Wiele oczyszczalni ścieków w końcu staje przed tym samym problemem: zwiększa się przepływ lub ładunek substancji zanieczyszczających, limity zrzutów stają się bardziej rygorystyczne, ale nie ma już miejsca na kolejny zbiornik biologiczny. W takich sytuacjach zwiększenie wydajności nie zawsze wymaga poważnych prac budowlanych. Identyfikując prawdziwe wąskie gardło procesu i usprawniając retencję biomasy, napowietrzanie, klarowanie, oddzielanie membranowe lub kontrolę procesu, istniejąca instalacja może być w stanie oczyszczać znacznie więcej ścieków w ramach obecnego zasięgu.
Dlaczego istniejące zbiorniki biologiczne stają się wąskim gardłem?
Oczyszczalnia ścieków może wydawać się „pełna” z kilku różnych powodów. W niektórych obiektach średni przepływ hydrauliczny wzrósł ze względu na wzrost liczby ludności, rozwój przemysłu lub dodatkowe linie produkcyjne. W innych przepływ pozostaje podobny, ale napływające ładunki ChZT, BZT, amoniaku lub całkowitego azotu wzrosły.
Bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące ścieków mogą również sprawić, że istniejący proces biologiczny będzie wydawał się niedowymiarowany. Zbiornik, który kiedyś zapewniał wystarczające usuwanie węgla, może nie mieć wystarczającej efektywnej biomasy, zdolności przenoszenia tlenu lub czasu retencji ciał stałych, aby osiągnąć stabilną nitryfikację lub bardziej rygorystyczne limity składników odżywczych.
Dlatego inżynierowie powinni dokonać rozróżnienia wydajność hydrauliczna i pojemność biologiczna . Pojemność hydrauliczna opisuje, ile przepływu może fizycznie przejść przez zbiornik przy akceptowalnym czasie retencji. Pojemność biologiczna opisuje, ile ładunku zanieczyszczeń może faktycznie usunąć zatrzymana populacja drobnoustrojów.
| Typowe wąskie gardło | Częsty objaw | Co może wskazywać |
|---|---|---|
| Ładowanie organiczne | Wysokie ChZT lub BZT w ściekach | Niewystarczająca aktywna biomasa, tlen lub czas kontaktu |
| Nitryfikacja | Wysoki poziom amoniaku w ściekach | Niski SRT, niska temperatura, niewystarczająca ilość tlenu lub niewystarczająca biomasa nitryfikacyjna |
| Napowietrzanie | Stale niski poziom DO | Niewystarczająca zdolność przenoszenia tlenu |
| Wyjaśnienie | Wysoki poziom TSS na ściekach lub rosnący kożuch osadowy | Ograniczenie zawartości ciał stałych w osadniku wtórnym |
| Hydraulika | Krótka HTZ lub niestabilna wydajność w szczytach | Ograniczenie wydajności związane z przepływem |
Istniejący zbiornik biologiczny można ograniczyć hydraulicznie, zanim zostanie zoptymalizowany pod względem biologicznym, lub przeciążyć biologicznie, nawet jeśli jego hydrauliczny czas retencji nadal wydaje się akceptowalny.
Zwiększanie biomasy bez zwiększania objętości zbiornika: modernizacja MBBR i IFAS
Jednym z najskuteczniejszych sposobów zwiększenia wydajności oczyszczania biologicznego w istniejącym zbiorniku jest zatrzymanie większej ilości aktywnej biomasy. Technologie reaktora z biofilmem z ruchomym złożem i zintegrowanego osadu czynnego ze stałą warstwą umożliwiają osiągnięcie tego celu poprzez zapewnienie plastikowych nośników, na których mikroorganizmy mogą rosnąć w postaci dołączonego biofilmu.
W konwencjonalnym procesie osadu czynnego ilość biomasy, którą można zatrzymać, jest silnie powiązana z osadzaniem osadu i operacją zawracania osadu czynnego. Dzięki wprowadzeniu nośników biofilmu część populacji drobnoustrojów zostaje zatrzymana na podłożu niezależnie od dodatkowego osadnika.
Może to być szczególnie cenne w przypadku nitryfikacji, ponieważ mikroorganizmy utleniające amoniak rosną stosunkowo wolno. Biofilm zapewnia stabilną powierzchnię, na której organizmy te mogą pozostać w systemie, nawet jeśli retencja zawiesiny jest ograniczona.
w Modernizacja MBBR , związana biomasa może spełniać dużą część obowiązków związanych z przetwarzaniem. w Modernizacja IFAS proces zawieszonego osadu czynnego zostaje zachowany, podczas gdy nośniki biofilmu dodają dodatkową populację przyczepionych mikroorganizmów.
Stopień napełnienia, geometrię nośnika, efektywną powierzchnię chronioną, mieszanie, napowietrzanie, ekrany zatrzymujące media, dopływ tlenu, charakterystykę ścieków i obowiązek usuwania obiektów docelowych należy rozpatrywać łącznie.
Nadmierne współczynniki wypełnienia mogą utrudnić mieszanie, zwiększyć zapotrzebowanie na powietrze, spowodować nierówny ruch nośnika i zwiększyć obciążenie hydrauliczne sit retencyjnych. Dlatego też pomyślna modernizacja zaczyna się od obliczenia obciążenia biologicznego, a nie od prostego napełnienia zbiornika możliwie największą ilością mediów.
Ulepsz napowietrzanie przed rozszerzeniem procesu biologicznego
Niektóre rośliny, które wydają się potrzebować większej objętości biologicznej, są w rzeczywistości ograniczone przez transfer tlenu. Zwiększanie biomasy lub ładowanie bez wystarczającej ilości tlenu może pogorszyć skuteczność oczyszczania, nawet jeśli sam reaktor biologiczny jest wystarczająco duży.
Systemy napowietrzania z czasem tracą wydajność. Dyfuzory mogą się zanieczyszczać, spadek ciśnienia może wzrosnąć, rozkład przepływu powietrza może stać się nierówny, a stare systemy grubopęcherzykowe mogą wymagać większej mocy dmuchawy, aby przenieść tę samą ilość tlenu.
Wysokie stężenia MLSS mogą jeszcze bardziej zmniejszyć rzeczywistą wydajność przenoszenia tlenu w porównaniu z czystą wodą. Głębokość zbiornika, skład chemiczny ścieków, środki powierzchniowo czynne, temperatura, stan dyfuzora i układ napowietrzania również wpływają na ilość tlenu faktycznie dostępną dla mikroorganizmów.
Pytania, które należy sprawdzić przed dodaniem większej objętości biologicznej
| Napowietrzanie Problem | Możliwe działania modernizacyjne |
|---|---|
| Wysoki spadek ciśnienia w dyfuzorze | Oczyść lub wymień zużyte dyfuzory |
| Niska wydajność przenoszenia tlenu | Oceń ulepszenie dyfuzora drobnopęcherzykowego |
| Nierówny rozkład DO | Zoptymalizuj układ dyfuzorów i rozkład przepływu powietrza |
| Dmuchawa bliska wydajności | Zmniejsz utratę ciśnienia w systemie lub oceń modernizację dmuchawy |
| Wysoka energia napowietrzania | Popraw kontrolę przepływu powietrza i efektywność przenoszenia tlenu |
Dla wielu istniejących elektrowni przywrócenie lub poprawa wydajności przesyłu tlenu jest jednym z najszybszych sposobów odzyskania niewykorzystanej zdolności biologicznej bez zmiany powierzchni reaktora.
Zwiększ SRT i stężenie biomasy – ale uważaj na środek klarujący
Konwencjonalna instalacja osadu czynnego może czasami przetwarzać dodatkowy ładunek, zwiększając czas retencji substancji stałych i utrzymując większą ilość biomasy w procesie biologicznym. Może to obejmować ograniczenie marnotrawstwa osadu, zwiększenie MLSS lub optymalizację operacji powrotu osadu czynnego.
Strategia ta ma jednak praktyczne ograniczenia. Wyższy MLSS zwiększa masę substancji stałych, która musi przejść przez osadnik wtórny. Zwiększa także zapotrzebowanie na tlen i może zwiększać lepkość mieszanej cieczy, zmniejszając wydajność przenoszenia tlenu i utrudniając oddzielanie osadu.
Jeśli wydajność biologiczna wzrośnie, podczas gdy wtórne klarowanie pozostanie niezmienione, w zakładzie mogą wystąpić większe kożuchy osadowe, przenoszenie ciał stałych, niestabilne osadzanie lub problemy z TSS ścieków.
Inżynierowie powinni zatem ocenić współczynnik przelewania powierzchni, stopień obciążenia ciałami stałymi, wskaźnik objętości osadu, pojemność osadu powrotnego i wydajność szczytowego przepływu przed znaczącym zwiększeniem MLSS.
W odpowiednich zastosowaniach klarowania osadniki rurowe lub moduły lamelowe mogą zwiększyć efektywną powierzchnię osadzania w obrębie istniejącego osadnika. Podejście to może być atrakcyjne, gdy głównym ograniczeniem jest wydajność oczyszczania hydraulicznego, chociaż nie jest to uniwersalne rozwiązanie dla każdego osadnika wtórnego z osadem czynnym. Najpierw należy ocenić charakterystykę osadu i zachowanie hydrauliczne.
Użyj modernizacji MBR, gdy separacja ciał stałych staje się ograniczeniem wydajności
W niektórych zakładach reaktor biologiczny nie jest głównym problemem. Prawdziwym ograniczeniem jest osadnik wtórny. Gdy potrzebna jest większa ilość biomasy, ale osadzanie grawitacyjne nie jest w stanie jej trwale zatrzymać, separacja membranowa może stanowić inną ścieżkę modernizacji.
Bioreaktor membranowy oddziela uzdatnioną wodę od zmieszanego płynu przy użyciu fizycznej bariery membranowej, zamiast polegać na konwencjonalnym osadzaniu osadu. Dzięki temu stężenie biomasy jest mniej zależne od wydajności osadnika i może wspierać wyższą wydajność MLSS w kompaktowej obudowie.
MBR może również wytwarzać ścieki o niskiej zawartości zawiesin i jest szczególnie atrakcyjny tam, gdzie celem ekspansji jest ponowne wykorzystanie wody, ograniczona powierzchnia gruntów lub bardziej rygorystyczna jakość odprowadzania ścieków.
Kompromisem jest większa złożoność systemu. Moduły membranowe wymagają oczyszczenia powietrzem, pompowania permeatu, kontroli zanieczyszczeń, okresowego czyszczenia chemicznego, obróbki wstępnej i ewentualnej wymiany membrany.
| Opcja modernizacji | Najbardziej odpowiedni kiedy |
|---|---|
| MBBR/IFAS | Wymagana jest większa pojemność biologiczna lub biomasa nitryfikacyjna |
| Napowietrzanie Upgrade | Transfer tlenu ogranicza zdolność leczenia |
| Optymalizacja MLSS / SRT | System osadu czynnego nadal ma margines operacyjny |
| Aktualizacja klarownika | Zdolność oddzielania hydraulicznego lub ciał stałych jest ograniczona |
| Modernizacja MBR | Wymagana jest wysoka retencja biomasy, wysoka jakość ścieków lub redukcja śladu |
Zoptymalizuj kontrolę procesu przed dodaniem sprzętu
Nie każdy problem z wydajnością wymaga nowego sprzętu. Zła kontrola procesu może sprawić, że istniejąca instalacja będzie wydawała się fizycznie za mała, nawet jeśli znaczny potencjał oczyszczania pozostaje niewykorzystany.
Napowietrzanie jest częstym przykładem. Ciągła praca dmuchaw ze stałą wydajnością może skutkować nadmiarem tlenu w okresach niskiego obciążenia i niewystarczającą ilością tlenu w okresach szczytowych. Sterowanie w oparciu o DO lub sterowanie napowietrzaniem w oparciu o amoniak może lepiej dopasować podaż tlenu do rzeczywistego zapotrzebowania biologicznego.
Równie ważne jest zarządzanie SRT. Nadmierne marnowanie osadu może zmniejszyć biomasę nitryfikacyjną, podczas gdy niewystarczające marnowanie może powodować niepotrzebnie wysoki poziom MLSS i problemy z klarowaniem. Optymalizacja RAS, WAS, recyklingu wewnętrznego, dozowania węgla i przerywanego napowietrzania może czasami przywrócić znaczną stabilność procesu.
Pomocne może być także wyrównanie przepływu. Instalacja może być w stanie obsłużyć średnio dzienne obciążenie, ale może zawodzić podczas krótkich szczytowych przepływów lub zdarzeń o dużej wytrzymałości. Wyrównanie powoduje redystrybucję tych pików w czasie, zmniejszając obciążenie reaktora biologicznego i osadnika.
Kontrola biologiczna
SRT, MLSS, F/M, marnowanie osadów i gospodarka osadami powrotnymi.
Kontrola napowietrzania
Sterowanie DO, napowietrzanie na bazie amoniaku, równoważenie przepływu powietrza i optymalizacja dmuchawy.
Sterowanie hydrauliczne
Wyrównanie przepływu, zarządzanie przepływem szczytowym i optymalizacja wewnętrznego recyklingu.
Monitorowanie w Internecie
NH₄-N, NO₃-N, DO, przepływ, zmętnienie i inne wskaźniki procesu.
Jak zidentyfikować prawdziwe wąskie gardło przed wyborem modernizacji
Skuteczna modernizacja wydajności instalacji powinna rozpocząć się od audytu procesu, a nie od wyboru sprzętu. Celem jest dokładne określenie, co uniemożliwia istniejącej instalacji przetwarzanie większego przepływu lub obciążenia.
Sprawdź ładowanie wpływowe
Przejrzyj średni i szczytowy przepływ, ChZT, BZT, TSS, amoniak, azot całkowity, temperaturę, wyładowania przemysłowe i historię obciążeń udarowych.
Sprawdź wydajność biologiczną
Przejrzyj MLSS, MLVSS, SRT, stosunek F/M, DO, usuwanie amoniaku, produkcję osadu i sezonową wydajność oczyszczania.
Sprawdź wydajność napowietrzania
Zmierz przepływ powietrza, obciążenie dmuchawy, stratę ciśnienia w dyfuzorze, dystrybucję DO i rzeczywiste ograniczenia transferu tlenu.
Sprawdź wyjaśnienie
Przeanalizuj szybkość przelewania powierzchni, zawartość cząstek stałych, głębokość kożucha osadowego, SVI, działanie osadu powrotnego i zawiesinę substancji stałych w ściekach.
Dopasuj modernizację do ograniczenia
Ograniczenia biomasy mogą wskazywać na MBBR lub IFAS; ograniczenie tlenu w kierunku ulepszeń napowietrzania; ograniczenie klarowania w kierunku poprawy separacji substancji stałych; i ślad oraz ograniczenia dotyczące jakości ścieków w kierunku MBR.
Modernizacja a budowa nowego czołgu: jak porównać ekonomikę
Modernizacja jest atrakcyjna, ponieważ ogranicza liczbę prac budowlanych, ale nie jest automatycznie rozwiązaniem najtańszym w każdym zakładzie. Istniejące zbiorniki muszą mieć solidną konstrukcję, hydraulika musi pozostać sprawna, a wymagane zwiększenie pojemności musi być możliwe do osiągnięcia w ramach istniejących ograniczeń procesowych.
Konstrukcja nowego zbiornika może wymagać wykopów, zbrojenia betonu, nowych rurociągów, gruntu, pozwoleń, infrastruktury elektrycznej i długich okresów budowy. Może to być również trudne w przypadku eksploatacji zakładów, w których omijanie ścieków lub wyłączanie pociągów oczyszczających jest niepraktyczne.
Modernizacja może zamiast tego obejmować nośniki biofilmu, ekrany retencyjne, wymianę dyfuzora, modyfikację dmuchawy, moduły membranowe, sprzęt klarujący, pompy, elementy sterujące i tymczasowe prace instalacyjne.
| Czynnik | Nowy zbiornik biologiczny | Modernizacja istniejących instalacji |
|---|---|---|
| Zapotrzebowanie na ziemię | Zwykle wysoki | Niski |
| Budownictwo cywilne | Znaczące | Zwykle ograniczone |
| Okres budowy | Dłużej | Często krócej |
| Przerwanie procesu | Potencjalnie znaczące | Często łatwiej jest fazować |
| Maksymalna zdolność rozbudowy | Wysoka | Ograniczone istniejącą infrastrukturą |
| Wymóg inżynieryjny | Projekt nowego procesu | Szczegółowy audyt istniejących ograniczeń |
Ekonomika modernizacji jest często największa tam, gdzie grunty są drogie, ekspansja cywilna jest trudna, zakład musi działać w sposób ciągły, a wymagany wzrost wydajności jest na tyle umiarkowany, że można go osiągnąć poprzez zwiększenie zapasów biomasy, lepszy transfer tlenu, lepszą separację ciał stałych lub skuteczniejszą kontrolę procesu.
Potrzebujesz większej wydajności swojej istniejącej oczyszczalni ścieków?
Przed zbudowaniem kolejnego zbiornika biologicznego należy ocenić, czy istniejący system jest ograniczony przez biomasę, napowietrzanie, klarowanie, separację membranową lub kontrolę procesu. NIHAO może wspierać oceny zwiększenia wydajności z wykorzystaniem mediów MBBR, dyfuzorów napowietrzających, osadników rurowych i rozwiązań membranowych MBR.
W celu wstępnej oceny należy podać obecną i docelową wydajność oczyszczania, wymiary zbiornika, dopływający ChZT/BZT, stężenie amoniaku lub całkowitego azotu, bieżący MLSS, konfigurację napowietrzania, wymiary osadnika i wymaganą jakość ścieków.
Często zadawane pytania
Czy istniejąca oczyszczalnia ścieków może zwiększyć wydajność bez konieczności dodawania nowego zbiornika biologicznego?
Tak, w wielu przypadkach. Możliwe strategie obejmują modernizację MBBR lub IFAS, ulepszenia napowietrzania, wyższą retencję biomasy, optymalizację kontroli procesu, ulepszenia klarowania i MBR. Właściwe podejście zależy od faktycznego wąskiego gardła procesu.
Jaką dodatkową pojemność może zapewnić modernizacja MBBR?
Nie ma uniwersalnego procentu. Przyrost wydajności zależy od obciążenia dopływu, docelowego oczyszczania, powierzchni medium, stopnia napełnienia, napowietrzenia, temperatury, istniejącej objętości zbiornika oraz tego, czy modernizacja jest przeznaczona głównie do usuwania węgla czy nitryfikacji.
Jaka jest różnica między modernizacją MBBR i IFAS?
MBBR opiera się głównie na nośnikach biofilmu związanego z przyczepionym wzrostem, podczas gdy IFAS łączy związany biofilm z konwencjonalnym zawieszonym osadem czynnym. IFAS jest powszechnie rozważany, gdy istniejąca instalacja osadu czynnego potrzebuje dodatkowej biomasy bez rezygnowania z obecnego procesu zawieszonego wzrostu.
Skąd mam wiedzieć, czy moja instalacja ma ograniczoną biomasę, czy tlen?
Przejrzyj DO, obciążenie dmuchawy, dystrybucję tlenu, SRT, MLSS, usuwanie amoniaku i obciążenie organiczne. Jeśli występuje wystarczająca ilość biomasy, ale DO pozostaje niewystarczający, głównym ograniczeniem może być napowietrzanie. Jeśli ilość tlenu jest wystarczająca, ale leczenie ogranicza się do biomasy, bardziej odpowiedni może być dodatkowy wzrost.
Czy mogę po prostu zwiększyć MLSS, aby oczyszczać więcej ścieków?
Tylko w granicach praktycznych. Wyższy MLSS zwiększa zapasy biomasy, ale także zwiększa zapotrzebowanie na tlen i zawartość substancji stałych w osadniku wtórnym. Nadmierny MLSS może prowadzić do słabego osiadania, wyższych kożuchów osadowych i przenoszenia ciał stałych.
Czy dodanie mediów MBBR zwiększy zapotrzebowanie na napowietrzanie?
Można. Bardziej aktywna biomasa zwiększa zapotrzebowanie na tlen, a ruch nośnika wymaga również odpowiedniego wymieszania. Dlatego też należy sprawdzać wydajność napowietrzania za każdym razem, gdy do istniejącego zbiornika dodawany jest czynnik MBBR lub IFAS.
Czy dyfuzory drobnopęcherzykowe mogą zwiększyć wydajność oczyszczania ścieków?
Mogą pomóc, gdy transfer tlenu jest czynnikiem ograniczającym. Poprawa wydajności dyfuzora może zwiększyć dostępny tlen bez zwiększania objętości zbiornika, chociaż należy również ocenić wydajność dmuchawy, wymagania ciśnieniowe i stan ścieków.
Kiedy osadnik wtórny staje się wąskim gardłem po modernizacji biologicznej?
Może się to zdarzyć, gdy wyższy MLSS lub zwiększony przepływ hydrauliczny zwiększa zawartość cząstek stałych poza praktyczną pojemność osadnika. Objawy obejmują rosnący kożuch osadowy, słabe osiadanie i podwyższony poziom TSS w ściekach.
Kiedy należy rozważyć modernizację MBR zamiast MBBR?
MBR może być atrakcyjny, gdy głównymi ograniczeniami są separacja ciał stałych, powierzchnia zajmowana przez powierzchnię, wysokie stężenie biomasy lub wysokiej jakości ścieki. MBBR lub IFAS są często bardziej odpowiednie, gdy głównym celem jest zwiększenie wydajności biologicznej w istniejącym reaktorze.
Jakie informacje są wymagane do zaprojektowania modernizacji wydajności oczyszczalni ścieków?
Przydatne dane obejmują przepływ bieżący i szczytowy, docelową pojemność, wymiary zbiornika, ChZT/BZT, amoniak, TN, TSS, temperaturę, MLSS, SRT, DO, sprzęt napowietrzający, wymiary osadnika, charakterystykę osadzania osadu i wymagane limity ścieków.
język angielski
عربي
hiszpański
