مطالعه موردی تصفیه فاضلاب صنعتی با فناوری MBBR

مطالعه موردی تصفیه فاضلاب صنعتی با فناوری MBBR

یک کارخانه فرآوری مواد غذایی با اندازه متوسط ​​با نقض مکرر انطباق مواجه بود3 تا 4 بار در هر سه ماه. نوسان بارهای تولیدپیک COD را از 1200 میلی گرم در لیتر عبور داد، سیستم لجن فعال موجود را تحت تأثیر قرار می دهد. حجیم شدن لجن، نیتریفیکاسیون ناسازگار و12 دلار،000+ در هزینه های اضافی ماهانهروشن کرد: هسته تصفیه بیولوژیکی نیاز به یک طراحی مجدد اساسی داشت. این مطالعه موردی چگونگی چرخش یک محلول مبتنی بر MBBR را توضیح می‌دهددر کمتر از 90 روز.

بررسی اجمالی پروژه

با گسترش سریع صنعت فرآوری مواد غذایی، حجم تخلیه فاضلاب و بارهای آلاینده به طور قابل توجهی افزایش یافته است. مشتری در این پروژه یک شرکت تولید مواد غذایی متوسط ​​تا بزرگ است که به دلیل نوسان کیفیت نفوذی و ظرفیت ناکافی درمان در سیستم موجود خود، مسائل مربوط به انطباق مکرر را تجربه کرده است. این کارخانه سبزیجات، سس‌ها و محصولات آماده مصرف را پردازش می‌کند و فاضلاب غنی از مواد آلی، مواد جامد معلق و نیتروژن آمونیاکی را از شستشوی مواد خام، بلانچ کردن و تمیز کردن تجهیزات تولید می‌کند.

برای مقابله با این چالش ها، یک سیستم تصفیه بیولوژیکی ارتقا یافته مبتنی بر فناوری MBBR (راکتور بیوفیلم بستر متحرک) طراحی و اجرا شد. برخلاف فرآیندهای لجن فعال معمولی که کاملاً به میکروارگانیسم های معلق متکی هستند، MBBR معرفی می کند.هزاران حامل بیوفیلم شناور آزادکه میزبان جوامع باکتریایی تخصصی هستند. این روش تعلیق دوگانه، غلظت زیست توده بالاتر در واحد حجم، مقاومت در برابر ضربه قوی‌تر در برابر تغییرات بار، و عملکرد نیتریفیکاسیون پایدارتر را حتی زمانی که شرایط هیدرولیک به طور ناگهانی تغییر می‌کند، ارائه می‌کند.

پس از راه اندازی، سیستم به انطباق ثابت با استانداردهای تخلیه دست یافت و در عین حال تولید لجن و پیچیدگی عملیاتی را کاهش داد. این کارخانه تمام هزینه های اضافی مربوط به پساب را حذف کرد و توانایی پذیرش حجم تولید اضافی را بدون گسترش ردپای تصفیه به دست آورد.

پارامترهای طراحی

مقدار آب

طراحی به طور کامل نوسانات تولید و نیازهای توسعه آینده را در نظر گرفت. یک عامل اوج از1.8برای تطبیق با افزایش تولید فصلی در طول دوره‌های برداشت، زمانی که توان عملیاتی در یک شیفت تقریباً دو برابر می‌شود، به کار گرفته شد.

کیفیت آب نفوذی

فاضلاب عمدتاً از شستشوی مواد خام، پردازش و تمیز کردن تجهیزات حاصل می شود. حاوی غلظت بالایی از مواد آلی و جامدات معلق است که مقادیر COD معمولاً از800 تا 1200 میلی گرم در لیتر. نسبت BOD/COD تقریباً 0.5 نشان می دهدزیست تخریب پذیری خوب، آن را برای درمان بیولوژیکی مناسب می کند.

استاندارد تخلیه

پساب تصفیه شده باید مطابق با استانداردهای تخلیه محیطی محلی باشد. این محدودیت ها قابل مقایسه هستندکلاس 1A GB چین 18918-2002و مطابق با مقررات معمولی پساب صنایع غذایی در بازارهای آسیای جنوب شرقی و خاورمیانه باشد.

جریان فرآیند و توضیح فنی

قطار درمان

فرآیند کلی درمان یک پیشرفت منطقی از پیش تصفیه فیزیکی به تخریب بیولوژیکی و شفاف سازی نهایی را دنبال می کند:

غربالگری → یکسان سازی → راکتور MBBR → شفاف کننده ثانویه → گندزدایی

پس از حذف مواد جامد درشت و زباله توسط غربالگری مکانیکی، فاضلاب وارد مخزن یکسان سازی می شود که بازمان نگهداری هیدرولیک (HRT) 8 ساعت. این ظرفیت بافر برای کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی ضروری است، جایی که برنامه‌های تولید الگوهای تخلیه بسیار متغیر را هدایت می‌کنند. مخزن یکسان سازی هم نوسانات سرعت جریان و هم نوسانات غلظت را صاف می کند و از تغذیه ثابت به مرحله بیولوژیکی پایین دست اطمینان می دهد.

از مخزن یکسان سازی، فاضلاب به راکتور MBBR پمپ می شود که به عنوان واحد تصفیه اصلی عمل می کند. داخل راکتور،هزاران حامل بیوفیلم معلقبه طور مداوم در سراسر ستون آب تحت هم زدن یک سیستم هوادهی حباب ریز حرکت کنید. میکروارگانیسم ها سطوح داخلی محافظت شده این حامل ها را مستعمره کرده و یک لایه بیوفیلم متراکم و فعال متابولیکی تشکیل می دهند. از آنجایی که باکتری ها به جای شناور شدن آزادانه به حامل ها متصل می شوند، سیستم به غلظت زیست توده دست می یابد.2 تا 3 برابر بیشتر استنسبت به یک حوضه لجن فعال معمولی با همان حجم.

این معماری ترکیبی چندین مزیت مهم را ارائه می دهد که به طور مستقیم به چالش های عملیاتی صنعت غذا می پردازد:

تراکم میکروبی بالاتر در واحد حجم.با سطح ویژه ای بیش از 800 مترمکعب بر متر مکعب محیط حامل، هر راکتور می تواند زیست توده فعال تری نسبت به یک سیستم رشد معلق با ابعاد معادل میزبانی کند. این به معنای ردپای کوچکتر یا ظرفیت درمان بالاتر در همان مخزن است.

نیتریفیکاسیون و تجزیه آلی همزمان.ساختار لایه‌ای بیوفیلم، مناطق هوازی را در سطح بیرونی و مناطق میکروبی اکسیژن را در عمق‌تر ایجاد می‌کند. این طبقه بندی به باکتری های نیتریف کننده (که آمونیاک را به نیترات اکسید می کنند) و باکتری های هتروتروف (که کربن آلی مصرف می کنند) اجازه می دهد تا روی یک حامل وجود داشته باشند. در نتیجه، حذف COD و اکسیداسیون آمونیاک به‌جای نیاز به مراحل جداگانه مخزن، به صورت موازی پیش می‌روند.

مقاومت قوی در برابر بارهای شوک هیدرولیکی و آلی.باکتری‌های رشد چسبیده نسبت به لخته‌های معلق به‌مراتب کمتر مستعد شستشو هستند. هنگامی که یک موج ناگهانی جریان یا غلظت COD به راکتور برخورد می کند، بیوفیلم روی حامل ها دست نخورده باقی می ماند و پس از عادی شدن شرایط، فعالیت کامل را از سر می گیرد. این انعطاف‌پذیری داخلی برای کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی که اوج تولید و چرخه‌های تمیز کردن نوسانات بار روزانه را ایجاد می‌کنند، حیاتی است.

معیارهای کلیدی و عملکرد

شاخص های اقتصادی

این پروژه با سرمایه گذاری کل تحویل شد$180,000، معادل تقریباً 150 دلار به ازای هر متر مکعب ظرفیت نصب شده. این به طور مطلوب با کارخانه های لجن فعال معمولی در همان منطقه مقایسه می شود که معمولاً بین 200 تا 280 دلار در هر متر مربع برای اهداف تصفیه قابل مقایسه است. هزینه های عملیاتی تسویه شده است0.35 دلار در هر متر مکعبآب تصفیه شده که عمدتاً توسط انرژی هوادهی و حداقل مصرف شیمیایی هدایت می شود.

عملکرد درمان

پس از ایجاد عملیات پایدار، کیفیت پساب به طور مداوم تمام محدودیت های تخلیه را برآورده یا از آن فراتر رفت. داده های زیر نشان دهنده مقادیر میانگین ثبت شده در طول می باشدشش ماه نظارت متوالیپس از راه اندازی:

این سیستم حتی در شرایط نوسان ورودی، پایداری عالی را نشان می دهد. در طول یکتست افزایش تولید 72 ساعتهدر جایی که بار COD به طور موقت دوبرابر شد، کیفیت پساب در محدوده های مجاز با افزایش جزئی در غلظت COD و BOD باقی مانده باقی ماند. بازیابی به عملکرد اولیه در عرض 24 ساعت پس از بازگشت بارگذاری به سطوح نرمال مشاهده شد و استحکام معماری درمان مبتنی بر بیوفیلم را تأیید کرد.

نکات برجسته پروژه

چرا MBBR را نسبت به لجن فعال معمولی انتخاب کنید؟

تصمیم به اتخاذ MBBR برای ارتقای این کارخانه با مقایسه واضح تقاضاهای عملیاتی و قابلیت‌های فرآیند انجام شد. سیستم های لجن فعال معمولی نیاز دارندپمپاژ برگشتی لجن پیوسته، مدیریت دقیق نسبت غذا به میکروارگانیسم (F/M) و هدر رفتن لجن دوره ای برای حفظ غلظت جامدات معلق مشروب مخلوط (MLSS) مورد نظر. این حلقه های کنترلی بار کاری اپراتور و مصرف انرژی را اضافه می کنند. MBBR چندین مورد از این محدودیت ها را کاملاً حذف می کند:

مشخصات فنی حامل بیوفیلم

عملکرد یک سیستم MBBR به کیفیت و طراحی رسانه حامل بیوفیلم بستگی دارد. برای این پروژه، حامل های پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) با یکسطح ویژه بیش از 800 متر مربع / مترمربعانتخاب شدند. این بدان معناست که هر متر مکعب حامل های بسته بندی شده در راکتور، مساحت سطح زمین تنیس را برای کلونیزاسیون باکتری ها فراهم می کند.

مشخصات کلیدی رسانه حامل مستقر در این پروژه:

رانسبت پر شدن 40 درصدبرای متعادل کردن ظرفیت تصفیه با راندمان هیدرولیکی انتخاب شد. در این بارگیری، حامل‌ها آزادانه در سراسر حجم راکتور بدون مناطق مرده یا اتصال کوتاه حرکت می‌کنند، در حالی که سطح وسیعی را برای یک بیوفیلم قوی فراهم می‌کنند. یک صفحه نگهدارنده با طراحی خوب در خروجی راکتور از از دست رفتن حامل جلوگیری می کند و در عین حال اجازه می دهد آب تصفیه شده و مواد جامد معلق از طریق زلال سازی ثانویه عبور کنند.

نتیجه گیری

این پروژه نشان می دهد که فناوری MBBR یک استبسیار کارآمد و قابل اعتمادراه حلی برای تصفیه فاضلاب صنعتی، به ویژه برای صنایع با بارهای متغیر و ویژگی های خوراک متغیر. ترکیب زیست‌شناسی رشد پیوسته با طراحی راکتور فشرده، اپراتورها را قادر می‌سازد تا بدون پیچیدگی عملیاتی که معمولاً با فناوری‌های تصفیه پیشرفته مرتبط است، به انطباق ثابت دست یابند.

باحذف COD 90٪, حذف 95٪ BODو هزینه عملیاتی فقط 0.35 دلار در هر متر مکعب، رویکرد MBBR اقتصادی قوی در کنار عملکرد قابل اعتماد ارائه می دهد. 30 درصد ردپای کوچکتر در مقایسه با لجن فعال معمولی، زمین های با ارزش را برای استفاده های دیگر آزاد می کند، و حمل کنندهعمر سرویس 10+ سالحداقل هزینه جایگزینی را در افق عملیاتی کارخانه تضمین می کند.

MBBR به ویژه برای موارد زیر مناسب است:

کارخانه های فرآوری مواد غذاییبا نوسانات تولید فصلی و روزانه، که در آن انعطاف پذیری در برابر ضربه برای انطباق مداوم ضروری است.

صنایع شیمیایی و داروییکاربردهایی که نیاز به تصفیه قوی جریان های زباله آلی پیچیده با پروفایل های سمیت متغیر دارند.

پروژه های ارتقای فاضلاب شهریدر جایی که زیرساخت‌های موجود باید برای ظرفیت بالاتر یا اهداف دقیق‌تر حذف مواد مغذی بدون گسترش ردپای فیزیکی مقاوم‌سازی شوند.