Оперативни ефекат пројекта надоградње постројења за пречишћавање отпадних вода у Тјенђину
Постројење за пречишћавање отпадних вода у Тјанђину је прошло кроз пројекат надоградње и реновирања који је усвојио модификовани Барденпхо{0}}МББР процес, подижући квалитет ефлуента са стандарда степена А наведеног у „Стандарду за испуштање загађујућих материја за комунална постројења за пречишћавање отпадних вода“ (ГБ 18918-2002) до локалног стандарда Тињина ДБ А2002. 12/599-2015. Процес биофилмског реактора са покретним креветом (МББР) укључује додавање МББР суспендованих носача у реактор, обезбеђујући места за везивање микроба и формирање причвршћених биофилма, чиме се повећава ефикасна биомаса у систему и постиже уклањање загађивача. МББР процес нуди предности као што су велико оптерећење третмана, јака отпорност на ударна оптерећења, стабилне перформансе третмана, једноставно оперативно управљање и флексибилан рад процеса. Све већи број ППОВ у Кини усваја МББР процес за реновирање. Овај рад анализира оперативне перформансе ППОВ у Тиањину након његове надоградње, са циљем да пружи референцу за сличне пројекте надоградње.
1. Тренутни биолошки процес уклањања азота и фосфора
Оригинални биолошки резервоар је користио А²/О процес са капацитетом третмана од 12.500 т/д. Пројектована укупна старост муља била је 14 дана, концентрација мешаних течних суспендованих чврстих материја (МЛСС) била је 3,500 мг/Л, пројектована температура воде је била 10 степени, принос муља је био 0,936 кгСС/кгБОД, а оптерећење муљем је било 0,082 кгБОД/кгМЛСС. Ефективна дубина воде биолошког резервоара била је 6 м, са укупном запремином резервоара од 9.052,2 м³ и укупним хидрауличким временом задржавања (ХРТ) од 17,4 сата. Дистрибуција ХРТ је била: селекторска зона 0,58 х, анаеробна зона 1,38 х, аноксична зона 2,85 х, зона замаха 0,92 х и аеробна зона 11,67 х. Рециклирање муља је било 100%, а интерно рециклирање мешане течности је било 300%. Оригинални биолошки резервоар се првенствено састојао од анаеробних-аноксичних-аеробних делова. Радни параметри могу да се подесе на основу услова утицаја и захтева за ефлуентом како би се постигло уклањање азота и фосфора, при чему квалитет ефлуента задовољава стандард разреда А ГБ 18918-2002.
2. Преглед пројекта доградње и реновирања
Ова надоградња је имала за циљ да побољша квалитет отпадних вода како би се задовољио стандард класе А локалног стандарда Тиањин „Стандард за испуштање загађујућих материја за комунална постројења за пречишћавање отпадних вода“ (ДБ 12/599-2015). Дизајнирани доток и квалитет ефлуента су приказани уТабела 1. Према пројектованим вредностима улива и ефлуента ТН, постизање ТН ефлуента испод 10 мг/Л захтева стопу денитрификације од 75,6% у систему биолошког резервоара. Оригинални биолошки резервоар користио је А²/О конфигурацију. Прорачуни засновани на оригиналној конфигурацији резервоара показали су да би унутрашњи однос рециклирања морао да се повећа са првобитних 200% на 310%, заједно са додатком велике количине спољног извора угљеника. Ово не само да би повећало оперативне трошкове, већ би и велики обим унутрашњег тока рециклаже могао пореметити аноксичну средину. Ово би могло довести до тога да стварни ХСТ у аноксичној зони буде мањи од минималног захтева, што утиче на ефикасност денитрификације. МББР процес побољшава способност денитрификације система и побољшава квалитет ефлуента додавањем суспендованих носача за повећање концентрације биомасе у резервоару, чиме се испуњавају захтеви за надоградњу.
Без промене постојеће запремине биолошког резервоара, унутрашње функционалне зоне биолошког резервоара су реконфигурисане. Оригинална А²/О конфигурација (анаеробна-аноксична-аеробна) је модификована у конфигурацију нивоа Барденпхо 6-: анаеробна зона, аноксична зона, зона замаха, аеробна зона, пост-аноксична зона и пост-аеробна зона. Конкретно, оригинална селекторска зона је претворена у анаеробну зону. Првобитна анаеробна зона, зона замаха (предњи део) и аноксична зона су коришћене као пре-аноксична зона. Предња половина првог коридора у првобитној аеробној зони је прилагођена зони замаха. Првобитни први, други и трећи аеробни коридор су претворени у МББР зону, где су додани суспендовани носачи, заједно са системима за прочишћавање улаза/излаза и доњим помоћним системом за аерацију. Четврти аеробни коридор је претворен у пост-аноксичну зону. Оригинална зона замаха је функционално подељена и прилагођена на пост-аноксичне и пост-аеробне зоне. Параметри реновираног биолошког резервоара су приказани уТабела 2.
Што се тиче процеса процеса, мешана течност из аеробне зоне се рециклира у аноксичну зону, а извор угљеника се додаје унутар аноксичне зоне. Денитрификујуће бактерије користе извор угљеника за денитрификацију да уклоне нитратни азот произведен у аеробној зони. Преостали нитратни азот улази у пост-аноксичну зону, где се додаје додатни извор угљеника да би се наставила денитрификација. Након реновирања, концентрација суспендованих чврстих материја (МЛСС) је 4.000 мг/Л, рециклажа муља је 50%–100%, унутрашњи рециклажу мешане течности је 200%–250%, а растворени кисеоник у зони МББР је 2–5 мг/Л. Дијаграм тока процеса након реновирања је приказан уСлика 1.
3. Пуштање система у рад након реновирања биолошког резервоара
Након што је завршена обнова биолошког резервоара, почела је фаза пуштања у рад. Осушени муљ из другог ППОВ је додат у биолошки резервоар, брзо повећавајући концентрацију муља на изнад 3.000 мг/Л за кратко време. Ово је скратило период култивације муља и аклиматизације, омогућавајући брзо покретање биолошког резервоара и обнављање његовог капацитета за уклањање азота и фосфора. Током периода пробног рада, због релативно ниског протока и концентрација загађивача, стварно радно оптерећење је било мање од пројектованог оптерећења. Приступ је био да се прво култивише и аклиматизује активни муљ док се биолошки систем не стабилизује и квалитет ефлуента не испуни стандарде, а затим се додају МББР носачи за формирање биофилма.
Након што су носачи додани у аеробни део биолошког резервоара, прво су уроњени. Микроорганизми се постепено везују за њихове површине. Визуелно, боја површине носача се променила од беле до бледо земљано жуте како се више микроорганизама везало и биофилм је постао гушћи. Боја носача се постепено продубљивала. Два месеца након додавања носача, формирање биофилма је било добро, при чему је површина носача изгледала жућкасто-браон и боја се постепено продубљивала. Четири месеца након додавања носача, биофилм на површини носача изгледао је тамно браон и био је густ. Прогресија формирања биофилма може се интуитивно посматрати на основу промена у боји носача, као што је приказано уСлика 2. У децембру 2021. године, микроскопским испитивањем активног муља из биолошког резервоара и муља из носача откривене су компактне структуре флока са добрим својствима адсорпције и таложења. Визуелно, носачи су показали очигледну формацију биофилма. Микроскопским прегледом идентификовани су организми као што су Вортицелла, Оперцулариа и Епистилис, уз повремено уочавање неколико мобилних трепавица, што указује на завршетак фазе формирања биофилма.
4. Оперативни учинак након реновирања биолошког резервоара
4.1 Учинак уклањања за ЦОД и БОД након реновирања
Вредности ЦОД и БПК ефлуента за 2022. су приказане уСлика 3. ЦОД ефлуента се кретао од 10,2 до 24,9 мг/Л, са просеком од 18,0 мг/Л. БПК ефлуента се кретао од 2,1 до 4,9 мг/Л, са просеком од 3,4 мг/Л. И ЦОД и БПК ефлуента су стабилно испуњавали локални стандард класе А Тиањин. Реновирани систем не само да је показао добре перформансе уклањања ЦОД-а и БПК-а, већ је и одржавао стабилне и усклађене нивое ЦОД-а и БПК-а у ефлуенту током сезоне поплава, чак и када је стварно оптерећење постројења достигло 110% његовог пројектованог капацитета. Ово указује да систем поседује добру отпорност на ударна оптерећења.
4.2 Учинак уклањања за ТН и НХ₃-Н након реновирања
Вредности ефлуентних ТН и НХ₃-Н за 2022. су приказане уСлика 4. ТН се кретао од 3,72 до 8,74 мг/Л, са просеком од 6,43 мг/Л. НХ₃-Н се кретао од 0,02 до 1,25 мг/Л, са просеком од 0,12 мг/Л. Током зимског рада, услед нижих температура, дошло је до смањења стопе нитрификације и денитрификације. У пракси је концентрација муља повећана на преко 6.000 мг/Л. Рад при високој концентрацији муља је користан за побољшање отпорности биолошког система на ударна оптерећења, посебно на ниским температурама. Синергија између високе концентрације муља и биофилма причвршћеног за МББР носаче побољшава ефекат третмана биолошког система.
МББР носачи пружају повољно окружење за микробне заједнице, подржавајући њихов раст и репродукцију. Након аклиматизације и сазревања, капацитет нитрификације и денитрификације биофилма јача. Микроорганизми се везују и расту слојевито на површини носача, повећавајући густину зооглое и формирајући велике, густе и брзо стабилне структуре муља. Када се суоче са спољним променама квалитета воде, микроорганизми на површини носача луче ванћелијске полимерне супстанце (ЕПС) ради само-заштите, чиме се смањује утицај изненадних промена квалитета воде на микроорганизме унутрашњег-слоја.
У постројењима за пречишћавање отпадних вода који користе МББР процес, уочени су истовремени феномени нитрификације и денитрификације (СНД) у зони аеробног носача. Тестирањем вредности ТН инфлуента и ефлуента из зоне аеробног носача откривена је разлика од 2–6 мг/Л. Ова разлика је била израженија, посебно када је растворени кисеоник у аеробном резервоару контролисан испод 2 мг/Л, што указује на значајнији СНД у условима ниског раствореног кисеоника. Отпадни ТН из секундарног таложника је у потпуности испунио стандарде, што значи да је уклањање ТН завршено у фази биолошког третмана. У стварном раду, денитрификациони филтер-дубоког слоја функционише као заштитни процес. У нормалним условима, функционише као обичан филтер како би се осигурало да СС индикатори испуњавају стандарде.
4.3 Учинак уклањања ТП и СС након реновирања
Вредности ТП и СС ефлуента за 2022. су приказане уСлика 5. ТП ефлуента ППОВ се кретао од 0,04 до 0,22 мг/Л, са просеком од 0,10 мг/Л. Ефлуент СС се кретао од 1 до 4 мг/Л, са просеком од 2,2 мг/Л. Након надоградње, ефлуент секундарног таложника ТП је био око 1,0 мг/Л и СС око 26 мг/Л. Додавањем гвожђе-хлорида и ПАМ-а у високоефикасни таложни резервоар за побољшање коагулације и даљим пречишћавањем у филтеру дубоког{13}}слоја за денитрификацију, ефлуентни ТП и СС су стабилно испуњавали Тјанђин локални стандард класе А, а вредност боје је значајно смањена.
5. Закључак
Да би се испунио локални стандард класе А у Тиањину, оригинални А²/О процес на ППОВ је трансформисан у Барденпхо пет-конфигурацију, укључујући МББР процес у аеробном делу ради побољшања биолошког уклањања азота, смањујући ефлуент ТН и НХ₃-Н. Током сезоне поплава са преоптерећењем протока, сви индикатори су стабилно испуњавали стандарде, показујући добру отпорност на удар. Након реновирања биолошког резервоара, унутрашњи однос рециклаже је био 200%–300%, екстерни рециклажу муља је био 50%–100%, концентрација муља је била 4.000–6.000 мг/Л, растворени кисеоник у аеробној зони је контролисан на 3–5 мг/Л, а растворени кисеоник у зони.5 мг/Л је контролисан анаеробно.5 мг/Л У 2022. години квалитет ефлуента ППОВ је био: ЦОД 10,2–24,9 мг/Л, просечно 18,0 мг/Л; БПК 2,1–4,9 мг/Л, просечно 3,4 мг/Л; НХ3-Н 0,02–1,25 мг/Л, просечно 0,12 мг/Л; ТН 3,72–8,74 мг/Л, просечно 6,43 мг/Л; ТП 0,04–0,22 мг/Л, просечно 0,1 мг/Л; СС 1–4 мг/Л, просечно 2,2 мг/Л. Сви су стабилно испуњавали стандард класе А локалног стандарда Тиањин „Стандард за испуштање загађујућих материја за комунална постројења за пречишћавање отпадних вода“ (ДБ 12/599-2015).