Kajian Kes Retrofit SBR+MBBR: Tingkatkan Penyingkiran TN Daripada 28.52% Kepada 69.85% dalam WWTP Perbandaran 60,000 M³/d

Apabila loji rawatan air sisa perbandaran 60,000 m³/d di Wilayah Zhejiang menghadapi krisis pematuhan TN musim sejuk - penyingkiran nitrogen biologi runtuh kepada hanya28.52%apabila suhu air turun di bawah 12 darjah - ia tidak dapat membina satu tangki baharu. Tanah berselerak, loji berjalan pada 110% aliran reka bentuk, dan reaktor keluli Lipp SBR yang sudah tua tidak boleh diubah suai secara struktur. Jawapannya adalah untuk membenamkan pembawa biofilem katil bergerak MBBR terus di dalam tangki SBR sedia ada. Dua belas bulan kemudian, penyingkiran TN biologi dicapai69.85%, penyingkiran TP meningkat daripada 70.9% kepada 79.3%, dan jumlah kos operasi tambahan hanyalah0.024 RMB/m³.

Risiko Pematuhan Di Sebalik Peningkatan

Dibina pada tahun 2004 sebagai Fasa I & II dengan kapasiti reka bentuk 60,000 m³/d, kilang itu merawat campuran kira-kira 80% kumbahan domestik dan 20% air sisa industri daripada kilang tekstil dan kertas. Peringkat rawatan biologi utama ialah sistem SBR yang terdiri daripada 12 reaktor tangki keluli Lipp, setiap satunya berdiameter 32 m dengan isipadu kerja 5,000 m³ dan daya pemprosesan reka bentuk 5,000 m³/d. Kereta api rawatan asal ialah:

Kumbahan Mentah → Skrin Kasar → Peneroka Utama → Pemilih SBR → Tangki SBR → Tangki Penampan → Tinggi-Penjelasan Kecekapan → Denitrifikasi Dalam-Penapis Katil → Pembasmian Kuman → Pelepasan

Pada tahun 2014 loji itu telah pun dinaik taraf untuk memenuhi had Kelas A GB 18918-2002 dengan menambahkan-penjelas kecekapan tinggi dan penapis katil dalam denitrifikasi. Tetapi pada 2018 kerajaan wilayah Zhejiang mengeluarkan piawaian DB 33/2169-2018 yang jauh lebih ketat, yang memerlukan efluenTN Kurang daripada atau sama dengan 12 mg/LdanTP Kurang daripada atau sama dengan 0.3 mg/L. Analisis data operasi 2019–2020 menceritakan kisah yang jelas: COD, NH₃-N dan SS lulus secara konsisten, tetapi TP efluen berlegar berhampiran had atas dan TN menunjukkan risiko melebihi musim pada musim sejuk. Apabila suhu air tangki biologi jatuh di bawah 12 darjah , penyingkiran TN biologi SBR turun kepada hanya 28.52%, memaksa penapis penyahtelan hiliran membawa lebih daripada 45% daripada jumlah penyingkiran TN melalui dos sumber karbon - tongkat rapuh-yang mahal dan pematuhan.

Mengapa Kereta kebal Baharu Bukan Pilihan

Peningkatan telah dikekang oleh lima realiti sukar yang serta-merta menolak pengembangan enapcemar diaktifkan-konvensional:

• Loji telah beroperasi pada atau melebihi kapasiti reka bentuk - aliran harian puncak mencapai 67,000 m³/d berbanding reka bentuk 60,000 m³/d - meninggalkan margin hidraulik sifar untuk penutupan pembinaan.
• Tangki SBR ialah struktur keluli Lipp berusia 10{{1} tahun; memotong atau mengukuhkannya untuk pengubahsuaian struktur adalah amat sukar dan berisiko.
• Tanah yang tersedia di dalam sempadan tumbuhan berselerak, berbentuk tidak teratur, dan terlalu kecil untuk lembangan rawatan biologi baharu.
• Tingkap pembinaan bertindih musim banjir, dan loji tidak boleh ditutup, tidak dapat mengurangkan volum rawatan untuk tempoh yang lama, dan tidak dapat membuang efluen substandard semasa pembinaan.
• Kemudahan penyahairan enap cemar sedia ada tidak diperluaskan, yang mengehadkan keupayaan loji untuk membuang lebihan enap cemar daripada tangki biologi.

Selepas menilai pilihan, pasukan reka bentuk memilihSBR+MBBRsebagai penyelesaian teras: benamkan pembawa biofilem yang digantung terus ke dalam tangki SBR sedia ada tanpa mengubah struktur tangki, tambahkan-pencampur khusus MBBR dan skrin pengekalan masuk/alur keluar dan-optimumkan semula pemasaan kitaran SBR untuk memihak kepada denitrifikasi. Ini mengekalkan modal yang telah dilaburkan dalam tangki keluli sambil membuka kunci langkah-perubahan dalam kapasiti penyingkiran nitrogen biologi.

Reka Bentuk Sasaran Kualiti Air

Parameter kualiti air influen dan efluen reka bentuk diringkaskan di bawah. Ambil perhatian bahawa nilai kurungan untuk NH₃-N dan TN ialah had musim sejuk yang digunakan apabila suhu air di bawah 12 darjah - rejim pengendalian yang paling mencabar dan tepat di mana sistem SBR asal gagal.

Had 0.3 mg/L TP amat diperlukan untuk sistem biologi, itulah sebabnya loji menggabungkan pengambilan fosforus biologi dengan dos PAC pada -penjelas kecekapan tinggi sebagai langkah penggilap. Sasaran reka bentuk TN, sementara itu, menuntut peringkat biologi melakukan pengangkatan berat supaya penapis denitrifikasi hiliran tidak lagi perlu mengimbangi kerugian biologi musim sejuk.

Reka Bentuk Retrofit: MBBR Di Dalam Tangki SBR Sedia Ada

Pengubahsuaian menukar semua 12 tangki SBR sedia ada kepada reaktor SBR+MBBR sambil mengekalkan zon pemilih sedia ada dan volum zon tindak balas utama. Di dalam zon tindak balas utama, zon MBBR telah diwujudkan dan dipasang dengan pembawa biofilem yang digantung serta sistem skrin pengekalan masuk/alur keluar untuk mengelakkan kehilangan pembawa. Salutan-tahan haus telah digunakan pada dinding dalam setiap tangki keluli Lipp untuk melindungi permukaan keluli daripada lelasan daripada pembawa yang bergerak sepanjang hayat perkhidmatan yang panjang.

Parameter reka bentuk teras sistem SBR+MBBR ialah: reaktor tangki keluli diameter 32 m dan volum 5,000 m³, luas permukaan khusus pembawa MBBR yang berkesanLebih besar daripada atau sama dengan 400 m²/m³, halaju aliran skrin pengekalan Kurang daripada atau sama dengan 0.05 m/s, dan keliangan skrin 38%–40%. Sistem pengudaraan cakera membran sedia ada telah dikekalkan dan digunakan semula, yang seterusnya mengurangkan kos peralatan dan kerja pembinaan.

Rajah 1: Aliran Proses Dinaik Taraf

Aliran proses peningkatan-siaran ditunjukkan di atas. Strategi pembinaan utama adalah untuk memasang semula satu tangki SBR pada satu masa, menyelaraskan aliran antara Fasa I/II dan loji Fasa III yang lebih baharu semasa tempoh pembinaan supaya jumlah kapasiti rawatan tidak pernah dikurangkan. Pendekatan berurutan inilah yang membolehkan projek itu berjalan melalui musim banjir tanpa penutupan atau pelepasan substandard.

Rajah 2: Susun Atur Retrofit Reaktor SBR+MBBR

Peralatan utama yang ditambah untuk sistem MBBR diringkaskan dalam jadual di bawah. Bersama-sama, item ini menukarkan tangki pengudaraan kelompok kepada reaktor pertumbuhan-tergantung hibrid yang digantung yang mampu kedua-dua nitrifikasi dan denitrifikasi dalam kitaran yang sama.

Mengapa Kawalan Proses{0}}Penalaan Semula Penting

Perkakasan sahaja tidak mencukupi - logik kitaran SBR juga terpaksa diubah untuk mencipta tetingkap penyahtanusan anoksik. Kitaran SBR asal ialah 6 jam setiap kelompok: isi 1 jam (dengan pengudaraan), tindak balas 2 jam, settle 1.5 jam, dekan 1.5 jam. Masalah dengan jujukan ini ialah pengudaraan semasa fasa isian menggunakan sumber karbon melalui pengoksidaan dan bukannya menyimpannya untuk denitrifikasi.

Selepas menambah pengadun penyahiruan, fasa isi telah ditukar kepada pencampuran tidak-berudara (anoksik). Kitaran yang dioptimumkan menjadi: isi 1 jam (pencampuran anoksik), bertindak balas 1 jam, settle 1 jam, dekan 1 jam. Penjujukan semula-yang mudah ini mencipta zon anoksik di mana pendenitrifikasi heterotrofik boleh mengurangkan nitrat kepada gas nitrogen menggunakan sumber karbon influen - secara mendadak memotong keperluan karbon luaran di hiliran.

Semasa musim sejuk (pertengahan-November hingga pertengahan-Mac), apabila purata suhu air tangki biologi turun di bawah 12 darjah , kitaran dilanjutkan melebihi 6 jam untuk mengimbangi pengurangan aktiviti mikrob. Selain itu, enap cemar terkoagulasi secara magnetik daripada peringkat rawatan tertiari telah dimasukkan semula ke dalam tangki SBR untuk meningkatkan kebolehmendapan enap cemar dan meningkatkan kapasiti penyingkiran nitrogen - penggunaan semula bijak produk sampingan-yang turut menstabilkan pemendapan enap cemar pada musim sejuk.

Keputusan Operasi Dan Prestasi

Peningkatan SBR+MBBR telah disiapkan dan ditauliahkan pada Disember 2022. Data prestasi di bawah membandingkan peringkat biologi sebelum dan selepas pengubahsuaian - dan peningkatan paling ketara pada bulan-bulan musim sejuk yang sebelum ini menyebabkan kegagalan pematuhan.

Jumlah Penyingkiran Nitrogen: Daripada 28.52% kepada 69.85%

Selepas naik taraf, kecekapan penyingkiran TN peringkat biologi SBR meningkat daripada kira-kira 28.52% kepada69.85%. Dua mekanisme memacu peningkatan ini. Pertama, pencampuran anoksik semasa fasa pengisian menyediakan keadaan optimum untuk penyahtelan dengan membiarkan pengurangan nitrat bahan api karbon pengaruh. Kedua, pembawa MBBR membetulkan dan memperkaya-bakteria nitrifikasi yang semakin perlahan pada permukaan yang dilindungi, meningkatkan nitrifikasi walaupun pada suhu rendah di mana-penukar pertumbuhan terampai bergelut. Dalam sistem denitrifikasi dua-peringkat yang dioptimumkan (peringkat biologi SBR + penapis denitrifikasi hiliran), peringkat biologi kini menyumbang kira-kira85% daripada jumlah penyingkiran nitrogen, berbanding di bawah 24% sebelum peningkatan - itulah sebabnya penggunaan sumber karbon pada penapis denitrifikasi jatuh dengan begitu mendadak.

Rajah 3: Efluen TN Sebelum Dan Selepas Naik Taraf

Jumlah Penyingkiran Fosfor: 70.9% hingga 79.3%

Tanpa menambah agen penyingkiran fosforus kimia pada peringkat biologi, penyingkiran TP biologi SBR bertambah baik daripada 70.9% (influen 2.86 mg/L, efluen 0.81 mg/L) kepada79.3%(influen 3.05 mg/L, efluen 0.63 mg/L) - setahun-pada-peningkatan tahun sebanyak 8.4%. Biojisim yang lebih padat, lebih stabil yang disokong oleh pembawa, digabungkan dengan kebolehmendapan enap cemar yang lebih baik, menyumbang kepada keuntungan ini. Apabila digabungkan dengan dos PAC pada penjernih-kecekapan tinggi, TP efluen akhir pasti memenuhi standard ketat Kurang daripada atau sama dengan 0.3 mg/L.

Rajah 4: TP Efluen Sebelum Dan Selepas Naik Taraf

Perbandingan Teknikal Dan Ekonomi

Jumlah pelaburan untuk pengubahsuaian SBR+MBBR adalah lebih kurang19 juta RMB, dan peningkatan kos operasi langsung adalah sahaja0.024 RMB/m³. Jadual di bawah membandingkan proses SBR+MBBR dengan dua teknologi peningkatan alternatif utama: enap cemar teraktif A²/O konvensional dan bioreaktor membran MBR.

Perbandingan menjadikan cadangan nilai jelas. MBR memberikan kualiti efluen yang sangat baik tetapi pada 3–4 kali ganda pelaburan peralatan dan kira-kira 10 kali ganda kos operasi SBR+MBBR, serta penyenggaraan pembersihan-membran berat. A²/O konvensional murah untuk dibina tetapi memerlukan kawasan tanah yang luas - tepatnya sumber yang tidak dimiliki oleh tumbuhan ini. SBR+MBBR terletak di bahagian tengah yang seimbang: pelaburan sederhana, kira-kira 30% kurang tanah daripada konvensional, kos operasi yang agak rendah dan penyelenggaraan yang mudah. Untuk naik taraf loji sedia ada di mana tanah dikekang dan gangguan pembinaan mesti diminimumkan, ia adalah pemenang pragmatik.

Kesimpulan Dan Implikasi Industri

Kajian kes kejuruteraan ini menunjukkan beberapa kesimpulan yang penting untuk industri rawatan air yang lebih luas:

• SBR+MBBR menyelesaikan penyingkiran TN dalam sistem SBR.Dengan membenamkan pembawa MBBR ke dalam reaktor SBR sedia ada dan mengoptimumkan kitaran pengudaraan/pencampuran, penyingkiran TN biologi meningkat daripada 28.52% kepada 69.85%. Ini telah menghapuskan keperluan untuk dos sumber karbon yang berlebihan pada penapis denitrifikasi hiliran dan memastikan pematuhan walaupun semasa keadaan suhu-rendah musim sejuk.
• Tiada struktur baharu diperlukan.Keseluruhan naik taraf biologi telah dicapai tanpa membina mana-mana tangki baharu - kelebihan yang menentukan untuk-tumbuhan terhad ruang. Struktur tangki keluli Lipp sedia ada telah dipelihara dengan hanya pengubahsuaian kecil: salutan tahan haus-, pembancuh tambahan dan skrin pengekalan.
• Kos operasi tambahan yang rendah.Jumlah pelaburan sebanyak 19 juta RMB dan peningkatan kos operasi hanya 0.024 RMB/m³ menjadikan kos ini-berkesan tinggi berbanding dengan alternatif seperti MBR pada 0.7–0.8 RMB/m³.
• Prestasi musim sejuk yang terbukti.Proses ini menghasilkan penyingkiran yang teguh pada suhu air di bawah 12 darjah , cabaran biasa untuk penyingkiran nitrogen biologi dalam iklim sederhana.
• Boleh skala dan boleh ditiru.Pendekatan pengubahsuaian tangki tunggal-berjujukan membolehkan pelaksanaan tanpa penutupan loji, menjadikannya sesuai untuk loji berasaskan SBR-tua lain yang menghadapi keperluan peningkatan yang serupa.

Penyelesaian MBBR Dan Peneroka Tiub Cenderung Kami

Kajian kes ini menyerlahkan peranan penting yang dimainkan oleh proses rawatan biologi dan fizikal bersepadu dalam menaik taraf loji rawatan air sisa moden. Syarikat kami menawarkan rangkaian lengkap produk pelengkap untuk projek jenis ini:

• Pembawa biofilem MBBR- media poliuretana dan HDPE dengan luas permukaan tertentu dari 400 hingga 800 m²/m³ untuk disesuaikan dengan konfigurasi proses dan sasaran rawatan yang berbeza;
• Skrin dan sistem pengekalan MBBR- tersuai-penyelesaian penyaringan masuk/luar SS304 yang direka untuk mengelakkan kehilangan pembawa;
• Peneroka tabung condong- Media tiub sarang lebah PP/PVC untuk-pepejal kecekapan tinggi-pemisahan cecair dalam penjernih dan tangki pemendapan, melengkapkan rawatan biologi MBBR;
• Peresap cakera gelembung halus- Penyebar cakera membran EPDM dengan saiz liang 20–50 μm untuk pengudaraan-kecekapan tinggi dalam reaktor biologi;
• Sokongan teknikal- bantuan reka bentuk lengkap untuk pengubahsuaian MBBR, termasuk pemilihan pembawa, reka bentuk pengudaraan, pengekalan saiz skrin dan pengoptimuman proses.