پروژه ارتقا و نوسازی تصفیه خانه فاضلاب با فرآیند A2/O{1}}MBBR
با افزایش مستمر آگاهی زیست محیطی عمومی، تصفیه خانه های فاضلاب نیاز به انجام فعالانه فعالیت های ارتقا و نوسازی، اتخاذ فناوری های پیشرفته برای تصفیه فاضلاب، دستیابی به استفاده مجدد از فاضلاب، و سهم خود در توسعه اجتماعی پایدار دارند. چالش عمده ای که در طول ارتقا و نوسازی تصفیه خانه های فاضلاب با آن مواجه می شود، حذف نیتروژن و فسفر است. با استفاده از فناوری MBBR، این مشکل به طور موثر حل می شود. این مقاله بر روی تصفیه خانه فاضلاب شهری در شهرستان Xichou تمرکز دارد که از فرآیند ترکیبی پیش تصفیه + فرآیند تصفیه بیولوژیکی ثانویه A2/O + فیلتراسیون پارچه + ضدعفونی هیپوکلریت سدیم استفاده می کند. بخش تصفیه بیولوژیکی از تجهیزات یکپارچه تصفیه فاضلاب (شامل مخزن پیش{8} بدون اکسیژن، مخزن بی هوازی، مخزن بدون اکسیژن، مخزن هوازی، مخزن رسوب لوله شیبدار، فیلتر پارچه ای، و مخزن ضدعفونی) استفاده می کند.
1 بررسی اجمالی پروژه
ساخت شبکه لوله فاضلاب که از تصفیه خانه فاضلاب شهری در شهرستان شیچو، ونشان ژوانگ و استان خودمختار میائو، استان یوننان پشتیبانی می کند، شامل پروژه هایی در شش شهرستان دونگما، لیان هوآتانگ، بانگگو، فادو، بولین و سین ماجی است. طول کل شبکههای لولههای فاضلاب در این شهرکها حدود 39.182 کیلومتر است، با قطر لولهها از 200 میلیمتر DN تا 500 میلیمتر DN، با استفاده از لولههای موجدار دوجداره پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE). ایستگاه های پمپاژ یکپارچه در شهرستان های Lianhuatang و Xinmajie ساخته شده است. در شهرک Xinmajie، یک لوله پلیاتیلن تامین آب با فشار Q=25 متر مکعب در ساعت، DN150 میلیمتر 50 متر، و در شهرک لیانهواتانگ، یک لوله پلیاتیلن تامین آب با فشار Q{10}} مترمکعب در ساعت، DN200 میلیمتر با فشار 15 متر وجود دارد. مساحت کل ساخت و ساز تصفیه خانه فاضلاب 3482 متر مربع شامل ساختمان جامع، تجهیزات یکپارچه تصفیه فاضلاب، ترانسفورماتور و اتاق توزیع، اتاق نظارت، مخزن تنظیم، مخزن لجن، مخزن آب استفاده مجدد، اتاق آبگیری لجن و سوله ذخیره لجن، کانال صفحه نمایش، ایستگاه پمپاژ بالابر و مخزن اضطراری می باشد.
2 تجزیه و تحلیل کیفیت آب و انتخاب فرآیند اصلی
2.1 کیفیت آب ورودی و خروجی
تجزیه و تحلیل جامع کیفیت آب ورودی تصفیه خانه فاضلاب شهرستان شیچو نشان می دهد که غلظت آن با یک روند نزولی جزئی پایدار است. از آنجایی که فرآیند فعلی یک فرآیند تصفیه فاضلاب با راندمان بالا است، حجم مخازن تصفیه زیاد نیست و تحمل آن در برابر بارهای ضربه قوی نیست. بنابراین، استاندارد نرخ تضمین برای شاخص های کیفیت آب ورودی را نمی توان خیلی بالا تنظیم کرد. این بار 90 درصد تعیین شده است. علاوه بر این، کارخانه روزانه 500 متر مکعب شیرابه دفن زباله دریافت می کند. هنگام طراحی کیفیت آب ورودی نهایی، لازم است که بر روند کلی کیفیت آب تکیه شود تا کار طراحی مربوطه به طور موثر انجام شود. شاخص های کیفیت آب در نشان داده شده استجدول 1.
نسبت BOD5/CODcr در فاضلاب 0.35 است که نشان دهنده فاضلاب به راحتی قابل تجزیه زیستی است. نسبت BOD5/TN 3 است. برای برآورده کردن استاندارد TN پساب، اقدامات تصفیه اضافی مورد نیاز است، مانند افزودن یک منبع کربن خارجی. نسبت BOD5/TP 26.3 است که برای حذف بیولوژیکی فسفر مناسب است.
در حال حاضر، مقادیر باقیمانده NH3-N و TN نسبتاً زیاد است و راندمان حذف ضعیف است. این نشان می دهد که نیتریفیکاسیون NH3-N نمی تواند به طور کامل در مخزن هوازی قدیمی انجام شود. از آنجایی که یک مخزن بدون اکسیژن در ابتدا راه اندازی نشده بود، فرآیند نیترات زدایی اتفاق نیفتاد. حذف نیتروژن تنها با تخلیه لجن اضافی حاصل شد و روش نیتریفیکاسیون{5}}نیتروژن زدایی مورد استفاده قرار نگرفت.
2.3 فرآیند اصلی
پس از تجزیه و تحلیل کامل از وضعیت خاص تصفیه خانه فاضلاب شهرستان شیچو، ارتقاء و نوسازی باید در محل کارخانه تکمیل می شد. فضای داخل محوطه گیاه بسیار محدود است. هنگام تعیین فرآیند تصفیه فاضلاب، لازم بود شرایط سایت به طور جامع در نظر گرفته شود و از فرآیند تصفیه مخزن بیوشیمیایی موجود استفاده منطقی شود. پس از تحقیقات گسترده، اتخاذ فرآیند A2/O-MBBR (که به عنوان فرآیند MBBR نامیده میشود) به طور مؤثری به استفاده از زمین و مسائل عملیاتی پرداخت. این رویکرد گسترش سه بعدی ظرفیت مخزن بیوشیمیایی را تسهیل کرد و ساخت فعال مخازن بدون اکسیژن و بی هوازی را ممکن ساخت. فرآیند MBBR لجن فعال را با بیوفیلم ترکیب می کند. مزایای آن در ردپای نسبتاً کوچک، زنجیره بیولوژیکی طولانی، توانایی دستیابی به استانداردهای کیفیت آب پساب ایدهآل و عملکرد پایدار آشکار میشود. روش بیوفیلم برای حذف نیتروژن نیز در فصول{10}در دمای پایین نتایج خوبی نشان میدهد. جریان فرآیند MBBR در نشان داده شده استشکل 1.
2.4 مزایای فرآیند MBBR
در مقایسه فرآیند MBBR، روشهای بیوفیلم ثابت-و فرآیندهای لجن فعال، فرآیند MBBR با برجستهترین مزیتها برجسته میشود، به ویژه: ① حاملهای معلق عمدتاً از مواد اصلاحشده مانند PP و PE ساخته شدهاند که دوام خوبی را ارائه میدهند. از آنجایی که راه اندازی و کارکردن حامل های معلق آسان است، مشکلاتی مانند جمع شدن و گرفتگی به ندرت رخ می دهد. بنابراین هنگام اعمال سیستم هوادهی و دستگاه های پساب سیستم تصفیه فاضلاب، میزان استهلاک و فرکانس جایگزینی آنها بسیار پایین است. ② فرآیند MBBR دارای قابلیت حذف نیتروژن قوی است. محیطهای هوازی، بیهوازی و غیرهوازی میتوانند روی حاملهای معلق همزیستی داشته باشند و به هر دو واکنش نیتریفیکاسیون و نیتریفیکاسیون در یک راکتور منفرد اجازه میدهند. باکتری های نیتریفیک کننده می توانند به سرعت بر روی بیوفیلم تشکیل شده بر روی حامل های معلق رشد کنند و به نیتریفیکاسیون مطلوب دست پیدا کنند. ③ فرآیند MBBR تحمل خوبی در برابر بارهای شوک دارد، پایداری پساب و مقاومت در برابر مواد سمی را افزایش می دهد. ④ با اتخاذ فرآیند MBBR، می توان از ارتقا و نوسازی معقول تجهیزات تصفیه اصلی استفاده کرد، تقریباً بدون تغییر در کاربری زمین، در نتیجه باعث صرفه جویی در فضا می شود. ⑤ تصفیه سنتی فاضلاب مستلزم افزودن قاب های نگهدارنده حامل در مخزن هوادهی است، در حالی که فرآیند MBBR این مرحله را حذف می کند و در نتیجه دشواری نگهداری دستگاه های هوادهی و مدیریت حامل ها را کاهش می دهد.
3 طرح نوسازی مخزن بیوشیمیایی
3.1 ساخت مخازن بی هوازی و بی هوازی جدید
After demolishing the buildings on the west side of the plant's biochemical tank area, new anoxic and anaerobic tanks were constructed on the cleared land. The anoxic zone was modified from the initial section of the existing biochemical tank. Active construction of the anoxic and anaerobic tanks was carried out. Their plan dimensions and effective volume must meet relevant usage requirements, and the hydraulic retention time was scientifically planned to enable them to play an important role. During the construction of the anoxic tank, the minimum temperature was controlled to >12 درجه، و مدیریت شاخص هایی مانند غلظت جامدات معلق مشروب مخلوط، غلظت نیترات نیترات زدایی و نرخ نیترات زدایی به خوبی اجرا شد. منبع کربن ناکافی ممکن است در زمستان رخ دهد. مقدار مناسبی از منبع کربن را می توان برای افزایش کارایی نیترات زدایی اضافه کرد. مخزن اکسیژن تازه ساخته شده در مجموع به 16 واحد میکسر توربین عمودی 5 کیلوواتی مجهز شده است. منطقه بدون اکسیژن مخزن بیوشیمیایی موجود در مجموع به 8 مجموعه پروانه عمودی 5 کیلوواتی مجهز شده است. مخزن بی هوازی در مجموع به 6 مجموعه میکسر شناور 6.5 کیلوواتی مجهز شده است.
با مقایسه ضرایب دشواری حذف فسفر و حذف نیتروژن، حذف نیتروژن به وضوح چالش برانگیزتر است. معمولاً با روش های شیمیایی حذف فسفر می توان اثرات حذف فسفر رضایت بخشی را به دست آورد. برای بهینه سازی اثرات حذف نیتروژن، زمانی که دماها پایین و نیتروژن کل ورودی بالا است، لجن را می توان به بخش بی هوازی بازیافت کرد تا از زمان ماندگاری طولانی تر در بخش بدون اکسیژن اطمینان حاصل شود.
3.2 نوسازی مخازن بیوشیمیایی موجود
پس از بازسازی، مخزن بیوشیمی موجود به چهار قسمت تقسیم می شود: یک دیوار تقسیم بین قسمت اول و چهارم اضافه می شود. نواحی قبل و بعد از دیواره جداکننده در این دو قسمت به ترتیب ناحیه بدون اکسیژن و ناحیه حامل (منطقه MBBR) و ناحیه MBBR و منطقه گاززدایی است. قسمت دوم و سوم هر دو زون MBBR هستند. افزودن دیواره تقسیم در قسمت چهارم میتواند غلظت اکسیژن محلول مشروب مخلوط بازیافت داخلی را در محدوده معقولی کنترل کند. علاوه بر این، تجهیزاتی مانند صفحهنمایش و هوادههای لوله سوراخدار در منطقه MBRR برای بهبود کارایی عملیاتی مخزن بیوشیمیایی نصب شدهاند. پس از اتمام نوسازی منطقه هوازی مخزن بیوشیمیایی، کل حجم مخزن موثر منطقه گاززدایی و منطقه MBBR به 38000 مترمکعب می رسد. منطقه گاززدایی در مجموع به 12 واحد پمپ جریان محوری 18.5 کیلوواتی مجهز شده است که 4 پمپ در حالت آماده به کار می باشد. از حامل های معلق HDPE خالص استفاده می شود.
3.3 بازسازی اتاق دمنده و سیستم هوادهی
4 دمنده در اتاق دمنده وجود دارد: 3 دمنده قدیمی با دبی ورودی 480 m³/min و یکی دمنده جدید. خنک کننده با آب روش اصلی خنک کننده برای دمنده های قدیمی است که هر کدام 830 کیلو وات قدرت دارند. خنک کننده هوا روش اصلی دمنده جدید با قدرت 670 کیلو وات است. با مقایسه وضعیت عملیاتی دمنده های قدیمی و جدید، دمنده جدید کارآمدتر و موثرتر عمل می کند. دمنده های قدیمی نه تنها راندمان عملیاتی پایینی دارند، بلکه به هزینه های گران قیمت نگهداری و تعمیر نیز نیاز دارند.
هنگام طراحی حجم هوادهی برای منطقه هوازی، باید بر اساس بالاترین نیاز اکسیژن در منطقه هوازی، با مقدار نهایی انتخاب شده 720 m³/min باشد. پیکربندی لوله های هوادهی سوراخ شده باید بر اساس حجم هوای 4 دمنده باشد. کار تعویض دمنده های قدیمی باید به طور موثر انجام شود. خرید مجدد 3 دمنده جدید برای جایگزینی دمنده های قدیمی برای کاهش حجم هوادهی مفید است. هنگام تعویض لوله های هوادهی فقط لوله های هواده قدیمی داخل مخزن هوازی تعویض می شوند.
3.4 سیستم تصفیه لجن
تجهیزات اصلی تصفیه لجن مورد استفاده در تصفیه خانه فاضلاب شهرستان شیچو، فیلتر پرس غلیظ کننده لجن و آبگیری است. تجزیه و تحلیل جامع فرآیندهای آبگیری و غلیظ شدن لجن، ادغام عملیات غلیظ کردن و آبگیری لجن می تواند هزینه های سرمایه گذاری را به حداقل برساند و دوز-فلوکولانت های پلیمری بالا را کاهش دهد. برای جلوگیری از آسیب زیست محیطی ناشی از تصفیه لجن، تکنولوژی غلیظ کردن لجن مکانیکی و آبگیری برای کنترل موثر آلودگی محیطی و جوی انتخاب شد.
3.5 سیستم بو زدایی
روشهای زیادی برای درمان بوها وجود دارد که از جمله روشهای متداول میتوان به روشهای بیولوژیکی، شیمیایی و فیزیکی اشاره کرد. روشهای مختلف درمان بو در مکانیسمهای بویزدایی، شرایط کاربرد و انواع فنی تفاوتهای قابلتوجهی دارند. پس از تجزیه و تحلیل جامع شرایط خاص این پروژه و در نظر گرفتن مزایا و معایب فناوریهای مختلف بویزدایی، در نهایت فرآیند بویزدایی یونی برای انجام عملیات مربوطه انتخاب شد.
3.6 نکات کلیدی نوسازی فرآیند
3.6.1 انتخاب حامل
هنگام انتخاب حامل های معلق، باید اطمینان حاصل شود که مواد تولیدی دارای مقاومت خوردگی کافی است و کل سطح ویژه موثر مطابق با استانداردهای پساب است، در نتیجه زیست توده را تضمین می کند. به طور همزمان، طول عمر، مقاومت در برابر سایش و استحکام حاملهای معلق باید با استانداردها مطابقت داشته باشد و عمر مفید آن بیش از 15 سال باشد.
3.6.2 تجمع حامل
با جریان آب، حامل ها موقعیت خود را تغییر می دهند و باعث می شود تعداد زیادی حامل در جلوی صفحه های رهگیری جمع شوند. پس از مدتی، صفحه های رهگیری ممکن است مسدود شوند. از افزایش هوادهی برای شستشوی حامل های انباشته شده استفاده می شود. از دست دادن سر در هر صفحه رهگیری رخ می دهد. تعداد زیادی از حامل ها تحت فشار اختلاف سطح آب در سراسر صفحه نمایش جمع می شوند. با افزایش اختلاف سطح آب، میزان تجمع حامل نیز افزایش می یابد. یک دستگاه بازیافت حامل در منطقه حامل نصب شده است. که توسط یک دستگاه حمل و نقل هوایی هدایت می شود، حامل ها در انتهای منطقه حامل به انتهای جلو بازگردانده می شوند و از تجمع حامل جلوگیری می کنند.
3.7 تجزیه و تحلیل اثربخشی عملیاتی پس از بازسازی{1}
کل سرمایه گذاری برای این پروژه 219.91 میلیون یوان است. متوسط هزینه عملیاتی واحد 0.4 یوان در متر مکعب و متوسط هزینه کل واحد 0.5 یوان در متر مکعب است. پس از تکمیل و بهره برداری پروژه نوسازی ارتقا یافته، اثر جریان آب آن بسیار رضایت بخش است، وضعیت عملیاتی خوب است و استانداردهای کیفیت آب پساب می تواند الزامات مربوطه را برآورده کند.
4 نتیجه گیری
در طول ساخت این پروژه ارتقاء و نوسازی، سازه های موجود به طور موثر مورد استفاده قرار گرفت. با بکارگیری منطقی فناوری MBBR، کار نوسازی چیدمان بدون افزایش ردپای به نتایج خوبی دست یافت و به طور قابل توجهی ظرفیت حذف نیتروژن و فسفر سیستم تصفیه فاضلاب را افزایش داد و راندمان حذف آلاینده ها را بهینه کرد. فن آوری MBBR بسیار پیشرفته است و نه تنها از مزایای فن آوری های متداول تصفیه فاضلاب بهره می برد، بلکه از ظرفیت تصفیه بالای حامل های ویژه خود نیز بهره می برد و راندمان تصفیه آلاینده ها را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد.
بر اساس تجزیه و تحلیل و نمایش، برای اطمینان از منطقی بودن طرح، توصیه می شود طرح فرآیند MBBR را اتخاذ کنید. با انجام-بازسازی درجا سیستم بیولوژیکی اصلی، افزودن حاملها به منطقه هوازی برای افزایش ظرفیت بار آن، تضمین میکند که تصفیه نیتروژن مطابق با استانداردها باشد. استفاده بعدی از مخازن ته نشینی با چگالی بالا + فیلترهای رسانه ای پارچه ای برای کنترل SS و TP می تواند تضمین کننده پساب پایدار با استاندارد درجه 1A باشد. فرآیند MBBR و همچنین فرآیندهای ترکیبی مختلفی که MBBR را در سیستمهای لجن فعال ترکیب میکنند، به طور پایدار عمل میکنند، کارکرد و تنظیم آسانی دارند، تحمل قوی در برابر تغییرات کیفیت و کمیت ورودی دارند، اثرات حذف نیتروژن و فسفر خوبی ارائه میدهند و یک روش تصفیه فاضلاب اقتصادی، کارآمد و پایدار را نشان میدهند. با افزایش الزامات ملی و محلی برای کیفیت پساب تصفیه خانههای فاضلاب، این فرآیند راهحل بسیار مناسبی برای پروژههایی است که با چالشهایی مانند ساختوساز زودهنگام با فرآیندهایی که نمیتوانند نیازهای جدید را برآورده کنند، محدودیت در دسترس بودن زمین، هزینههای بالای زمین و مشکلات تامین مالی مواجه هستند. به طور گسترده در ارتقا و نوسازی تصفیه خانه های فاضلاب شهری یا صنعتی استفاده می شود.
علاوه بر این، در طول این پروژه نوسازی، اقدامات کنترلی هدفمند مسیر نیترات زدایی بر اساس شرایط واقعی هنگام بازسازی مخازن بیوشیمیایی، از جمله تقویت مدیریت شاخص هایی مانند غلظت نیترات نیترات زدایی و نرخ نیترات زدایی انجام شد. نوسازی فرآیند بر بهبود انتخاب حامل و مدیریت انباشت متمرکز شد. با ادغام نوسازی در اتاق دمنده و سیستم هوادهی، سیستم تصفیه لجن و سیستم بو زدایی، ظرفیت تصفیه جامع تصفیه خانه فاضلاب افزایش یافت.