Modernisierungs- und Renovierungsprojekt einer Kläranlage mit A2/O-MBBR-Verfahren
Da das öffentliche Umweltbewusstsein kontinuierlich zunimmt, müssen Kläranlagen aktiv Modernisierungs- und Sanierungsmaßnahmen durchführen, fortschrittliche Technologien zur Abwasserbehandlung einführen, eine Wiederverwendung des Abwassers erreichen und ihren Beitrag zur nachhaltigen sozialen Entwicklung leisten. Eine große Herausforderung bei der Modernisierung und Sanierung von Kläranlagen ist die Stickstoff- und Phosphorentfernung. Durch den Einsatz der MBBR-Technologie wird dieses Problem effektiv gelöst. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Abwasseraufbereitungsanlage der Gemeinde im Kreis Xichou, die einen kombinierten Prozess aus Vorbehandlung + A2/O-sekundärem biologischem Behandlungsprozess + Tuchfiltration + Natriumhypochlorit-Desinfektion verwendet. Der biologische Behandlungsbereich nutzt integrierte Abwasserbehandlungsgeräte (einschließlich eines vor-anoxischen Tanks, eines anaeroben Tanks, eines anoxischen Tanks, eines aeroben Tanks, eines Sedimentationstanks mit geneigtem Rohr, eines Stofffilters und eines Desinfektionstanks).
1 Projektübersicht
Der Bau eines Abwasserrohrnetzes zur Unterstützung der Gemeindekläranlage im Kreis Xichou, Autonome Präfektur Wenshan Zhuang und Miao, Provinz Yunnan, umfasst Projekte in sechs Gemeinden: Dongma, Lianhuatang, Banggu, Fadou, Bolin und Xinmajie. Die Gesamtlänge der unterstützenden Abwasserrohrnetze in diesen Gemeinden beträgt etwa 39,182 km, mit Rohrdurchmessern von DN200 mm bis DN500 mm, wobei doppelwandige Wellrohre aus hochdichtem Polyethylen (HDPE) verwendet werden. In den Townships Lianhuatang und Xinmajie werden integrierte Pumpstationen gebaut. In der Gemeinde Xinmajie gibt es ein 50 m langes PE-Druckwasserversorgungsrohr mit Q=25 m³/h und DN150 mm und in der Gemeinde Lianhuatang ein 15 m langes PE-Druckrohr mit Q=25 m³/h und DN200 mm. Die gesamte Baufläche der Kläranlage beträgt 3.482 m² und umfasst ein Gesamtgebäude, integrierte Abwasserbehandlungsanlagen, Transformator- und Verteilerraum, Überwachungsraum, Regulierungstank, Schlammtank, Wiederverwendungswassertank, Schlammentwässerungsraum und Schlammlagerschuppen, Siebkanal, Hebepumpstation und Nottank.
2 Wasserqualitätsanalyse und Auswahl des Hauptprozesses
2.1 Qualität des Zu- und Abwassers
Eine umfassende Analyse der Qualität des Zuflusswassers der Kläranlage der Gemeinde Xichou zeigt, dass die Konzentration stabil ist und einen leichten Abwärtstrend aufweist. Da es sich bei dem aktuellen Prozess um einen hocheffizienten Abwasseraufbereitungsprozess handelt, ist das Volumen der Aufbereitungstanks nicht groß und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Stoßbelastungen gering. Daher kann der Garantiesatzstandard für Zuflusswasserqualitätsindikatoren nicht zu hoch angesetzt werden; Diesmal ist er auf 90 % eingestellt. Darüber hinaus erhält die Anlage täglich 500 m³ Deponiesickerwasser. Bei der Gestaltung der endgültigen Qualität des Zuflusswassers muss man sich auf den Gesamttrend der Wasserqualität verlassen, um die entsprechenden Planungsarbeiten effizient abzuschließen. Die Wasserqualitätsindikatoren sind in dargestelltTabelle 1.
Das BSB₅/CODcr-Verhältnis im Abwasser beträgt 0,35, was auf leicht biologisch abbaubares Abwasser hinweist; das BSB₅/TN-Verhältnis beträgt 3. Um den TN-Standard des Abwassers zu erfüllen, sind zusätzliche Behandlungsmaßnahmen erforderlich, wie z. B. die Zugabe einer externen Kohlenstoffquelle; Das BSB₅/TP-Verhältnis beträgt 26,3, was für die biologische Phosphorentfernung geeignet ist.
Derzeit sind die Restmengen an NH₃-N und TN relativ hoch und die Entfernungseffizienz schlecht. Dies weist darauf hin, dass die Nitrifikation von NH₃-N im alten Aerobic-Becken nicht vollständig durchgeführt werden kann. Da ursprünglich kein anoxischer Tank eingerichtet war, fand der Denitrifikationsprozess nicht statt. Die Stickstoffentfernung erfolgte nur durch die Ableitung von Überschussschlamm, die Nitrifikations--Denitrifikationsmethode kam nicht zum Einsatz.
2.3 Hauptprozess
Nach einer gründlichen Analyse der spezifischen Situation der Abwasseraufbereitungsanlage des Kreises Xichou mussten die Modernisierungs- und Renovierungsarbeiten auf dem Anlagengelände abgeschlossen werden. Der Platz im Anlagenbereich ist sehr begrenzt. Bei der Festlegung des Abwasseraufbereitungsverfahrens war es notwendig, die Standortbedingungen umfassend zu berücksichtigen und das vorhandene biochemische Tankaufbereitungsverfahren sinnvoll zu nutzen. Nach umfangreichen Recherchen konnten mit der Einführung des A2/O-MBBR-Prozesses (als MBBR-Prozess bezeichnet) Landnutzungs- und Betriebsprobleme wirksam gelöst werden. Dieser Ansatz erleichterte die dreidimensionale Erweiterung der biochemischen Tankkapazität und ermöglichte den aktiven Bau anoxischer und anaerober Tanks. Das MBBR-Verfahren kombiniert Belebtschlamm mit Biofilm. Seine Vorteile zeigen sich in der relativ geringen Stellfläche, der langen biologischen Kette, der Fähigkeit, ideale Abwasserqualitätsstandards zu erreichen, und dem stabilen Betrieb. Die Biofilmmethode zur Stickstoffentfernung zeigt auch in Jahreszeiten mit niedrigen Temperaturen gute Ergebnisse. Der MBBR-Prozessablauf ist in dargestelltAbbildung 1.
2.4 Vorteile des MBBR-Verfahrens
Beim Vergleich des MBBR-Verfahrens, der Biofilmmethoden mit festen -Medien und der Belebtschlammverfahren zeichnet sich das MBBR-Verfahren durch die wichtigsten Vorteile aus, insbesondere: ① Die suspendierten Träger bestehen hauptsächlich aus modifizierten Materialien wie PP und PE und bieten eine gute Haltbarkeit. Da die Schwebeträger leicht in Betrieb zu nehmen und zu bedienen sind, treten Probleme wie Verklumpungen und Verstopfungen selten auf. Daher sind bei der Anwendung auf das Belüftungssystem und die Abwassergeräte des Abwasseraufbereitungssystems deren Abschreibungsrate und Austauschhäufigkeit sehr gering. ② Das MBBR-Verfahren verfügt über eine starke Fähigkeit zur Stickstoffentfernung. Auf den suspendierten Trägern können aerobe, anoxische und anaerobe Umgebungen gleichzeitig existieren, sodass sowohl Nitrifikations- als auch Denitrifikationsreaktionen in einem einzigen Reaktor durchgeführt werden können. Auf dem auf den suspendierten Trägern gebildeten Biofilm können nitrifizierende Bakterien schnell wachsen und so eine optimale Nitrifikation erreichen. ③ Das MBBR-Verfahren weist eine gute Toleranz gegenüber Stoßbelastungen auf und verbessert so die Abwasserstabilität und die Beständigkeit gegenüber toxischen Substanzen. ④ Durch die Einführung des MBBR-Verfahrens können sinnvolle Modernisierungen und Renovierungen der ursprünglichen Behandlungsausrüstung durchgeführt werden, ohne dass sich die Landnutzung ändert, wodurch Platz gespart wird. ⑤ Bei der herkömmlichen Abwasseraufbereitung sind Trägerstützrahmen im Belebungsbecken erforderlich, während beim MBBR-Verfahren dieser Schritt entfällt, wodurch die Schwierigkeit bei der Wartung von Belüftungsgeräten und der Verwaltung der Träger verringert wird.
3 Sanierungsplan für biochemische Tanks
3.1 Bau neuer anaerober und anoxischer Tanks
After demolishing the buildings on the west side of the plant's biochemical tank area, new anoxic and anaerobic tanks were constructed on the cleared land. The anoxic zone was modified from the initial section of the existing biochemical tank. Active construction of the anoxic and anaerobic tanks was carried out. Their plan dimensions and effective volume must meet relevant usage requirements, and the hydraulic retention time was scientifically planned to enable them to play an important role. During the construction of the anoxic tank, the minimum temperature was controlled to >12 Grad und die Verwaltung von Indikatoren wie der Konzentration suspendierter Feststoffe in der gemischten Flüssigkeit, der Denitrifikationsnitratkonzentration und der Denitrifikationsrate wurde gut umgesetzt. Im Winter kann es zu einer unzureichenden Kohlenstoffquelle kommen; Zur Verbesserung der Denitrifikationseffizienz kann eine angemessene Menge an Kohlenstoffquelle hinzugefügt werden. Der neu gebaute anoxische Tank ist mit insgesamt 16 Einheiten von 5-kW-Vertikalturbinenmischern ausgestattet; Die vorhandene anoxische Zone des biochemischen Tanks ist mit insgesamt 8 Sätzen von 5-kW-Vertikalpropellern ausgestattet. Das Anaerobbecken ist mit insgesamt 6 Sätzen 6,5-kW-Tauchrührwerken ausgestattet.
Wenn man die Schwierigkeitskoeffizienten der Phosphorentfernungs- und Stickstoffentfernungsaufgaben vergleicht, ist die Stickstoffentfernung offensichtlich anspruchsvoller. Normalerweise können durch chemische Phosphorentfernungsmethoden zufriedenstellende Phosphorentfernungseffekte erzielt werden. Um die Wirkung der Stickstoffentfernung zu optimieren, kann der Schlamm bei niedrigen Temperaturen und hohem Gesamtstickstoffgehalt in den anaeroben Bereich zurückgeführt werden, um eine längere Verweilzeit im anoxischen Bereich zu gewährleisten.
3.2 Sanierung bestehender biochemischer Tanks
Nach der Sanierung wird das bestehende Biochemiebecken in vier Teile geteilt: Zwischen dem ersten und dem vierten Teil wird eine Trennwand eingefügt. Die Bereiche vor und nach der Trennwand in diesen beiden Teilen sind die anoxische Zone und die Trägerzone (MBBR-Zone) bzw. die MBBR-Zone und die Entgasungszone. Der zweite und dritte Teil sind beide MBBR-Zonen. Durch Hinzufügen einer Trennwand im vierten Teil kann die Konzentration des gelösten Sauerstoffs in der internen Rückführungsmischlauge innerhalb eines angemessenen Bereichs gesteuert werden. Darüber hinaus sind in der MBRR-Zone Geräte wie Siebe und perforierte Rohrbelüfter installiert, um die Betriebseffizienz des biochemischen Tanks zu verbessern. Nach Abschluss der Renovierung der aeroben Zone des biochemischen Tanks erreicht das gesamte effektive Tankvolumen der Entgasungszone und der MBBR-Zone 38.000 m³. Die Entgasungszone ist mit insgesamt 12 Einheiten von 18,5-kW-Axialpumpen ausgestattet, davon 4 als Reserve; Es werden reine HDPE-Hängeträger verwendet.
3.3 Renovierung des Gebläseraums und des Belüftungssystems
Im Gebläseraum befinden sich 4 Gebläse: 3 sind alte Gebläse mit einem Einlassvolumenstrom von 480 m³/min und eines ist ein neues Gebläse. Die Wasserkühlung ist mit einer Leistung von jeweils 830 kW die Hauptkühlmethode für die alten Gebläse; Luftkühlung ist die Hauptmethode für das neue Gebläse mit einer Leistung von 670 kW. Vergleicht man den Betriebsstatus des alten und des neuen Gebläses, arbeitet das neue Gebläse effizienter und effektiver. Die alten Gebläse weisen nicht nur eine geringe Betriebseffizienz auf, sondern erfordern auch hohe Wartungs- und Reparaturkosten.
Bei der Auslegung des Belüftungsvolumens für die aerobe Zone sollte man sich am höchsten Sauerstoffbedarf in der aeroben Zone orientieren, mit einem endgültig gewählten Wert von 720 m³/min. Die Konfiguration der perforierten Belüftungsrohre sollte sich an der Luftmenge der 4 Gebläse orientieren. Der Austausch der alten Gebläse sollte effektiv durchgeführt werden. Der Neukauf von 3 neuen Gebläsen als Ersatz für die alten ist zur Reduzierung des Belüftungsvolumens von Vorteil. Beim Austausch der Belüftungsrohre werden nur die alten Belüftungsrohre im Inneren des Aerobic-Beckens ausgetauscht.
3.4 Schlammbehandlungssystem
Die wichtigste Schlammbehandlungsausrüstung, die in der Kläranlage der Gemeinde Xichou verwendet wird, ist eine Filterpresse zur Schlammeindickung und -entwässerung. Durch die umfassende Analyse von Schlammentwässerungs- und -eindickungsprozessen und die Integration von Schlammeindickungs- und -entwässerungsvorgängen können die Kapitalinvestitionskosten minimiert und die Dosierung hochpolymerer Flockungsmittel reduziert werden. Um Umweltschäden durch die Schlammbehandlung zu vermeiden, wurde eine mechanische Schlammeindickungs- und Entwässerungstechnologie gewählt, um die Umwelt- und Luftverschmutzung effizient zu kontrollieren.
3.5 Desodorierungssystem
Es gibt viele Methoden zur Behandlung von Gerüchen. Zu den gebräuchlichsten gehören biologische, chemische und physikalische Methoden. Verschiedene Geruchsbehandlungsmethoden weisen erhebliche Unterschiede in ihren Desodorierungsmechanismen, Anwendungsbedingungen und technischen Typen auf. Nach einer umfassenden Analyse der spezifischen Umstände dieses Projekts und der Abwägung der Vor- und Nachteile verschiedener Desodorierungstechnologien wurde schließlich das Ionendesodorierungsverfahren zur Durchführung der relevanten Vorgänge ausgewählt.
3.6 Kernpunkte der Prozessrenovierung
3.6.1 Anbieterauswahl
Bei der Auswahl der Schwebeträger ist darauf zu achten, dass das Herstellungsmaterial über eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit verfügt und die gesamte wirksame spezifische Oberfläche den Abwassernormen entspricht und somit die Biomasse gewährleistet ist. Gleichzeitig müssen die Lebensdauer, die Verschleißfestigkeit und die Festigkeit der aufgehängten Träger den Standards entsprechen, wobei eine Lebensdauer von über 15 Jahren gewährleistet sein muss.
3.6.2 Trägerakkumulation
Während das Wasser fließt, ändern die Träger ihre Position, wodurch sich eine große Anzahl von Trägern vor den Abfangschirmen ansammelt. Nach einiger Zeit können die Abfangschirme verstopfen. Durch zunehmende Belüftung werden die angesammelten Träger weggespült. Bei jedem Abfangschirm kommt es zu einem Druckverlust. Unter dem Druck des Wasserspiegelunterschieds über dem Sieb sammeln sich viele Träger an. Mit zunehmendem Wasserspiegelunterschied nimmt auch die Menge der Trägerakkumulation zu. In der Trägerzone ist eine Trägerrecyclingvorrichtung installiert. Angetrieben durch eine Lufthebevorrichtung werden Träger am Ende der Trägerzone zum vorderen Ende zurückgeführt, wodurch eine Ansammlung von Trägern verhindert wird.
3.7 Analyse der betrieblichen Wirksamkeit nach -Renovierungen
Die Gesamtinvestition für dieses Projekt beträgt 219,91 Millionen Yuan. Die durchschnittlichen Betriebskosten pro Einheit betragen 0,4 Yuan/m³ und die durchschnittlichen Gesamtkosten pro Einheit betragen 0,5 Yuan/m³. Nachdem das modernisierte Renovierungsprojekt abgeschlossen und in Betrieb genommen wurde, ist die Wasserströmungswirkung sehr zufriedenstellend, der Betriebszustand ist gut und die Qualitätsstandards des Abwassers können den relevanten Anforderungen entsprechen.
4 Fazit
Bei der Errichtung dieses Modernisierungs- und Renovierungsprojekts wurden bestehende Strukturen effektiv genutzt. Durch den rationellen Einsatz der MBBR-Technologie erzielten die Sanierungsarbeiten des Layouts gute Ergebnisse, ohne die Grundfläche zu vergrößern, wodurch die Stickstoff- und Phosphorentfernungskapazität des Abwasserbehandlungssystems erheblich verbessert und die Effizienz der Schadstoffentfernung optimiert wurde. Die MBBR-Technologie ist hochentwickelt und verfügt nicht nur über die Vorteile herkömmlicher Abwasserbehandlungstechnologien, sondern nutzt auch effizient die hohe Behandlungskapazität ihrer speziellen Träger und verbessert so die Effizienz der Schadstoffreinigung erheblich.
Basierend auf Analyse und Demonstration wird empfohlen, das MBBR-Prozessschema zu übernehmen, um die Rationalität des Plans sicherzustellen. Durch die In-{1}}Renovierung des ursprünglichen biologischen Systems und das Hinzufügen von Trägerstoffen zur aeroben Zone zur Erhöhung der Beladungskapazität wird sichergestellt, dass die Stickstoffbehandlung den Standards entspricht. Die anschließende Verwendung von Sedimentationstanks mit hoher Dichte und Stofffiltern zur Kontrolle von SS und TP kann ein stabiles Abwasser gewährleisten, das dem Grad 1A-Standard entspricht. Das MBBR-Verfahren sowie verschiedene kombinierte Verfahren, die MBBR in Belebtschlammsysteme integrieren, arbeiten stabil, sind einfach zu bedienen und anzupassen, weisen eine hohe Toleranz gegenüber Änderungen in der Qualität und Quantität des Zuflusses auf, bieten gute Stickstoff- und Phosphorentfernungseffekte und stellen eine wirtschaftliche, effiziente und stabile Abwasserbehandlungsmethode dar. Da die nationalen und lokalen Anforderungen an die Abwasserqualität von Kläranlagen steigen, ist dieses Verfahren eine sehr geeignete Lösung für Projekte, die vor Herausforderungen stehen, wie z. B. einem frühen Bau mit Prozessen, die nicht in der Lage sind, neue Anforderungen zu erfüllen, einer begrenzten Landverfügbarkeit, hohen Landkosten und Finanzierungsschwierigkeiten. Es wird sicherlich in größerem Umfang bei der Modernisierung und Sanierung kommunaler oder industrieller Abwasseraufbereitungsanlagen zum Einsatz kommen.
Darüber hinaus wurden im Rahmen dieses Renovierungsprojekts gezielte Maßnahmen zur Kontrolle des Denitrifikationspfads auf der Grundlage der tatsächlichen Bedingungen bei der Renovierung der biochemischen Tanks ergriffen, einschließlich der Stärkung des Managements von Indikatoren wie der Denitrifikationsnitratkonzentration und der Denitrifikationsrate. Der Schwerpunkt der Prozesserneuerung lag auf der Verbesserung der Trägerauswahl und des Akkumulationsmanagements. Durch die Integration von Renovierungsarbeiten an der Gebläsekammer und dem Belüftungssystem, dem Schlammbehandlungssystem und dem Desodorierungssystem wurde die umfassende Behandlungskapazität der Abwasserbehandlungsanlage verbessert.