Projecte de millora i renovació de la planta de tractament d'aigües residuals amb procés A2/O-MBBR
Amb l'augment continu de la consciència ambiental pública, les plantes de tractament d'aigües residuals han de dur a terme activitats de millora i renovació de manera activa, adoptar tecnologies avançades per tractar les aigües residuals, aconseguir la reutilització d'aigües residuals i contribuir amb la seva part al desenvolupament social sostenible. Un dels principals reptes que s'ha trobat durant la millora i renovació de les plantes de tractament d'aigües residuals és l'eliminació de nitrogen i fòsfor. Mitjançant l'ús de la tecnologia MBBR, aquest problema es resol eficaçment. Aquest article se centra en la planta de tractament d'aigües residuals del municipi al comtat de Xichou, que empra un procés combinat de pretractament + procés de tractament biològic secundari A2/O + filtració de mitjans de tela + desinfecció amb hipoclorit de sodi. La secció de tractament biològic utilitza equips integrats de tractament d'aigües residuals (incloent un tanc pre-anòxic, un dipòsit anaeròbic, un tanc anòxic, un tanc aeròbic, un dipòsit de sedimentació de tub inclinat, un filtre de suport de tela i un dipòsit de desinfecció).
1 Descripció general del projecte
La construcció de la xarxa de canonades d'aigües residuals que dóna suport a la planta de tractament d'aigües residuals del municipi al comtat de Xichou, Wenshan Zhuang i la prefectura autònoma de Miao, província de Yunnan, inclou projectes a sis municipis: Dongma, Lianhuatang, Banggu, Fadou, Bolin i Xinmajie. La longitud total de les xarxes de canonades d'aigües residuals de suport en aquests municipis és d'uns 39.182 km, amb diàmetres de canonades que oscil·len entre DN200 mm i DN500 mm, utilitzant canonades corrugades de doble paret de polietilè d'alta densitat (HDPE). Les estacions de bombeig integrades es construeixen als municipis de Lianhuatang i Xinmajie. Al municipi de Xinmajie, hi ha una canonada de PE de subministrament d'aigua a pressió de Q{=25 m³/h, DN150 mm de 50 m, i al municipi de Lianhuatang, una canonada de PE de subministrament d'aigua a pressió de Q{{=25 m³/h, DN200 mm de 15 m. La superfície total de construcció de la depuradora és de 3.482 m², que inclou un edifici integral, equips integrats de tractament d'aigües residuals, sala de transformació i distribució, sala de vigilància, dipòsit de regulació, dipòsit de fangs, dipòsit d'aigua de reutilització, sala de deshidratació de fangs i cobert d'emmagatzematge de fangs, canal de criba, estació de bombeig d'elevació i dipòsit d'emergència.
2 Anàlisi de la qualitat de l'aigua i selecció del procés principal
2.1 Qualitat de les aigües afluents i efluents
L'anàlisi exhaustiva de la qualitat de l'aigua afluent de la planta de tractament d'aigües residuals del municipi del comtat de Xichou mostra que la seva concentració és estable amb una lleugera tendència a la baixa. Com que el procés actual és un procés de tractament d'aigües residuals d'alta-eficiència, el volum dels dipòsits de tractament no és gran i la seva tolerància a les càrregues de xoc no és forta. Per tant, l'estàndard de la taxa de garantia per als indicadors de qualitat de l'aigua afluent no es pot establir massa alt; aquesta vegada es fixa en el 90%. A més, la planta rep 500 m³ de lixiviats d'abocador diaris. Quan es dissenya la qualitat final de l'aigua d'afluència, cal confiar en la tendència general de la qualitat de l'aigua per completar de manera eficient el treball de disseny rellevant. Els indicadors de qualitat de l'aigua es mostren aTaula 1.
La relació DBO₅/CODcr a les aigües residuals és de 0,35, indicant aigües residuals fàcilment biodegradables; la relació DBO₅/TN és 3. Per complir amb l'estàndard TN d'efluents, es requereixen mesures de tractament addicionals, com ara afegir una font externa de carboni; la relació BOD₅/TP és de 26,3, que és adequada per a l'eliminació biològica de fòsfor.
Actualment, les quantitats residuals de NH₃-N i TN són relativament altes i l'eficiència d'eliminació és baixa. Això indica que la nitrificació de NH₃-N no es pot dur a terme completament al tanc aeròbic antic. Com que originalment no es va instal·lar un dipòsit anòxic, el procés de desnitrificació no es va produir. L'eliminació del nitrogen només es va aconseguir mitjançant la descàrrega de fangs en excés i no es va utilitzar el mètode de nitrificació-desnitrificació.
2.3 Procés principal
Després d'una anàlisi exhaustiva de la situació específica de la planta de tractament d'aigües residuals del municipi del comtat de Xichou, es va haver de completar la millora i renovació dins del lloc de la planta. L'espai dins de la planta és molt limitat. A l'hora de determinar el procés de tractament d'aigües residuals, va ser necessari considerar exhaustivament les condicions del lloc i fer un ús raonable del procés de tractament del dipòsit bioquímic existent. Després d'una investigació exhaustiva, l'adopció del procés A2/O-MBBR (anomenat procés MBBR) va abordar eficaçment els problemes operatius i d'ús del sòl. Aquest enfocament va facilitar l'expansió tridimensional de la capacitat del dipòsit bioquímic i va permetre la construcció activa de tancs anòxics i anaeròbics. El procés MBBR combina fangs actius amb biofilm. Els seus avantatges es manifesten en la seva empremta relativament petita, la seva llarga cadena biològica, la capacitat d'aconseguir els estàndards ideals de qualitat de l'aigua efluent i el funcionament estable. El mètode de biofilm per a l'eliminació de nitrogen també mostra bons resultats durant les temporades-de baixes temperatures. El flux del procés MBBR es mostra aFigura 1.
2.4 Avantatges del procés MBBR
Comparant el procés MBBR, els mètodes de-biofilm de mitjans fixos i els processos de fangs activats, el procés MBBR destaca amb els avantatges més destacats, concretament: ① Els suports suspesos estan fets principalment de materials modificats com PP i PE, oferint una bona durabilitat. Com que els transportadors suspesos són fàcils d'engegar i operar, rarament es produeixen problemes com l'aglomeració i l'obstrucció. Per tant, quan s'aplica al sistema d'aireació i als dispositius d'efluent del sistema de tractament d'aigües residuals, la seva taxa d'amortització i freqüència de substitució són molt baixes. ② El procés MBBR té una forta capacitat d'eliminació de nitrogen. Els ambients aeròbics, anòxics i anaeròbics poden coexistir en els portadors en suspensió, permetent que les reaccions de nitrificació i desnitrificació es completin dins d'un sol reactor. Els bacteris nitrificants poden créixer ràpidament sobre el biofilm format sobre els portadors en suspensió, aconseguint una nitrificació òptima. ③ El procés MBBR té una bona tolerància a les càrregues de xoc, millorant l'estabilitat dels efluents i la resistència a les substàncies tòxiques. ④ Mitjançant l'adopció del procés MBBR, es pot utilitzar una millora i renovació raonables de l'equip de tractament original, gairebé sense canvis en l'ús del sòl, estalviant així espai. ⑤ El tractament tradicional d'aigües residuals requereix afegir marcs de suport del portador al dipòsit d'aireació, mentre que el procés MBBR elimina aquest pas, reduint així la dificultat de mantenir els dispositius d'aireació i gestionar els portadors.
3 Pla de renovació de dipòsits bioquímics
3.1 Construcció de nous tancs anaeròbics i anòxics
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 graus, i la gestió d'indicadors com la concentració de sòlids en suspensió de licors mixtos, la concentració de nitrats de desnitrificació i la taxa de desnitrificació es va implementar bé. Es pot produir una font de carboni insuficient a l'hivern; es pot afegir una quantitat adequada de font de carboni per millorar l'eficiència de la desnitrificació. El dipòsit anòxic de nova construcció està equipat amb un total de 16 unitats de mescladors de turbina vertical de 5 kW; la zona anòxica del dipòsit bioquímic existent està equipada amb un total de 8 jocs d'hèlixs verticals de 5 kW; el dipòsit anaeròbic està equipat amb un total de 6 conjunts de mescladors submergibles de 6,5 kW.
Comparant els coeficients de dificultat de les tasques d'eliminació de fòsfor i d'eliminació de nitrogen, l'eliminació de nitrogen és evidentment més difícil. Normalment, es poden obtenir efectes satisfactoris d'eliminació de fòsfor mitjançant mètodes químics d'eliminació de fòsfor. Per optimitzar els efectes d'eliminació de nitrogen, quan les temperatures són baixes i el nitrogen total d'influència és elevat, els fangs es poden reciclar a la secció anaeròbica per garantir un temps de retenció més llarg a la secció anòxica.
3.2 Renovació de dipòsits bioquímics existents
Després de la renovació, el dipòsit bioquímic existent es divideix en quatre parts: S'afegeix una paret divisoria entre la primera i la quarta part. Les zones abans i després de la paret divisòria en aquestes dues parts són la zona anòxica i la zona portadora (zona MBBR), i la zona MBBR i la zona de desgasificació, respectivament. La segona i la tercera part són zones MBBR. L'addició d'una paret divisoria a la quarta part pot controlar la concentració d'oxigen dissolt del licor mixt de reciclatge intern dins d'un rang raonable. A més, s'instal·len equips com ara pantalles i airejadors de canonades perforades a la zona MBRR per millorar l'eficiència operativa del dipòsit bioquímic. Un cop finalitzada la renovació de la zona aeròbica del tanc bioquímic, el volum efectiu total del dipòsit de la zona de desgasificació i la zona MBBR arriba als 38.000 m³. La zona de desgasificació està equipada amb un total de 12 unitats de bombes de cabal axial de 18,5 kW, amb 4 d'espera; S'utilitzen suports suspesos de HDPE pur.
3.3 Renovació de la sala de ventilació i del sistema d'aireació
A la sala de ventiladors hi ha 4 bufadors: 3 són ventiladors antics amb un cabal d'entrada de 480 m³/min i un és un ventilador nou. La refrigeració per aigua és el principal mètode de refrigeració dels bufadors antics, amb una potència de 830 kW cadascun; La refrigeració per aire és el mètode principal per al nou bufador, amb una potència de 670 kW. Comparant l'estat de funcionament dels ventiladors antics i nous, el nou bufador funciona de manera més eficient i eficaç. Els bufadors antics no només tenen una baixa eficiència operativa, sinó que també requereixen costosos costos de manteniment i reparació.
Quan es dissenya el volum d'aireació per a la zona aeròbica, s'ha de basar en la demanda d'oxigen més alta de la zona aeròbica, amb un valor final seleccionat de 720 m³/min. La configuració de les canonades d'aireació perforades s'ha de basar en el volum d'aire dels 4 bufadors. El treball de substitució dels vells bufadors s'ha de dur a terme de manera eficaç. Recomprar 3 bufadors nous per substituir els antics és beneficiós per reduir el volum d'aireació. En substituir les canonades d'aireació, només es substitueixen les antigues canonades d'aireació dins del dipòsit aeròbic.
3.4 Sistema de tractament de fangs
El principal equip de tractament de fangs utilitzat a la planta de tractament d'aigües residuals del municipi del comtat de Xichou és un filtre premsa per espessir i deshidratar els fangs. L'anàlisi exhaustiva dels processos de deshidratació i espessiment de fangs, la integració d'operacions d'espesseix i deshidratació de fangs pot minimitzar els costos d'inversió de capital i reduir la dosi de floculants d'alt-polímer. Per evitar danys ambientals pel tractament de fangs, es va escollir la tecnologia d'espessiment i deshidratació de fangs mecànics per controlar de manera eficient la contaminació ambiental i atmosfèrica.
3.5 Sistema de desodorització
Hi ha molts mètodes per tractar les olors, els que s'utilitzen habitualment inclouen mètodes biològics, químics i físics. Els diferents mètodes de tractament d'olors tenen diferències significatives en els seus mecanismes de desodorització, condicions d'aplicació i tipus tècnics. Després d'analitzar exhaustivament les circumstàncies específiques d'aquest projecte i tenir en compte els avantatges i els inconvenients de les diferents tecnologies de desodorització, finalment es va seleccionar el procés de desodorització d'ions per dur a terme les operacions pertinents.
3.6 Punts clau de la renovació del procés
3.6.1 Selecció del transportista
A l'hora de seleccionar transportadors suspesos, s'ha d'assegurar que el material de fabricació té una resistència a la corrosió suficient i que la superfície específica efectiva total compleix els estàndards d'efluent, garantint així la biomassa. Simultàniament, la vida útil, la resistència al desgast i la resistència dels suports suspesos han de complir els estàndards, mantenint una vida útil superior a 15 anys.
3.6.2 Acumulació de portadors
A mesura que flueix l'aigua, els portadors canvien de posició, fent que un gran nombre de portadors s'acumulin davant de les pantalles d'intercepció. Després d'un temps, les pantalles d'intercepció poden obstruir-se. L'augment de l'aireació s'utilitza per eliminar els portadors acumulats. Es produeix una pèrdua de cap a cada pantalla d'intercepció. Un gran nombre de portadors s'acumulen sota la pressió de la diferència de nivell d'aigua a través de la pantalla. A mesura que augmenta la diferència de nivell d'aigua, també augmenta la quantitat d'acumulació de portadors. Un dispositiu de reciclatge del transportista està instal·lat a la zona del transportista. Impulsats per un dispositiu de transport aeri, els transportistes al final de la zona de transport es tornen a la part davantera, evitant l'acumulació de transportistes.
3.7 Anàlisi de l'eficàcia operativa post-renovació
La inversió total d'aquest projecte és de 219,91 milions de iuans. El cost d'operació unitari mitjà és de 0,4 iuans/m³ i el cost total unitari mitjà és de 0,5 iuans/m³. Un cop finalitzat i posat en funcionament el projecte de renovació actualitzat, el seu efecte de flux d'aigua és molt satisfactori, l'estat de funcionament és bo i els estàndards de qualitat de l'aigua efluent poden complir els requisits rellevants.
4 Conclusió
Durant la construcció d'aquest projecte de millora i renovació, les estructures existents es van utilitzar de manera efectiva. Mitjançant l'ús racional de la tecnologia MBBR, els treballs de renovació del traçat van aconseguir bons resultats sense augmentar la petjada, millorant significativament la capacitat d'eliminació de nitrogen i fòsfor del sistema de tractament d'aigües residuals i optimitzant l'eficiència d'eliminació de contaminants. La tecnologia MBBR és molt avançada, ja que no només té els avantatges de les tecnologies convencionals de tractament d'aigües residuals, sinó que també utilitza de manera eficient l'alta capacitat de tractament dels seus portadors especials, millorant significativament l'eficiència de purificació de contaminants.
A partir de l'anàlisi i la demostració, per garantir la racionalitat del pla, es recomana adoptar l'esquema de procés MBBR. Mitjançant la renovació in-in situ del sistema biològic original, l'addició de portadors a la zona aeròbica per augmentar la seva capacitat de càrrega garanteix que el tractament amb nitrogen compleix els estàndards. L'ús posterior de tancs de sedimentació d'alta densitat-+filtres de suport de tela per controlar SS i TP pot garantir un efluent estable que compleixi l'estàndard de grau 1A. El procés MBBR, així com diversos processos combinats que incorporen MBBR als sistemes de fangs actius, funcionen de manera estable, són fàcils d'operar i ajustar, tenen una forta tolerància als canvis de qualitat i quantitat de l'afluent, ofereixen bons efectes d'eliminació de nitrogen i fòsfor i representen un mètode de tractament d'aigües residuals econòmic, eficient i estable. A mesura que augmenten els requisits nacionals i locals per a la qualitat dels efluents de les plantes de tractament d'aigües residuals, aquest procés és una solució molt adequada per a projectes que s'enfronten a reptes com ara la construcció primerenca amb processos incapaços de satisfer els nous requisits, disponibilitat limitada del sòl, costos elevats del sòl i dificultats de finançament. Segurament s'aplicarà més àmpliament en la millora i renovació d'estacions de tractament d'aigües residuals municipals o industrials.
A més, durant aquest projecte de renovació, es van prendre mesures de control de les vies de desnitrificació específiques basades en les condicions reals en la renovació dels dipòsits bioquímics, inclosa l'enfortiment de la gestió d'indicadors com la concentració de nitrats de desnitrificació i la taxa de desnitrificació. La renovació del procés es va centrar a millorar la selecció de transportistes i la gestió de l'acumulació. Mitjançant la integració de renovacions a la sala de ventilació i al sistema d'aireació, al sistema de tractament de fangs i al sistema de desodorització, es va millorar la capacitat de tractament integral de la planta de tractament d'aigües residuals.