Προηγμένη αφαίρεση αζώτου σε WWTPs: Pure Biofilm MBBR Process Design & Performance Analysis|Μελέτη περίπτωσης

Dec 29, 2025

Αφήστε ένα μήνυμα

Μηχανικός Σχεδιασμός και Απόδοση Διεργασίας Καθαρής Βιοφίλμ MBBR για Προηγμένη Αφαίρεση Αζώτου

 

Με τη συνολική πρόοδο της κατασκευής του οικολογικού πολιτισμού της Κίνας, τα πρότυπα απόρριψης για μονάδες επεξεργασίας λυμάτων (WWTP) γίνονται όλο και πιο αυστηρά. Το πρότυπο Βαθμού Α του "Πρότυπου Απόρριψης Ρύπων για Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Αστικών Λυμάτων" (GB 18918{10}}2002) απαιτεί TN μικρότερο ή ίσο με 15 mg/L, ενώ τα τοπικά πρότυπα σε περιοχές όπως το Πεκίνο και η Shandong ορίζουν ρητά το όριο από mg/L σε TN Les. Αυτά τα υψηλά πρότυπα εκτείνονται πέρα ​​από τα όρια ποιότητας του νερού, θέτοντας αυστηρότερες απαιτήσεις για τη σταθερότητα των λυμάτων. Κατά συνέπεια, υπάρχει επιτακτική ανάγκη να ενισχυθεί η ικανότητα απομάκρυνσης αζώτου των διεργασιών επεξεργασίας. Μια προσέγγιση είναι η αύξηση της δοσολογίας της πηγής άνθρακα στην υπάρχουσα διαδικασία για τη βελτίωση της απονιτροποίησης, αλλά αυτό οδηγεί σε υψηλό λειτουργικό κόστος και αυξημένες εκπομπές άνθρακα. Εναλλακτικά, η προσθήκη προηγμένων εγκαταστάσεων αφαίρεσης αζώτου, που συχνά χρησιμοποιούν μεθόδους βιοφίλμ για τον αποτελεσματικό εμπλουτισμό των βακτηρίων απονιτροποίησης, μπορεί να ενισχύσει την απομάκρυνση του TN, να μειώσει την ανάγκη για εξωτερικές πηγές άνθρακα και να μειώσει τις εκπομπές άνθρακα. Το Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR), με τα πλεονεκτήματά του στον ισχυρό λειτουργικό εμπλουτισμό βακτηρίων, το μικρό αποτύπωμα και την απλή λειτουργία και συντήρηση, έχει εφαρμοστεί ευρέως στην κατασκευή, την επέκταση και την αναβάθμιση των WWTP. Μπορεί να επιτύχει σταθερά πρότυπα απόρριψης καλύτερα από την ποιότητα των επιφανειακών υδάτων οιονεί κατηγορίας IV και έχει σημαντικές δυνατότητες και πλεονεκτήματα για προηγμένη απομάκρυνση αζώτου σε WWTP. Αυτό το άρθρο λαμβάνει μια WWTP στο Shandong ως μελέτη περίπτωσης για να αναλύσει τη λογική σχεδιασμού και τη λειτουργική απόδοση της εφαρμογής μιας διαδικασίας καθαρού βιοφίλμ MBBR για προηγμένη αφαίρεση αζώτου, με στόχο την παροχή τεχνικής αναφοράς για αποτελεσματική απονιτροποίηση λυμάτων.

 


 

1. Επισκόπηση έργου

 

1.1 Εισαγωγή Έργου

Ένα WWTP στο Shandong κατασκευάστηκε σε δύο φάσεις. Η πρώτη φάση, χρησιμοποιώντας τη διαδικασία BIOLAK, τέθηκε επίσημα σε λειτουργία τον Νοέμβριο του 2003 με δυναμικότητα επεξεργασίας 40.000 m³/ημέρα. Η διάταξη της διαδικασίας BIOLAK και η διαθέσιμη περιοχή για αναβάθμιση εμφανίζονται στοΕικόνα 1. Αρχικά, η ποιότητα των λυμάτων πληρούσε το πρότυπο Βαθμού Β του GB 18918-2002. Μέχρι το 2020, μέσω της ενισχυμένης δοσολογίας της πηγής άνθρακα και της προσθήκης προηγμένης επεξεργασίας, η ποιότητα των λυμάτων βελτιώθηκε στο πρότυπο Βαθμού Α. Έως το 2023, μετά από τρία χρόνια λειτουργίας, η συνολική ποιότητα των λυμάτων θα μπορούσε γενικά να πληροί το πρότυπο Βαθμού Α, αλλά αντιμετώπισε δύο μεγάλες προκλήσεις σχετικά με την αφαίρεση αζώτου:

Δοσολογία υψηλής πηγής άνθρακα: Για να επιτευχθεί ο στόχος TN Λιγότερο ή ίσο με 15 mg/L, απαιτήθηκε σημαντική ποσότητα εξωτερικής πηγής άνθρακα. Οι υπολογισμοί που βασίστηκαν σε τμήματα διεργασίας έδειξαν λόγο C/N τόσο υψηλό όσο 5,9, ενώ η διαδικασία AAO στη δεύτερη φάση του εργοστασίου απαιτούσε μόνο C/N 4,5–5,0 για να διασφαλιστεί σταθερή συμμόρφωση με το TN. Η προσθήκη μεγάλης πηγής άνθρακα επηρέασε επίσης αρνητικά την αερόβια διαδικασία νιτροποίησης, αυξάνοντας τη ζήτηση οξυγόνου στην αερόβια ζώνη.

Κακή σταθερότητα απομάκρυνσης αζώτου: Εφόσον η νιτροποίηση και η απονιτροποίηση πραγματοποιήθηκαν στην ίδια δεξαμενή υπό διαφορετικές απαιτούμενες συνθήκες, οι λειτουργικές παράμετροι χρειάζονταν συχνή προσαρμογή με βάση τις αλλαγές εισροής. Ο έλεγχος του NH3-N και του TN ήταν αντιφατικός, καθιστώντας δύσκολη τη διατήρηση μιας σταθερής ισορροπίας μεταξύ νιτροποίησης και απονιτροποίησης. Η αντίσταση του συστήματος σε κρουστικό φορτίο ήταν μέτρια, οδηγώντας σε κακή σταθερότητα των εκροών.

Ως εκ τούτου, ήταν απαραίτητη μια αναβάθμιση της αρχικής διαδικασίας BIOLAK, με βασικούς στόχους την επίλυση της σύγκρουσης μεταξύ νιτροποίησης και απονιτροποίησης, μείωση του λειτουργικού κόστους αφαίρεσης αζώτου και βελτίωση της σταθερότητας των λυμάτων.

news-1080-700

1.2 Προκλήσεις αναβάθμισης

Καθώς η διαδικασία BIOLAK ήταν ακατάλληλη για τροποποίηση στη δεξαμενή-για τη βελτίωση της απόδοσης, το σχέδιο ήταν να ενισχυθεί η επεξεργασία με την κατασκευή μιας νέας προηγμένης μονάδας αφαίρεσης αζώτου. Η αρχική διαδικασία BIOLAK επικεντρώθηκε κυρίως στη νιτροποίηση με την απονιτροποίηση ως δευτερεύουσα, ενώ η νέα διαδικασία θα επικεντρωνόταν στην απονιτροποίηση. Δεδομένων των πραγματικών αναγκών ανακαίνισης, το έργο αντιμετώπισε δύο μεγάλες προκλήσεις: περιορισμένη διαθέσιμη γη για τη νέα διαδικασία και υψηλές απαιτήσεις λειτουργικής απόδοσης.

Περιορισμένη Διαθέσιμη Γη για Νέα Διαδικασία: Η νέα κατασκευή έπρεπε να ολοκληρωθεί εντός του υπάρχοντος εργοστασίου, το οποίο ουσιαστικά δεν είχε δεσμευμένη γη. Η κατασκευή ήταν δυνατή μόνο σε μια πράσινη ζώνη δίπλα στις δεξαμενές BIOLAK, με διαθέσιμη επιφάνεια 400 m². Αυτό σήμαινε ότι το αποτύπωμα του νέου έργου ανά μονάδα επεξεργασμένου νερού έπρεπε να είναι μικρότερο ή ίσο με 0,01 m²/(m³·d).

Απαιτήσεις Υψηλής Λειτουργικής Απόδοσης: Δεν ήταν μια απλή αναβάθμιση αλλά μια περαιτέρω βελτιστοποίηση της βιοχημικής λειτουργικής ζώνης. Η νέα μονάδα αναμενόταν να χειρίζεται φορτίο αφαίρεσης αζώτου 20 mg/L. Αυτή η διαδικασία όχι μόνο έπρεπε να ολοκληρωθεί σε περιορισμένη γη, αλλά χρειάστηκε επίσης να μειωθεί η δοσολογία της πηγής άνθρακα σε σύγκριση με την αρχική απονιτροποίηση BIOLAK, διασφαλίζοντας παράλληλα σταθερή απόδοση απονιτροποίησης. Έτσι, τέθηκαν υψηλές απαιτήσεις τόσο για την απόδοση αφαίρεσης αζώτου όσο και για την αποδοτικότητα χρήσης της πηγής άνθρακα.

 


 

 

2. Σύγκριση και επιλογή διεργασιών

 

Μετά την επεξεργασία με τη διεργασία BIOLAK, τα απόβλητα ΤΝ αποτελούνται κυρίως από νιτρικό άζωτο. Επί του παρόντος, οι ώριμες προηγμένες διεργασίες αφαίρεσης αζώτου χρησιμοποιούν κυρίως μεθόδους βιοφίλμ, που χαρακτηρίζονται από μικροοργανισμούς που εμπλουτίζονται αποτελεσματικά σε επιφάνειες φορέα σε προσκολλημένη κατάσταση, προσφέροντας σημαντικά υψηλότερη αποτελεσματικότητα εμπλουτισμού λειτουργικών βακτηρίων από τις συμβατικές διεργασίες ενεργοποιημένης λάσπης. Οι διεργασίες βιοφίλμ μπορούν περαιτέρω να χωριστούν σε τύπους σταθερής-κλίνης και κινούμενης- κλίνης με βάση τη ρευστοποίηση του φορέα, όπως φαίνεται στοΕικόνα 2.Τα φίλτρα απονιτροποίησης, τυπικές διεργασίες βιοφίλμ σταθερής-κλίνης, χρησιμοποιούν σταθερά κοκκώδη μέσα φίλτρου ως φορείς μικροβιακής ανάπτυξης. Με την προσθήκη μιας εξωτερικής πηγής άνθρακα, αξιοποιούν την απονιτροποίηση του βιοφίλμ και το φιλτράρισμα των μέσων για να επιτύχουν ταυτόχρονη απομάκρυνση του NO3--N, SS και άλλοι ρύποι. Τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν σταθερή ποιότητα επεξεργασμένου νερού, μη ανάγκη για δευτερεύοντες διαυγαστές και συμπαγή διάταξη, που τα καθιστά ευρέως χρησιμοποιούμενα στις αναβαθμίσεις WWTP ως προηγμένη μονάδα επεξεργασίας για την ενίσχυση της απομάκρυνσης TN από τα δευτερεύοντα λύματα. Ωστόσο, η επιχειρησιακή εστίαση πρέπει να είναι στον αντίκτυπο του C/N στην προηγμένη απόδοση απονιτροποίησης. Το έργο αναβάθμισης Φάσης I του WWTP Pingtang, επίσης με χωρητικότητα 40.000 m³/ημέρα, χρησιμοποίησε ένα φίλτρο απονιτροποίησης + επίπλευση διαλυμένου αέρα υψηλής απόδοσης (DAF) ως προηγμένη διαδικασία επεξεργασίας για την αύξηση του TN των λυμάτων σε σχεδόν-Κλάση IV πρότυπα επιφανειακών υδάτων, achi m²/(m³·d), εξοικονομώντας γη και επιτρέποντας αποτελεσματική επεξεργασία, αλλά με C/N τόσο υψηλό όσο 18,34. Για να ανταποκριθεί στα νέα τοπικά πρότυπα για το TN αποβλήτων, το εργοστάσιο αποκατάστασης νερού στο Chengdu No{11}} υιοθέτησε μια δεξαμενή καθίζησης υψηλής πυκνότητας και ένα φίλτρο βαθιάς{13}}κοίτης απονιτροποίησης ως διαδικασία αναβάθμισης, με C/N 5,7, επιτυγχάνοντας προηγμένη επεξεργασία κάτω από υψηλά πρότυπα. Το WWTP Dingqiao στο Haining δεν μπορούσε να πληροί τα πρότυπα απόρριψης βαθμού Α που απαιτούνται για τη λεκάνη απορροής του ποταμού Qiantang. Οι Gao Feiya et al. χρησιμοποίησε ένα φίλτρο απονιτροποίησης βαθιάς-κλίνης για προηγμένη επεξεργασία TN, αφαιρώντας ταυτόχρονα SS και TP, φέρνοντας την ποιότητα των λυμάτων κοντά στα σχεδόν{19}}πρότυπα κατηγορίας IV, αλλά με υψηλό C/N 15,68, που οδηγεί σε υψηλό κόστος αφαίρεσης αζώτου. Επιπλέον, οι διεργασίες φίλτρου απαιτούν τακτική αντίστροφη πλύση, συνήθως χρησιμοποιώντας καθαρισμό με αέρα{22}}το νερό, κάτι που μπορεί να επηρεάσει τη λειτουργική σταθερότητα.

news-1100-500

 

αστάθεια στα φίλτρα απονιτροποίησης, η έρευνα σχετικά με την εφαρμογή-αυτότροφης απονιτροποίησης με βάση το θείο (SAD) στα φίλτρα απονιτροποίησης έχει κερδίσει την προσοχή. Το SAD χρησιμοποιεί στοιχειώδεις ενώσεις θείου ή θείου ως δότες ηλεκτρονίων υπό αναερόβιες ή ανοξικές συνθήκες για τη μείωση του NO3--N έως N2. Προσφέρει πλεονεκτήματα όπως καλή απόδοση απονιτροποίησης, μη ανάγκη για πηγή οργανικού άνθρακα, χαμηλό λειτουργικό κόστος και χαμηλή παραγωγή λάσπης. Song Qingyuan et al. μελέτησε την επίδραση απομάκρυνσης αζώτου ενός φίλτρου SAD σε δευτερεύοντα λύματα. Μετά τη βελτιστοποίηση των πιλοτικών συνθηκών, η απομάκρυνση νιτρικών παρέμεινε σταθερή πάνω από το 95%, αλλά ο ρυθμός κατανάλωσης μέσων έφτασε το 20% ετησίως, συνοδευόμενος από αυξημένη συγκέντρωση θειικών εκροών και μειωμένο pH. Για να αποφευχθούν οι κίνδυνοι δευτερογενούς ρύπανσης από το SAD, οι Li Tianxin et al. παρασκευάζονται μέσα με σφαιροποίηση μίγματος θείου και σκόνης ασβεστόλιθου. Η προσθήκη ορισμένης αναλογίας ασβεστόλιθου στο στρώμα του φίλτρου εξουδετέρωσε την παραγόμενη οξύτητα και παρήγαγε ίζημα CaSO4, μειώνοντας τη συγκέντρωση θειικών λυμάτων και αντιμετωπίζοντας αποτελεσματικά τα ζητήματα της παραγωγής οξέος και των υψηλών επιπέδων θειικών. Ωστόσο, ο ασβεστόλιθος καταλάμβανε χώρο που προοριζόταν για μέσα δότη ηλεκτρονίων μέσα στο σύστημα, αποδυναμώνοντας την προηγμένη ικανότητα απονιτροποίησης, αυξάνοντας τη σκληρότητα των εκροών και αυξάνοντας το λειτουργικό κόστος. Η τρέχουσα έρευνα για την τεχνολογία SAD είναι κατά κύριο λόγο σε εργαστηριακή και πιλοτική κλίμακα, με ανεπαρκή μηχανική εμπειρία για αναφορά. Απαιτείται περαιτέρω εφαρμοσμένη έρευνα πριν από την προώθηση σε βιομηχανική κλίμακα.

 

Το MBBR είναι ένας τυπικός εκπρόσωπος των διεργασιών βιοφίλμ{0}}ρευστοποιημένης κλίνης και μιας νέας τεχνολογίας επεξεργασίας λυμάτων που έχει λάβει μεγάλη προσοχή τα τελευταία χρόνια. Χρησιμοποιεί αιωρούμενους φορείς με πυκνότητα κοντά στο νερό για να εμπλουτίσει ειδικά τους μικροοργανισμούς, σχηματίζοντας ένα βιοφίλμ για την επίτευξη προηγμένης απομάκρυνσης αζώτου. Οι διεργασίες βιοφίλμ{3}}ρευστοποιημένου κρεβατιού αποφεύγουν επίσης προβλήματα απόφραξης μέσων και οπισθόπλυσης. Επί του παρόντος, το καθαρό βιοφίλμ MBBR για προηγμένη απονιτροποίηση WWTP έχει πάνω από 20 χρόνια επιτυχημένης επιχειρησιακής εμπειρίας στο εξωτερικό και βλέπει ολοένα και ευρύτερη εφαρμογή στην Κίνα. Οι Zheng Zhijia et al. χρησιμοποίησε μια διαδικασία MBBR καθαρού βιοφίλμ δύο σταδίων για προηγμένη απονιτροποίηση. Στο C/N=4.0, το νιτρικό άζωτο της εκροής του συστήματος σταθεροποιήθηκε σε (1,87 ± 1,07) mg/L, με μέσο ποσοστό απομάκρυνσης TN 93,3%. Μια ζώνη ανάπτυξης WWTP σε μια συγκεκριμένη πόλη κατασκεύασε μια νέα βιο{15}}δεξαμενή MBBR ως τριτογενή προηγμένη επεξεργασία για ενισχυμένη απονιτροποίηση. Το φορτίο αφαίρεσης TN στο ανοξικό τμήμα του καθαρού βιοφίλμ MBBR ήταν 1,1 g/(m²·d), βελτιώνοντας την αξιοπιστία του συστήματος απονιτροποίησης. Ο Gao Yanbo et al., με στόχο την αύξηση της δυναμικότητας του αρχικού εργοστασίου, κατασκεύασε μια νέα-δεξαμενή καθαρού βιοφίλμ MBBR bio-AO δύο σταδίων, επιτυγχάνοντας σταθερό TN εκροών κάτω από 5 mg/L με υψηλή απόδοση απονιτροποίησης. Έτσι, η διαδικασία καθαρού βιοφίλμ MBBR δείχνει μεγάλες δυνατότητες για προηγμένη απομάκρυνση αζώτου στα WWTP, συνδυάζοντας πλεονεκτήματα όπως η υψηλή απόδοση χρήσης της πηγής άνθρακα, το υψηλό φορτίο επεξεργασίας και το μικρό αποτύπωμα. Ωστόσο, δημιουργεί επίσης υψηλότερες απαιτήσεις σε εξοπλισμό, απαιτώντας αξιόπιστο εξοπλισμό για την υποστήριξη της σταθερής λειτουργίας της διαδικασίας. Μια σύγκριση κοινών προηγμένων διαδικασιών αφαίρεσης αζώτου παρουσιάζεται στοΠίνακας 1.

 

news-1055-600

 

Με βάση μια ολοκληρωμένη σύγκριση, αν και η διαδικασία ΕΔΕ δεν απαιτεί προσθήκη πηγής άνθρακα, η τρέχουσα εφαρμογή της δεν είναι ακόμη ώριμη και ενέχει κινδύνους δευτερογενούς ρύπανσης, επομένως δεν ελήφθη υπόψη για αυτήν την αναβάθμιση. Αν και τα φίλτρα απονιτροποίησης χρησιμοποιούνται ευρέως, χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον σε αναβαθμίσεις WWTP όπου ο σχεδιασμένος TN εισροής/εκροής είναι συχνά 15/12 mg/L, διαχειριζόμενος ένα σχετικά μικρό φορτίο αφαίρεσης TN. Δεδομένου ότι αυτό το έργο απαιτούσε την ικανοποίηση μακροπρόθεσμων- απαιτήσεων αφαίρεσης υψηλών TN, η λειτουργία θα συντόμιζε σημαντικά τον κύκλο οπισθόπλυσης του φίλτρου, αυξάνοντας τη λειτουργική δυσκολία και την αστάθεια. Η καθαρή διαδικασία βιοφίλμ MBBR συνδυάζει πλεονεκτήματα όπως υψηλή απόδοση χρήσης άνθρακα, καμία ανάγκη για αντίστροφη πλύση, ώριμη εφαρμογή και καμία δευτερογενής ρύπανση. Λαμβάνοντας υπόψη τις προκλήσεις της διαδικασίας και τις απαιτήσεις ανακαίνισης, το έργο τελικά επέλεξε την κατασκευή μιας νέας καθαρής βιομεμβράνης MBBR bio-δεξαμενής (εφεξής η δεξαμενή MBBR) ως προηγμένης λύσης αφαίρεσης αζώτου για την πρώτη φάση, σχεδιασμένη με C/N=4.5 και προγραμματισμένη περίοδο απόσβεσης επένδυσης 737 ετών.

 


 

3. Νέο Οικοδομικό Σχέδιο

 

3.1 Ροή διαδικασίας

Η ροή της διαδικασίας επεξεργασίας λυμάτων μετά την ανακαίνιση εμφανίζεται στοΕικόνα 3. Η εισροή του εργοστασίου διέρχεται από λεπτές σήτες, θαλάμους στροβιλισμού και πρωτογενείς δεξαμενές καθίζησης πριν εισέλθει στη βιολογική-δεξαμενή BIOLAK για την αφαίρεση οργανικής ύλης, αζώτου αμμωνίας κ.λπ. Στη συνέχεια ανυψώνεται με αντλίες στη δεξαμενή MBBR για προηγμένη αφαίρεση TN. Η δεξαμενή MBBR έχει σχεδιαστεί για TN εισροής 35 mg/L και TN εκροής μικρότερο ή ίσο με 15 mg/L. Τα απόβλητα MBBR ανυψώνονται με δευτερεύουσες αντλίες στην υπάρχουσα προηγμένη επεξεργασία της μονάδας για διαχωρισμό στερεών-υγρών και σπατάλη λάσπης. Τα τελικά λύματα απολυμαίνονται πριν από την απόρριψη στον ποταμό υποδοχής. Η πλεονάζουσα ιλύς παχύνεται, αφυδατώνεται και μεταφέρεται εκτός{10}}τοποθέτησης για απόρριψη.

news-1550-550

3.2 Νέα δεξαμενή MBBR

Η δεξαμενή MBBR χρησιμοποιεί μια διαδικασία AO, που κατασκευάστηκε με τη χρήση δεξαμενών Lipp για αρθρωτή συναρμολόγηση, που ολοκληρώθηκε σε 30 ημέρες. Ο συνολικός χρόνος υδραυλικής συγκράτησης του συστήματος (HRT) είναι 1,43 ώρες. Στο εσωτερικό των δεξαμενών προστίθενται ειδικοί αερόβιοι και ανοξικοί φορείς τύπου III SPR, με αναλογία πλήρωσης 60% στην αερόβια ζώνη και 55% στην ανοξική ζώνη. Οι φορείς είναι πεπλατυσμένοι κυλινδρικοί, διαμέτρου 25 mm και ύψους 10 mm, με αποτελεσματική ειδική επιφάνεια μεγαλύτερη ή ίση με 800 m²/m³. Η ανοξική ζώνη είναι εξοπλισμένη με 4 MBBR-αποκλειστικούς αναμεικτήρες μεταβλητής-συχνότητας (τύπος χημικής ισχύος SPR), N=5.5 kW έκαστος, παρέχοντας ομοιόμορφη και επαρκή ρευστοποίηση για τους φορείς. Μετά την ωρίμανση του βιοφίλμ, 2 αναμικτήρες λειτουργούν τακτικά, με τους άλλους 2 ως θερμή αναμονή. Η αερόβια ζώνη χρησιμοποιεί κοχλιωτούς φυσητήρες για αερισμό. Ένας απλός φυσητήρας έχει χωρητικότητα αέρα 14,50 m³/min, πίεση 90 kPa, N=22 kW. Έχει εγκατασταθεί ένα σετ διάτρητων σωλήνων αποκλειστικής αερόβιας ζώνης (τύπου SPR). Λόγω του χαμηλού απαιτούμενου όγκου αερισμού, οι υπάρχοντες φυσητήρες Φάσης Ι μπορούν συνήθως να χρησιμοποιηθούν, με τον νέο φυσητήρα και τους φυσητήρες Φάσης Ι να λειτουργούν ως αμοιβαία εφεδρικά. Τόσο στην αερόβια όσο και στην ανοξική ζώνη τοποθετούνται νέες οθόνες αναχαίτισης υλικού (τύπου SPR), πάχους 12 mm, σχεδιασμένης διάρκειας ζωής 30 ετών.

 

3.3 Νέες Υποστηρικτικές Εγκαταστάσεις

  • Σύστημα επιρροής: Τα απόβλητα από τη βιολογική-δεξαμενή BIOLAK ανυψώνονται στη δεξαμενή MBBR. 4 εγκαθίστανται αντλίες εισόδου (2 λειτουργίας, 2 αναμονής), η καθεμία με Q=840 m³/h, H=65 kPa, N=30 kW.
  • Σύστημα δοσολογίας πηγής άνθρακα: Τα απόβλητα από τη βιολογική-δεξαμενή BIOLAK Φάσης I περιέχει μόνο COD που είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθεί. Για να διασφαλιστεί η προηγμένη απονιτροποίηση στην ανοξική ζώνη της δεξαμενής MBBR, χρησιμοποιείται οξικό νάτριο καθώς εγκαθίστανται μετρητικές αντλίες εξωτερικής πηγής άνθρακα. 4 (2 λειτουργίας, 2 αναμονής), η καθεμία με Q=300 L/h, H=200 kPa, N=0.37 kW.

 


 

4. Λειτουργική Απόδοση

 

Μετά την ολοκλήρωση, το συνολικό αποτύπωμα της νέας εγκατάστασης είναι 296 m², επιτυγχάνοντας αποτύπωμα ανά μονάδα επεξεργασμένου νερού 0,0074 m²/(m³·d), αντιμετωπίζοντας αποτελεσματικά προκλήσεις όπως ο σύντομος χρόνος υλοποίησης και ο περιορισμένος χώρος. Το έργο τέθηκε επίσημα σε λειτουργία τον Σεπτέμβριο του 2023. Η λειτουργική απόδοση παρακολουθούνταν συνεχώς μέχρι τον Ιανουάριο του 2024, με ημερήσια μέσα δεδομένα που χρησιμοποιούνται για ανάλυση. Η ροή επεξεργασίας ήταν (38.758,14 ± 783,16) m³/d, φτάνοντας το 96,9% της ροής σχεδιασμού. Λειτουργικά, η βιολογική δεξαμενή BIOLAK δεν χρειάζεται πλέον να εξισορροπεί τη νιτροποίηση και την απονιτροποίηση του συστήματος, εστιάζοντας αντ' αυτού στην ενίσχυση της απομάκρυνσης της εισερχόμενης αμμωνίας, με αποτέλεσμα την αμμωνία εκροής μόνο (0,77 ± 0,15) mg/L. Ταυτόχρονα, η βιολογική δεξαμενή BIOLAK πέτυχε "μηδενική δόση" πηγής άνθρακα. Ο εισερχόμενος ΤΝ δεξαμενής MBBR έφτασε (27,98 ± 2,23) mg/L, με ΤΝ εκροής μόνο (10,11 ± 1,67) mg/L, σταθερά καλύτερο από το πρότυπο εκκένωσης σχεδιασμού. Ο ρυθμός αφαίρεσης ΤΝ από τη δεξαμενή MBBR ήταν 63,87%, αντιπροσωπεύοντας το 75,37% της συνολικής απομάκρυνσης ΤΝ με τη βιοχημική διαδικασία. Η μέτρηση των ρυθμών απονιτροποίησης από δειγματοληπτικούς φορείς έδειξε ότι κάτω από βέλτιστες συνθήκες, ο ρυθμός έφτασε 1,8 φορές την τιμή σχεδιασμού, βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση της απονιτροποίησης του συστήματος. Η δεξαμενή MBBR εξακολουθεί να χρησιμοποιεί την παραδοσιακή απονιτροποίηση. Το υπολογισμένο C/N ήταν μόνο 3,71, σημαντικά χαμηλότερο από την προ{29}}τιμή αναβάθμισης (C/N=5.9), μια μείωση 37,12%. Σε σύγκριση με τα φίλτρα απονιτροποίησης (συνήθως C/N > 5,0), αυτό το έργο μπορεί να εξοικονομήσει 30%-40% στη δοσολογία της πηγής άνθρακα, επιτυγχάνοντας εξοικονόμηση ενέργειας και κόστους. Μετά την{37}}αναβάθμιση, η μείωση της εξωτερικής πηγής άνθρακα οδήγησε επίσης στην αντίστοιχη μείωση της λάσπης.

 

Η συνολική επένδυση του έργου ήταν 8 εκατομμύρια CNY, με πραγματική περίοδο απόσβεσης μόνο 3,02 ετών, 59,02% μικρότερη από την περίοδο σχεδιασμού, επιτυγχάνοντας χαμηλό-μετασχηματισμό άνθρακα και εξοικονόμηση ενέργειας/κόστους για το WWTP. Σημειωτέον, υπό συνθήκες υψηλής εισροής νιτρικών και χαμηλού C/N, η συγκέντρωση νιτρωδών αζώτου στο απόβλητο της ανοξικής ζώνης MBBR έφτασε τα 4,34 mg/L. Τα νιτρώδη είναι ένα βασικό υπόστρωμα για τη διεργασία anammox και ένας σημαντικός περιοριστικός παράγοντας για την κύρια εφαρμογή anammox. Αυτό το έργο πέτυχε τη συσσώρευση νιτρωδών αλάτων χρησιμοποιώντας μια μέθοδο βιοφίλμ, παρέχοντας μια θεμελιώδη προϋπόθεση για τον μελλοντικό εντοπισμό σφαλμάτων της κύριας διαδικασίας anammox.

 


 

 

5. Συμπέρασμα

 

Ένα WWTP στο Shandong αναβάθμισε την αρχική του διαδικασία BIOLAK κατασκευάζοντας μια νέα εγκατάσταση καθαρού βιοφίλμ MBBR, καλύπτοντας ταυτόχρονα τις ανάγκες για εξοικονόμηση ενέργειας/κόστους και προηγμένη αφαίρεση αζώτου. Η νέα εγκατάσταση κατασκευάστηκε σε οριακή γη, επιτυγχάνοντας αποτύπωμα μόνο 0,0074 m²/(m³·d). Μετά την εφαρμογή, η δεξαμενή MBBR αντιπροσώπευε το 75,37% της συνολικής απομάκρυνσης ΤΝ με τη βιοχημική διαδικασία, με C/N μόνο 3,71. Η αρχική δεξαμενή BIOLAK πέτυχε «μηδενική» δοσολογία πηγής άνθρακα, μειώνοντας το κόστος της πηγής άνθρακα κατά 37,29% σε σύγκριση με πριν από την αναβάθμιση. Η πραγματική περίοδος απόσβεσης της επένδυσης ήταν μόνο 3,02 χρόνια, 59,02% μικρότερη από την αξία σχεδιασμού. Με την κατασκευή μιας καθαρής διεργασίας MBBR βιοφίλμ για προηγμένη απονιτροποίηση, επιλύθηκε η σύγκρουση μεταξύ νιτροποίησης και απονιτροποίησης που είναι εγγενής στη διαδικασία BIOLAK, βελτιώνοντας σημαντικά την αντοχή στο φορτίο κραδασμών του συστήματος και ενισχύοντας σημαντικά τη σταθερότητα των εκροών. Αυτό παρέχει μια νέα λύση για την ποιότητα της WWTP, τη βελτίωση της απόδοσης και την εξοικονόμηση ενέργειας/κόστους.