خندق الأكسدة AAO + ترقية MBBR: كيف وصل مصنع قوانغدونغ بقدرة 40,000 متر مكعب/يوم إلى الفئة 1A بسعر 0.219 يوان صيني/متر مكعب

إن ترقية محطة مياه الصرف الصحي البلدية من الفئة 1ب إلى الفئة 1أ ليست عملية ورقية - إنها مشكلة هيدروليكية وبيولوجية ومالية مدمجة في مشكلة واحدة. عندما واجه مصنع بطاقة 40.000 متر مكعب يوميًا في مقاطعة جوانجدونج هذا التفويض، كان خندق الأكسدة AAO الحالي الخاص به قد وصل بالفعل إلى طاقته الكاملة. لم يكن لمناطق نقص الأكسجين والهوائية أي فصل مادي. الخلاطات كانت فاشلة. تم انسداد الناشرين. وكانت نسبة C / N المؤثرة منخفضة جدًا بحيث لا يمكن دفع عملية نزع النتروجين بشكل موثوق. تتناول دراسة الحالة هذه كيفية قيام فريق المشروع بتقييم MBBR مقابل BAF، واختيار النهج التحديثي، وتسليم النفايات السائلة من الفئة 1A بتكلفة تشغيل إضافية قدرها 0.219 يوان صيني لكل متر مكعب.

التحدي

خندق الأكسدة المحمل فوق طاقته بكامل طاقته

كانت المحطة، التي تبلغ طاقتها التصميمية 40.000 متر مكعب في اليوم، تعمل بحمولة هيدروليكية شبه كاملة عندما وصلت مهمة التفريغ. كانت العملية الأصلية عبارة عن خندق أكسدة A/A/O واحد يتم تفريغه وفقًا لمعايير الفئة 1B - وهو مناسب لعصره، ولكنه أصغر حجمًا وغير مهيأ للحدود الأكثر صرامة في المستقبل.

حدد فريق المشروع خمسة أوجه قصور رئيسية خلال مرحلة التشخيص:

وقت الاحتفاظ غير كاف.لا يمكن لحجم الخزان الحالي الحفاظ على وقت الاحتفاظ الهيدروليكي المطلوب للنترجة ونزع النتروجين بشكل موثوق في ظل ظروف التحميل من الفئة 1A.

فصل التدفق السيئ.لم يكن هناك جدار فاصل بين منطقتي نقص الأكسجين والهوائية، ولم تكن هناك بوابة للتحكم في إعادة تدوير النترات. كان الخلط الخلفي للسائل المختلط غير خاضع للرقابة، مما أدى إلى تخفيف منطقة نقص الأكسجين بالأكسجين المذاب وتقويض كفاءة إزالة النتروجين.

فشل الخلاط.كانت الخلاطات الغاطسة الحالية أصغر حجمًا من أداء المهمة وقد فشلت في ظل تركيزات الحمأة العالية التي تصل إلى 10 جم / لتر، مما يترك مناطق ميتة حيث تتراكم المواد الصلبة وتحولت إلى تعفن.

الإفراط في DO في منطقة نقص الأكسجين.وبدون الفصل المادي ومع وجود خلاطات فاشلة، نزف الأكسجين المذاب من المنطقة الهوائية إلى منطقة نقص الأكسجين، مما أدى إلى قمع البكتيريا النازعة للنتروجين وإهدار مصدر الكربون المحدود.

ناشرات التهوية المسدودة ونسبة C/N منخفضة.لقد أدت سنوات التشغيل إلى إفساد ناشرات الفقاعات الدقيقة، مما أدى إلى تقليل كفاءة نقل الأكسجين. كانت نسبة الكربون إلى النيتروجين منخفضة بطبيعتها في مياه الصرف الصحي الواردة، مما يترك ركيزة عضوية غير كافية لإزالة النتروجين حتى عندما كانت الظروف الأخرى مواتية.

اختيار العملية

MBBR مقابل BAF: مقارنة منظمة

قام فريق المشروع بتقييم مسارين للترقية يعتمدان على الأغشية الحيوية: مفاعل الأغشية الحيوية ذات الطبقة المتحركة (MBBR) والمرشح الهوائي البيولوجي (BAF). يمكن لكليهما نظريًا تحقيق تدفق من الفئة 1A، لكن المقايضات العملية في سياق التعديل التحديثي كانت حاسمة.

وخلص التقييم بشكل حاسم لصالحMBBR. كانت القدرة على التعديل التحديثي في ​​خندق الأكسدة الحالي دون الاستحواذ على أراضي إضافية هي المحرك الأساسي، مدعومة بانخفاض تكاليف رأس المال والتشغيل والبساطة التشغيلية التي يمكن لفريق المصنع البلدي إدارتها بأقل قدر من إعادة التدريب.

معلمات التصميم

الخصائص المؤثرة وأهداف التفريغ

تمت مقارنة جودة مياه الصرف الصحي المؤثرة والمستهدفة وفقًا للحدود الأكثر صرامة في DB 44/26-2001 (معيار مقاطعة قوانغدونغ) وGB 18918-2002 الفئة 1A (المعيار الوطني). جميع القيم بالملجم/لتر ما لم تتم الإشارة إليها.

تدفق العملية

قطار العلاج المطور

يدمج خط المعالجة الذي تمت ترقيته خندق الأكسدة AAO-MBBR المعدل مع وحدات معالجة ثالثية جديدة للوفاء بحدود SS وTP الصارمة للفئة 1A:

مدخل → شاشة دقيقة (3 مم) → خندق الأكسدة AAO-MBBR → الموضح الثانوي → محطة الرفع → خزان الترسيب عالي الكفاءة → مرشح قرص الألياف → التطهير بالأشعة فوق البنفسجية → مَنفَذ

تفاصيل التحديث AAO-MBBR

خندقان متوازيان، سعة كل منهما 20,000 م3/اليوم

استهدف التحديث كلا خنادق الأكسدة بالتوازي، حيث يتعامل كل منهما مع نصف تدفق التصميم. وكانت التعديلات الرئيسية على النحو التالي.

منطقة نقص الأكسجين (6,792 متر مكعب).تم تركيب جدران التوجيه الداخلية المعاد بناؤها لإنشاء حجرة منفصلة فعليًا لنقص الأكسجين، مما يمنع اختلاط الأكسجين المذاب من المنطقة الهوائية. تم ضبط حجم الخلاطات الغاطسة الجديدة للحفاظ على تعليق المواد الصلبة بتركيزات سائلة مختلطة تصل إلى 10 جم/لتر، مما يزيل المناطق الميتة التي ابتليت بها التكوين الأصلي.

منطقة هوائية مزودة بحاملات MBBR (14,297 مترًا مكعبًا).تم تقسيم القسم الهوائي إلى منطقة الحمأة المنشطة التقليدية ومنطقة MBBR المخصصة بمساحة 4,980 مترًا مكعبًا. توفر حاملات الأغشية الحيوية مساحة سطحية فعالة إجمالية تبلغ 4.987 × 10&sup5; متر مربع للنمو الميكروبي المرتبط، مما يؤدي إلى زيادة مخزون الكتلة الحيوية بشكل كبير دون زيادة حجم الخزان.

مواصفات الناقل.تم اختيار ناقلات البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) بمساحة سطحية محددة أكبر من أو تساوي 800 متر مربع/م3. يبلغ إجمالي حجم الحامل 209 مترًا مكعبًا، مما يؤدي إلى نسبة تعبئة تبلغ حوالي 12.5% ​​- ومن الجدير بالذكر أن فريق المشروع أكد على أن نسبة الملء لم تكن معيار التصميم الأساسي؛ تملي مساحة سطح الأغشية الحيوية المطلوبة كمية الناقل، وكانت 12.5% ​​هي القيمة الناتجة.

شاشات الاحتفاظتم تركيب شاشات سلكية إسفينية من الفولاذ المقاوم للصدأ عند مدخل ومخرج منطقة MBBR للاحتفاظ بالناقلات داخل المقصورة المخصصة مع السماح بالمرور الحر للمشروبات الكحولية المختلطة والمواد الصلبة العالقة.

مضخات إعادة تدوير النترات.تعمل مضخات إعادة التدوير الجديدة المقدرة بـ Q=833.4 م³/ساعة على إعادة السائل المختلط الغني بالنترات من المنطقة الهوائية إلى منطقة نقص الأكسجين، مما يؤدي إلى عملية إزالة النتروجين بمعدل إعادة تدوير متحكم فيه.

ترقية التهوية.تم استبدال المنافيخ الأصلية بوحدتين بقدرة 152 كيلووات، توفر كل منهما 115 مترًا مكعبًا/دقيقة بنسبة هواء إلى ماء تصميمية قدرها 7:1 -، وهي خطوة كبيرة أعلى من النسبة الأصلية 5:1، مما يعكس الطلب العالي على الأكسجين لنظام الأغشية الحيوية النتروجينية.

وحدات العلاج الثالثي الجديدة

تلميع للامتثال للفئة 1A SS وTP

لا يمكن للمعالجة البيولوجية وحدها أن تحقق بشكل موثوق حدود 10 ملغم / لتر SS و 0.5 ملغم / لتر TP من الفئة 1A. تمت إضافة ثلاث وحدات تلميع في اتجاه مجرى النهر.

خزان الترسيب عالي الكفاءة.وحدتان متوازيتان، سعة كل منهما 833.34 م³/ساعة، مع معدل تحميل سطحي 8.17 م³/م²·ساعة. يتم تحديد جرعات PAC (كلوريد بولي ألومنيوم) وPAM (بولي أكريلاميد) لإزالة الفوسفور الكيميائي والتلبد، ويستهدف كلاً من TP وSS المتبقي.

مرشح قرص الألياف.وحدتان، تحتوي كل منهما على 12 قرصًا بقطر 3000 مم، مما يوفر معدل ترشيح يتراوح من 5.6 إلى 7.8 متر مكعب/ساعة · متر مربع. تم تركيب أربع مضخات غسيل عكسي للتنظيف الآلي للوسائط. يعمل مرشح القرص كحاجز مادي نهائي للمواد الصلبة العالقة قبل التطهير.

التطهير بالأشعة فوق البنفسجية.نظام للأشعة فوق البنفسجية بقدرة 33.22 كيلووات مزود بـ 96 مصباحًا بقدرة 320 وات لكل منهما، مصمم لتدفق يصل إلى 56400 متر مكعب في اليوم. تم اختيار الأشعة فوق البنفسجية بدلاً من الكلورة لتجنب تكوين منتجات التطهير الثانوية وسمية الكلور المتبقية في المياه المستقبلة.

تكلفة الاستثمار والتشغيل

توزيع رأس المال والتكلفة لكل متر مكعب

وكان إجمالي استثمارات المشروع32.14 مليون يوان، موزعة على النحو التالي:

تم حساب تكلفة التشغيل الإضافية للترقية بـ0.219 يوان/م3، وهو ما يترجم إلى ما يقرب من 3.20 مليون يوان صيني سنويًا عند تدفق التصميم. التقسيم هو كما يلي:

الوجبات السريعة الرئيسية

خمسة دروس لإعادة تأهيل خندق الأكسدة

1. يتناسب MBBR مع خنادق الأكسدة الموجودة مع الحد الأدنى من الأعمال المدنية.لم يتطلب التعديل التحديثي في ​​غوانغدونغ إنشاء خزان جديد للمرحلة البيولوجية - حيث تم تركيب الحاملات والغرابيل والخلاطات والمنافيخ داخل مساحة الخندق الحالية. وهذا وحده جعل MBBR الخيار المتفوق اقتصاديًا على BAF.

2. نسبة التعبئة هي مخرجات وليست مدخلات.وشدد فريق التصميم على هذه النقطة: مساحة سطح الغشاء الحيوي المطلوبة - المحسوبة من تحميل النيتروجين ومعدل النترجة المستهدف - تحدد عدد الناقلات المطلوبة. نسبة التعبئة (12.5% ​​في هذه الحالة) هي ما يمكن أن يكون عليه حجم الناقل. لا تبدأ بنسبة تعبئة تعسفية.

3. يعد التلميع النهائي ضروريًا للفئة 1A.حتى MBBR المصمم جيدًا لا يمكن أن يصل بشكل موثوق إلى 10 مجم / لتر SS و 0.5 مجم / لتر TP بدون معالجة ثالثية. لم يكن خزان الترسيب عالي الكفاءة وفلتر قرص الألياف من الإضافات الاختيارية - فقد كانا بمثابة الفرق بين الامتثال والفشل في SS والفوسفور.

4. التكلفة الإضافية متواضعة مقارنة بالترقية القياسية.عند 0.219 يوان/متر مكعب، تمثل تكلفة التشغيل الإضافية للترقية من الفئة 1B إلى 1A عرض قيمة مقنعًا. التكاليف الكيميائية (0.048 يوان / متر مكعب) ومعالجة الحمأة (0.041 يوان / متر مكعب) هي المكونات السائدة، وكلاهما يمكن التنبؤ به نسبيًا.

5. غالبًا ما تكون ترقيات التهوية ضرورية.يعكس التحول من نسبة الهواء إلى الماء 5:1 إلى 7:1 الطلب المتزايد على الأكسجين لنظام الأغشية الحيوية النتروجينية. يجب على المصانع التي تفكر في إجراء تعديلات على MBBR أن تضع ميزانية لاستبدال المنفاخ أو زيادته - من غير المرجح أن يكون نظام التهوية الحالي كافيًا.

خاتمة

وتبين حالة قوانغدونغ أن الجمع بينAAO-MBBR مع ترسيب عالي الكفاءة وترشيح قرصي من الأليافيوفر مسار ترقية فعالًا ومجديًا اقتصاديًا وقابلاً للإدارة من الناحية التشغيلية من الفئة 1B إلى الفئة 1A. إن النهج التحديثي - إعادة استخدام حجم الخزان الحالي، وإضافة الحاملات بدلاً من الخرسانة، ووضع طبقات من التلميع الثلاثي في ​​اتجاه مجرى النهر - يوفر جودة النفايات السائلة المطلوبة بتكلفة إضافية يمكن لميزانيات البلديات استيعابها. بالنسبة للعدد المتزايد من المصانع البلدية الصينية التي تواجه نفس التفويض من 1B إلى 1A، فإن هذا النموذج يستحق دراسة جادة.