Biobloka pielietošanas prakse un veiktspējas analīze notekūdeņu attīrīšanā

Ar nepārtrauktu stingrāku globālo vides noteikumu stingrību un notekūdeņu novadīšanas standartu pakāpenisku paaugstināšanu nozare tuvojas nepārprotamai nepieciešamībai:augstas{0}}efektivitātes, stabilas un rentablas-ārstniecības tehnoloģijasvairs nav obligāti - tie ir būtiski. Kā novatorisks bioplēves nesējs materiāls, Bio Block ir kļuvis par pārliecinošu risinājumu gan jaunām konstrukcijām, gan iekārtu modernizācijai, kas izceļas ar lielo īpatnējo virsmu, stabilu bioplēves veidošanos un izcilu izturību pret hidrauliskām un organiskām triecienslodzēm. Šajā rakstā ir apskatīts Bio Block darbības princips, galvenās priekšrocības un reālā -pasaules veiktspēja, izmantojot detalizētu sadzīves notekūdeņu attīrīšanas iekārtu jaunināšanas gadījumu izpēti.

Kas ir biobloks?

Bio Block ir atrīsdimensiju porains bioplēves nesējsražoti no augstas kvalitātes{0}}polimēru materiāliem. Atšķirībā no parastajiem suspendētajiem plastmasas materiāliem, Bio Block ir konstruēta iekšējā ģeometrija, kas maksimāli palielina aizsargātās virsmas laukumu mikrobu kolonizācijai, vienlaikus saglabājot atvērtus kanālus notekūdeņu plūsmai un gāzu apmaiņai. Nesēja konstrukcijas filozofija pievēršas tradicionālo aktīvo dūņu sistēmu fundamentālajam ierobežojumam: nespējai uzturēt augstu biomasas koncentrāciju bez atbilstoša reaktora tilpuma vai dūņu pārstrādes ātruma palielināšanas.

Bio Block bioplēves nesējs - ir izstrādāts ar iekšējo ģeometriju, kas maksimāli palielina aizsargātās virsmas laukumu mikrobu pievienošanai

Biobloka darbības princips

Bio Block darbojas uzbioplēves procesa princips, labi-noteikts bioloģiskās attīrīšanas mehānisms, kas ir pilnveidots gadu desmitiem ilgās notekūdeņu inženierijas praksē. Notekūdeņiem plūstot caur reaktoru, kas piepildīts ar Bio Block nesējiem, ūdenī suspendētie mikroorganismi ātri pieķeras nesēja virsmai un iekšējo poru struktūrai. Šo piesaisti veicina paši mikroorganismi izdalītās ekstracelulārās polimēru vielas (EPS), veidojot blīvu, stabilu un metaboliski aktīvu bioplēvi.

Bioplēves kopiena ir strukturāli un funkcionāli stratificēta. Ārējā slānī, tiešā saskarē ar lielapjoma notekūdeņiem, dominēheterotrofiskas baktērijaskas oksidē organiskās vielas (ĶSP/BOD). Dziļāk bioplēvē, kur skābekļa iekļūšana ir ierobežota,anoksiskās un anaerobās zonasattīstīt, atbalstot denitrificējošas baktērijas, kas pārvērš nitrātus par slāpekļa gāzi un fosforu{0}}akumulējošiem organismiem (PAO), kas atvieglo bioloģisko fosfora atdalīšanu. Šī dabiskā noslāņošanās nodrošina vienlaicīgu oglekļa oksidāciju, nitrifikāciju, denitrifikāciju un fosfora atdalīšanu vienā reaktorā - procesa integrācijas pakāpi, ko apturētās-augšanas sistēmas nespēj sasniegt bez sarežģītām vairāku{4} zonu konfigurācijām.

Biofilmas režīma būtiska priekšrocība irbiomasas saglabāšana. Atšķirībā no aktīvajām dūņām, kur mikrobu kopiena tiek nepārtraukti izskalota ar notekūdeņiem un ir jāpapildina, izmantojot dūņu otrreizēju pārstrādi, ar bioplēvi{1}}saistītie mikroorganismi paliek noenkuroti pie nesēja. Tas nozīmē:

Lēni{0}}augošie nitrifikatori tiek saglabāti- Nitrosomonas un Nitrobacter, autotrofās baktērijas, kas ir atbildīgas attiecīgi par amonjaka un nitrītu oksidēšanu, dubultošanās laiks ir mērīts dienās, nevis stundās. Aktīvajās dūņās, lai uzturētu pietiekamu nitrifikatoru populāciju, ir nepieciešams ilgs dūņu aiztures laiks (SRT), kas savukārt prasa lielus reaktora tilpumus. Bioplēves sistēmas atdala biomasas aiztures laiku no hidrauliskās aiztures laika, nodrošinot spēcīgu nitrifikāciju pat pie īsiem HAT.

Tiek uzlabota triecienslodzes noturība- Bioplēves matrica nodrošina fizisku buferi pret toksiskiem savienojumiem un straujām izmaiņām ieplūstošajā sastāvā. Pat ja ārējais bioplēves slānis ir īslaicīgi inhibēts, dziļākas mikrobu populācijas paliek aizsargātas un dzīvotspējīgas, nodrošinot ātrāku procesa atjaunošanos salīdzinājumā ar aktīvajām dūņām.

Bio Block galvenās priekšrocības

1. Augsta apstrādes efektivitāte, izmantojot maksimālu biomasas blīvumu

Bio Block lielais īpatnējais virsmas laukums nodrošina bagātīgu piestiprināšanas vietu mikrobu kolonizācijai, atbalstot abiomasas koncentrācija ievērojami pārsniedz parasto aktīvo dūņu sistēmu koncentrāciju. Lielāka biomasa uz reaktora tilpuma vienību tieši nozīmē ātrāku piesārņojošo vielu noārdīšanās ātrumu un lielāku attīrīšanas jaudu no konkrētā tvertnes nospieduma. Tas ir vienīgais vissvarīgākais veiktspējas atšķirības faktors: vairāk mikrobu uz kubikmetru nozīmē vairāk apstrādes uz kubikmetru.

2. Spēcīga triecienizturība mainīgos ekspluatācijas apstākļos

Stabilā bioplēves struktūra ļauj Bio Block sistēmāmpielāgoties būtiskām notekūdeņu kvalitātes un daudzuma svārstībāmbez notekūdeņu kvalitātes pasliktināšanās. Tas ir īpaši vērtīgi komunālajiem uzņēmumiem, kas apkalpo kombinētās kanalizācijas sistēmas (kur vētras izraisa krasas plūsmas izmaiņas), rūpnieciskām iekārtām ar sērijveida ražošanas cikliem un sezonālām darbībām, piemēram, pārtikas pārstrādi. Bioplēvei raksturīgā dublēšana un stratificētā kopienas struktūra nodrošina buferi, kam apturētās -izaugsmes sistēmas vienkārši nevar līdzināties.

3. Zemas ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas

Bio Block nesēji ir paredzēti akalpošanas laiks pārsniedz 10 gadusnormālos darbības apstākļos. Atvērtā-poru ģeometrija ir izturīga pret aizsērēšanu, novēršot biežo pretmazgāšanu vai nomaiņas ciklus, kas nomoka dažus datu nesēju veidus. Samazināta dūņu ražošana (tiešas sekas bioplēves augstākam endogēnās sabrukšanas ātrumam) samazina dūņu apstrādes, atūdeņošanas un apglabāšanas izmaksas -, kas bieži vien ir lielākie ekspluatācijas izdevumi notekūdeņu attīrīšanas iekārtās.

4. Plaša pielietojamība visos ārstēšanas scenārijos

Bio Block tehnoloģija ir veiksmīgi ieviesta visā pasaulēsadzīves notekūdeņi, rūpnieciskie notekūdeņi, akvakultūras recirkulācijas sistēmas un decentralizēta lauku attīrīšana. Tā spēja efektīvi atdalīt organiskās vielas, amonjaka slāpekli, kopējo slāpekli un kopējo fosforu padara to par daudzpusīgu platformas tehnoloģiju, kas pielāgojama dažādiem apstrādes mērķiem un normatīvajiem regulējumiem.

Inženiertehniskā gadījuma izpēte: pašvaldības NAI modernizācija Austrumķīnā

Projekta pārskats

Komunālo notekūdeņu attīrīšanas iekārta iekšāAustrumķīnaar projektēšanas jaudu20 000 m³/dienāsaskārās ar darbības izaicinājumu konverģenci. Oriģinālsparastais aktīvo dūņu process, lai gan tas ir uzticams projektēšanas apstākļos, to arvien vairāk ietekmēja trīs sarežģīti faktori: pakāpeniski stingrāki reģionālie izplūdes standarti, pieaugošais faktiskais ieplūdes apjoms, kas pārsniedz sākotnējos projektēšanas pieņēmumus, un vietnei raksturīgie-ierobežotās platības ierobežojumi, kas neļāva plaša mēroga-pilsoņu paplašināšanai.

Iekļauti konkrēti veiktspējas trūkuminestabila notekūdeņu kvalitāte mitrā{0}}laika apstākļos, sezonāls amonjaka slāpekļa un kopējā slāpekļa pārsniegums lietainos periodos, kā arī pieaugošais enerģijas un ķīmisko vielu patēriņš, jo operatori mēģināja to kompensēt, intensificējot procesu. Tradicionālā paplašināšana -, veidojot papildu aerācijas baseinus un sekundāros dzidrinātājus -, tika izslēgta zemes ierobežojumu un kapitāla izmaksu prognožu dēļ, kas pārsniedz pieejamos budžetus.

Pārveidošanas plāns

Inženieru komanda izvēlējās aBio Block + modificēta aerobā tvertnemodernizēta pieeja, pārvēršot esošos aktīvo dūņu aerobos baseinus integrētos fiksētos -plēves aktīvo dūņu (IFAS) reaktoros. Šī stratēģija izmantoja esošo rezervuāru infrastruktūru, vienlaikus ievērojami palielinot aktīvās biomasas krājumus. Galvenie dizaina parametri:

TheBio bloks 55pārvadātājs tika izvēlēts tam220 m²/m³ īpatnējās virsmas laukumsun strukturālā ģeometrija, kas optimizēta mērķa notekūdeņu īpašībām. Pie a55% aizpildījuma līmenis, nesēja gulta nodrošina aptuveni 121 m² bioplēves piestiprināšanas virsmas uz reaktora tilpuma kubikmetru -, kas ir milzīgs bioloģiski aktīvās virsmas laukuma pieaugums, salīdzinot ar sākotnējo suspendētās -augšanas konfigurāciju. Saglabājot esošo aerācijas sistēmu ar pielāgotu intensitāti, tika saglabāti kapitālieguldījumi, vienlaikus nodrošinot atbilstošu skābekļa pārnesi un nesēju sajaukšanos.

Kritiski,HAT tika samazināts no 12 stundām līdz 8 stundām- 33% samazinājums -, vienlaikus uzlabojot notekūdeņu kvalitāti. Šī šķietamā pretruna (īsāks kontakta laiks, labāka apstrāde) ir izskaidrojama ar dramatisko aktīvās biomasas koncentrācijas pieaugumu tajā pašā tvertnes tilpumā, kas vairāk nekā kompensē samazināto hidrauliskās uzturēšanās laiku.

Pašvaldības NAI modernizācijas projekta laikā modificētajā aerobajā tvertnē uzstādīti Bio Block 55 nesēji

Veiktspējas dati: pirms un pēc jaunināšanas

Projektā ietilpa a6 mēnešu nepārtrauktas uzraudzības programmagalveno ūdens kvalitātes rādītāju (ĶSP, amonjaka slāpekļa, kopējā slāpekļa, kopējā fosfora) izsekošana gan ieplūdes, gan notekūdeņu paraugu ņemšanas vietās. Tālāk esošajā tabulā ir parādītas vidējās vērtības, salīdzinot veiktspēju pirms-jaunināšanas un pēc{2}}jaunināšanas:

Dati atklāj vairākus būtiskus veiktspējas uzlabojumus:

ĶSP noņemšanauzlabota no pirms-jaunināšanas izplūdes diapazona 50–65 mg/L līdz vērtībai pēc jaunināšanas, kas ir mazāka par vai vienāda ar 25 mg/L, kas atbilst izvadīšanas līmenim, kas pārsniedz 92%. Tas ir īpaši pamanāms, ņemot vērā samazināto HAT -, kas apstiprina, ka bioplēves biomasas koncentrācija vairāk nekā kompensē īsāku hidrauliskā kontakta laiku.

Amonjaka slāpekļa noņemšanauzrādīja visdramatiskākos uzlabojumus: no 8–12 mg/l līdz mazākam vai vienādam ar 0,5 mg/l, panākot lielāku vai vienādu ar 98% izņemšanu. Šis ir nitrifikācijas bioplēves sistēmu īpašais ieguvums - lēni-augošu nitrificējošu baktēriju (Nitrosomonas un Nitrobacter) aizturēšana uz nesēja virsmas nodrošina stabilu nitrifikāciju pat ar samazinātu HAT, kur šie organismi citādi izskalotos no suspendētās-augšanas sistēmas.

Kopējā slāpekļa noņemšanauzlabots no 15–20 mg/L līdz mazāks vai vienāds ar 10 mg/l (lielāks vai vienāds ar 78% noņemšanas), atspoguļojot efektīvu vienlaicīgu nitrifikāciju{4}}denitrifikāciju stratificētajā bioplēvē. Anoksiskās zonas, kas dabiski attīstās dziļākos bioplēves slāņos, nodrošina dzīvotni denitrificējošām baktērijām, neprasot atsevišķu anoksisko tvertni.

Kopējā fosfora atdalīšanasasniedza Lielāku vai vienādu ar 93%, ar notekūdeņu TP Mazāku vai vienādu ar 0,3 mg/L. Tas tiek panākts, kombinējot bioloģisko fosfora uzņemšanu ar PAO bioplēvē un, ja nepieciešams, papildu ķīmisko nogulsnēšanu - standarta pulēšanas pieeja stingrām fosfora robežvērtībām.

Visaptveroša ieguvumu analīze

TheDūņu iznākuma samazinājums par 35%.ir labi{0}}dokumentēta bioplēves sistēmu īpašība. Suspendētās -augšanas aktivētajās dūņās ievērojama substrāta daļa tiek pārveidota par jaunu šūnu biomasu (tipiskais ražas koeficients: 0,4–0,6 g VSS/g ĶSP). Bioplēves sistēmās ilgāks cieto vielu aiztures laiks un augstāks endogēnās sabrukšanas ātrums bioplēves matricā nodrošina pilnīgāku substrāta mineralizāciju un mazāku biomasas ražošanu. Ietekme uz ekspluatācijas izmaksām ir būtiska: dūņu apstrāde, sabiezēšana, atūdeņošana un apglabāšana var veidot 30–50% no kopējām iekārtas darbības izmaksām.

Līdzīgi,Enerģijas patēriņa-tonnu samazinājums par 16%.atspoguļo samazinātas HAT, zemākas dūņu recirkulācijas sūknēšanas prasības un procesa efektivitātes pieaugumu no lielākas aktīvās biomasas koncentrācijas. 20 000 m³/dienā ražotnei pat 16% enerģijas ietaupījums nozīmē būtisku ikgadēju izmaksu samazinājumu un mazāku oglekļa pēdu.

Secinājums

Bio Block, kā anefektīva un uzticama bioplēves nesēja tehnoloģija, nodrošina kvantitatīvi nosakāmas un nozīmīgas priekšrocības trijās dimensijās, kas ir vissvarīgākās notekūdeņu attīrīšanas iekārtu operatoriem:ārstēšanas veiktspēja(notekūdeņu kvalitāte atbilst visstingrākajiem standartiem),darbības stabilitāte(noturība pret plūsmu un slodzes svārstībām), unekonomisko dzīvotspēju(samazināta dūņu ražošana, mazāks enerģijas patēriņš un izvairīties no kapitālizdevumiem jaunai celtniecībai).

Austrumķīnas pašvaldības NAI modernizācijas gadījuma pētījums sniedz pārliecinošus empīriskus pierādījumus. Modernizējot esošos aktīvo dūņu baseinus ar Bio Block 55 nesējiem ar 55% piepildījuma ātrumu, iekārta vienlaikus sasniedza: notekūdeņu ĶSP mazāks par vai vienāds ar 25 mg/l, amonjaka slāpeklis mazāks vai vienāds ar 0,5 mg/l, kopējais slāpeklis mazāks vai vienāds ar phoss vai 10 mgph/sl. vienāds ar 0,3 mg/L -, vienlaikus samazinot HAT par 33%, dūņu veidošanos par 35% un enerģijas patēriņu par 16%. Šie rezultāti apstiprina Bio Block kā aaugstvērtīgs risinājums gan jaudas paplašināšanai, gan notekūdeņu kvalitātes uzlabošanaiesošajā notekūdeņu attīrīšanas infrastruktūrā ar skaidru piemērojamību līdzīgiem modernizācijas projektiem visā pasaulē.

Piezīme: Konkrēti procesa parametri un nesēja piepildījuma attiecības jānosaka, izmantojot profesionālu inženiertehnisko novērtējumu, pamatojoties uz faktiskajiem ieplūdes raksturlielumiem, plūsmas ātrumiem un mērķa notekūdeņu kvalitātes mērķiem. Šajā rakstā sniegtie dati atspoguļo veiktspēju konkrētā instalācijā; rezultāti var atšķirties atkarībā no vietnes-konkrētajiem apstākļiem.