Mnohé čistiarne odpadových vôd nakoniec čelia rovnakému problému: zvyšuje sa prietok alebo zaťaženie znečisťujúcimi látkami, sprísňujú sa limity vypúšťania, ale pre ďalšiu biologickú nádrž je málo miesta. V týchto situáciách si rozšírenie kapacity nie vždy vyžaduje veľkú občiansku výstavbu. Identifikáciou skutočného úzkeho miesta procesu a zlepšením zadržiavania biomasy, prevzdušňovania, čírenia, membránovej separácie alebo riadenia procesu môže byť existujúce zariadenie schopné čistiť podstatne viac odpadových vôd v rámci súčasnej stopy.
Prečo sa existujúce biologické nádrže stávajú prekážkou
Čistiareň odpadových vôd sa môže javiť ako „plná“ z niekoľkých rôznych dôvodov. V niektorých zariadeniach sa priemerný hydraulický prietok zvýšil v dôsledku rastu populácie, priemyselnej expanzie alebo ďalších výrobných liniek. V iných zostáva prietok podobný, ale zvýšilo sa množstvo prítoku CHSK, BSK, amoniaku alebo celkového dusíka.
Prísnejšie požiadavky na odpadovú vodu môžu tiež spôsobiť, že existujúci biologický proces bude vyzerať poddimenzovaný. Nádrž, ktorá kedysi poskytovala dostatočné odstránenie uhlíka, nemusí mať dostatočnú efektívnu kapacitu biomasy, kapacitu prenosu kyslíka alebo retenčný čas pevných látok na dosiahnutie stabilnej nitrifikácie alebo náročnejších limitov živín.
To je dôvod, prečo by mali inžinieri rozlišovať medzi nimi hydraulická kapacita a biologická kapacita . Hydraulická kapacita popisuje, koľko prietoku môže fyzicky prejsť nádržou pri prijateľnom čase zadržania. Biologická kapacita popisuje, koľko znečisťujúcich látok dokáže zadržaná mikrobiálna populácia skutočne odstrániť.
| Typické úzke miesto | Bežný symptóm | Čo to môže naznačovať |
|---|---|---|
| Organické zaťaženie | CHSK alebo BSK s vysokým odpadom | Nedostatočná aktívna biomasa, kyslík alebo doba kontaktu |
| Nitrifikácia | Vysoko vypúšťaný amoniak | Nízka SRT, nízka teplota, nedostatočný kyslík alebo nedostatočná nitrifikačná biomasa |
| Prevzdušňovanie | Trvalo nízke DO | Nedostatočná kapacita prenosu kyslíka |
| Objasnenie | TSS s vysokým odpadom alebo stúpajúci kalový mrak | Obmedzenie zaťaženia sekundárneho čističa tuhými látkami |
| Hydraulika | Krátka HRT alebo nestabilný výkon počas špičiek | Obmedzenie kapacity súvisiace s prietokom |
Existujúca biologická nádrž môže byť hydraulicky obmedzená predtým, ako je biologicky optimalizovaná - alebo biologicky preťažená, aj keď sa jej hydraulický retenčný čas stále javí ako prijateľný.
Zvýšte biomasu bez zvýšenia objemu nádrže: MBBR a IFAS Retrofit
Jedným z najúčinnejších spôsobov zvýšenia kapacity biologickej úpravy v rámci existujúcej nádrže je zadržiavanie aktívnejšej biomasy. Biofilmový reaktor s pohyblivým lôžkom a technológie aktivovaného kalu s integrovanou fixnou vrstvou to robia tak, že poskytujú plastové nosiče, na ktorých môžu mikroorganizmy rásť ako pripojený biofilm.
V bežnom procese aktivovaného kalu je množstvo biomasy, ktoré môže byť zadržané, silne spojené s usadzovaním kalu a vracaním aktivovaného kalu. Zavedením nosičov biofilmu sa časť mikrobiálnej populácie zadrží na médiu nezávisle od sekundárneho číriča.
To môže byť obzvlášť cenné pre nitrifikáciu, pretože mikroorganizmy oxidujúce amoniak rastú relatívne pomaly. Biofilm poskytuje stabilný povrch, kde tieto organizmy môžu zostať v systéme, aj keď je retencia nerozpustených látok obmedzená.
V an MBBR retrofit , pripojená biomasa môže vykonávať veľkú časť povinnosti spracovania. V an IFAS retrofit proces suspendovaného aktivovaného kalu je zachovaný, zatiaľ čo nosiče biofilmu pridávajú ďalšiu populáciu pripojených mikroorganizmov.
Plniaci pomer, geometria nosiča, účinná chránená plocha, miešanie, prevzdušňovanie, sitá na zadržiavanie média, prívod kyslíka, charakteristiky odpadovej vody a povinnosť odstraňovania cieľa, to všetko sa musí posudzovať spoločne.
Nadmerné plniace pomery môžu sťažiť miešanie, zvýšiť potrebu vzduchu, vytvoriť nerovnomerný pohyb nosiča a zvýšiť hydraulické zaťaženie retenčných sít. Úspešná modernizácia preto začína výpočtom biologického zaťaženia, a nie jednoduchým naplnením nádrže čo najväčším množstvom média.
Vylepšite prevzdušňovanie pred rozšírením biologického procesu
Niektoré rastliny, ktoré zrejme potrebujú väčší biologický objem, sú v skutočnosti obmedzené prenosom kyslíka. Zvýšenie biomasy alebo zaťaženie bez dostatočného množstva kyslíka môže zhoršiť výkon spracovania, aj keď je samotný biologický reaktor dostatočne veľký.
Prevzdušňovacie systémy časom strácajú výkon. Difúzory sa môžu znečistiť, môže sa zvýšiť pokles tlaku, distribúcia prúdenia vzduchu môže byť nerovnomerná a staré systémy s hrubými bublinami môžu vyžadovať väčší výkon ventilátora na prenos rovnakého množstva kyslíka.
Vysoké koncentrácie MLSS môžu ešte viac znížiť skutočnú účinnosť prenosu kyslíka v porovnaní s čistou vodou. Hĺbka nádrže, chémia odpadovej vody, povrchovo aktívne látky, teplota, stav difúzora a usporiadanie prevzdušňovania tiež ovplyvňujú kyslík skutočne dostupný pre mikroorganizmy.
Otázky, ktoré je potrebné skontrolovať pred pridaním ďalšieho biologického objemu
| Prevzdušňovanie Problem | Možná dodatočná montáž |
|---|---|
| Vysoký pokles tlaku difúzora | Vyčistite alebo vymeňte staré difúzory |
| Nízka účinnosť prenosu kyslíka | Vyhodnoťte upgrade jemnobublinového difúzora |
| Nerovnomerné rozloženie DO | Optimalizujte rozloženie difúzora a distribúciu prúdenia vzduchu |
| Ventilátor blízko kapacity | Znížte tlakovú stratu systému alebo vyhodnoťte modernizáciu ventilátora |
| Vysoká energia prevzdušňovania | Zlepšite reguláciu prietoku vzduchu a účinnosť prenosu kyslíka |
Pre mnohé existujúce elektrárne je obnovenie alebo zlepšenie účinnosti prenosu kyslíka jedným z najrýchlejších spôsobov, ako obnoviť nevyužitú biologickú kapacitu bez zmeny stopy reaktora.
Zvýšte SRT a koncentráciu biomasy – ale sledujte čističku
Bežné zariadenie na aktiváciu kalu môže niekedy spracovať dodatočnú záťaž zvýšením času zadržania pevných látok a udržaním väčšieho množstva biomasy v biologickom procese. To môže zahŕňať zníženie plytvania kalom, zvýšenie MLSS alebo optimalizáciu prevádzky spätného aktivovaného kalu.
Táto stratégia má však praktické limity. Vyšší MLSS zvyšuje hmotnosť pevných látok, ktoré musia prejsť cez sekundárny čistič. Zvyšuje tiež spotrebu kyslíka a môže zvýšiť viskozitu zmiešaného lúhu, čím sa znižuje účinnosť prenosu kyslíka a sťažuje sa separácia kalu.
Ak sa biologická kapacita zvýši, zatiaľ čo sekundárne čírenie zostane nezmenené, v závode sa môžu vyskytnúť problémy s vyšším kalovým mrakom, prenosom pevných látok, nestabilným usadzovaním alebo odpadovými TSS.
Inžinieri by preto mali vyhodnotiť rýchlosť pretečenia povrchu, rýchlosť zaťaženia tuhými látkami, index objemu kalu, kapacitu vratného kalu a špičkový prietok predtým, ako výrazne zvýšia MLSS.
Vo vhodných aplikáciách čírenia môžu rúrkové usadzovače alebo lamelové moduly zväčšiť efektívnu usadzovaciu plochu v rámci existujúcej stopy čističky. Tento prístup môže byť atraktívny, keď je hlavným obmedzením kapacita hydraulického čistenia, hoci to nie je univerzálne riešenie pre každý sekundárny čistič aktivovaného kalu. Najprv je potrebné vyhodnotiť vlastnosti kalu a hydraulické správanie.
Použite MBR Retrofit, keď sa separácia pevných látok stane kapacitným obmedzením
V niektorých zariadeniach nie je biologický reaktor hlavným problémom. Skutočným obmedzením je sekundárny čistič. Keď je potrebné viac biomasy, ale gravitačné usadzovanie ju nedokáže spoľahlivo zadržať, membránová separácia môže poskytnúť ďalšiu cestu dodatočného vybavenia.
Membránový bioreaktor oddeľuje upravenú vodu od zmiešaného lúhu pomocou fyzikálnej membránovej bariéry namiesto spoliehania sa na konvenčné usadzovanie kalu. To umožňuje, aby koncentrácia biomasy bola menej závislá od výkonu čističky a môže podporovať vyššiu prevádzku MLSS v rámci kompaktného pôdorysu.
MBR môže tiež produkovať odpadovú vodu s nízkym obsahom suspendovaných pevných látok a je obzvlášť atraktívna tam, kde je súčasťou expanzného cieľa opätovné využitie vody, obmedzené množstvo pôdy alebo prísnejšia kvalita vypúšťania.
Kompromisom je vyššia zložitosť systému. Membránové moduly vyžadujú pranie vzduchu, čerpanie permeátu, kontrolu znečistenia, pravidelné chemické čistenie, predbežnú úpravu a prípadnú výmenu membrány.
| Možnosť dodatočnej montáže | Najvhodnejšie Kedy |
|---|---|
| MBBR / IFAS | Je potrebná väčšia biologická kapacita alebo nitrifikačná biomasa |
| Prevzdušňovanie Upgrade | Prenos kyslíka obmedzuje kapacitu spracovania |
| Optimalizácia MLSS / SRT | Systém aktivovaného kalu má stále prevádzkovú rezervu |
| Upgrade Clarifier | Kapacita hydrauliky alebo separácie pevných látok je limitujúca |
| MBR Retrofit | Vyžaduje sa vysoká retencia biomasy, vysoká kvalita odpadovej vody alebo zníženie stopy |
Optimalizujte riadenie procesu pred pridaním hardvéru
Nie každý problém s kapacitou vyžaduje nové vybavenie. Nedostatočná kontrola procesu môže spôsobiť, že existujúci závod sa javí ako fyzicky poddimenzovaný, aj keď významný potenciál úpravy zostáva nevyužitý.
Bežným príkladom je prevzdušňovanie. Nepretržitá prevádzka dúchadiel pri stálom výkone môže mať za následok prebytok kyslíka počas obdobia nízkej záťaže a nedostatok kyslíka počas špičiek. Riadenie na báze DO alebo riadenie prevzdušňovania založené na amoniaku môže lepšie prispôsobiť dodávku kyslíka skutočnej biologickej potrebe.
Manažment SRT je rovnako dôležitý. Nadmerné plytvanie kalom môže znížiť nitrifikačnú biomasu, zatiaľ čo nedostatočné plytvanie môže spôsobiť zbytočne vysoké MLSS a problémy s čírením. Optimalizácia RAS, WAS, interná recyklácia, dávkovanie uhlíka a prerušované prevzdušňovanie môžu niekedy obnoviť významnú stabilitu procesu.
Pomôcť môže aj vyrovnávanie prietoku. Zariadenie môže byť v priemere schopné spracovať dennú záťaž, ale zlyhá počas krátkych špičkových prietokov alebo udalostí vysokej sily. Vyrovnanie prerozdeľuje tieto vrcholy v priebehu času, čím sa znižuje namáhanie biologického reaktora a čističky.
Biologická kontrola
SRT, MLSS, F/M, plytvanie kalom a vratné kalové hospodárstvo.
Ovládanie prevzdušňovania
Kontrola DO, prevzdušňovanie na báze amoniaku, vyváženie prietoku vzduchu a optimalizácia dúchadla.
Hydraulické ovládanie
Vyrovnávanie toku, riadenie špičkového toku a optimalizácia interného recyklovania.
Online monitorovanie
NH₄-N, NO₃-N, DO, prietok, zákal a ďalšie procesné ukazovatele.
Ako identifikovať skutočné úzke miesto pred výberom modernizácie
Úspešná modernizácia kapacity závodu by mala začať procesným auditom a nie výberom zariadenia. Cieľom je presne určiť, čo bráni existujúcemu zariadeniu upravovať väčší prietok alebo zaťaženie.
Skontrolujte vplývajúce zaťaženie
Skontrolujte priemerný a špičkový prietok, CHSK, BSK, TSS, amoniak, celkový dusík, teplotu, priemyselné vypúšťanie a históriu šokového zaťaženia.
Skontrolujte biologickú výkonnosť
Preskúmajte MLSS, MLVSS, SRT, pomer F/M, DO, odstraňovanie amoniaku, produkciu kalu a sezónne čistenie.
Skontrolujte kapacitu prevzdušňovania
Zmerajte prietok vzduchu, zaťaženie ventilátora, tlakovú stratu difúzora, distribúciu DO a aktuálne obmedzenia prenosu kyslíka.
Skontrolujte objasnenie
Skontrolujte rýchlosť pretečenia povrchu, zaťaženie tuhými látkami, hĺbku vločkového mraku, SVI, prevádzku vratného kalu a suspendované pevné látky v odpadovej vode.
Priraďte Retrofit k obmedzeniu
Obmedzenie biomasy môže smerovať k MBBR alebo IFAS; obmedzenie kyslíka smerom k modernizácii prevzdušňovania; obmedzenie objasnenia smerom k zlepšeniu separácie pevných látok; a pôdorys plus obmedzenia kvality odpadovej vody smerom k MBR.
Retrofit verzus výstavba novej nádrže: Ako porovnať ekonomiku
Dodatočná montáž je atraktívna, pretože znižuje občiansku výstavbu, ale nie je automaticky najlacnejším riešením v každom závode. Existujúce nádrže musia byť štrukturálne zdravé, hydraulika musí zostať prevádzkyschopná a požadované zvýšenie kapacity musí byť dosiahnuteľné v rámci existujúcich procesných obmedzení.
Stavba novej nádrže môže vyžadovať výkopy, železobetón, nové potrubie, pozemky, povolenia, elektrickú infraštruktúru a dlhé obdobia výstavby. Môže to byť ťažké aj v prevádzkach, kde je obchádzanie odpadových vôd alebo odstavovanie čistiarní nepraktické.
Dodatočné vybavenie môže namiesto toho zahŕňať nosiče biofilmu, retenčné sitá, výmenu difúzora, úpravy dúchadla, membránové moduly, čistiace zariadenie, čerpadlá, ovládacie prvky a dočasné inštalačné práce.
| Faktor | Nová biologická nádrž | Rekonštrukcia existujúceho závodu |
|---|---|---|
| Požiadavka na pôdu | Zvyčajne vysoká | Nízka |
| Civilná výstavba | Významné | Zvyčajne obmedzené |
| Doba výstavby | Dlhšie | Často krát kratšie |
| Prerušenie procesu | Potenciálne významné | Často je jednoduchšie fázovať |
| Maximálna expanzná kapacita | Vysoká | Obmedzené existujúcou infraštruktúrou |
| Technická požiadavka | Nový procesný dizajn | Podrobný audit existujúcich obmedzení |
Ekonomika modernizácie je často najsilnejšia tam, kde je pôda drahá, civilná expanzia je náročná, elektráreň musí zostať nepretržite v prevádzke a požadované zvýšenie kapacity je dostatočne mierne na to, aby sa dosiahlo prostredníctvom vyšších zásob biomasy, zlepšeného prenosu kyslíka, lepšej separácie pevných látok alebo efektívnejšej kontroly procesu.
Potrebujete väčšiu kapacitu zo svojej existujúcej čistiarne odpadových vôd?
Pred výstavbou ďalšej biologickej nádrže zhodnoťte, či je existujúci systém limitovaný biomasou, prevzdušňovaním, čírením, membránovou separáciou alebo riadením procesu. NIHAO môže podporovať hodnotenia zvyšovania kapacity zahŕňajúce médiá MBBR, prevzdušňovacie difúzory, usadzovače rúr a membránové riešenia MBR.
Na úvodnú kontrolu uveďte svoju aktuálnu a cieľovú kapacitu čistenia, rozmery nádrže, prítokovú CHSK/BSK, koncentráciu amoniaku alebo celkového dusíka, aktuálnu MLSS, konfiguráciu prevzdušňovania, rozmery čističky a požadovanú kvalitu odpadovej vody.
Často kladené otázky
Môže existujúca čistička odpadových vôd zvýšiť kapacitu bez pridania novej biologickej nádrže?
Áno, v mnohých prípadoch. Možné stratégie zahŕňajú retrofit MBBR alebo IFAS, modernizáciu prevzdušňovania, vyššiu retenciu biomasy, optimalizáciu riadenia procesov, vylepšenia čistenia a MBR. Správny prístup závisí od skutočného úzkeho miesta procesu.
Akú dodatočnú kapacitu môže poskytnúť retrofit MBBR?
Univerzálne percento neexistuje. Prírastok kapacity závisí od prítoku, cieľovej úpravy, povrchu média, pomeru plnenia, prevzdušňovania, teploty, existujúceho objemu nádrže a od toho, či je modernizácia určená hlavne na odstraňovanie uhlíka alebo nitrifikáciu.
Aký je rozdiel medzi retrofitom MBBR a IFAS?
MBBR sa spolieha predovšetkým na nosiče biofilmu s pripojeným rastom, zatiaľ čo IFAS kombinuje pripojený biofilm s konvenčným suspendovaným aktivovaným kalom. IFAS sa bežne zvažuje, keď existujúce zariadenie na aktivovaný kal potrebuje dodatočnú biomasu bez toho, aby sa opustil súčasný proces pozastaveného rastu.
Ako zistím, či je moja rastlina obmedzená na biomasu alebo kyslík?
Skontrolujte DO, zaťaženie ventilátora, distribúciu kyslíka, SRT, MLSS, odstraňovanie amoniaku a organické zaťaženie. Ak je prítomné dostatočné množstvo biomasy, ale DO zostáva neadekvátne, prevzdušňovanie môže byť hlavným obmedzením. Ak je dostatok kyslíka, ale spracovanie zostáva obmedzené na biomasu, môže byť vhodnejší ďalší pripojený rast.
Môžem jednoducho zvýšiť MLSS na čistenie väčšieho množstva odpadových vôd?
Len v praktických medziach. Vyššie množstvo MLSS zvyšuje zásoby biomasy, ale tiež zvyšuje spotrebu kyslíka a sekundárne zaťaženie tuhými látkami v čističke. Nadmerné množstvo MLSS môže viesť k zlému usadzovaniu, vyšším mrakom a prenosu pevných látok.
Zvýši pridanie média MBBR dopyt po prevzdušňovaní?
Môže. Aktívnejšia biomasa zvyšuje spotrebu kyslíka, zatiaľ čo pohyb nosiča tiež vyžaduje primerané miešanie. Kapacita prevzdušňovania by sa preto mala kontrolovať vždy, keď sa do existujúcej nádrže pridáva médium MBBR alebo IFAS.
Môžu jemne bublinkové difúzory zvýšiť kapacitu čistenia odpadových vôd?
Môžu pomôcť, keď je limitujúcim faktorom prenos kyslíka. Zlepšenie účinnosti difúzora môže zvýšiť dostupný kyslík bez pridania objemu nádrže, hoci je potrebné vyhodnotiť aj kapacitu dúchadla, tlakové požiadavky a podmienky odpadovej vody.
Kedy sa sekundárny čistič stane prekážkou po biologickej modernizácii?
K tomu môže dôjsť, keď vyšší MLSS alebo zvýšený hydraulický prietok zvýši zaťaženie tuhými látkami nad praktickú kapacitu čističky. Symptómy zahŕňajú stúpajúcu vrstvu kalu, zlé usadzovanie a zvýšené TSS v odpadovej vode.
Kedy by sa malo zvážiť dodatočné vybavenie MBR namiesto MBBR?
MBR môže byť atraktívny, keď sú hlavnými obmedzeniami separácia pevných látok, stopa, vysoká koncentrácia biomasy alebo vysokokvalitný odpad. MBBR alebo IFAS sú často vhodnejšie, ak je hlavným cieľom pridať biologickú kapacitu v rámci existujúceho reaktora.
Aké informácie sú potrebné na návrh modernizácie kapacity čističky odpadových vôd?
Užitočné údaje zahŕňajú aktuálny a špičkový prietok, cieľovú kapacitu, rozmery nádrže, CHSK/BOD, čpavok, TN, TSS, teplotu, MLSS, SRT, DO, prevzdušňovacie zariadenie, rozmery čističky, charakteristiky usadzovania kalu a požadované limity odpadových vôd.
Angličtina
عربي
español
