Retire Azòt Avanse nan WWTPs: Pi Biofilm MBBR Pwosesis Design & Analiz pèfòmans|Etid ka

Jeni konsepsyon ak pèfòmans nan yon pwosesis pi bon kalite MBBR Biofilm pou retire Azòt avanse

Avèk avansman konplè nan konstriksyon ekolojik sivilizasyon Lachin nan, estanda egzeyat pou plant tretman dlo ize (WWTP) yo te vin de pli zan pli sevè. Estanda Klas A nan "Estanda Dechaje Polisyon pou Plant Tretman Dlo Minisipal yo" (GB 18918-2002) egzije TN mwens pase oswa egal a 15 mg/L, pandan y ap estanda lokal yo nan rejyon tankou Beijing ak Shandong klèman fikse limit la nan TN mwens pase oswa egal a 10 mg/L. Estanda ki wo sa yo depase limit kalite dlo a, yo mete egzijans pi sevè sou estabilite efluan yo. Kontinwe, gen yon bezwen peze amelyore kapasite nan retire nitwojèn nan pwosesis tretman. Yon apwòch se ogmante dòz sous kabòn nan pwosesis ki egziste deja pou amelyore denitrifikasyon, men sa a mennen nan gwo depans operasyonèl ak ogmante emisyon kabòn. Altènativman, ajoute enstalasyon avanse pou retire nitwojèn, souvan anplwaye metòd biofilm pou anrichi bakteri denitrifyan avèk efikasite, ka amelyore retire TN, diminye bezwen pou sous kabòn ekstèn, ak pi ba emisyon kabòn. Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR), ak avantaj li yo nan anrichisman bakteri fonksyonèl fò, ti anprint, ak operasyon senp ak antretyen, te lajman aplike nan konstriksyon, ekspansyon, ak amelyore nan WWTPs. Li ka reyalize estanda egzeyat yo pi byen pase bon jan kalite dlo sifas quasi-Klas IV epi li gen anpil potansyèl ak avantaj pou retire nitwojèn avanse nan WWTP. Atik sa a pran yon WWTP nan Shandong kòm yon etid ka analize rezon konsepsyon ak pèfòmans operasyonèl nan aplike yon pwosesis pi bon kalite MBBR biofilm pou retire nitwojèn avanse, vize bay yon referans teknik pou denitrifikasyon dlo ize efikas.

1. Apèsi sou pwojè a

1.1 Pwojè Entwodiksyon

Yon WWTP nan Shandong te konstwi an de faz. Premye faz la, ki itilize pwosesis BIOLAK la, te komisyone ofisyèlman an Novanm 2003 ak yon kapasite tretman 40,000 m³/d. Layout pwosesis BIOLAK la ak zòn ki disponib pou ajou yo montre nanFigi 1. Okòmansman, bon jan kalite efluan an te rankontre estanda Klas B nan GB 18918-2002. Rive 2020, atravè dòz sous kabòn amelyore ak adisyon tretman avanse, bon jan kalite efluan an te amelyore nan estanda Klas A. Pa 2023, apre twa ane nan operasyon, bon jan kalite efluan an jeneral te kapab jeneralman satisfè estanda Klas A, men li te fè fas a de gwo defi konsènan retire nitwojèn:

Gwo Dòz Kabòn Sous: Pou atenn objektif TN mwens pase oswa egal a 15 mg/L, yo te mande yon gwo kantite sous kabòn ekstèn. Kalkil ki baze sou seksyon pwosesis yo te montre yon rapò C/N ki rive jiska 5.9, tandiske pwosesis AAO nan dezyèm faz plant lan te egzije sèlman yon C/N 4.5–5.0 pou asire konfòmite TN ki estab. Gwo sous kabòn adisyon tou yon move efè sou pwosesis nitrifikasyon aerobic, ogmante demann oksijèn nan zòn aerobic la.

Estabilite pòv nan retire Azòt: Depi nitrifikasyon ak denitrifikasyon te fèt nan menm tank la anba diferan kondisyon obligatwa, paramèt operasyonèl yo te bezwen ajisteman souvan ki baze sou chanjman enfliyan. Kontwole NH₃-N ak TN te kontradiktwa, sa ki fè li difisil pou kenbe yon balans ki estab ant nitrifikasyon ak denitrifikasyon. Rezistans chaj chòk sistèm nan te mwayèn, ki mennen nan estabilite pòv efluan.

Se poutèt sa, yon amelyorasyon nan pwosesis orijinal BIOLAK te nesesè, ak objektif debaz yo pou rezoud konfli ki genyen ant nitrifikasyon ak denitrifikasyon, diminye depans operasyon pou retire nitwojèn, ak amelyore estabilite efluan yo.

1.2 Defi ajou

Kòm pwosesis BIOLAK la pa apwopriye pou modifikasyon nan-tank pou amelyore pèfòmans, plan an se te ranfòse tretman pa konstwi yon nouvo inite avanse pou retire nitwojèn. Pwosesis orijinal BIOLAK la konsantre prensipalman sou nitrifikasyon ak denitrifikasyon kòm segondè, pandan ke nouvo pwosesis la ta konsantre sou denitrifikasyon. Etandone bezwen aktyèl renovasyon yo, pwojè a te fè fas a de gwo defi: limite tè ki disponib pou nouvo pwosesis la ak gwo egzijans efikasite operasyon.

Tè ki disponib limite pou nouvo pwosesis: Nouvo konstriksyon an te dwe fini nan sit plant ki egziste deja a, ki esansyèlman pa te gen okenn tè rezève. Konstriksyon te posib sèlman sou yon senti vèt adjasan a tank BIOLAK yo, ak yon zòn ki disponib nan 400 m². Sa vle di anprint nouvo pwojè a pou chak inite dlo trete te dwe mwens pase oswa egal a 0.01 m²/(m³·d).

Kondisyon pou efikasite operasyon segondè: Sa a pa t 'yon amelyorasyon senp men yon optimize plis nan zòn nan fonksyonèl byochimik. Nouvo inite a te espere okipe yon chaj retire nitwojèn nan 20 mg / L. Pwosesis sa a pa sèlman te dwe ranpli sou tè limite, men tou bezwen diminye dòz sous kabòn konpare ak denitrifikasyon orijinal BIOLAK pandan y ap asire pèfòmans denitrifikasyon ki estab. Se konsa, gwo demand yo te mete sou tou de efikasite retire nitwojèn ak efikasite itilizasyon sous kabòn.

2. Pwosesis Konparezon ak Seleksyon

Apre tretman ak pwosesis BIOLAK, efluan TN a konsiste sitou nan nitrat nitwojèn. Kounye a, pwosesis avanse ki gen matirite pou retire nitwojèn prensipalman itilize metòd biofilm, ki karakterize pa mikwo-òganis ki efikasman anrichi sou sifas konpayi asirans nan yon eta tache, ki ofri siyifikativman pi wo efikasite anrichisman bakteri fonksyonèl pase pwosesis konvansyonèl aktive depo. Pwosesis biofilm yo ka divize an plis kalite kabann fiks-ak kabann k ap deplase- ki baze sou fluidizasyon transpòtè, jan yo montre nanFigi 2.Filtè denitrifikasyon, pwosesis byofilm tipik fiks-kaban, sèvi ak medya filtre granulè fiks kòm pòtè kwasans mikwòb. Lè yo ajoute yon sous kabòn ekstèn, yo ogmante denitrifikasyon nan biofilm ak filtraj medya yo pou yo reyalize similtane retire NO₃.^--N, SS, ak lòt polyan. Avantaj yo enkli bon jan kalite dlo trete ki estab, pa bezwen pou klarifikatè segondè, ak yon layout kontra enfòmèl ant, ki fè yo lajman itilize nan amelyorasyon WWTP kòm yon inite tretman avanse pou ranfòse retire TN nan efluan segondè. Sepandan, konsantre operasyonèl dwe sou enpak C/N sou efikasite denitrifikasyon avanse. Pwojè amelyorasyon Faz I Pingtang WWTP a, tou ak yon kapasite de 40,000 m³/d, te itilize yon filtè denitrifyan + gwo -efikasite flotasyon lè ki fonn (DAF) kòm pwosesis tretman avanse pou ogmante efluan TN a kasi-Klas IV estanda dlo sifas, reyalize yon anprint nan anviwon 45·m²/0. pèmèt tretman efikas, men ak yon C/N osi wo ke 18.34. Pou satisfè nouvo estanda lokal yo pou efluan TN, Chengdu No . 9 Dlo Reklamasyon Plant la te adopte yon gwo-tank sedimantasyon dansite ak filtè denitrifikasyon fon-kabann kòm pwosesis amelyorasyon, ak yon C/N nan 5.7, reyalize tretman avanse anba estanda ki wo. WWTP Dingqiao nan Haining pa t 'kapab satisfè estanda egzeyat Klas A ki nesesè pou Qiantang River Basin la. Gao Feiya et al. te itilize yon filtè denitrifying gwo twou san fon-kabann pou tretman TN avanse, an menm tan retire SS ak TP, pote bon jan kalite efluan pre kasi-Klas IV estanda, men ak yon C/N segondè nan 15.68, ki mennen nan gwo depans pou retire nitwojèn. Anplis de sa, pwosesis filtre yo mande pou lavaj regilye, anjeneral lè l sèvi avèk lè-dlo, sa ki ka afekte estabilite operasyonèl.

enstabilite nan filtè denitrifikasyon, rechèch sou aplike souf-denitrifikasyon ototwofik (SAD) nan filtè denitrifikasyon te pran atansyon. SAD itilize eleman souf oswa konpoze souf kòm donatè elèktron nan kondisyon anaerobik oswa anoksik pou diminye NO₃.^--N rive nan N₂. Li ofri avantaj tankou bon efikasite denitrifikasyon, pa bezwen yon sous kabòn òganik, pri ki ba operasyon, ak pwodiksyon depo ki ba. Song Qingyuan et al. etidye efè retire nitwojèn yon filtè SAD sou efluan segondè. Apre optimize kondisyon pilòt yo, retire nitrat yo rete estab pi wo a 95%, men pousantaj konsomasyon medya yo te rive nan 20% chak ane, akonpaye pa ogmante konsantrasyon silfat efluan ak diminye pH. Pou evite risk polisyon segondè nan SAD, Li Tianxin et al. prepare medya pa pelletizing yon melanj de souf ak kalkè poud. Ajoute yon sèten pwopòsyon nan kalkè nan kabann nan filtre netralize asidite pwodwi a ak pwodwi presipite CaSO₄, bese konsantrasyon silfat efluan ak efektivman adrese pwoblèm yo nan pwodiksyon asid ak nivo silfat segondè. Sepandan, kalkè a okipe espas ki vle di pou medya donatè elèktron nan sistèm nan, febli kapasite avanse denitrifikasyon, ogmante dite efluan, ak ogmante depans operasyonèl yo. Rechèch aktyèl sou teknoloji SAD se sitou nan echèl laboratwa ak pilòt, ak eksperyans jeni ensifizan pou referans. Yo bezwen plis rechèch aplike anvan pwomosyon endistriyèl-echèl.

MBBR se yon reprezantan tipik nan pwosesis biofim likidize-ak yon nouvo teknoloji tretman dlo ize ki te resevwa anpil atansyon nan dènye ane yo. Li itilize transpòtè sispann ak yon dansite tou pre dlo pou espesyalman anrichi mikwo-òganis, fòme yon biofilm pou reyalize avanse retire nitwojèn. Pwosesis biofilm likidize-kabann yo tou evite pwoblèm nan bouche medya ak backwashing. Kounye a, pi bon kalite biofilm MBBR pou denitrifikasyon WWTP avanse gen plis pase 20 ane eksperyans siksè operasyonèl aletranje epi li wè aplikasyon de pli zan pli pi laj nan Lachin. Zheng Zhijia et al. te itilize yon pwosesis de-pi bon kalite MBBR biofilm pou denitrifikasyon avanse. Nan C/N=4.0, nitwojèn nitrat efluan sistèm lan estabilize nan (1.87 ± 1.07) mg/L, ak yon pousantaj mwayèn TN retire 93.3%. Yon WWTP zòn devlopman nan yon sèten vil te konstwi yon nouvo bio-tank MBBR kòm tretman avanse siperyè pou amelyore denitrifikasyon. Chaj la retire TN nan seksyon an anoksik nan pi bon kalite biofilm MBBR la te 1.1 g / (m² · d), amelyore fyab denitrifikasyon sistèm lan. Gao Yanbo et al., ki vize ogmante kapasite plant orijinal la, te konstwi yon nouvo de-etap AO pi bon kalite biofilm MBBR bio-tank, reyalize efluan ki estab TN anba a 5 mg/L ak efikasite denitrifikasyon segondè. Kidonk, pwosesis biofilm pi bon kalite MBBR montre gwo potansyèl pou retire nitwojèn avanse nan WWTPs, konbine avantaj tankou efikasite itilizasyon sous kabòn segondè, chaj tretman segondè, ak ti anprint. Sepandan, li tou mete pi wo demand sou ekipman, ki mande ekipman serye pou sipòte operasyon pwosesis ki estab. Yo montre yon konparezon nan pwosesis avanse komen pou retire nitwojènTablo 1.

Baze sou yon konparezon konplè, byenke pwosesis SAD pa mande pou pa gen okenn adisyon sous kabòn, aplikasyon aktyèl li a poko gen matirite epi li pote risk polisyon segondè, kidonk li pa te konsidere pou amelyorasyon sa a. Malgre ke filtè denitrifikasyon yo lajman itilize, yo sitou anplwaye nan amelyorasyon WWTP kote konsepsyon enfliyan / efluent TN a souvan 15/12 mg / L, manyen yon chaj retire relativman ti TN. Piske pwojè sa a te mande pou satisfè egzijans alontèm pou retire TN ki wo, operasyon an ta siyifikativman vin pi kout sik lavaj filtè a, sa ki ap ogmante difikilte ak enstabilite nan fonksyone. Pwosesis MBBR biofilm pi bon kalite konbine avantaj tankou efikasite itilizasyon kabòn segondè, pa gen okenn bezwen pou backwashing, aplikasyon ki gen matirite, epi pa gen okenn polisyon segondè. Lè nou konsidere defi pwosesis yo ak kondisyon renovasyon yo, pwojè a finalman te chwazi konstriksyon yon nouvo biofilm pi bon kalite MBBR bio-tank (ki refere yo kòm tank MBBR) kòm solisyon avanse pou retire nitwojèn pou premye faz la, ki fèt ak yon C/N=4.5, ak yon peryòd ranbousman envestisman planifye nan 7.37 ane.

3. Nouvo Plan Konstriksyon

3.1 Koule Pwosesis

Pwosesis tretman dlo ize koule apre renovasyon yo montre nanFigi 3. Enfliyan plant lan pase nan ekran amann, chanm gravye toubiyon, ak tank sedimantasyon prensipal anvan yo antre nan bio-tank BIOLAK pou retire matyè òganik, nitwojèn amonyak, elatriye. Lè sa a, ponp yo leve l nan tank MBBR pou retire TN avanse. Tank MBBR a fèt pou yon TN enfliyan 35 mg/L ak yon TN efluan mwens pase oswa egal a 15 mg/L. Efluan MBBR a leve pa ponp segondè yo nan tretman avanse ki egziste deja nan plant la pou separasyon solid-likid ak gaspiye depo. Se dezenfekte final la dezenfekte anvan egzeyat nan rivyè k ap resevwa a. Labou sipli epesè, dezidrate, epi transpòte -sou sit pou jete.

3.2 Nouvo tank MBBR

Tank MBBR a anplwaye yon pwosesis AO, ki te konstwi lè l sèvi avèk tank Lipp pou asanble modilè, ki te fini nan 30 jou. Tan total retansyon idwolik sistèm (HRT) se 1.43 èdtan. SPR-III kalite espesyalize aerobic ak anoxic sispann transpòtè yo ajoute andedan tank yo, ak yon rapò ranpli 60% nan zòn nan aerobic ak 55% nan zòn nan anoxic. Transpòtè yo se silendrik oblate, 25 mm an dyamèt ak 10 mm nan wotè, ak yon sifas espesifik efikas ki pi gran pase oswa egal a 800 m²/m³. Zòn anoksik la ekipe ak 4 MBBR-mixers frekans varyab-dedye (tip SPR chimik pouvwa), N=5.5 kW chak, ki bay inifòm ak ase likidasyon pou transpòtè yo. Apre spirasyon biofilm, 2 mixer yo opere regilyèman, ak 2 lòt yo kòm sibstiti cho. Zòn aerobic sèvi ak souffleur vis pou aere. Yon sèl soufle gen yon kapasite lè 14.50 m³/min, presyon 90 kPa, N=22 kW. Yon seri zòn aerobic dedye difize tiyo detache (tip SPR) enstale. Akòz volim aere ki ba ki nesesè yo, yo ka itilize souflè Faz I ki egziste deja yo, ak nouvo souflè a ak souflè Faz I yo sèvi kòm sovgad mityèl. Nouvo ekran entèsepsyon materyèl (tip SPR), 12 mm epè, ak yon lavi sèvis ki fèt nan 30 ane, yo enstale nan tou de zòn yo aerobic ak anoksik.

3.3 Nouvo Etablisman Sipò

• Sistèm Enfliyan: Efluan ki soti nan tank bio-BIOLAK la nan tank MBBR. 4 yo enstale ponp admisyon (2 devwa, 2 sibstiti), yo chak ak Q=840 m³/h, H=65 kPa, N=30 kW.
• Sistèm Dosage Sous Kabòn: Efluan ki soti nan faz I BIOLAK bio-tank la gen sèlman COD ki difisil pou itilize. Pou asire denitrifikasyon avanse nan zòn anoksik tank MBBR la, yo itilize acetate sodyòm kòm ponp ekstèn kabòn . 4 yo enstale (2 devwa, 2 sibstiti), yo chak ak Q=300 L/h, H=200 kPa, N=0.37 kW.