Proces aktivovaného kalu (ASP) je najrozšírenejším procesom biologického čistenia pri čistení komunálnych odpadových vôd, zatiaľ čo MBBR zavádza do systému biofilm s prichyteným rastom, aby sa vytvoril režim s dvojitou biomasou „suspendovaného“ rastu.
Obe nie sú vzájomnou náhradou, ale vyhovujú rôznym scenárom: v prípade nových zariadení závisí rozhodnutie od pôdorysu a požiadaviek na odpadovú vodu, zatiaľ čo v prípade dodatočných úprav závisí od existujúcich nádrží a investičných obmedzení.
Tento článok porovnáva tieto dva procesy v šiestich dimenziách – stopa, koncentrácia kalu, odolnosť proti nárazom, spotreba energie, prevádzka a údržba a náročnosť modernizácie – so zameraním na logiku výberu a kľúčové úvahy pri premene nádrže s aktivovaným kalom na MBBR (hybrid) a zahŕňa všeobecnú prípadovú štúdiu rozšírenia kapacity obce.
ASP sa spolieha na suspendovaný aktivovaný kal (typická hodnota MLSS 2–5 g/l) na odstránenie organických látok a dusíka; MBBR pridáva do nádrže suspendované nosiče biofilmu (pomer plnenia 20 % – 50 %, referenčná hodnota), pričom biofilm je pripevnený k povrchu média.
To prináša vyššiu biomasu na jednotku objemu nádrže a gradient DO v biofilme prirodzene vytvára aeróbne/anoxické mikroprostredia, ktoré uprednostňujú súčasnú nitrifikáciu a denitrifikáciu.
MBBR pochádza zo severnej Európy (Nórsko, 80. roky 20. storočia) a široko sa používa pri modernizácii existujúcich nádrží v Európe; po jeho zavedení do Číny sa rýchlo rozšíril v komunálnych projektoch modernizácie/rozšírenia a aplikáciách priemyselných odpadových vôd.
| Rozmer | Proces aktivovaného kalu (ASP) | MBBR | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Pôdorys / objem nádrže | Väčšie; HRT 6–10 h (typická hodnota) | Dá sa znížiť o 30 % – 50 % (referenčná hodnota) | Vyššie objemové zaťaženie |
| Koncentrácia kalu | MLSS 3–5 g/l (typická hodnota) | Suspendovaný 2–4 g/l ekvivalent biofilmu biomasy | Vyššia celková biomasa |
| Odolnosť proti nárazu | Mierne; náchylné na nárazové zaťaženie | Silnejšie; biofilm odoláva nárazom a toxicite | Jasná výhoda pre priemyselné odpadové vody |
| Spotreba energie | Návrat prevzdušňovacieho kalu, konvenčný | Mierne vyššia intenzita prevzdušňovania pre fluidizáciu média; návratnosť kalu môže byť znížená | Vyžaduje kombinované hodnotenie |
| Prevádzka a údržba | Musí kontrolovať objemovanie kalu; veľká produkcia kalu | Pravidelná kontrola retenčných obrazoviek; nižšia produkcia kalu | Nízke riziko hromadenia kalu |
| Náročnosť rekonštrukcie | — | Nízka – stredná; môžu využiť existujúce nádrže | Vyžaduje obrazovky a médiá, opätovnú kontrolu prevzdušňovania |
Keď sú požiadavky na odpadovú vodu prísne a pôda je vzácna, kombinácie MBBR a MBBR ASP (hybridné) môžu spĺňať požiadavky COD a amoniaku súčasne v rámci menšieho objemu nádrže.
MBBR je tiež atraktívny, keď je zariadenie citlivé na náklady na likvidáciu kalu, pretože produkuje menej kalu (referenčná hodnota: približne 0,3 – 0,5 kg kalu na kg odstráneného BSK5, menej ako pri konvenčných procesoch).
Investície do médií a údržba obrazovky však musia byť zahrnuté do nákladov počas celého životného cyklu; samotná fáza výstavby by nemala byť jediným hľadiskom.
Mnohé komunálne závody v Číne čelia dvojitej požiadavke „rozšírenia kapacity prísnejších štandardov odpadových vôd“ (napr. modernizácia z triedy B na triedu A úrovne 1), zatiaľ čo v Európe a Severnej Amerike sú bežné renovácie starnúcich zariadení a nárast zaťaženia.
Keď nie je k dispozícii žiadna ďalšia pôda, prestavba existujúcich aeróbnych nádrží na hybridné MBBR je bežnou cestou: dávkovanie média do existujúcich nádrží a inštalácia retenčných sít môže zlepšiť kapacitu čistenia a nitrifikácie, pričom investície sú zvyčajne nižšie ako pri budovaní nových nádrží (referenčné).
Mestská čistiareň odpadových vôd bola pôvodne navrhnutá na 15 000 m³/d pomocou konvenčného procesu s aktivovaným kalom (oxidačná priekopa), pričom odpadová voda spĺňala miestnu normu triedy B.
Vzhľadom na rast populácie v oblasti služieb potreboval závod rozšíriť na 22 000 m³/d a modernizovať na triedu A úroveň 1, ale na akvizíciu nebol k dispozícii žiadny pozemok.
Roztok premenil časť aeróbnej zóny oxidačnej priekopy na hybridný MBBR: médium s vysokým špecifickým povrchom (500 m²/m³, typická hodnota) sa dávkovalo na 30 % efektívneho objemu, nainštalovali sa sitá na zadržiavanie odpadových vôd a znovu sa skontroloval prevzdušňovací systém (prietok vzduchu sa zvýšil asi o 25 %, príkladná hodnota), pričom sa zachoval existujúci systém vracania kalu.
Po rekonštrukcii sa kapacita úpravy zvýšila o približne 40 % a zimný čpavok zostal stabilne v súlade, bez pridania nových nádrží.
Tento prípad je zovšeobecnený popis; konkrétne parametre by mali byť overené skutočnými projektovými výpočtami.
Na strane výtoku musia byť nainštalované spoľahlivé retenčné sitá, aby sa zabránilo úniku média s výtokom; medzera medzi obrazovkou by mala byť menšia ako minimálny rozmer média (referenčný).
Fluidizácia média vyžaduje dostatočnú intenzitu prevzdušňovania. Pred dodatočnou montážou skontrolujte rezervu kapacity ventilátora a rozloženie difúzora a v prípade potreby vymeňte alebo pridajte difúzory jemných bublín.
V hybridnom režime má suspendovaný kal MLSS bežne 2–4 g/l (referenčná hodnota), aby sa zabezpečilo, že biofilm a suspendovaný kal budú spolupracovať.
Do anoxických/anaeróbnych zón sa nepridávajú žiadne médiá a otvory v deliacich stenách by mali byť navrhnuté tak, aby sa zabránilo krížovému toku médií.
PE cylindrické médiá sú bežné na trhu EÚ, zatiaľ čo médiá porézneho typu sú viac akceptované na severoamerickom trhu (referenčné).
Špecifická plocha povrchu a geometria musia zodpovedať hĺbke nádrže a intenzite prevzdušňovania a predtým sa odporúča pilotné testovanie.
Zimné teploty vody v severnej Severnej Amerike a severnej Európe sú nízke, takže objem nitrifikácie treba po rekonštrukcii prekontrolovať oproti zimným podmienkam.
Severná Čína podobne potrebuje teplotnú rezervu, a keď prítok nesie vysoký obsah mastnoty alebo vlasov, malo by sa posilniť skríning a odmasťovanie v centrále, aby sa predišlo zapleteniu médií alebo upchatiu obrazovky.
áno. Časť suspendovaného kalu stále potrebuje pravidelné plytvanie podľa SRT na udržanie aktivity – množstvo je jednoducho zvyčajne menšie ako v čistom systéme aktivovaného kalu (referenčný) a problémom s objemom kalu sa v podstate predíde.
Nie nevyhnutne. Fluidizácia média výrazne zvyšuje odolnosť voči prevzdušňovaniu a intenzitu spotreby kyslíka.
Bežnou praxou je merať skutočný prietok vzduchu dúchadlom a účinnosť prenosu kyslíka difúzorom a potom prepočítať; väčšina projektov vyžaduje úpravu počtu difúzorov alebo ich nahradenie účinnejšími difúzormi s jemnými bublinami (odkaz).
Za normálnych prevádzkových podmienok nie sú fluidizované médiá náchylné na upchávanie.
Ak však prítok obsahuje vysoký obsah mastnoty alebo vlasov, médiá sa môžu zamotať alebo upchať sitá; by sa malo posilniť preosievanie a odmasťovanie na čele a sitá čistiť ručne alebo automaticky podľa pravidelného plánu (odkaz na základe skúseností).
MBBR a proces aktivovaného kalu majú každý svoje vlastné použiteľné hranice: MBBR alebo hybridné retrofity si zaslúžia prioritu v scenároch s obmedzeniami pôdy, zvyšovaním kapacity s prísnejšími normami alebo priemyselnými nárazovými záťažami; pre konvenčné nové závody s dostatkom pôdy a obmedzenými prevádzkovými zdrojmi zostáva konvenčné ASP osvedčenou a spoľahlivou voľbou.
Výber by mal byť založený na kombinovanom posúdení „obmedzenia cieľovej pôdy v oblasti odpadových vôd počas celého životného cyklu miestnych noriem (Čína GB 18918, EÚ UWWTD, Severná Amerika NPDES)“.
Pre projekty retrofitu sa odporúča vykonať 3–6 mesiacov pilotného testovania a hydraulického modelovania pred dokončením plniaceho pomeru a schémy prevzdušňovania; pre pomoc pri výbere médií a výpočte modernizácie kontaktujte technický tím AquaSust.
MBBR VS MBR VS SBR VS SBBR VS ASP