesi kullanımının derinleştirilmesi, şu anda kentsel atık su arıtma kapasitesinin daha da arttırılması ve kentsel gelişim ile arazi kullanımı arasındaki çelişkinin hafifletilmesi için etkili bir önlemdir. Hareketli Yataklı Biyofilm Reaktörü (MBBR), 1980'lerin sonlarında Norveç'te ortaya çıktı. Fonksiyonel bakterilerin zenginleşmesini artırır ve böylece biyofilm oluşturmak üzere biyolojik tanka asılı taşıyıcılar ekleyerek sistemin arıtma kapasitesini artırır. Orijinal biyolojik sisteme "gömülebilme" özelliği nedeniyle, atık su arıtma tesislerinin iyileştirilmesinde ve yenilenmesinde yaygın olarak kullanılır ve yeni arazi eklemeden -yerinde kapasite artırımı sağlanır. Ayrıca, Membran Biyoreaktör (MBR) ve Yüksek Konsantrasyonlu Kompozit Toz Taşıyıcı Biyolojik Akışkan Yatak (HPB) gibi araziden tasarruf sağlayan diğer güçlendirme işlemleriyle karşılaştırıldığında, MBBR işlemi taşıyıcıların periyodik olarak değiştirilmesini veya yenilenmesini gerektirmez, bu da onu ekonomik açıdan daha avantajlı hale getirir.
Bu makale, örnek olarak Güney Çin'deki bir atık su arıtma tesisinde MBBR sürecini kullanarak kapasite genişletme iyileştirmesini ele alıyor. Tesisin yenileme öncesinde ve sonrasında operasyonel performansını, MBBR bölgesinin nitrifikasyon performansını ve mikrobiyal topluluk yapısını analiz ederek MBBR işleminin yerinde kapasite genişletmedeki pratik rolünü açıklığa kavuşturur. Amaç, benzer atıksu arıtma tesislerinin tasarımı ve işletilmesine yönelik referans ve öneriler sağlamaktır.
1 Projeye Genel Bakış
Çin'in güneyindeki bir atık su arıtma tesisinin toplam tasarlanmış arıtma kapasitesi 7,5×10⁴ m³/d olup, Aşama I kapasitesi 5×10⁴ m³/d ve Aşama II kapasitesi 2,5×10⁴ m³/d'dir. Her iki aşamada da başlangıçta Modifiye Bardenpho süreci kullanıldı. Ana arıtma hedefleri, toplama alanından gelen evsel atık sular ve bir sanayi parkından gelen kısmi endüstriyel atık sulardır. Atık su kalitesi "Belediye Atıksu Arıtma Tesisleri için Kirleticilerin Deşarj Standardı"nda (GB 18918-2002) belirtilen A Sınıfı standardına uygun olmalıdır. Kentsel inşaatın ve ekonominin hızla gelişmesiyle birlikte atık su deşarjı artıyor ve proje tam kapasitede veya üzerinde çalışıyor. 2021 yılında resmi makamların talebi üzerine projenin kapasitesini orijinal ölçeğe göre 2,5×10⁴ m³/gün daha artırarak toplam 1×10⁵ m³/gün arıtma kapasitesine ulaşması gerekmiştir. Atık su standardı, GB 18918-2002'nin A Sınıfı olarak kaldı. Tasarlanan giriş ve çıkış suyu kalitesi şekilde gösterilmiştir.Tablo 1.
Bu projeyi çevreleyen alan tarım arazisidir ve orijinal tesis alanı içerisinde genişleme için ayrılmış yeterli arazi bulunmamaktadır. Ayrıca Faz II'nin ilk inşaatı sırasında ön arıtma üniteleri 5×10⁴ m³/gün kapasiteye göre inşa edilmişti. Bu nedenle, bu güçlendirme projesinin odak noktası, mevcut biyolojik tankların arıtma potansiyelinden tamamen yararlanmak ve biyolojik tankların değiştirilmesi için arazi işgalini en aza indirmekti. MBBR işlemi, "gömülü" özelliği nedeniyle atık su arıtma tesislerinin yerinde kapasite artırımı ve yenilenmesinde- yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, Çin'in kuzeyindeki bir atık su arıtma tesisi, kapasite artışı için MBBR sürecini kullandı; mevcut tank hacimlerinin ve süreç akışının kullanımını en üst düzeye çıkardı ve atık suların A Sınıfı standartları istikrarlı bir şekilde karşılayarak %20 yerinde kapasite artışı elde etti. Guangdong'daki başka bir tesis, biyolojik arıtma performansının yerinde iyileştirilmesi için MBBR sürecini kullandı ve atık su ile deşarj standardından istikrarlı bir şekilde daha iyi olan %50 yerinde kapasite artışı gibi iyi bir etki elde etti. Bu nedenle, atık su arıtma tesisinin gerçek ihtiyaçları göz önünde bulundurularak arazi kullanımı ve işletme gibi faktörler kapsamlı bir şekilde değerlendirilerek, bu kapasite artırımı iyileştirmesi için nihai arıtma prosesi olarak MBBR prosesi seçildi.
2 Süreç Tasarımı
2.1 Süreç Akışı
Bu kapasite genişletme iyileştirmesinin özü, akıştaki %100 artışa rağmen atık su standartlarına istikrarlı bir uyum sağlayarak MBBR yoluyla biyolojik tankların yerinde arıtma kapasitesini-artırmaktı. Orijinal ön arıtma ve ileri arıtma üniteleri halihazırda 5×10⁴ m³/gün kapasiteye göre inşa edildiğinden, bu güçlendirme mevcut tesislerin yeniden kullanılmasına odaklandı. Temel değişiklik, biyolojik tankların yanı sıra akış artışı sonrasında arıtma talebini karşılamak üzere yeni bir ikincil çökeltme tankı setinin inşasıydı. Yenileme sonrasındaki süreç akışı şu şekilde gösterilmiştir:Şekil 1. Giriş suyu, kaba/ince eleklerden ve kum haznesinden geçerek ön işleme tabi tutulur ve ardından karbon, nitrojen, fosfor ve diğer kirletici maddelerin uzaklaştırılması için Modifiye Bardenpho-MBBR tankına girer. Biyolojik tanklardan gelen atık su, SS ve TP standartlarına istikrarlı uyum sağlamak için çökeltme tanklarından ve yüksek-verimli bir arıtıcıdan geçer. Dezenfeksiyondan sonra nihai atık su, ekolojik su takviyesi için alıcı nehre boşaltılır.
2.2 Biyolojik Tank Yenilemesi
Biyolojik tank güçlendirme planı şekilde gösterilmiştir.Şekil 2. Arıtma akışı iki katına çıkarılırken, orijinal anaerobik ve anoksik bölgelerin hacimleri değişmeden kaldı Orijinal aerobik bölgenin hacminin %. 20'si, denitrifikasyon talebini karşılamak için genel anoksik bölge hacmini genişleten ek bir anoksik bölge oluşturmak üzere bölündü. Aerobik MBBR bölgesini oluşturmak için aerobik bölgenin geri kalan hacmine askıda kalan taşıyıcılar eklendi. Destekleyici giriş/çıkış eleme sistemleri ve MBBR-'ye özel karıştırıcılar kuruldu. Orijinal zincirli havalandırma sistemi, askıdaki taşıyıcıların iyi akışkanlaşmasını sağlamak ve su akışıyla kayıplarını önlemek için alttan delikli havalandırma sistemi ile değiştirildi. Güçlendirme sonrasında, biyolojik tankların toplam Hidrolik Tutma Süresi (HRT) 8,82 saattir; anaerobik bölge HRT'si 1,13 saatte, anoksik bölge HRT'si 3,05 saatte ve aerobik bölge HRT'si 4,64 saattedir. Toplam sistem dahili geri dönüşüm oranı %150 olup Çamur Yaşı 16 gündür.
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 ve yoğunluğu 0,94 ~ 0,97 g/cm³. Yoğunluk, biyofilm eklendikten sonra suyun yoğunluğuna yaklaşır ve "Su Arıtımı için Yüksek-Yoğunluklu Polietilen Süspansiyonlu Taşıyıcı Dolgu Maddeleri" (CJ/T 461-2014) endüstri standardına uygundur. Doluluk oranı %45’tir. İki set asılı taşıyıcıya özel dalgıç karıştırıcı eklendi (P=5.5 kW). 22 takım kaldırılabilir havalandırma sistemi, 4 takım sabit havalandırma sistemi ve 45 takım ince kabarcıklı havalandırıcı eklendi. İki dahili geri dönüşüm pompası değiştirildi (Akış Q=1600 m³/sa, Yükseklik H=0.60 m, P=7.5 kW).
2.3 Yeni İkincil Çöktürme Tankının İnşaatı
Artan debi nedeniyle mevcut sekonder çökeltme havuzları atık su ihtiyacını karşılayamıyordu. Artan arıtma kapasitesini desteklemek için yeni bir ikincil çökeltme tankına ihtiyaç duyuldu. Yeni tank, dikdörtgen yatay akış tipi kullanan orijinal tanklarla tutarlıdır. Etkin tank hacmi HRT=7 saat ile 4900 m³'tür. Bir adet pompa-tipi çamur sıyırıcı eklendi (Çalışma Hızı V=0.8 m/dak). Altı dalgıç eksenel akış pompası (harici geri dönüşüm pompaları) eklendi (Q=180 m³/h, H=4 m, P=5.5 kW). İki adet atık çamur pompası eklendi (Q=105 m³/h, H=11 m, P=7.5 kW).
3 MBBR Güçlendirme Etkisinin Analizi
MBBR güçlendirmesinin sistemin arıtma kapasitesi üzerindeki iyileştirme etkisini değerlendirmek için Aşama II güçlendirme öncesi ve sonraki operasyonel performans, Aşama I ve Aşama II'nin eş zamanlı operasyonel performansı, Aşama II'deki süreç boyunca su kalitesi değişiklikleri ve Aşama II'deki biyofilm ve askıda çamur aşamalarının nitrifikasyon kapasitesi analiz edildi.
3.1 Operasyonel Performans Karşılaştırması
Güçlendirme öncesinde, Faz II halihazırda (3,02 ± 0,46) ×10⁴ m³/d'lik gerçek ortalama akışla tasarlanan akışının üzerinde çalışıyordu. Yenileme sonrasında akış, (5,31 ± 0,76) ×10⁴ m³/gün'e yükseldi; bu, yaklaşık %76'lık bir gerçek artıştı. Maksimum operasyonel akış, tasarım değerinin 1,52 katı olan 7,61×10⁴ m³/d'ye ulaştı. Giriş ve çıkış suyu kalitesi, iyileştirme öncesi ve sonrası şekilde gösterilmektedir.Tablo 2VeŞekil 3. Giriş yüklemesiyle ilgili olarak, güçlendirme sonrasında amonyak nitrojeni (NH₃-N), toplam nitrojen (TN), KOİ ve TP yüklemeleri, güçlendirme öncesi seviyelerin sırasıyla 1,61, 1,66, 1,60 ve 1,53 katına çıktı. Gerçek giriş/akış suyu kalitesi açısından, iyileştirme öncesi/sonrası giriş NH₃-N ve TN sırasıyla (22,15±3,73)/(20,17±4,74) mg/L ve (26,28±4,07)/(23,19±3,66) mg/L idi. Güçlendirme öncesi/sonrası atık NH₃-N ve TN (0,16±0,14)/(0,14±0,08) mg/L ve (8,62±1,79)/(7,01±1,76) mg/L olup, ortalama uzaklaştırma oranları sırasıyla %99,28/%99,31 ve %67,20/%69,77'dir. Yenileme sonrasında akış ve giriş suyu yüklemesindeki önemli artışa rağmen, atık su kalitesi hâlâ yenileme öncesine göre daha iyiydi. Artan anoksik bölge hacmi, iyi bir TN giderimi sağladı; atık TN, yenileme sonrasında daha da azaldı. Aerobik bölge, asılı taşıyıcı biyofilm aracılığıyla nitrifikasyon kapasitesinde önemli bir artış elde etti. Ön iyileştirmeye kıyasla aerobik bölge hacminde %20'lik bir azalma ve akış ve giriş yüklemesinde önemli artışlar olmasına rağmen, yüksek verimli NH₃-N giderimi sürdürüldü. Retrofit öncesi/sonrası etkili KOİ ve TP sırasıyla (106,82±34,37)/(100,52±25,93) mg/L ve (2,16±0,54)/(1,96±0,49) mg/L idi. Güçlendirme öncesi/sonrası atık KOİ ve TP (10,76±2,04)/(11,15±3,65) mg/L ve (0,14±0,07)/(0,17±0,05) mg/L olup, ortalama uzaklaştırma oranları sırasıyla %89,93/%93,52 ve %88,91/%91,33'tür. Yenileme sonrasında atık su kalitesi, tasarım deşarj standardından istikrarlı bir şekilde daha iyi kaldı.
Bir sonraki yılın Kasım ayından Ocak ayına kadar olan operasyonel veriler (-güçlendirme sonrası), ayrıca Aşama I ve Aşama II'nin düşük-sıcaklık koşullarında (minimum sıcaklık 12 derece) performansını karşılaştırmak için seçildi. Her iki faz için de giriş ve çıkış kirletici konsantrasyonları şekilde gösterilmiştir.Şekil 4. Kışın düşük-sıcaklık koşullarında, her iki süreçten gelen atık sular, tasarım deşarj standardından istikrarlı bir şekilde daha iyiydi. Özellikle düşük sıcaklıklara duyarlı NH₃-N giderimi için, girişteki NH₃-N konsantrasyonu (18,98±4,57) mg/L, Faz I atık NH₃-N (0,27±0,17) mg/L ve Faz II (0,29±0,15) mg/L idi; her ikisi de düşük sıcaklıklara karşı iyi direnç gösteriyor sıcaklıklar. Dikkat çekici bir şekilde, Aşama II'deki MBBR güçlendirmesinden sonra, aerobik bölge HRT'si Aşama I'dekinin yalnızca %66,07'siydi ve nitrifikasyon performansında önemli bir iyileşme elde etti.
3.2 MBBR Bölgesinin Performans Analizi
Her bir işlevsel bölgenin gerçek etkisini daha da belirlemek amacıyla, paralel ölçüm için Aşama I ve Aşama II'deki her işlevsel bölgenin sonundan su numuneleri alındı. Sonuçlar şurada gösterilmiştir:Şekil 5. Giriş NH₃-N konsantrasyonları 18,85 mg/L ve 18,65 mg/L ve çıkış NH₃-N konsantrasyonları 0,35 mg/L ve 0,21 mg/L olup, NH₃-N uzaklaştırma oranları sırasıyla %98,14 ve %98,87'dir. Nitrojen profili değişikliklerinden, Aşama II'de NH₃-N giderimi esas olarak aerobik MBBR bölgesinde meydana geldi. MBBR bölgesi atık suyundaki NH₃-N konsantrasyonu 0,31 mg/L olup, genel NH₃-N giderimine %99,46 katkıda bulunarak tasarım deşarj standardından zaten daha iyidir. Sonraki aerobik aktif çamur bölgesi koruyucu bir rol oynadı. Ayrıca, aerobik bölgede MBBR kullanan atık su arıtma tesisleri genellikle Eşzamanlı Nitrifikasyon ve Denitrifikasyon (SND) sergiler. Ancak bu projede, aerobik MBBR bölgesinde Toplam İnorganik Azot (TIN) giderimi gözlemlenmemiştir; bu durum, bu projedeki nispeten düşük giriş substrat konsantrasyonuyla ilişkili olabilir.
Askıda taşıyıcıların eklenmesinin sistemin nitrifikasyon performansı üzerindeki etkisini daha fazla araştırmak için, Faz I'in anoksik bölge atık suyundan süpernatan alındı. Nitrifikasyon performans testleri, Aşama I saf çamur, Aşama II saf çamur, Aşama II saf biyofilm ve Aşama II birleşik biyofilm-çamur sistemi üzerinde gerçekleştirildi. Optimum nitrifikasyon performansını belirlemek için DO'nun 6 mg/L'de kontrol edildiği, gerçek projeyle tutarlı koşullar altında (taşıyıcı dolum oranı, çamur konsantrasyonu, su sıcaklığı). Sonuçlar şurada gösterilmiştir:Tablo 3. Aşama I saf çamur, Aşama II saf çamur, Aşama II saf biyofilm ve Aşama II birleşik biyofilm-çamur sistemi için nitrifikasyon oranları sırasıyla 0,104, 0,107, 0,158 ve 0,267 kg/(m³·d) idi. Askıdaki taşıyıcıların eklenmesi sistemin nitrifikasyon performansını arttırdı. Faz II kombine biyofilm-çamur sisteminin nitrifikasyon oranı, Faz I saf aktif çamur sistemininkinin 2,57 katına ulaştı. Üstelik saf biyofilm yükü halihazırda aktif çamur yükünden daha yüksekti ve bu da sistemin şok yük direncini önemli ölçüde artırdı. Faz II kombine sistemde biyofilm nitrifikasyona %59,92 oranında katkıda bulunarak baskın bir konuma sahiptir.
3.3 Güçlendirmenin Rasyonalite Analizi
Bu yenileme için birleşik biyofilm{0}}çamur MBBR işleminin kullanılmasının rasyonelliğini analiz etmek amacıyla, taşıyıcı ilavesinin etkisi, sistemin şok yük direnci ve akış artışı ile taşıyıcı ilavesi arasındaki korelasyona ilişkin hesaplamalar yapıldı. Bu projenin II. Aşaması yenilenmeseydi ve tasarlanan giriş/çıkış NH₃-N ve Aşama I aktif çamurun optimal hacimsel nitrifikasyon oranına (DO=6 mg/L) dayalı olarak geleneksel aktif çamur prosesi kullanılmamış olsaydı, hesaplanan çıkış NH₃-N konsantrasyonu 5,55 mg/L olurdu ve çıkış suyu standardını karşılayamazdı. Faz II kombine sistem testinden elde edilen optimum nitrifikasyon oranına göre hesaplanırsa, tasarlanan giriş akışında Faz II, tasarım değerinin 2,20 katı olan 55 mg/L'ye kadar maksimum giriş NH₃-N konsantrasyonunu tolere edebilir ve sistemin şok yük direncini önemli ölçüde artırır. Bu nedenle, bu iyileştirme için MBBR'nin kullanılması rasyoneldir ve atık su standartlarına istikrarlı uyumu etkili bir şekilde sağlar. Faz I'in, tasarlanan giriş/atık su kirletici konsantrasyonlarına dayalı olarak MBBR süreciyle de donatılması halinde, arıtma akışı 1 kattan fazla artırılabilir, bu da atık su arıtma tesislerinin hızlı kentsel gelişime uyum sağlaması ve sorunsuz iyileştirmeler gerçekleştirmesi olanağını sağlayabilir.
4 Biyofilm Bağlanma Durumu ve Mikrobiyal Analiz
Bu projede asılı taşıyıcıların üzerindeki biyofilm eklentisi şekilde gösterilmektedir.Şekil 6. Biyofilm, taşıyıcıların iç yüzeyini düzgün bir şekilde kapladı ve taşıyıcı gözeneklerde topaklaştırıcı malzeme olmadan yoğun oldu. Ortalama kalınlık (345,78 ± 74,82) μm idi. Ortalama biyofilm biyokütlesi (18,87 ± 0,93) g/m², Uçucu Askıda Katı Madde (VSS)/SS oranı 0,68 ± 0,02'de sabitti ve ortalama VSS (12,77 ± 0,61) g/m² idi.
MBBR güçlendirmesinin sistem arıtma kapasitesi üzerindeki artırıcı etkisini mikroskobik bir perspektiften daha fazla araştırmak amacıyla, 16S amplikon yüksek-verimli sekanslama için Faz I aktif çamur, Faz II aktif çamur ve biyofilm numuneleri alındı. Sistem içerisinde cins seviyesindeki mikroorganizmaların göreceli bolluğu şekilde gösterilmektedir.Şekil 7.
Askıdaki taşıyıcı biyofilm üzerindeki baskın nitrifikasyon türleri, sırasıyla %7,98 ve %1,01'lik göreceli bolluklarla Nitrospira ve Nitrosomonas'tır. Buna karşılık, hem Faz I hem de Faz II aktif çamurdaki baskın nitrifikasyon türü, sırasıyla %1,05 ve %1,27 bağıl bolluğuyla Nitrospira idi. Nitrospira, atık su arıtma tesislerinde en yaygın nitrifikasyon türüdür. Türlerinin çoğunun tam amonyak oksidasyonu (comammox) kapasitesine sahip olduğu kanıtlanmıştır; bu, tek bir mikroorganizmanın amonyaktan nitrata kadar olan süreci tamamlayabileceği anlamına gelir. Biyofilm formundaki MBBR işlemi, Nitrospira'nın aktif çamurdakinin 7,58 katı göreceli bolluğa sahip verimli bir şekilde zenginleştirilmesini sağlayarak sistem nitrifikasyon performansının arttırılması için mikroskobik bir temel sağladı. Biyofilm ile aynı sistemdeki (Faz II) aktif çamurdaki nitrifikasyon bakterilerinin göreceli bolluğunun, Faz I saf aktif çamur sistemine göre biraz daha yüksek olduğu da gözlemlenebilir. Bunun nedeni, asılı taşıyıcılardan dökülen biyofilmin, dinamik yenileme sırasında aktif çamuru aşılaması ve çamurdaki nitrifikasyon bakterilerinin göreceli bolluğunu arttırması olabilir.
Her iki sistemdeki baskın denitrifikasyon cinsleri esas olarak aktif çamurda zenginleştirilmişti ve Terrimonas, Flavobacterium, Dekloromonas, Hyphomicrobium vb. dahil olmak üzere bileşim açısından nispeten benzerdi. Faz I ve Faz II'deki denitrifikasyon cinslerinin göreceli bolluğu sırasıyla %8,76 ve %7,52 idi. İşlevsel açıdan bakıldığında, denitrifikasyonun yanı sıra, Terrimonas'taki bazı türler antrasen-benzeri maddeleri de parçalayabilir; Flavobacterium biyolojik olarak parçalanabilen plastikleri (örneğin PHBV) bozabilir; Hyphomicrobium, denitrifikasyon için diklorometan, dimetil sülfür, metanol vb. gibi çeşitli toksik ve-bozunması zor-organik bileşikleri kullanabilir. Bu projenin akışı, uzun vadeli iklimlendirme altında fonksiyonel mikrobiyal toplulukların uzmanlaşmasına yol açan bir miktar endüstriyel atık su içerir. Bu proje önemli makroskobik SND etkileri sergilemese de, Hyphomicrobium, Dechlormonas, Terrimonas ve OLB13 dahil olmak üzere askıdaki taşıyıcı biyofilm üzerinde toplam %2,78 oranla bazı denitrifikasyon fonksiyonel grupları hala bulundu. Bu, biyofilm belirli bir kalınlığa ulaştıktan sonra içeride oluşan anoksik/anaerobik mikro ortamların, denitrifikasyon yapan bakterilerin zenginleşmesi için koşullar sağlayabileceğini ve ayrıca aerobik MBBR bölgesinde SND oluşumu olasılığını sunduğunu gösterir. Ayrıca, Proteiniclasticum hem Faz I hem de Faz II çamurunda sırasıyla %1,09 ve %1,18 göreceli bollukla tespit edildi. Bu cins, proteinli maddeleri ayrıştırma ve dönüştürme konusunda iyi bir kapasiteye sahiptir. Zenginleşmesi bu projenin toplama alanı içerisinde çok sayıda süt ürünleri işletmesinin bulunmasıyla ilgili olabilir.
Dikkat çekici bir şekilde, Faz I aktif çamurdaki Candidatus Microthrix'in göreceli bolluğu %3,72'ye ulaştı. Aktif çamurda sıklıkla çamur birikmesiyle ilişkilendirilen yaygın filamentli bir bakteridir. Ancak Faz II çamuru ve biyofilmdeki göreceli bolluğu sırasıyla yalnızca %0,57 ve %1,03 idi. MBBR prosesi ile iyileştirme sonrasında, askıdaki taşıyıcıların akışkanlaştırılması, filamentli bakteriler üzerinde kesme etkisine sahip olup, aktif çamurda filamentli kabarma olasılığını azaltır.
5 Ekonomik Analiz
Bu yenileme öncesinde ve sonrasında metreküp başına elektrik tüketimi sırasıyla 0,227 kWh/m³ ve 0,242 kWh/m³ olarak gerçekleşti. 0,66 RMB/(kWh) elektrik fiyatında operasyonel elektrik maliyetleri 0,150 RMB/m³ ve 0,160 RMB/m³ oldu. Elektrik tüketimindeki artışın temel nedeni yeni anoksik bölge karışımı ve yeni ikincil çökeltme tankındaki ilave elektrikli ekipmandı. Bu projede kullanılan fosfor giderme kimyasalları Poliferrik Klorür (PFC) ve Poliakrilamiddir (PAM). Yenileme öncesinde ve sonrasında dozaj tutarlı kaldı: PFC dozajı 2,21 t/gün, maliyet 0,014 RMB/m³; PAM dozajı 17,081 kg/gün, maliyeti 0,0028 RMB/m³. Bu proje, denitrifikasyon için ham sudaki karbon kaynağını tamamen kullanıyor. Güçlendirme işleminden önce veya sonra hiçbir harici organik karbon kaynağı eklenmedi. Yenileme öncesinde ve sonrasında metreküp başına doğrudan elektrik ve kimyasal maliyetleri sırasıyla 0,167 RMB/m³ ve 0,177 RMB/m³ oldu.
6 Sonuçlar ve Genel Görünüm
(1) Güneydeki bir atık su arıtma tesisinin II. Aşamasında, arazi sıkıntısı gibi sorunları ele alarak kapasite genişletme iyileştirmesi için MBBR süreci kullanıldı. Güçlendirme sonrasında arıtma akışı (3,02±0,46) ×10⁴ m³/gün'den (5,31±0,76) ×10⁴ m³/gün'e yükseldi ve %76 yerinde kapasite artışı elde edildi. Maksimum operasyonel akış, tasarım değerinin 1,52 katına ulaştı ve atık su, tasarım deşarj standardından istikrarlı bir şekilde daha iyi oldu.
(2) MBBR sürecini biyolojik aşamaya dahil ederek, aerobik HRT'nin aktif çamur prosesindekinin yalnızca %66,07'si olmasına rağmen, kışın düşük-sıcaklık koşullarında yüksek verimli ve kararlı NH₃-N giderimi elde edildi. MBBR bölgesi NH₃-N giderimine %99,46 katkıda bulundu. Eğer Aşama II yenilenmeseydi, aynı akış ve su kalitesi altında atık NH₃-N miktarı 5,55 mg/L'ye ulaşacaktı. Bu nedenle, bu güçlendirme için MBBR'nin kullanılması gerekli ve mantıklıydı.
(3) Askıdaki taşıyıcı biyofilm, çekirdek nitrifikasyon türü Nitrospira'nın zenginleştirme etkisini arttırdı. Biyofilmdeki göreceli bolluğu, aktif çamurdakinin 7,58 katıydı ve sistem nitrifikasyon performansının iyileştirilmesi için mikroskobik bir temel sağlıyordu. Ek olarak biyofilmdeki denitrifikasyon türlerinin zenginleşmesi SND oluşumuna olanak sağlar.
Bu projede, yerinde kapasite artışı sağlamak için birleşik biyofilm-çamur prosesi kullanıldı. Ancak fiili operasyon, aktif çamurun tutulması ve geri kazanılması nedeniyle hala sınırlıdır ve arıtma kapasitesinin daha da arttırılmasını engellemektedir. Şu anda, saf biyofilm süreçleri gerçek projelerde uygulanmakta olup, aktif çamur tamamen terk edilmiş ve aktif çamur sınırlamaları ile sınırlandırılmadan, etkili kirletici giderimi için biyofilmin yüksek-yük özellikleri kullanılmıştır. Bu, atık su arıtma tesislerinin yeni inşaatı, yenilenmesi veya genişletilmesi için yeni bir çözüm sağlar.