Nâng cấp nhà máy xử lý MBBR Kunshan Jianbei: 196.000 m³/ngày Nghiên cứu điển hình

Tọa lạc tại Côn Sơn, tỉnh Giang Tô, Nhà máy xử lý nước thải quận Bắc Jianbei là một trong những cơ sở xử lý nước thải đô thị bán ngầm lớn nhất Trung Quốc. Với tổng công suất xử lý là196.000 tấn/ngàyphục vụ khoảng 560.000 cư dân, nhà máy đã trải qua quá trình nâng cấp mang tính bước ngoặt MBBR (Lò phản ứng màng sinh học di chuyển) qua bốn giai đoạn xây dựng kéo dài 16 năm. Nghiên cứu điển hình này xem xét chiến lược trang bị thêm, cấu hình quy trình và kết quả hoạt động đã nâng cao chất lượng nước thải từLớp Ađến mức nghiêm ngặtTiêu chuẩn nước mặt loại IV.

Tổng quan về nhà máy

Nhà máy xử lý nước thải quận Bắc Kunshan Jianbei xử lý độc quyềnnước thải đô thị và nước thải sinh hoạt, khiến nó trở thành một thành phần quan trọng của cơ sở hạ tầng môi trường của khu vực. Cơ sở này chiếm tổng diện tích đất khoảng115 km2trong lưu vực đô thị của Côn Sơn. Quá trình xử lý cốt lõi tích hợptiền xử lý + Quy trình AAO (Kỵ khí-Anoxic-Oxic) cải tiến với MBBR + lắng đọng hiệu suất cao + Lọc loại V + Khử trùng bằng tia cực tím, đại diện cho cách tiếp cận đa rào cản để lọc nước thải tiên tiến.

Nước thải sau xử lý được thải ra bểnguồn tiếp nhận tự nhiên (sông), đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt về sinh thái đối với việc loại bỏ chất dinh dưỡng - đặc biệt đối với nitơ amoniac và phốt pho tổng số - để ngăn chặn hiện tượng phú dưỡng ở môi trường nước ở hạ lưu.

Nhà máy xử lý nước thải quận Bắc Kunshan Jianbei - một trong những cơ sở xử lý đô thị bán ngầm lớn nhất Trung Quốc

Lịch sử mở rộng bốn giai đoạn

Quá trình phát triển nhà máy trải qua bốn giai đoạn xây dựng chính, mỗi giai đoạn mở rộng công suất đồng thời tích hợp dần các công nghệ xử lý tiên tiến:

Giai đoạn I - Vận hành lần đầu (2005)

Giai đoạn đầu đã thiết lập một50.000 tấn/ngàynăng lực cơ bản. Việc xây dựng được hoàn thành vào tháng 1 năm 2005 và bắt đầu vận hành thương mại vào tháng 8 cùng năm. Giai đoạn này đặt nền móng cho các đơn vị xử lý thông thường được thiết kế để đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải Loại A hiện hành.

Giai đoạn II - Mở rộng và xử lý nâng cao bằng MBBR (2009)

Giai đoạn II bổ sung thêm50.000 tấn/ngàyvề năng lực và, một cách nghiêm túc, được giới thiệuCông nghệ MBBRđể tăng cường khả năng loại bỏ chất dinh dưỡng sinh học. Hoạt động thương mại bắt đầu vào tháng 8 năm 2009, đánh dấu lần đầu tiên nhà máy triển khai phương pháp xử lý dựa trên chất mang màng sinh học. Giai đoạn này chứng tỏ sự thừa nhận sớm rằng chỉ riêng bùn hoạt tính tăng trưởng lơ lửng sẽ không đủ để đáp ứng các kỳ vọng pháp lý ngày càng tăng.

Giai đoạn III - Mở rộng bán ngầm (2016)

Thêm48.000 tấn/ngày, Giai đoạn III đã thông qua mộtcông trình bán ngầmthiết kế - một cách tiếp cận giúp giảm thiểu tác động trực quan, giảm phát thải mùi và bảo tồn đất bề mặt để sử dụng cho cộng đồng. Giai đoạn được thông qua nghiệm thu chính thức vào ngày 13 tháng 12 năm 2016.

Giai đoạn IV - Nhà máy xử lý nước thải bán ngầm đầu tiên của Côn Sơn (2019)

Bản mở rộng thứ tư và cuối cùng đã thêm một bản mở rộng khác48.000 tấn/ngày, đưa nhà máy đạt tổng số hiện tại196.000 tấn/ngày. Là khu xử lý nước thải bán ngầm hoàn toàn đầu tiên của Côn Sơn, nó đã được nghiệm thu vào ngày 23 tháng 5 năm 2019, tạo tiền lệ cho cơ sở hạ tầng nước thải đô thị trong tương lai ở khu vực Đồng bằng sông Dương Tử.

Sơ đồ bố trí nhà máy minh họa việc mở rộng nhiều giai đoạn và bố trí đơn vị xử lý

Nâng cấp & trang bị thêm: Tiêu chuẩn nước mặt từ Loại A đến Loại IV (2020–2021)

Sự chuyển đổi quan trọng nhất bắt đầu vàotháng 9 năm 2020và đã hoàn thành vàotháng 1 năm 2021. Chương trình nâng cấp và trang bị thêm toàn diện đã nâng tiêu chuẩn xả thải của nhà máy từLoại A của Tiêu chuẩn Nhà máy xử lý nước thải đô thịđến những yêu cầu khắt khe hơn nhiềuTiêu chuẩn nước mặt loại IV. Để đạt được điều này cần phải tái thiết kế một cách có hệ thống lõi xử lý sinh hóa - lò phản ứng AAO-MBBR.

Bể sinh hóa MBBR: Bảy cải tiến chính

Bể sinh hóa hình chữ nhật là tâm điểm của việc trang bị thêm. Với COD dòng vào thường vượt quá100 mg/L, hệ thống nâng cấp đạt được COD nước thải luôn ở mức dưới20 mg/L- hiệu suất loại bỏ vượt quá 80%. Bảy cải tiến có mục tiêu đã được thực hiện:

1. Phương tiện mang màng sinh học MBBR19

Cây được chọnMBBR19tàu sân bay, được sản xuất từ100% nhựa nguyên chấtmàu đen. Hình dạng mang hình trụ có cấu trúc ngang bên trong và diện tích bề mặt được bảo vệ được tối ưu hóa để gắn màng sinh học trong khi vẫn duy trì các đặc tính hóa lỏng tuyệt vời. Virgin HDPE đảm bảo tính trơ về mặt hóa học, khả năng chống tia cực tím và tuổi thọ sử dụng trên 10 năm khi hoạt động liên tục - điều cần thiết đối với cơ sở quy mô này, nơi việc thay thế vật liệu sẽ đòi hỏi thời gian ngừng hoạt động và chi phí đáng kể.

Vật liệu mang MBBR19 - 100% HDPE nguyên chất, được thiết kế để có mật độ màng sinh học cao và tuổi thọ dài

2. Tối ưu hóa phân phối dòng chảy vào

Một sửa đổi thủy lực quan trọng đã chuyển đổi cấu hình đầu vào từ mộtđầu vào ống rộngđến mộtcửa vào đập tràn dọc. Sự thay đổi có vẻ khiêm tốn này đã tạo ra những lợi ích vận hành đáng kể: nó tối ưu hóa sự phân bổ dòng chảy trên mặt cắt ngang của bể, loại bỏ các vùng ngắn mạch và chết, tăng cường tính đồng nhất của chất lỏng mang MBBR và cải thiện đáng kể khả năng chống chịu của bể đối với các tải trọng thủy lực và hữu cơ. Phân phối dòng chảy đồng đều là điều kiện tiên quyết để đạt được hiệu suất màng sinh học nhất quán - vùng chết dẫn đến tích tụ chất mang và giảm thể tích lò phản ứng hiệu quả.

Sửa đổi đầu vào đập tràn phía dài - loại bỏ vùng chết và cải thiện khả năng hóa lỏng của chất mang

3. Màn hình lưu giữ phương tiện đầu ra

Tận tụyMàn hình lưu giữ MBBRđã được lắp đặt ở đầu ra của lò phản ứng để ngăn chặn chất mang thoát ra các thiết bị xử lý ở hạ lưu. Thiết kế màn chắn rất quan trọng: tắc nghẽn quá mức làm tăng tổn thất cột áp và tần suất bảo trì, trong khi việc sàng lọc không đầy đủ sẽ dẫn đến thất thoát phương tiện làm giảm tồn kho sinh khối hiệu quả và có nguy cơ làm tắc nghẽn thiết bị hạ nguồn. Các màn chắn dây nêm bằng thép không gỉ tại Kunshan có kích thước để giữ lại các vật mang MBBR19 trong khi vẫn duy trì thông lượng thủy lực.

Màn hình giữ ổ cắm MBBR bằng thép không gỉ - ngăn ngừa mất phương tiện truyền thông

4. Tỷ lệ lấp đầy nhà cung cấp dịch vụ

Việc trang bị thêm đã sử dụng mộtTỷ lệ lấp đầy 10–15%(thể tích chất mang tính theo phần trăm thể tích hiệu dụng của lò phản ứng), điều này đặc biệt thận trọng đối với việc trang bị thêm MBBR. Trong các thiết kế MBBR dành cho đồng xanh, tỷ lệ lấp đầy 30–55% là phổ biến, nhưng các dự án trang bị thêm phải cân bằng công suất xử lý nâng cao với hình dạng bể hiện có, công suất sục khí và năng lượng trộn. Tỷ lệ lấp đầy 10–15% tại Kunshan đã thực hiện thành công việc cải thiện nước thải cần thiết mà không vượt quá giới hạn thủy lực và sục khí của cơ sở hạ tầng hiện có - một cách tiếp cận thực tế, tiết kiệm chi phí để tích hợp MBBR trên cánh đồng nâu.

5. Kết hợp sục khí bong bóng mịn và thô

Hệ thống sục khí sử dụng mộtcấu hình chế độ képkết hợp bộ khuếch tán đĩa bong bóng mịn và ống sục khí bong bóng thô:

Sục khí bong bóng mịn(bộ khuếch tán đĩa) phục vụ mục đích kép là hóa lỏng chất mang MBBR và cung cấp oxy hòa tan cho quá trình trao đổi chất của vi sinh vật. Bong bóng mịn mang lại hiệu suất truyền oxy (OTE) cao hơn, thường là 4,5–6,5% trên mỗi mét ngập nước, khiến chúng trở thành xương sống tiết kiệm năng lượng của xử lý sinh học.

Sục khí bong bóng thô(ống sục khí) bổ sung khả năng hóa lỏng chất mang ở những khu vực mà chỉ riêng năng lượng bong bóng mịn có thể không đủ để duy trì trạng thái lơ lửng đồng nhất của vật liệu. Các bong bóng thô tạo ra các kiểu hỗn loạn và hỗn loạn mạnh hơn, ngăn chặn sự phân tầng chất mang và đảm bảo sự tiếp xúc nhất quán giữa màng sinh học-nước thải trong toàn bộ thể tích lò phản ứng. Chiến lược sục khí hỗn hợp này cân bằng hiệu suất truyền oxy với các yêu cầu cơ học của hệ thống treo - một yếu tố thiết kế quan trọng cần cân nhắc đối với hệ thống MBBR bể chứa lớn, nơi mà quá trình hóa lỏng đồng đều khó khăn hơn so với các lò phản ứng nhỏ gọn.

Hệ thống sục khí bong bóng mịn và thô kết hợp - cân bằng việc truyền oxy với tầng sôi

6. Giao thức quản lý bọt

Bọt bề mặt nhẹ được công nhận làhiện tượng sinh hóa bình thườnglà kết quả của quá trình trao đổi chất của vi sinh vật và sản xuất chất đa bào ngoại bào (EPS) trong màng sinh học. Nhà máy hoạt động với quy trình giám sát bọt theo cấp độ: bọt nhẹ, thoáng qua không cần can thiệp thủ công. Việc điều tra và hành động khắc phục chỉ được thực hiện khitích tụ bọt quá nhiều, tràn hoặc có mùi bất thườngđược quan sát - các chỉ số tiềm ẩn về tải trọng sốc độc hại ảnh hưởng, sự lão hóa của bùn hoặc tình trạng quá tải hữu cơ cần được điều chỉnh vận hành.

7. Bảo vệ chống mài mòn thành bể

Hoạt động MBBR dài hạn liên quan đến quá trình hóa lỏng chất mang liên tục và va chạm với thành bể - một cơ chế mài mòn cơ học duy nhất của hệ thống MBBR. Nhà máy Kunshan thực hiện mộtchương trình kiểm tra định kỳbao gồm lớp phủ chống ăn mòn, tính toàn vẹn của thiết bị sục khí và tình trạng màn chắn. Chủ động sửa chữa và thay thế theo lịch các bộ phận bị mòn sẽ ngăn chặn thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến ​​và duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc. Đây là khía cạnh thường bị bỏ qua trong hoạt động MBBR, ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ tài sản lâu dài.

Các loại cấu hình WWTP: Một góc nhìn so sánh

Sự phát triển của nhà máy Kunshan từ bùn hoạt tính thông thường thông qua nhiều cấu hình cung cấp cái nhìn sâu sắc có giá trị về quy hoạch cơ sở hạ tầng xử lý nước thải. Thiết kế bán ngầm được áp dụng trong Giai đoạn III và IV thể hiện xu hướng ngày càng tăng ở các đô thị Trung Quốc, nơi áp lực sử dụng đất và mối lo ngại về mùi hôi của cộng đồng ngày càng thúc đẩy các lựa chọn thiết kế cơ sở hạ tầng.

Phân tích so sánh các loại cấu hình WWTP - trên mặt đất, bán ngầm và hoàn toàn ngầm

Những bài học chính cho các dự án trang bị thêm MBBR

Nhà máy xử lý nước thải quận Bắc Kunshan Jianbei chứng minh rằngViệc trang bị thêm MBBR quy mô lớn vừa khả thi về mặt kỹ thuật vừa thiết thực về mặt kinh tế, thậm chí ở công suất gần 200.000 tấn/ngày. Phương pháp phát triển bốn giai đoạn kéo dài 16 năm cho phép nhà máy dần dần kết hợp công nghệ xử lý tiên tiến trong khi vẫn duy trì hoạt động liên tục - một mô hình đáng để nghiên cứu đối với các đô thị đang phải đối mặt với những thách thức nâng cấp tương tự. Việc nâng cấp thành công từ tiêu chuẩn Nước mặt Loại A lên Loại IV, đạt được với tỷ lệ lấp đầy 10–15% MBBR thận trọng, nhấn mạnh tính hiệu quả của việc tích hợp chất mang màng sinh học được thiết kế tốt trong cơ sở hạ tầng AAO hiện có.

Tài liệu tham khảo & Nguồn dữ liệu

Báo cáo chuyến thăm hiện trường, Nhà máy xử lý nước thải quận Bắc Kunshan Jianbei, tháng 6 năm 2026. Dữ liệu vận hành nhà máy và thông số kỹ thuật thiết kế đã được xác minh trong quá trình kiểm tra tại chỗ. So sánh tiêu chuẩn xả thải lấy từ Tiêu chuẩn xả chất ô nhiễm WWTP đô thị của Trung Quốc (GB 18918-2002) và Tiêu chuẩn chất lượng môi trường nước mặt (GB 3838-2002).