Năm 2004, một nhà máy xử lý nước thải ở Xilinhot, Nội Mông, bắt đầu xử lý 38.000 m³/ngày bằng mương oxy hóa DE. Nó được thiết kế cho nước thải đô thị. Những gì nó nhận được là nước thải của lò mổ - nước rửa chuồng trại, máu, dầu mỡ, cặn xương và phân bón - đẩy COD đến mức2.000 mg/Lvà nitơ amoniac để120 mg/L. Mương oxy hóa, luân chuyển giữa chế độ hiếu khí và thiếu khí ở một thành phố nơi nhiệt độ luôn thấp quanh năm, không thể theo kịp. Lượng oxy hòa tan dao động dưới 1 mg/L. Vi khuẩn nitrat hóa không bao giờ được thiết lập. Nước thải bỏ qua Loại B thường xuyên hơn là nó chạm vào nó. Bản nâng cấp đã bổ sung thêm tiền xử lý DAF, giai đoạn sinh học AAO+MBBR mới và phương pháp xử lý tiên tiến - đồng thời giải quyết tất cả bốn vấn đề cùng một lúc. Nước thải hiện đã đáp ứng ổn định loại A. Chi phí:0,85 RMB mỗi mét khối.
1. CÂY CHÍNH HÃNG - VÀ TẠI SAO THẤT BẠI
Nhà máy Giai đoạn I được đưa vào vận hành vào tháng 8 năm 2004 với công suất thiết kế là40,000 m³/d. Phần sinh học sử dụng quy trình mương oxy hóa DE (xem Hình 1), với nước thải cần thiết để đáp ứng các yêu cầuTiêu chuẩn loại Bcủa GB 18918-2002. Lưu lượng thực tế qua mạng lưới đường ống là khoảng 38.000 m³/ngày. Thiết kế ban đầu giả định các đặc tính nước thải đô thị điển hình. Thực tế lại khác: phần lớn nước thải đến từ các lò mổ và nồng độ chất ô nhiễm vượt quá cơ sở thiết kế một cách lớn.
Bốn vấn đề riêng biệt hội tụ lại khiến cho quá trình oxy hóa DE diễn ra sai quy trình đối với địa điểm này:
Sự cố 1 - COD ức chế quá trình nitrat hóa
COD đầu vào thường xuyên đạt 2.000 mg/L. Vi khuẩn dị dưỡng, ăn nhờ lượng hữu cơ dồi dào này, nhân lên nhanh chóng và tiêu thụ oxy hòa tan với tốc độ mà hệ thống sục khí không thể sánh kịp. DO ở mương oxi hóa ở lạidưới 1 mg/Ltrong thời gian dài. Vi khuẩn nitrat hóa - vi khuẩn tự dưỡng cần DO cao chứ không phải chất hữu cơ cao - đã bị thiếu oxy. Việc loại bỏ nitơ amoniac bị thất bại do hậu quả trực tiếp của việc quá tải COD.
Vấn đề 2 - Chất thải của lò mổ chống lại quá trình phân hủy sinh học
Nước thải lò mổ là một hỗn hợp phức tạp: nước rửa chuồng chứa phân lợn và thức ăn khó tiêu; máu, dầu mỡ, thịt vụn, cặn xương, tóc và phân từ sàn giết mổ. Nước thải có màu nâu đỏ, có mùi tanh cách xa hàng mét. Những dòng COD cao, nồng độ amoniac cao này sẽ thối rữa nhanh chóng. Bị giới hạn bởi thể tích bể sinh học, thời gian lưu thủy lực quá ngắn để các chất hữu cơ khó phân hủy này có thể phân hủy sinh học xuống mức thấp. Chất rắn lơ lửng hữu cơ không được giữ lại thải ra theo dòng thải, tiêu thụ oxy hòa tan trong nước tiếp nhận và gây tổn hại đến hệ sinh thái.
Sự cố 3 - Chế độ hiếu khí/anoxic luân phiên không thành công khi trời lạnh
Xilinhot có nhiệt độ thấp quanh năm. Vi sinh vật phát triển chậm; Vi khuẩn nitrat hóa là loại nhạy cảm với lạnh nhất. Mương oxy hóa DE xen kẽ giữa các điều kiện hiếu khí (có lợi cho vi khuẩn nitrat hóa) và anoxic (có lợi cho vi khuẩn khử nitơ). Trong điều kiện vận hành hiếu khí, khoảng thời gian cung cấp đủ oxy quá ngắn để các vi khuẩn nitrat hóa có thể xây dựng quần thể sống sót trước khi chu trình chuyển trở lại trạng thái thiếu khí, ngăn chặn chúng một lần nữa. Vi khuẩn khử nitrat, thích nghi với điều kiện thiếu oxy, cũng phải chịu đựng sự chu kỳ liên tục. Chế độ oxy xen kẽ, có thể chấp nhận được ở vùng khí hậu ấm hơn, đã trở thành kẻ giết người loại bỏ nitơ ở vùng Nội Mông.
Sự cố 4 - Sục khí bề mặt làm mất nhiệt
Thiết bị sục khí bề mặt hoạt động bằng cách tối đa hóa diện tích tiếp xúc giữa nước thải và không khí để thúc đẩy quá trình vận chuyển oxy. Diện tích tiếp xúc tương tự cũng gây ra sự mất nhiệt. Trong khí hậu Xilinhot, mỗi đơn vị oxy được chuyển đi đều phải chịu một thiệt hại về nhiệt - nước thải trong mương oxy hóa mất đi một lượng nhiệt hạn chế vào không khí lạnh, càng làm suy giảm động học sinh hóa vốn đã chậm chạp.
2. CHIẾN LƯỢC NÂNG CẤP: DAF + AAO+MBBR + LOẠI BỎ NITRO 2 GIAI ĐOẠN
Việc nâng cấp phải giải quyết đồng thời bốn hạn chế: COD cao, amoniac cao, nhiệt độ thấp và không có đất trống để xây dựng bể chứa mới. Giải pháp được xây dựng xung quanhCông nghệ MBBR- được lựa chọn nhờ khả năng thích ứng tốt với thời tiết lạnh, diện tích nhỏ gọn và khả năng kết hợp với các quy trình thông thường mà không cần thêm thể tích bể.
Chất mang MBBR trong vùng hiếu khí ưu tiên thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn nitrat hóa và màng sinh học tách ra khỏi chất mang liên tục cấy vào bùn hoạt tính lơ lửng bằng chất nitrat hóa. Điều này bù đắp trực tiếp cho sự thiếu hụt quá trình nitrat hóa gây khó khăn cho mương oxy hóa DE ban đầu. Quá trình này cũng thể hiện khả năng chịu đựng tốt với các cú sốc độc hại - điều quan trọng là do sự thay đổi của chất thải tại lò mổ.
Năm quyết định thiết kế xác định việc nâng cấp:
1. Tiền xử lý DAF.Một thiết bị tuyển nổi không khí hòa tan đã được thêm vào để loại bỏ dầu và SS khỏi phần lò mổ trước khi nó đạt đến giai đoạn sinh học. SS và dầu mỡ có lưu lượng cao đã làm quá tải mương oxy hóa ngay từ ngày đầu.
2. Xe tăng AAO mới với giá đỡ MBBR.Một bể kỵ khí/thiếu khí/hiếu khí sơ cấp hoàn toàn mới đã được chế tạo, với chất mang HDPE MBBR (diện tích bề mặt riêng, hình trụ, đường kính ~20 mm x chiều dài 10 mm) ở cả vùng thiếu khí (thể tích chất mang 3.110 m³) và vùng hiếu khí (thể tích chất mang 6.264 m³). MLSS thiết kế: 4.000 mg/L. HRT kỵ khí: 2,0 giờ. HRT thiếu oxy: 6,2 giờ. HRT hiếu khí: 12,5 giờ.
3. Mương oxy hóa chuyển thành AO thứ cấp.Mương oxy hóa DE hiện có đã được tái sử dụng thành bể thiếu khí/hiếu khí thứ cấp (tổng HRT 12,2 giờ, mỗi khu vực 6,1 giờ). Với TN dòng vào đạt 130 mg/L, AO một giai đoạn không thể đạt được mức loại bỏ cần thiết - tỷ lệ tuần hoàn bên trong sẽ cần phải vượt quá 1.000%. AO hai giai đoạn giúp việc loại bỏ nitơ có thể đạt được về mặt toán học ở các tỷ lệ tuần hoàn thực tế (300% sơ cấp, 200% thứ cấp).
4. Điều trị nâng cao.Một bể lắng hiệu suất cao (tải trọng bề mặt 7,3 m³/m2·h, với phương tiện lắng ống) tiếp theo là các bộ lọc cát liên tục (48 bộ, AS 50020, mỗi bộ 5,5 m2, tổng diện tích lọc 288 m2, tốc độ lọc thiết kế 5,78 m/h) được bổ sung sau thiết bị làm sạch thứ cấp để đánh bóng nước thải đạt tiêu chuẩn Loại A.
5. Sục khí và định lượng hóa chất thông minh.Sục khí chính xác và định lượng hóa chất tự động dựa trên IoT đã thay thế việc kiểm soát thủ công, dựa trên kinh nghiệm - loại bỏ tình trạng sục khí quá mức và quá liều thường xuyên đã làm tăng chi phí vận hành của nhà máy ban đầu.
3. XÂY DỰNG KHÔNG TẮT MÁY - BA THÁCH THỨC
Nhà máy không thể ngừng xử lý nước thải trong quá trình nâng cấp. Ba thách thức nổi lên:
Thử thách 1 - Duy trì sự tuân thủ trong quá trình xây dựng lại bể chứa.Việc ngừng hoạt động một bể sinh học trong mùa mưa (tháng 7-tháng 9) đã làm tăng tải cho các bể còn lại. Giải pháp: các xe tăng được xây dựng lại từng chiếc một. Bể cô đặc bùn cũ được chuyển thành bể lắng tạm thời để thu gom và trả lại nước tuần hoàn thứ cấp, ngăn không cho nước thêm tải vào phần sinh học. Các bể chứa khẩn cấp đã được dọn sạch trước khi dự báo lượng mưa lớn.
Thử thách 2 - Xây dựng chồng chéo và an toàn.Công trình dân dụng và lắp đặt đường ống xử lý được tiến hành đồng thời tại bể AO thứ cấp. Giải pháp: một giao thức phối hợp và liên lạc có cấu trúc đã được thiết lập, với các kế hoạch an toàn chi tiết và quy trình ứng phó khẩn cấp xác định trách nhiệm của mỗi bên.
Thử thách 3 - Xử lý bùn từ bể ngừng hoạt động.Bể AO thứ cấp chứa 4,5 m nước bùn hoạt tính cộng với 0,5 m trầm tích vô cơ. Giải pháp: hệ thống khử nước bùn mới được đưa vào vận hành sớm; một phần bùn được tách nước và một phần được chuyển sang bể chứa AAO sơ cấp mới.
4. KẾT QUẢ: Nước thải loại A từ nước thải loại B+
4.1 Chất lượng nước – trước và sau
Các đặc tính ảnh hưởng đều nghiêm trọng theo bất kỳ tiêu chuẩn nào - hỗn hợp nước thải đô thị và nước thải của lò mổ. Bảng 1 cho thấy thiết kế và giá trị thực tế của bảy tham số, cùng với tỷ lệ loại bỏ đạt được sau khi nâng cấp.
| tham số | Thiết kế ảnh hưởng (mg/L) | Ảnh hưởng thực tế (mg/L) | Nước thải thiết kế (mg/L) | Nước thải thực tế (mg/L) | Tỷ lệ loại bỏ |
| COD | 2,000 | Nhỏ hơn hoặc bằng 2.000 | Nhỏ hơn hoặc bằng 50 | Nhỏ hơn hoặc bằng 50 | Lớn hơn hoặc bằng 97,5% |
| BOD₅ | 800 | Nhỏ hơn hoặc bằng 800 | Nhỏ hơn hoặc bằng 10 | Nhỏ hơn hoặc bằng 10 | Lớn hơn hoặc bằng 98,8% |
| SS | 380 | Nhỏ hơn hoặc bằng 380 | Nhỏ hơn hoặc bằng 10 | Nhỏ hơn hoặc bằng 10 | Lớn hơn hoặc bằng 97,3% |
| TN | 130 | Nhỏ hơn hoặc bằng 130 | Nhỏ hơn hoặc bằng 15 | Nhỏ hơn hoặc bằng 15 | Lớn hơn hoặc bằng 88,5% |
| NH₃-N | 110 | Nhỏ hơn hoặc bằng 110 | Nhỏ hơn hoặc bằng 5 (8)* | Nhỏ hơn hoặc bằng 5 (8)* | Lớn hơn hoặc bằng 95,5% |
| Dầu mỡ | 190 | Nhỏ hơn hoặc bằng 190 | Nhỏ hơn hoặc bằng 1 | Nhỏ hơn hoặc bằng 1 | Lớn hơn hoặc bằng 99,5% |
| TP | 14 | Nhỏ hơn hoặc bằng 14 | Nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 | Nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 | Lớn hơn hoặc bằng 96,4% |
*Giới hạn nước thải NH₃-N thông thường là 5 mg/L; 8 mg/L áp dụng khi nhiệt độ nước dưới 12 độ.
Sau khi nâng cấp, tất cả các chỉ tiêu nước thải đều đáp ứng ổn địnhTiêu chuẩn loại A GB 18918-2002, mặc dù nồng độ ảnh hưởng vượt xa cơ sở thiết kế ban đầu. Hiệu quả xử lý của hệ thống sinh học được cải thiện đáng kể trên tất cả các thông số (xem Hình 3).
4.2 Phân tích chi phí vận hành
Chi phí hoạt động trực tiếp hàng năm xấp xỉ12,45 triệu nhân dân tệ, đưa ra chi phí đơn vị là0,8528 RMB/m³(không bao gồm khấu hao thiết bị và tài chính). Điện chiếm ưu thế, chiếm tỷ trọng62.4%chi phí vận hành - hậu quả trực tiếp của nhu cầu oxy cao từ nước thải tập trung và khí hậu lạnh làm chậm động học sinh học.
| Thành phần chi phí | Nhân dân tệ/m³ | Tỷ lệ tổng cộng | Trình điều khiển chính |
| Điện | 0.5319 | 62.4% | Máy thổi (lắp đặt 1.035 kW), máy bơm, máy trộn MBBR |
| Hóa chất | 0.2459 | 28.8% | PAC, PAM, clo dioxide, nguồn carbon |
| Nhân công | 0.0750 | 8.8% | Nhân viên vận hành và bảo trì |
| Tổng cộng | 0.8528 | 100% | Tổng cộng hàng năm: ~12,45 triệu RMB |
5. TỐI ƯU HÓA NĂNG LƯỢNG: ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH QUA PHẢN ĐOÁN THỦ CÔNG
Với điện năng chiếm 62% chi phí vận hành, hiệu quả sử dụng năng lượng không phải là điều bắt buộc. Ba biện pháp được đưa vào thiết kế:
1. Sục khí chính xác dựa trên IoT.Nền tảng Internet of Things thu thập dữ liệu DO, amoniac và lưu lượng theo thời gian thực, sau đó tự động điều chỉnh đầu ra của quạt gió. Thay vì chạy máy thổi ở tốc độ cố định dựa trên kinh nghiệm của người vận hành, hệ thống này cung cấp chính xác lượng không khí mà sinh học cần - không hơn, không kém.
2. Định lượng hóa chất thông minh.Tỷ lệ định lượng PAC, PAM và clo dioxide gắn liền với dòng chảy thời gian thực và tải lượng chất ô nhiễm, loại bỏ yếu tố an toàn làm tăng mức tiêu thụ hóa chất trong các nhà máy vận hành thủ công.
3. Chế độ hoạt động thích ứng.Trong thời gian nồng độ nước thải đầu vào thấp, quy trình MBBR có thể chuyển sang chế độ vận hành giảm năng lượng - ít máy thổi trực tuyến hơn, cường độ trộn thấp hơn - mà không gây rủi ro cho việc tuân thủ nước thải. Thiết kế tòa nhà cũng tối đa hóa khả năng thông gió tự nhiên để giảm nhu cầu điện năng HVAC.
NHỮNG ĐIỀU TUYỆT VỜI
1. Mương oxy hóa DE bị hỏng ở vùng khí hậu lạnh với nước thải có nồng độ cao.Chu trình hiếu khí/thiếu khí xen kẽ ngăn chặn sự ổn định của quần thể vi khuẩn nitrat hóa hoặc vi khuẩn khử nitơ và việc thông khí bề mặt sẽ tiêu tốn nhiệt. Nếu cây của bạn có cả nhiệt độ thấp và lượng amoniac cao thì mương oxy hóa DE là một quy trình sinh học sai lầm.
2. Chất mang MBBR cấy chất nitrat hóa vào bùn lơ lửng.Đây là cơ chế quan trọng bù đắp cho sự thiếu hụt quá trình nitrat hóa của quy trình ban đầu. Màng sinh học trên các chất mang ưu tiên phát triển vi khuẩn nitrat hóa và liên tục tạo mầm cho dung dịch hỗn hợp - một dạng tăng cường sinh học tại chỗ không cần nguồn carbon bên ngoài.
3. AO hai giai đoạn giúp loại bỏ nitơ cường độ cao một cách thiết thực.Với TN dòng vào ở mức 130 mg/L, AO một giai đoạn sẽ cần tỷ lệ tuần hoàn bên trong vượt quá 1.000%. Việc chia tải nitơ qua AAO+MBBR sơ cấp và bể AO thứ cấp đạt được TN Loại A (Nhỏ hơn hoặc bằng 15 mg/L) ở tỷ lệ tuần hoàn có thể quản lý được.
4. Việc xử lý trước DAF là không thể thay đổi được khi trộn lẫn nước thải của lò mổ.Dầu và mỡ từ hoạt động chế biến sẽ làm bẩn chất mang MBBR và cản trở quá trình vận chuyển oxy. Loại bỏ chúng trước giai đoạn sinh học, hoặc phải trả tiền phạt bằng điện thổi.
5. Có thể thực hiện được việc xây dựng mà không cần ngừng hoạt động bằng cách sắp xếp bể theo từng giai đoạn.Trước tiên, hãy xây dựng bể AAO chính mới, vận hành nó, sau đó ngoại tuyến mương oxy hóa cũ để chuyển đổi sang AO thứ cấp. Bể cô đặc bùn cũ có thể đóng vai trò là lớp đệm lắng tạm thời trong quá trình chuyển đổi.
6. Chi phí vận hành ở mức 0,85 RMB/m³ cho dòng nước thải COD 2.000 mg/L là cạnh tranh.Cơ cấu chi phí điện chiếm ưu thế (62%) phản ánh nhu cầu oxy thực sự của loại nước thải này. Kiểm soát sục khí dựa trên IoT và các chế độ vận hành thích ứng là đòn bẩy giúp nó không thể tăng cao hơn.
Lập kế hoạch nâng cấp WWTP hoặc cần MBBR Media?
Juntai cung cấp các chất mang màng sinh học MBBR, phương tiện lắng ống nghiêng và các sản phẩm xử lý nước liên quan với sự hỗ trợ thiết kế quy trình đầy đủ. Nếu nhà máy của bạn đang phải đối mặt với những thách thức tương tự - thất bại trong quá trình nitrat hóa có cường độ cao, khí hậu lạnh hoặc hạn chế về công suất do không có đất để mở rộng - chúng tôi có thể giúp bạn đánh giá các lựa chọn quy trình và chỉ định phương tiện phù hợp cho giai đoạn sinh học của bạn.
| MBBR & Sản phẩm lắng ống | Yêu cầu hỗ trợ thiết kế quy trình | Toàn bộ dòng sản phẩm |