Proiect de modernizare și renovare a stației de epurare a apelor uzate cu proces A2/O-MBBR
Odată cu creșterea continuă a conștientizării publice asupra mediului, stațiile de epurare a apelor uzate trebuie să desfășoare activ activități de modernizare și renovare, să adopte tehnologii avansate pentru tratarea apelor uzate, să obțină reutilizarea apelor uzate și să contribuie la o dezvoltare socială durabilă. O provocare majoră întâlnită în timpul modernizării și renovării stațiilor de tratare a apelor uzate este îndepărtarea azotului și a fosforului. Prin utilizarea tehnologiei MBBR, această problemă este rezolvată eficient. Această lucrare se concentrează pe stația de epurare a apelor uzate din localitatea Xichou County, care utilizează un proces combinat de pretratare + proces de tratare biologică secundară A2/O + filtrare cu material textil + dezinfecție cu hipoclorit de sodiu. Secțiunea de tratare biologică utilizează echipamente integrate de tratare a apelor uzate (inclusiv un rezervor pre-anaerob, un rezervor anaerob, un rezervor anoxic, un rezervor aerob, un rezervor de sedimentare cu tub înclinat, un filtru de material din pânză și un rezervor de dezinfecție).
1 Prezentare generală a proiectului
Construcția rețelei de conducte de canalizare care sprijină stația de epurare a apelor uzate din județul Xichou, Wenshan Zhuang și Prefectura Autonomă Miao, provincia Yunnan, include proiecte în șase localități: Dongma, Lianhuatang, Banggu, Fadou, Bolin și Xinmajie. Lungimea totală a rețelelor de conducte de canalizare de susținere în aceste localități este de aproximativ 39,182 km, cu diametre ale conductelor variind de la DN200 mm la DN500 mm, folosind țevi ondulate cu perete dublu din polietilenă de înaltă densitate (HDPE). În localitățile Lianhuatang și Xinmajie sunt construite stații de pompare integrate. În comuna Xinmajie, există o conductă PE de alimentare cu apă sub presiune Q{=25 m³/h, DN150 mm de 50 m, iar în comuna Lianhuatang, o conductă PE de alimentare cu apă sub presiune Q{=25 m³/h, DN200 mm de 15 m. Suprafața totală de construcție a stației de epurare a apelor uzate este de 3.482 m², incluzând o clădire cuprinzătoare, echipament integrat de tratare a apelor uzate, cameră de transformare și distribuție, cameră de monitorizare, rezervor de reglare, rezervor de nămol, rezervor de apă de reutilizare, cameră de deshidratare a nămolului și magazie de depozitare a nămolului, canal de sită, stație de pompare și rezervor de urgență.
2 Analiza calității apei și selectarea procesului principal
2.1 Calitatea apei influente și efluente
Analiza cuprinzătoare a calității apei influente a stației de tratare a apelor uzate din comuna Xichou arată că concentrația acesteia este stabilă, cu o ușoară tendință de scădere. Întrucât procesul actual este un proces de tratare a apelor uzate cu-eficiență ridicată, volumul rezervoarelor de tratare nu este mare, iar toleranța acestuia la sarcinile de șoc nu este puternică. Prin urmare, standardul ratei de garanție pentru indicatorii de calitate a apei influente nu poate fi setat prea mare; de data aceasta este setat la 90%. În plus, instalația primește zilnic 500 m³ de levigat de la depozitul de deșeuri. Atunci când se proiectează calitatea finală a apei influente, este necesar să se bazeze pe tendința generală a calității apei pentru a finaliza eficient lucrările de proiectare relevante. Indicatorii de calitate a apei sunt afișați înTabelul 1.
Raportul BOD₅/CODcr în apa uzată este de 0,35, indicând apele uzate ușor biodegradabile; raportul DBO₅/TN este 3. Pentru a îndeplini standardul TN pentru efluent, sunt necesare măsuri suplimentare de tratare, cum ar fi adăugarea unei surse externe de carbon; raportul BOD₅/TP este de 26,3, ceea ce este potrivit pentru îndepărtarea biologică a fosforului.
În prezent, cantitățile reziduale de NH₃-N și TN sunt relativ mari, iar eficiența de îndepărtare este slabă. Acest lucru indică faptul că nitrificarea NH₃-N nu poate fi efectuată pe deplin în vechiul rezervor aerob. Deoarece un rezervor anoxic nu a fost instalat inițial, procesul de denitrificare nu a avut loc. Îndepărtarea azotului a fost realizată numai prin evacuarea nămolului în exces, iar metoda de nitrificare-denitrificare nu a fost folosită.
2.3 Procesul principal
După o analiză amănunțită a situației specifice a stației de tratare a apelor uzate din comuna Xichou, modernizarea și renovarea a trebuit să fie finalizate în amplasamentul uzinei. Spațiul din zona plantei este foarte limitat. La determinarea procesului de tratare a apelor uzate, a fost necesar să se ia în considerare în mod cuprinzător condițiile amplasamentului și să se utilizeze în mod rezonabil procesul de tratare a rezervorului biochimic existent. După cercetări ample, adoptarea procesului A2/O-MBBR (denumit procesul MBBR) a abordat în mod eficient problemele legate de utilizarea terenurilor și operaționale. Această abordare a facilitat extinderea tri-dimensională a capacității rezervorului biochimic și a permis construcția activă a rezervoarelor anoxice și anaerobe. Procesul MBBR combină nămolul activ cu biofilmul. Avantajele sale se manifestă prin amprenta relativ mică, lanțul biologic lung, capacitatea de a atinge standardele ideale de calitate a apei efluente și funcționarea stabilă. Metoda biofilmului pentru îndepărtarea azotului arată, de asemenea, rezultate bune în timpul sezoanelor cu temperatură scăzută. Fluxul procesului MBBR este prezentat înFigura 1.
2.4 Avantajele procesului MBBR
Comparând procesul MBBR, metodele de biofilm-fixe și procesele cu nămol activ, procesul MBBR iese în evidență prin cele mai proeminente avantaje, în special: ① Purtătorii suspendați sunt fabricați în principal din materiale modificate precum PP și PE, oferind o durabilitate bună. Deoarece suporturile suspendate sunt ușor de pornit și de operat, probleme precum aglomerarea și înfundarea apar rar. Prin urmare, atunci când sunt aplicate la sistemul de aerare și la dispozitivele de efluent ale sistemului de tratare a apelor uzate, rata de amortizare și frecvența de înlocuire a acestora sunt foarte scăzute. ② Procesul MBBR posedă o capacitate puternică de îndepărtare a azotului. Mediile aerobe, anoxice și anaerobe pot coexista pe purtătorii suspendați, permițând ca atât reacțiile de nitrificare, cât și de denitrificare să fie finalizate într-un singur reactor. Bacteriile nitrifiante pot crește rapid pe biofilmul format pe purtătorii suspendați, realizând o nitrificare optimă. ③ Procesul MBBR are o toleranță bună la sarcinile de șoc, sporind stabilitatea efluentului și rezistența la substanțele toxice. ④ Prin adoptarea procesului MBBR, se poate utiliza modernizarea și renovarea rezonabilă a echipamentului original de tratare, fără aproape nicio modificare a utilizării terenului, economisind astfel spațiu. ⑤ Tratarea tradițională a apelor uzate necesită adăugarea cadrelor suport pentru transportoare în rezervorul de aerare, în timp ce procesul MBBR elimină acest pas, reducând astfel dificultatea de a menține dispozitivele de aerare și de a gestiona purtătorii.
3 Planul de renovare a rezervoarelor biochimice
3.1 Construcția de noi rezervoare anaerobe și anoxice
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 grade, iar managementul indicatorilor, cum ar fi concentrația de solide în suspensie lichide amestecate, concentrația de nitrați de denitrificare și rata de denitrificare a fost bine implementat. Iarna poate apărea o sursă insuficientă de carbon; se poate adăuga o cantitate adecvată de sursă de carbon pentru a spori eficiența denitrificării. Rezervorul anoxic nou construit este echipat cu un total de 16 unități de malaxoare cu turbină verticală de 5 kW; zona anoxică a rezervorului biochimic existent este echipată cu un total de 8 seturi de elice verticale de 5 kW; rezervorul anaerob este echipat cu un total de 6 seturi de malaxoare submersibile de 6,5 kW.
Comparând coeficienții de dificultate ai sarcinilor de îndepărtare a fosforului și a azotului, îndepărtarea azotului este evident mai dificilă. De obicei, efectele satisfăcătoare de îndepărtare a fosforului pot fi obținute prin metode chimice de îndepărtare a fosforului. Pentru a optimiza efectele de îndepărtare a azotului, atunci când temperaturile sunt scăzute și azotul total influent este ridicat, nămolul poate fi reciclat în secțiunea anaerobă pentru a asigura un timp de retenție mai lung în secțiunea anoxică.
3.2 Renovarea rezervoarelor biochimice existente
După renovare, rezervorul biochimic existent este împărțit în patru părți: Se adaugă un perete despărțitor între prima și a patra parte. Zonele înainte și după peretele despărțitor din aceste două părți sunt zona anoxică și zona purtătoare (zona MBBR), și zona MBBR și respectiv zona de degazare. A doua și a treia parte sunt ambele zone MBBR. Adăugarea unui perete despărțitor în a patra parte poate controla concentrația de oxigen dizolvat a lichidului amestecat de reciclare internă într-un interval rezonabil. Mai mult, echipamente precum ecrane și aeratoare cu țevi perforate sunt instalate în zona MBRR pentru a îmbunătăți eficiența operațională a rezervorului biochimic. După finalizarea renovării zonei aerobe a rezervorului biochimic, volumul efectiv total al rezervorului din zona de degazare și zona MBBR ajunge la 38.000 m³. Zona de degazare este echipată cu un total de 12 unități de pompe axiale cu debit de 18,5 kW, din care 4 în standby; se folosesc purtători suspendați HDPE pur.
3.3 Renovarea camerei de suflare și a sistemului de aerare
În camera suflantelor sunt 4 suflante: 3 sunt suflante vechi cu un debit de admisie de 480 m³/min, iar una este o suflante nouă. Răcirea cu apă este principala metodă de răcire pentru suflantele vechi, cu o putere de 830 kW fiecare; racirea cu aer este metoda principala pentru noua suflanta, cu o putere de 670 kW. Comparând starea de funcționare a suflantelor vechi și noi, noul suflante funcționează mai eficient și mai eficient. Vechile suflante nu numai că au o eficiență operațională scăzută, dar necesită și costuri costisitoare de întreținere și reparații.
La proiectarea volumului de aerare pentru zona aerobă, acesta ar trebui să se bazeze pe cea mai mare cerere de oxigen din zona aerobă, cu o valoare finală selectată de 720 m³/min. Configurația conductelor de aerare perforate trebuie să se bazeze pe volumul de aer al celor 4 suflante. Lucrările de înlocuire a suflantelor vechi ar trebui efectuate în mod eficient. Recumpărarea a 3 suflante noi pentru a le înlocui pe cele vechi este benefică pentru reducerea volumului de aerare. La înlocuirea conductelor de aerisire se înlocuiesc doar conductele vechi de aerare din interiorul rezervorului de aerobic.
3.4 Sistemul de tratare a nămolului
Principalul echipament de tratare a nămolului utilizat în stația de epurare a apelor uzate din comuna Xichou este o presă de filtru pentru îngroșarea și deshidratarea nămolului. Analizarea cuprinzătoare a proceselor de deshidratare și îngroșare a nămolului, integrarea operațiunilor de îngroșare și deshidratare a nămolului poate minimiza costurile de investiții de capital și poate reduce doza de floculanți-polimerici. Pentru a evita daunele mediului cauzate de tratarea nămolului, a fost aleasă tehnologia mecanică de îngroșare și deshidratare a nămolului pentru a controla eficient poluarea mediului și a atmosferei.
3.5 Sistem de dezodorizare
Există multe metode de tratare a mirosurilor, cele utilizate în mod obișnuit includ metode biologice, chimice și fizice. Diferite metode de tratare a mirosurilor au diferențe semnificative în mecanismele lor de dezodorizare, condițiile de aplicare și tipurile tehnice. După analizarea cuprinzătoare a circumstanțelor specifice ale acestui proiect și luarea în considerare a avantajelor și dezavantajelor diferitelor tehnologii de dezodorizare, procesul de dezodorizare ionică a fost în cele din urmă selectat pentru a efectua operațiunile relevante.
3.6 Puncte cheie ale renovării procesului
3.6.1 Selectarea transportatorului
Atunci când se selectează purtători suspendați, trebuie să se asigure că materialul de fabricație are o rezistență suficientă la coroziune și că suprafața specifică efectivă totală îndeplinește standardele de efluent, garantând astfel biomasa. Simultan, durata de viață, rezistența la uzură și rezistența suporturilor suspendate trebuie să respecte standardele, cu o durată de viață menținută la peste 15 ani.
3.6.2 Acumularea transportatorilor
Pe măsură ce apa curge, purtătorii își schimbă poziția, ceea ce face ca un număr mare de purtători să se acumuleze în fața ecranelor de interceptare. După ceva timp, ecranele de interceptare se pot înfunda. Creșterea aerului este utilizată pentru a îndepărta purtătorii acumulați. O pierdere a capului are loc la fiecare ecran de interceptare. Un număr mare de purtători se acumulează sub presiunea diferenței de nivel a apei pe ecran. Pe măsură ce diferența de nivel a apei crește, crește și cantitatea de acumulare de purtători. În zona de transport este instalat un dispozitiv de reciclare a transportorului. Acționați de un dispozitiv de transport aerian, suporturile de la capătul zonei de transport sunt returnate în partea din față, prevenind acumularea de transportoare.
3.7 Analiza eficienței operaționale post-renovare
Investiția totală pentru acest proiect este de 219,91 milioane de yuani. Costul mediu de operare unitar este de 0,4 yuani/m³, iar costul unitar mediu total este de 0,5 yuani/m³. După ce proiectul de renovare modernizat a fost finalizat și pus în funcțiune, efectul său de curgere a apei este foarte satisfăcător, starea de funcționare este bună, iar standardele de calitate a apei efluente pot îndeplini cerințele relevante.
4 Concluzie
În timpul construcției acestui proiect de modernizare și renovare, structurile existente au fost utilizate efectiv. Prin folosirea rațională a tehnologiei MBBR, lucrările de renovare a aspectului au obținut rezultate bune fără a crește amprenta la sol, sporind semnificativ capacitatea de eliminare a azotului și fosforului a sistemului de tratare a apelor uzate și optimizând eficiența de eliminare a poluanților. Tehnologia MBBR este foarte avansată, având nu numai avantajele tehnologiilor convenționale de tratare a apelor uzate, ci și utilizând eficient capacitatea mare de tratare a purtătorilor săi speciali, îmbunătățind semnificativ eficiența epurării poluanților.
Pe baza analizei si demonstratiei, pentru a asigura rationalitatea planului, se recomanda adoptarea schemei procesului MBBR. Prin renovarea in-in situ a sistemului biologic original, adăugarea de purtători în zona aerobă pentru a crește capacitatea de încărcare a acesteia asigură că tratarea cu azot îndeplinește standardele. Utilizarea ulterioară a rezervoarelor de sedimentare cu densitate mare-+filtre de material din pânză pentru a controla SS și TP poate garanta efluent stabil care respectă standardul de grad 1A. Procesul MBBR, precum și diferite procese combinate care încorporează MBBR în sistemele cu nămol activ, funcționează stabil, sunt ușor de operat și de reglat, au o toleranță puternică la modificările calității și cantității afluentului, oferă efecte bune de îndepărtare a azotului și fosforului și reprezintă o metodă de tratare a apelor uzate economică, eficientă și stabilă. Pe măsură ce cerințele naționale și locale pentru calitatea efluenților din stațiile de epurare a apelor uzate cresc, acest proces este o soluție foarte potrivită pentru proiectele care se confruntă cu provocări, cum ar fi construcția timpurie cu procese incapabile să îndeplinească noile cerințe, disponibilitate limitată a terenului, costuri mari ale terenului și dificultăți de finanțare. Este obligatoriu să fie aplicat mai pe scară largă în modernizarea și renovarea stațiilor de tratare a apelor uzate municipale sau industriale.
În plus, în timpul acestui proiect de renovare, au fost luate măsuri de control direcționat al căii de denitrificare pe baza condițiilor reale la renovarea rezervoarelor biochimice, inclusiv consolidarea managementului unor indicatori precum concentrația de nitrați de denitrificare și rata de denitrificare. Renovarea procesului s-a concentrat pe îmbunătățirea selecției transportatorilor și a gestionării acumulării. Prin integrarea renovărilor la camera de suflare și la sistemul de aerare, la sistemul de tratare a nămolului și la sistemul de dezodorizare, capacitatea cuprinzătoare de tratare a stației de tratare a apelor uzate a fost îmbunătățită.