Aplicacions de mitjans MBBR en el tractament d'aigües residuals municipals i industrials|Cas d'estudi de Malàisia

Aplicacions pràctiques dels mitjans MBBR en el tractament d'aigües residuals municipals i industrials

Introducció

Els mitjans MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) s'han utilitzat àmpliament en projectes de tractament d'aigües residuals municipals i industrials a tot el món a causa del seu rendiment de tractament madur i bona adaptabilitat. En l'àmbit del tractament d'aigües residuals municipals, aquesta tecnologia s'utilitza sovint per a la millora i renovació de les plantes de tractament existents per complir amb normes d'abocament més estrictes; mentre que en escenaris industrials, pot fer front amb eficàcia a les característiques de la composició contaminant complexa i les grans fluctuacions de càrrega de les aigües residuals industrials. Aquest article explorarà els casos d'aplicació pràctica dels mitjans MBBR i els efectes del tractament aconseguits en diferents escenaris, centrant-se en els antecedents del tractament d'aigües residuals a Malàisia i exemples d'enginyeria per demostrar la practicitat i l'economia d'aquesta tecnologia.

Visió general dels antecedents de la indústria del tractament d'aigües residuals de Malàisia

Com a país del sud-est asiàtic, Malàisia està dotada d'abundants recursos hídrics i algunes regions fins i tot exporten aigua dolça als països veïns durant molt de temps. Tanmateix, en els darrers anys, afectat per múltiples factors com el creixement de la població urbana, el ràpid desenvolupament industrial i la millora de la consciència ambiental, el tractament d'aigües residuals a Malàisia s'enfronta a grans reptes i necessitats urgents. Des de la perspectiva de l'estat de la indústria, algunes regions de Malàisia tenen problemes com ara l'abocament directe d'aigües residuals, instal·lacions de tractament obsoletes i una eficiència de tractament insuficient. Entre ells, molts llocs com Johor i Sarawak han vist una intensificació de la contaminació dels rius a causa de l'abocament il·legal de les fàbriques costaneres i l'abocament no regulat d'aigües residuals domèstiques per part dels residents, i fins i tot freqüents crisis de subministrament d'aigua. Només a Johor, el malbaratament diari d'aigua potable arriba als 1.173 milions de litres, fet que agreuja encara més la contradicció entre l'oferta i la demanda d'aigua.

Per millorar la qualitat del medi ambient de l'aigua, el govern de Malàisia ha millorat contínuament les lleis i els reglaments de protecció del medi ambient. Entre ells, el Reglament de qualitat ambiental (aigües residuals) de 2009 va formular estàndards estrictes d'abocament d'aigües residuals (Norma A: DBO₅ inferior o igual a 20 mg/L, DQO inferior o igual a 50 mg/L, sòlids en suspensió inferior o igual a 50 mg/L), proposant els requisits més elevats d'eficiència existents per a la depuradora. Al mateix temps, Malàisia ha augmentat gradualment la inversió en la construcció i renovació d'instal·lacions de tractament d'aigües residuals. D'una banda, promou la construcció de sistemes d'abocament centralitzats. Per exemple, Kuching ha invertit molt en la construcció d'un sistema central d'abocament d'aigües residuals, que tracta les aigües residuals de manera centralitzada per fases abans d'abocar-les als rius, millorant gradualment la situació de contaminació del riu. D'altra banda, introdueix activament tecnologies eficients de tractament d'aigües residuals. Amb els avantatges d'un espai reduït, un cicle de renovació curt, una alta eficiència de tractament i un cost d'operació controlable, la tecnologia MBBR s'ha convertit en la tecnologia preferida per a la millora i renovació de les plantes de tractament d'aigües residuals municipals a Malàisia i s'utilitza àmpliament en diversos projectes regionals de tractament d'aigües residuals. A més, Malàisia també ha estat promovent el tractament dels residus sòlids i la contaminació per plàstics en els darrers anys per reduir les emissions contaminants a l'origen, alleugerir la càrrega del tractament d'aigües residuals i formar un sistema integral de governança de protecció ambiental de "control de font + tractament-de-canalització".

Casos d'aplicació dels mitjans MBBR en el tractament d'aigües residuals municipals

(1) Cas de renovació d'una depuradora d'aigües residuals municipals a Europa

En el tractament d'aigües residuals municipals, un escenari d'aplicació habitual dels mitjans MBBR és la millora i renovació de les plantes de tractament de fangs actius. Moltes plantes de tractament antigues s'enfronten als reptes que comporta els requisits cada cop més estrictes d'eliminació de nitrogen i fòsfor. Afegint medis MBBR als tancs d'aireació existents, es pot augmentar la retenció de biomassa sense expandir el volum del reactor. Per exemple, una planta de tractament d'aigües residuals municipals a Europa amb una capacitat de tractament dissenyada de 50.000 Equivalents de Població (PE) va adoptar medis MBBR per a la renovació de millora de la nitrificació. Abans de la renovació, la taxa d'eliminació de nitrogen d'amoníac de la planta era només del 75%, que no va complir l'estàndard de descàrrega de 5 mg/L; després d'instal·lar el medi MBBR amb una superfície específica de 800 m²/m³, la taxa d'eliminació de nitrogen d'amoníac va augmentar a més del 95% i la concentració de nitrogen d'amoníac efluent es va controlar de manera estable per sota de 3 mg/L. El projecte de renovació va tenir un breu temps d'inactivitat i el cost d'operació només va augmentar un 10%, cosa que reflecteix totalment l'economia dels mitjans MBBR en la millora i renovació de les depuradores municipals.

(2) Cas de renovació de la planta regional de tractament d'aigües residuals de Kuala Sawah a Malàisia

Amb el creixement de la població urbana i les regulacions de protecció ambiental cada cop més estrictes a Malàisia, la tecnologia MBBR també s'ha adoptat gradualment per a la millora de les plantes de tractament d'aigües residuals municipals. La planta de tractament d'aigües residuals regionals de Kuala Sawah (RSTP) a Negeri Sembilan, operada per Indah Water Konsortium (IWK), necessita urgentment millorar la seva eficiència de tractament per complir amb els estrictes estàndards d'abocament de la Normativa de qualitat ambiental (aigües residuals) de Malàisia de 2009. La planta va adoptar originalment un procés de rasa d'oxidació, tractant 560 m³ de aigües residuals i 560 m³ de aigües residuals. fangs per dia, donant servei a una població de 320.000 PE. No obstant això, el seu efecte d'eliminació de nitrogen va ser inestable i els indicadors d'efluents sovint no van complir els estàndards durant els períodes de càrrega punta, cosa que no era coherent amb la demanda urgent de govern del medi ambient de l'aigua a l'àrea local.

Per resoldre els problemes anteriors sense ampliar la superfície existent (una limitació clau a les zones urbanes), la planta va dur a terme el projecte de renovació dels mitjans MBBR l'any 2023. A la zona aeròbica de la rasa d'oxidació es van afegir mitjans MBBR 37 amb una superfície específica de 800 m²/m³ que representen el 25% del volum del reactor. El projecte de renovació es va implementar per fases, amb cada fase completada en un termini de 10 dies, minimitzant l'impacte en l'explotació. El sistema MBBR va millorar significativament la capacitat de retenció de biomassa, especialment l'enriquiment de bacteris nitrificants (Nitrospira spp.), va millorar la capacitat de la planta per fer front a les fluctuacions de la càrrega orgànica i la càrrega de nitrogen i va resoldre eficaçment el dolor de l'eliminació inestable de nitrogen del procés original.

(3) Comparació del rendiment del tractament abans i després de la renovació

La taula 1 següent resumeix el rendiment del tractament de Kuala Sawah RSTP abans i després de la renovació de MBBR, en comparació amb els límits de descàrrega estàndard A de Malàisia com a referència.

A la taula 1 es pot veure que la renovació del MBBR va millorar significativament l'eficiència del tractament de la planta. Tots els indicadors clau compleixen i superen de manera estable els estàndards de descàrrega de l'estàndard A de Malàisia, entre els quals la taxa d'eliminació de nitrogen d'amoníac va augmentar en més de 20 punts percentuals, solucionant completament el problema dels efluents deficients durant els períodes de càrrega màxima. A més, el sistema MBBR va reduir l'excés de producció de fangs en un 28%, reduint el cost mensual d'eliminació de fangs en aproximadament 25.000 ringgits de Malàisia (RM). Gràcies al disseny d'estalvi d'energia-del sistema MBBR, el cost d'operació només va augmentar un 8%, convertint-lo en una solució econòmica i eficient per a la millora i renovació de la planta, i també proporcionant una referència factible per a la renovació d'altres antigues plantes de tractament d'aigües residuals a Malàisia.

Casos d'aplicació dels mitjans MBBR en el tractament d'aigües residuals industrials

(1) Cas de tractament d'aigües residuals d'una planta de processament de productes lactis d'Amèrica del Nord

En l'àmbit industrial, els mitjans MBBR s'han aplicat amb èxit en el tractament de diversos tipus d'aigües residuals industrials. Per exemple, les aigües residuals de processament d'aliments solen contenir altes concentracions de matèria orgànica (DQO fins a 10.000 mg/L) i greixos, que són difícils de tractar de manera eficient amb els processos tradicionals. Una planta de processament de lactis nord-americà va adoptar un sistema MBBR per tractar les seves aigües residuals de producció. El reactor es va omplir amb un 30% de volum de medi cilíndric MBBR i el temps de retenció hidràulica es va controlar a les 8 hores. Els resultats de l'operació van mostrar que la taxa d'eliminació de DQO va arribar al 92% i la taxa d'eliminació de DQ₅ va arribar al 94%, que era significativament millor que el rendiment del procés de fang activat original (taxa d'eliminació de DQO del 78%); al mateix temps, l'excés de producció de fangs es va reduir en un 30%, reduint eficaçment el cost d'eliminació de fangs i equilibrant l'efecte del tractament i l'economia.

(2) Cas de tractament d'aigües residuals d'una planta farmacèutica asiàtica

Un altre escenari d'aplicació típic és el tractament d'aigües residuals farmacèutiques. Aquestes aigües residuals contenen compostos orgànics tòxics i refractaris, difícils de tractar. Una planta farmacèutica asiàtica va adoptar un sistema combinat de mitjans MBBR i processos avançats d'oxidació (AOP) per tractar les aigües residuals. El MBBR es va utilitzar com a unitat de pre-tractament per eliminar la matèria orgànica biodegradable, reduint la càrrega de tractament dels AOP posteriors i evitant l'impacte de les substàncies tòxiques en els processos posteriors. El reactor MBBR va aconseguir una taxa d'eliminació de DQO del 65% per a les aigües residuals farmacèutiques. Després del tractament mitjançant el procés combinat, la concentració final de DQO de l'efluent va ser inferior a 50 mg/L, complint els estàndards de descàrrega locals. L'aplicació de suports MBBR també va millorar l'estabilitat del sistema de tractament, va afeblir l'impacte de les substàncies tòxiques en el procés de tractament i va assegurar el funcionament estable-a llarg termini del sistema de tractament.

Comparació del rendiment del sistema MBBR en diferents escenaris d'aplicació

La taula 2 a continuació compara el rendiment dels sistemes MBBR en diferents escenaris d'aplicació descrits en aquest article, destacant la versatilitat i adaptabilitat d'aquesta tecnologia i proporcionant referència per a la selecció tècnica de diferents tipus de projectes de tractament d'aigües residuals.

Conclusió

Els casos d'aplicació pràctica anteriors mostren que el medi MBBR és una tecnologia universal i eficient adequada tant per al tractament d'aigües residuals municipals com industrials. Té els avantatges de suportar una càrrega orgànica elevada, una forta resistència a la càrrega de cops i poder cooperar i integrar-se amb altres processos de tractament, la qual cosa la converteix en la solució preferida per resoldre problemes complexos de tractament d'aigües residuals. Especialment a Malàisia, combinat amb les necessitats de fons locals del tractament d'aigües residuals-hi ha una urgència per actualitzar instal·lacions antigues, estrictes restriccions estàndard de descàrrega i la necessitat d'equilibrar l'espai i els costos d'operació-l'aplicació de la tecnologia MBBR ha resolt eficaçment els problemes del tractament d'aigües residuals locals, proporcionant suport tècnic eficient i econòmic per a la governança del medi ambient de l'aigua i també una experiència pràctica valuable per a la gestió de l'aigua a Malàisia. regions.

No dubteu a contactar amb Rachel per parlar-ne més!

WhatsApp:+86 137 9555 6548

Correu electrònic:[email protected]