Rekstur Áhrif uppfærsluverkefnis skólphreinsistöðvar í Tianjin
Afrennslishreinsistöð í Tianjin gekkst undir uppfærslu- og endurnýjunarverkefni sem tók upp Modified Bardenpho-MBBR-ferlið og hækkaði frárennslisgæði úr A-staðal sem tilgreindur er í "Losunarstaðall mengunarefna fyrir hreinsistöðvar fyrir skólphreinsistöðvar sveitarfélaga" (GB 18918-2002) í staðbundinn staðal 59 DBian-12jin Class A/59DBian. Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) ferlið felur í sér að MBBR svifvöldum burðarefnum er bætt inn í reactor, útvegað staði fyrir örveruviðhengi og myndað áfastar líffilmur, og þar með aukið virkan lífmassa í kerfinu og náð að fjarlægja mengunarefni. MBBR ferlið býður upp á kosti eins og mikla meðferðarhleðslu, sterka mótstöðu gegn höggálagi, stöðugan meðferðarafköst, einföld rekstrarstjórnun og sveigjanlegan ferlarekstur. Sífellt fleiri hreinsunarstöðvar í Kína taka upp MBBR-ferlið til endurbóta. Þessi grein greinir rekstrarframmistöðu ræsistöðvar í Tianjin eftir uppfærslu þess, með það að markmiði að veita viðmið fyrir sambærileg uppfærsluverkefni.
1. Núverandi líffræðilegt köfnunarefnis- og fosfórfjarlægingarferli
Upprunalegur lífræni tankurinn notaði A²/O ferli með meðhöndlunargetu upp á 12.500 t/d. Hönnunar heildaraldur seyru var 14 dagar, styrkur blandaðra sviflausna (MLSS) var 3.500 mg/L, hönnunarhitastig vatns var 10 gráður, afrakstur seyru var 0,936 kgSS/kgBOD og seyruhleðsla var 0,082 kgBOD/kgMLSS. Virk vatnsdýpt líffræðilega tanksins var 6 m, heildarmagn tanksins var 9.052,2 m³ og heildar vökvasöfnunartími (HRT) 17,4 klst. Dreifing hormónauppbótarmeðferðar var: valsvæði 0,58 klst., loftfirrt svæði 1,38 klst., anoxískt svæði 2,85 klst., sveiflusvæði 0,92 klst. og loftháð svæði 11,67 klst. Endurvinnsla seyru var 100% og innri endurvinnsla blandaðs áfengis var 300%. Upprunalegi líffræðilegi tankurinn samanstóð fyrst og fremst af loftfirrtum-óoxuðum-loftháðum hlutum. Rekstrarbreytur gætu verið aðlagaðar út frá innstreymisskilyrðum og frárennsliskröfum til að ná nitur- og fosfórfjarlægingu, þar sem frárennslisgæði uppfyllir A-staðalinn GB 18918-2002.
2. Yfirlit yfir Uppfærslu- og endurnýjunarverkefnið
Þessi uppfærsla miðar að því að bæta frárennslisgæði til að uppfylla A Class A staðal staðbundins staðals Tianjin "Losunarstaðall mengunarefna fyrir hreinsistöðvar fyrir skólphreinsistöðvar sveitarfélaga" (DB 12/599-2015). Hönnuð aðrennslis- og frárennslisgæði eru sýnd íTafla 1. Samkvæmt hönnun innrennslis- og frárennslis-TN-gilda þarf að ná frárennsli-TN undir 10 mg/L 75,6% denitrification hlutfall í líffræðilega tankakerfinu. Uppruni líffræðilega tankurinn notaði A²/O stillingu. Útreikningar byggðir á upprunalegu tankstillingunni bentu til þess að innra endurvinnsluhlutfall þyrfti að hækka úr upprunalegu 200% í 310%, ásamt miklu magni af ytri kolefnisgjafa. Þetta myndi ekki aðeins auka rekstrarkostnað heldur gæti stórt magn innra endurvinnsluflæðis truflað anoxískt umhverfið. Þetta gæti leitt til þess að raunverulegur hormónauppbótarmeðferð á súrefnislausu svæði sé minni en lágmarksþörf, sem hefur áhrif á virkni denitrification. MBBR ferlið eykur afrennslisgetu kerfisins og bætir gæði frárennslis með því að bæta við sviflausnum burðarefnum til að auka styrk lífmassa innan tanksins og uppfylla þannig uppfærslukröfur.
Án þess að breyta núverandi rúmmáli lífrænna geyma voru innri virknisvæði líffræðilega tanksins endurstillt. Upprunalegu A²/O stillingunni (loftfirrt-óoxískt-loftháð) var breytt í Bardenpho 6-þreps stillingu: loftfirrt svæði, anoxískt svæði, sveiflusvæði, loftháð svæði, eftir-anoxískt svæði} og eftir{8}. Nánar tiltekið var upprunalega valsvæðinu breytt í loftfirrt svæði. Upprunalega loftfirrt svæði, sveiflusvæði (framhluti) og anoxískt svæði voru öll notuð sem for-anoxískt svæði. Fremri helmingur fyrsta gangsins á upprunalegu loftháðu svæði var stilltur á sveiflusvæði. Upprunalegum fyrsta, öðrum og þriðju loftháðu göngunum var breytt í MBBR svæði, þar sem upphengdum burðarefnum var bætt við ásamt inntaks-/úttaksskimunarkerfum og botnhjálparloftunarkerfi. Fjórða loftháða ganginum var breytt í -óoxunarlaust svæði. Upprunalega sveiflusvæðið var skipt í sundur og stillt í eftir-óoxandi og eftirloftháð svæði. Færibreytur endurgerða líffræðilega tanksins eru sýndar íTafla 2.
Varðandi vinnsluferlið er blandaður vökvi frá loftháða svæðinu endurunninn í súrefnislausa svæðið og kolefnisgjafa er bætt við innan þess. Denitrifying bakteríur nýta kolefnisgjafann fyrir denitrification til að fjarlægja nítrat köfnunarefni sem framleitt er á loftháða svæðinu. Leifar af nítratköfnunarefni fer inn í eftir-anoxunarsvæðið, þar sem viðbótar kolefnisgjafa er bætt við til að halda áfram afeitrun. Eftir endurnýjun er styrkur blönduðu áfengis sviflausna (MLSS) 4.000 mg/L, endurvinnsla seyru er 50%–100%, innri endurvinnslu blandaðs áfengis er 200%–250% og uppleyst súrefni í MBBR svæði er 2–5 mg/L. Ferlisflæðirit eftir endurbætur er sýnt íMynd 1.
3. Kerfi gangsetning eftir líffræðilega tank endurnýjun
Eftir að endurnýjun lífrænna geyma var lokið hófst gangsetning. Afvötnuðu seyru frá öðru hreinsivatni var bætt í lífræna tankinn, sem jók hratt seyrustyrkinn í yfir 3.000 mg/L á stuttum tíma. Þetta stytti seyruræktunar- og aðlögunartímann, sem gerði líffræðilega tankinn fljótlega gangsettan og endurheimt köfnunarefnis- og fosfórfjarlægingargetu hans. Á reynslutímanum, vegna tiltölulega lágs innstreymis og styrks mengunarefna, var raunverulegt rekstrarálag lægra en hönnunarálag. Aðferðin var fyrst að rækta og aðlaga virkjaða seyru þar til líffræðilega kerfið varð stöðugt og frárennslisgæði uppfylltu staðla, bæta síðan við MBBR burðarefni til að mynda líffilmu.
Eftir að burðarefnin voru sett í loftháða hluta líffræðilega tanksins var þeim fyrst sökkt. Örverur festast smám saman við yfirborð þeirra. Sjónrænt breyttist liturinn á yfirborði burðarefnisins úr hvítu í dauft jarðgult eftir því sem fleiri örverur festust og líffilman varð þéttari. Bærarliturinn dýpkaði smám saman. Tveimur mánuðum eftir að burðarefni var bætt við var líffilmumyndun góð, yfirborð burðarins virtist gulleitt-brúnt og liturinn dýpkaði smám saman. Fjórum mánuðum eftir að burðarefni var bætt við virtist líffilman á yfirborði burðarins dökkbrún og var þétt. Hægt var að fylgjast með framvindu líffilmumyndunar á grundvelli breytinga á lit burðarefnisins, eins og sýnt er íMynd 2. Í desember 2021 leiddi smásjárrannsókn á virkjaðri seyru úr lífrænu tankinum og seyru frá burðarberunum í ljós þétt flókamannvirki með góða aðsogs- og seti eiginleika. Sjónrænt sýndu burðarefnin augljósa líffilmumyndun. Með smásjárrannsókn komu fram lífverur eins og Vorticella, Opercularia og Epistylis, og einstaka sinnum sáust nokkrar hreyfanlegar ciliates, sem bendir til þess að líffilmumyndunarstiginu sé lokið.
4. Rekstrarárangur eftir endurbætur á líffræðilegum tanki
4.1 Fjarlægingarárangur fyrir COD og BOD eftir endurnýjun
Frárennsli COD og BOD gildi fyrir árið 2022 eru sýnd íMynd 3. Frárennsli COD var á bilinu 10,2 til 24,9 mg/L, að meðaltali 18,0 mg/L. BOD frárennslis var á bilinu 2,1 til 4,9 mg/L, með að meðaltali 3,4 mg/L. Bæði frárennsli COD og BOD uppfylltu stöðugt Tianjin staðbundinn Class A staðal. Endurnýjaða kerfið sýndi ekki aðeins góða flutningsgetu fyrir COD og BOD heldur hélt einnig stöðugu og samhæfu magni frárennslis COD og BOD á flóðatímabilinu, jafnvel þegar raunverulegt álag álversins náði 110% af hönnunargetu hennar. Þetta gefur til kynna að kerfið hafi góða mótstöðu gegn höggálagi.
4.2 Fjarlægingarárangur fyrir TN og NH₃-N eftir endurnýjun
Frárennslisgildin TN og NH₃-N fyrir árið 2022 eru sýnd íMynd 4. TN var á bilinu 3,72 til 8,74 mg/L, með að meðaltali 6,43 mg/L. NH₃-N var á bilinu 0,02 til 1,25 mg/L, að meðaltali 0,12 mg/L. Við vetrarrekstur, vegna lægra hitastigs, minnkaði nítrunar- og denitrification hraði. Í reynd var styrkur seyru hækkaður í yfir 6.000 mg/L. Vinna við háan seyrustyrk er gagnleg til að bæta líffræðilega kerfisþol gegn höggálagi, sérstaklega við lágt hitastig. Samlegðaráhrifin milli mikils seyrustyrks og líffilmunnar sem fest er við MBBR burðarefni eykur meðferðaráhrif líffræðilega kerfisins.
MBBR burðarefni veita hagstætt umhverfi fyrir örverusamfélög, styðja við vöxt þeirra og æxlun. Eftir aðlögun og þroska styrkist nítrunar- og denitrification getu líffilmunnar. Örverur festast og vaxa lagskipt á burðarflötinn, auka þéttleika dýradýra og mynda stór, þétt og hratt stöðug seyrubygging. Þegar þær standa frammi fyrir breytingum á ytri vatnsgæði, seyta örverur á yfirborði burðarefnisins utanfrumufjölliðuefni (EPS) til sjálfsverndar- og draga þannig úr áhrifum skyndilegra breytinga á vatnsgæði á innra-lagsörverurnar.
Í hreinsunarstöðvum sem nota MBBR-ferlið hefur samtímis nitrification og denitrification (SND) fyrirbæri sést á loftháðu burðarsvæðinu. Við prófun á TN-gildum innrennslis og frárennslis frá loftháða burðarsvæðinu kom í ljós 2–6 mg/L munur. Þessi munur var meira áberandi, sérstaklega þegar uppleysta súrefnið í loftháða tankinum var stjórnað undir 2 mg/L, sem bendir til marktækara SND við lágt uppleyst súrefnisskilyrði. Frárennsli TN frá efri botnfallstankinum hefur að fullu uppfyllt staðlana, sem þýðir að TN fjarlægingu var lokið á líffræðilegu meðhöndlunarstigi. Í raunverulegri notkun starfar afnítrandi djúpsían- sem verndarferli. Við venjulegar aðstæður virkar það sem venjuleg sía til að tryggja að SS vísarnir uppfylli staðla.
4.3 Flutningur árangur fyrir TP og SS eftir endurnýjun
Frárennslisgildi TP og SS fyrir árið 2022 eru sýnd íMynd 5. Frárennsli hreinsunarstöðvarinnar var á bilinu 0,04 til 0,22 mg/L, með að meðaltali 0,10 mg/L. Frárennsli SS var á bilinu 1 til 4 mg/L, að meðaltali 2,2 mg/L. Eftir uppfærsluna var TP frárennsli efri botnfallsgeymis um 1,0 mg/L og SS um 26 mg/L. Með því að bæta járnklóríði og PAM í hávirkni botnfallstanksins til að auka storknun og með frekari hreinsun í afrennslisdjúpsíunni-, stóðst frárennslið TP og SS stöðugt staðbundnum A-staðal í Tianjin og litagildið minnkaði verulega.
5. Niðurstaða
Til að uppfylla staðbundinn flokk A staðal í Tianjin var upprunalega A²/O ferlinu við hreinsunarstöðina breytt í Bardenpho fimm-þreps uppsetningu, þar sem MBBR ferlið var innlimað í loftháða hlutanum til að auka líffræðilega nitureyðingu, draga úr frárennsli TN og NH₃-N. Á flóðatímabilinu með ofhleðslu, stóðust allir vísbendingar stöðugt staðla, sem sýndu góða höggþol. Eftir endurnýjun lífrænna tanka var innra endurvinnsluhlutfallið 200%–300%, ytri endurvinnsla seyru var 50%–100%, styrkur seyru var 4.000–6.000 mg/L, uppleyst súrefni á loftháða svæðinu var stjórnað við 3–5 mg/L, og uppleyst súrefni við anaerobic svæði á anaerobic svæði 020. mg/L. Árið 2022 voru frárennslisgæði hreinsunarstöðvarinnar: COD 10,2–24,9 mg/L, meðaltal 18,0 mg/L; BOD 2,1–4,9 mg/L, meðaltal 3,4 mg/L; NH₃-N 0,02–1,25 mg/L, meðaltal 0,12 mg/L; TN 3,72–8,74 mg/L, meðaltal 6,43 mg/L; TP 0,04–0,22 mg/L, meðaltal 0,1 mg/L; SS 1–4 mg/L, meðaltal 2,2 mg/L. Allir uppfylltu stöðugt flokk A staðal staðbundins staðals Tianjin "Losunarstaðall mengunarefna fyrir hreinsistöðvar fyrir skólphreinsistöðvar sveitarfélaga" (DB 12/599-2015).