MBBR-Medienanwendungen in der kommunalen und industriellen Abwasserbehandlung|Malaysia-Fallstudie

Praktische Anwendungen von MBBR-Medien in der kommunalen und industriellen Abwasserbehandlung

Einführung

MBBR-Medien (Moving Bed Biofilm Reactor) werden aufgrund ihrer ausgereiften Behandlungsleistung und guten Anpassungsfähigkeit weltweit häufig in kommunalen und industriellen Abwasseraufbereitungsprojekten eingesetzt. Im Bereich der kommunalen Abwasserbehandlung wird diese Technologie häufig für die Modernisierung und Renovierung bestehender Kläranlagen eingesetzt, um strengere Abwassernormen zu erfüllen. In Industrieszenarien hingegen kann es die Eigenschaften komplexer Schadstoffzusammensetzungen und großer Belastungsschwankungen von Industrieabwässern effektiv bewältigen. In diesem Artikel werden die praktischen Anwendungsfälle von MBBR-Medien und die in verschiedenen Szenarien erzielten Behandlungseffekte untersucht, wobei der Schwerpunkt auf dem Hintergrund der Abwasserbehandlung in Malaysia und technischen Beispielen liegt, um die Praktikabilität und Wirtschaftlichkeit dieser Technologie zu demonstrieren.

Überblick über den Hintergrund der malaysischen Abwasserbehandlungsindustrie

Als südostasiatisches Land verfügt Malaysia über reichlich Wasserressourcen, und einige Regionen exportieren seit langem sogar Süßwasser in die Nachbarländer. Allerdings steht die Abwasserbehandlung in Malaysia in den letzten Jahren aufgrund zahlreicher Faktoren wie städtischem Bevölkerungswachstum, rascher industrieller Entwicklung und verbessertem Umweltbewusstsein vor großen Herausforderungen und dringendem Bedarf. Was den Industriestatus angeht, gibt es in einigen Regionen Malaysias Probleme wie direkte Abwassereinleitung, veraltete Kläranlagen und unzureichende Kläreffizienz. Unter anderem kam es an vielen Orten wie Johor und Sarawak zu einer verstärkten Flussverschmutzung aufgrund illegaler Einleitungen aus Küstenfabriken und unregulierter Einleitung häuslicher Abwässer durch Anwohner sowie zu häufigen Wasserversorgungskrisen. Allein in Johor beträgt die tägliche Verschwendung von Trinkwasser bis zu 1,173 Milliarden Liter, was den Widerspruch zwischen Wasserangebot und -nachfrage weiter verschärft.

Um die Wasserqualität zu verbessern, hat die malaysische Regierung die Umweltschutzgesetze und -vorschriften kontinuierlich verbessert. Unter anderem formulierte die Environmental Quality (Sewage) Regulations 2009 strenge Standards für die Abwassereinleitung (Standard A: BSB₅ kleiner oder gleich 20 mg/L, CSB kleiner oder gleich 50 mg/L, suspendierte Feststoffe kleiner oder gleich 50 mg/L) und stellte höhere Anforderungen an die Behandlungseffizienz bestehender Abwasseraufbereitungsanlagen. Gleichzeitig hat Malaysia die Investitionen in den Bau und die Renovierung von Abwasseraufbereitungsanlagen schrittweise erhöht. Einerseits fördert es den Bau zentraler Abwasserentsorgungssysteme. Kuching hat beispielsweise stark in den Bau eines zentralen Abwasserentsorgungssystems investiert, das die Abwässer phasenweise zentral behandelt, bevor sie in Flüsse eingeleitet werden, wodurch sich die Flussverschmutzungssituation schrittweise verbessert. Andererseits führt es aktiv effiziente Abwasserbehandlungstechnologien ein. Mit den Vorteilen kleiner Grundfläche, kurzer Renovierungszyklen, hoher Behandlungseffizienz und kontrollierbarer Betriebskosten hat sich die MBBR-Technologie zur bevorzugten Technologie für die Modernisierung und Renovierung kommunaler Abwasseraufbereitungsanlagen in Malaysia entwickelt und wird in verschiedenen regionalen Abwasseraufbereitungsprojekten häufig eingesetzt. Darüber hinaus hat Malaysia in den letzten Jahren auch die Behandlung fester Abfälle und Plastikverschmutzung gefördert, um Schadstoffemissionen an der Quelle zu reduzieren, die Belastung der Abwasserbehandlung zu verringern und ein umfassendes Umweltschutz-Governance-System aus „Quellenkontrolle + End-of-Pipeline-Behandlung“ zu schaffen.

Anwendungsfälle von MBBR-Medien in der kommunalen Abwasserbehandlung

(1) Sanierungsfall einer kommunalen Kläranlage in Europa

Ein häufiges Anwendungsszenario für MBBR-Medien in der kommunalen Abwasserbehandlung ist die Modernisierung und Sanierung von Belebtschlammbehandlungsanlagen. Viele alte Kläranlagen stehen vor den Herausforderungen, die durch immer strengere Anforderungen an die Stickstoff- und Phosphorentfernung entstehen. Durch die Zugabe von MBBR-Medien zu bestehenden Belebungsbecken kann die Biomasseretention erhöht werden, ohne das Reaktorvolumen zu vergrößern. Beispielsweise hat eine kommunale Kläranlage in Europa mit einer geplanten Behandlungskapazität von 50.000 Einwohneräquivalenten (EW) MBBR-Medien zur Sanierung der Nitrifikationsverbesserung eingesetzt. Vor der Renovierung betrug die Ammoniak-Stickstoff-Entfernungsrate der Anlage nur 75 %, womit der Einleitungsstandard von 5 mg/L nicht eingehalten wurde; Nach der Installation von MBBR-Medien mit einer spezifischen Oberfläche von 800 m²/m³ stieg die Ammoniak-Stickstoff-Entfernungsrate auf mehr als 95 %, und die Ammoniak-Stickstoffkonzentration im Abwasser wurde stabil unter 3 mg/l kontrolliert. Das Renovierungsprojekt hatte eine kurze Bauunterbrechung zur Folge und die Betriebskosten stiegen nur um 10 %, was die Wirtschaftlichkeit von MBBR-Medien bei der Modernisierung und Renovierung kommunaler Abwasseraufbereitungsanlagen voll und ganz widerspiegelt.

(2) Renovierungsfall der regionalen Kläranlage Kuala Sawah in Malaysia

Mit dem Wachstum der städtischen Bevölkerung und immer strengeren Umweltschutzbestimmungen in Malaysia wurde die MBBR-Technologie nach und nach auch für die Modernisierung kommunaler Abwasseraufbereitungsanlagen übernommen. Die regionale Kläranlage Kuala Sawah (RSTP) in Negeri Sembilan, die vom Indah Water Konsortium (IWK) betrieben wird, muss dringend ihre Behandlungseffizienz verbessern, um die strengen Einleitungsstandards der malaysischen Umweltqualitätsverordnung (Abwasser) von 2009 zu erfüllen. Die Anlage nutzte ursprünglich ein Oxidationsgrabenverfahren und behandelte 59.000 m³ Abwasser und 260 m³ Fäkalienschlamm pro Tag und versorgte eine Bevölkerung von 320.000 EW. Der Stickstoffentfernungseffekt war jedoch instabil, und die Abwasserindikatoren entsprachen in Spitzenlastzeiten häufig nicht den Standards, was nicht mit der dringenden Forderung nach einer Wasserumweltverwaltung in der Region vereinbar war.

Um die oben genannten Probleme zu lösen, ohne die vorhandene Grundfläche zu erweitern (ein wesentliches Hindernis in städtischen Gebieten), führte das Werk im Jahr 2023 ein MBBR-Medienrenovierungsprojekt durch. MBBR 37-Medien mit einer spezifischen Oberfläche von 800 m²/m³, die 25 % des Reaktorvolumens ausmachen, wurden der aeroben Zone des Oxidationsgrabens hinzugefügt. Das Renovierungsprojekt wurde in Phasen umgesetzt, wobei jede Phase innerhalb von 10 Tagen abgeschlossen wurde, wodurch die Auswirkungen auf den Betrieb minimiert wurden. Das MBBR-System verbesserte die Biomasse-Retentionskapazität erheblich, insbesondere die Anreicherung nitrifizierender Bakterien (Nitrospira spp.), verbesserte die Fähigkeit der Pflanze, mit Schwankungen der organischen Belastung und der Stickstoffbelastung umzugehen, und löste effektiv das Problem der instabilen Stickstoffentfernung des ursprünglichen Prozesses.

(3) Vergleich der Behandlungsleistung vor und nach der Renovierung

Tabelle 1 unten fasst die Behandlungsleistung von Kuala Sawah RSTP vor und nach der MBBR-Renovierung im Vergleich zu Malaysias Standard-A-Abflussgrenzwerten als Referenz zusammen.

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die MBBR-Renovierung die Behandlungseffizienz der Anlage deutlich verbesserte. Alle Schlüsselindikatoren erfüllen und übertreffen stabil die malaysischen Standard-A-Einleitungsstandards, wobei die Ammoniak-Stickstoff-Entfernungsrate um mehr als 20 Prozentpunkte stieg, wodurch das Problem minderwertiger Abwässer in Spitzenlastzeiten vollständig gelöst wurde. Darüber hinaus reduzierte das MBBR-System die Produktion von überschüssigem Schlamm um 28 %, wodurch die monatlichen Kosten für die Schlammentsorgung um etwa 25.000 malaysische Ringgit (RM) sanken. Dank des energiesparenden Designs des MBBR-Systems stiegen die Betriebskosten nur um 8 %, was es zu einer wirtschaftlichen und effizienten Lösung für die Modernisierung und Renovierung der Anlage macht und auch eine praktikable Referenz für die Renovierung anderer alter Abwasseraufbereitungsanlagen in Malaysia darstellt.

Anwendungsfälle von MBBR-Medien in der industriellen Abwasserbehandlung

(1) Abwasserbehandlungsfall einer nordamerikanischen Molkereiverarbeitungsanlage

Im industriellen Bereich werden MBBR-Medien erfolgreich bei der Behandlung verschiedener Arten von Industrieabwässern eingesetzt. Beispielsweise enthält Abwasser aus der Lebensmittelverarbeitung in der Regel hohe Konzentrationen an organischem Material (CSB bis zu 10.000 mg/L) und Fetten, die mit herkömmlichen Verfahren nur schwer effizient behandelt werden können. Ein nordamerikanischer Milchverarbeitungsbetrieb hat ein MBBR-System zur Behandlung seines Produktionsabwassers eingeführt. Der Reaktor wurde mit 30 % Volumen zylindrischem MBBR-Medium gefüllt und die hydraulische Verweilzeit wurde auf 8 Stunden eingestellt. Die Betriebsergebnisse zeigten, dass die CSB-Entfernungsrate 92 % und die BSB₅-Entfernungsrate 94 % erreichte, was deutlich besser war als die Leistung des ursprünglichen Belebtschlammverfahrens (CSB-Entfernungsrate von 78 %); Gleichzeitig wurde die Überschussschlammproduktion um 30 % reduziert, wodurch die Kosten für die Schlammentsorgung effektiv gesenkt und Behandlungseffekt und Wirtschaftlichkeit ausgeglichen wurden.

(2) Abwasserbehandlungsfall einer asiatischen Pharmafabrik

Ein weiteres typisches Anwendungsszenario ist die pharmazeutische Abwasserbehandlung. Solche Abwässer enthalten giftige und feuerfeste organische Verbindungen, die schwer zu behandeln sind. Eine asiatische Pharmafabrik hat ein kombiniertes System aus MBBR-Medien und Advanced Oxidation Processes (AOPs) zur Abwasserbehandlung eingeführt. MBBR wurde als Vorbehandlungseinheit verwendet, um biologisch abbaubare organische Stoffe zu entfernen, wodurch die Behandlungsbelastung der nachfolgenden AOPs reduziert und die Auswirkungen toxischer Substanzen auf die nachfolgenden Prozesse vermieden wurden. Der MBBR-Reaktor erreichte eine CSB-Entfernungsrate von 65 % für das Pharmaabwasser. Nach der Behandlung durch das kombinierte Verfahren lag die endgültige CSB-Konzentration im Abwasser unter 50 mg/l und entsprach damit den örtlichen Abwassernormen. Der Einsatz von MBBR-Medien verbesserte außerdem die Stabilität des Behandlungssystems, schwächte den Einfluss toxischer Substanzen auf den Behandlungsprozess ab und stellte den langfristig stabilen Betrieb des Behandlungssystems sicher.

Vergleich der MBBR-Systemleistung in verschiedenen Anwendungsszenarien

Tabelle 2 unten vergleicht die Leistung von MBBR-Systemen in verschiedenen in diesem Artikel beschriebenen Anwendungsszenarien, hebt die Vielseitigkeit und Anpassungsfähigkeit dieser Technologie hervor und bietet Referenz für die technische Auswahl verschiedener Arten von Abwasserbehandlungsprojekten.

Abschluss

Die oben genannten praktischen Anwendungsfälle zeigen, dass MBBR-Medien eine universelle und effiziente Technologie sind, die sowohl für die kommunale als auch für die industrielle Abwasserbehandlung geeignet ist. Es hat die Vorteile, dass es einer hohen organischen Belastung standhält, einer starken Stoßbelastung standhält und in der Lage ist, mit anderen Behandlungsprozessen zusammenzuarbeiten und sich zu integrieren, was es zur bevorzugten Lösung für die Lösung komplexer Abwasserbehandlungsprobleme macht. Insbesondere in Malaysia besteht in Kombination mit den lokalen Hintergrundanforderungen an die Abwasseraufbereitung die Dringlichkeit, alte Anlagen zu modernisieren, strenge Einschränkungen hinsichtlich der Einleitungsstandards und die Notwendigkeit, Raumfläche und Betriebskosten in Einklang zu bringen. -Der Einsatz der MBBR-Technologie hat die Schwachstellen der lokalen Abwasseraufbereitung effektiv gelöst, effiziente und wirtschaftliche technische Unterstützung für die Wasserumweltverwaltung in Malaysia bereitgestellt und auch wertvolle praktische Erfahrungen für Abwasseraufbereitungsprojekte in ähnlichen Regionen geliefert.

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