Модернізація очисних станцій північно-західного Китаю MBBR: стічні води квазі-Класу IV на рівні 30 000 м³/добу без зупинки чи розширення площі (приклад)

Зниження продуктивності взимку. Старіння обладнання. Тісна земля. Немає місця для вимкнення. Якщо щось з цього здається знайомим, ви не самотні. По всьому Китаю очисні споруди, побудовані багато років тому, тепер стикаються з суворішими стандартами скидів, зростаючими навантаженнями та реальністю модернізації без переривання роботи. У цій статті представлено реальний-випадок із заводу в басейні річки Хуаншуй у провінції Цинхай, який одразу вирішив усі ці обмеження - за допомогою процесу біоплівок з рухомим шаром (MBBR) у поєднанні з денітрифікуючим глибоким-фільтром і новою УФ-дезінфекцією. Результат: зустріч стоківквазі-стандарти поверхневих вод класу IV, досягнуто без розширення площі заводу та без зупинки існуючих операцій під час будівництва.

Передумови: навіщо оновлювати?

Дво{0}}фазна установка на великій висоті та низькій температурі

Завод, розташований у басейні річки Хуаншуй у провінції Цінхай, обслуговує регіон, який характеризується високою висотою та низькими зимовими температурами - саме такими умовами, які не дають звичайних біологічних методів обробки. Він був побудований у дві черги загальною проектною потужністю30,000 m³/d:

Етап I (5000 м³/день)- виготовлено кілька років тому із застарілим обладнанням, спочатку розробленим для стандарту класу 1B (GB 18918-2002).

Фаза II (25 000 м³/день)- працює на повну потужність, розроблено для стандарту класу 1A.

Існуюча лінія обробки була наступною: грубе сито → тонке сито → камера з аерованим піском → перевернутий AAO → дисковий волокнистий фільтр → УФ-дезінфекція. На папері цей макет виглядав адекватним, але п’ять критичних проблем підштовхнули рішення про оновлення:

1. Відмова обладнання на етапі I.Аератори, заглибні мішалки, внутрішні рециркуляційні насоси, скребкові механізми та регульовані водосливи були пошкоджені без ремонту - фаза фактично не використовувалася.

2. Повне завантаження на етапі II.Якщо фаза I відключена, фаза II витримала все навантаження без запасу міцності, залишаючи станцію вразливою до будь-яких гідравлічних або органічних ударів.

3. Зимова-відповідність.За низьких температур води стічні води NH₃-N і CODCr інколи перевищували межі класу 1A, що змушувало вживати дорогі екстрені заходи.

4. Земельні обмеження.Не було місця для розширення за межі існуючої межі - будь-яке оновлення мало вписуватися в поточну площу.

5. Відсутність-вимог щодо завершення роботи.Завод не міг зупинити роботу під час будівництва, що виключало будь-яке рішення, яке потребувало б тривалих простоїв резервуарів.

Чому було обрано MBBR

Після оцінки доступних технологій модернізації компанія MBBR стала очевидним переможцем. Підхід до носія біоплівки надає низку переваг, які безпосередньо відображаються на обмеженнях рослини:

Високе об'ємне навантаження- значно вища біомаса на одиницю об’єму, ніж звичайний активний мул, що дозволяє збільшити ємність у наявних резервуарах.

Покращене видалення азоту- біоплівка фізично захищає нітрифікуючі бактерії за низьких температур, атакуючи найбільш помітну зимову невдачу рослини.

Стійкість до ударних навантажень- біоплівка захищає від гідравлічних і органічних коливань, відновлюючи запас міцності, який усунув збій Фази I.

Низький вихід мулу- менше надлишкового мулу зменшує витрати на переробку, що викликає дедалі більше занепокоєння, оскільки стандарти утилізації посилюються.

Відсутність накопичення осаду- Системи MBBR за своєю суттю стійкі до накопичення осаду, усуваючи хронічний головний біль під час роботи.

Зручний-переобладнання- носії можна додавати безпосередньо до наявних резервуарів без структурних змін, задовольняючи як наземні, так і-обмеження щодо зупинки.

Виклик дизайну

Оригінальний дизайн проти фактичної реальності

Таблиця 1 показує початкову проектну якість притоку та витоку. Було визначено, що завод відповідає обмеженням класу 1A, з NH3-N на рівні 5 мг/л і розслабленим 8 мг/л, коли температура води падає до 12 градусів або нижче.

Примітка: значення в дужках для NH₃-N застосовуються, коли температура води менше або дорівнює 12 градусам. Потім у таблиці 2 наведено річні операційні дані за 2023 рік. За середньорічних умов завод лише ледве відповідав існуючим стандартам -, але маржа була-мізерною.

Зимові дані в таблиці 3 розкривають більш тривожну історію. Значення стоків постійно наближалися до верхніх меж, і протягом найхолодніших періодів NH₃-N і CODCr фактичноперевищив стандарт класу 1A. Відповідність підтримувалася лише за допомогою дорогих надзвичайних заходів, таких як додавання хімікатів і зменшення пропускної здатності - нестабільний спосіб роботи заводу.

Основним технічним обґрунтуванням оновлення є розрив між задумом дизайну та зимовою реальністю. Процес, який не міг захистити нітрифікуючі бактерії від холодів, ніколи не підтримував би жорсткіших стандартів.

Рішення: три{0}}підхід

1. Відновлення Фази I для розподілу навантаження

Першочерговим завданням було відновлення роботи Фази I, щоб завод міг розподілити навантаження між обома фазами. У таблиці 4 наведено повну програму заміни обладнання.

2. Модернізація біологічних резервуарів MBBR

Основою модернізації було перетворення існуючих басейнів AAO на гібридні системи MBBR-активного мулу. Було зроблено чотири модифікації конструкції:

Реконфігурація зон потоку.Оригінальний безкисневий → анаеробний → безкисневий присл. → анаеробний/аеробний присл. → аеробну послідовність було спрощено до безкисневої → анаеробної/аеробної прикр. → аеробні,збільшення обсягу безкисневої зонищо є критичним для денітрифікації.

Монтаж носіїв MBBR.Були додані підвішені носії біоплівки (HDPE, більше або дорівнює 800 м²/м³), з 2 змішувачами в Серії 1 і 4 змішувачами в Серії 2, щоб підтримувати носії в повному псевдозрідженому стані.

Покращена гідравліка.Часткові стінки замінено на вигнуті направляючі стінки, що створює петлю{0}}канальну аеробну зону для повністю змішаних проб{1}}умов потоку - це усуває мертві зони та гарантує, що кожен носій проходить повний режим обробки.

Утримання носія.Вхідні та вихідні решітки були встановлені з перфорованою аерацією для запобігання засмічення та змиву носія.

Перерозподіл об’єму цистерни показано в таблицях 5 і 6. Вирішальна зміна: об’єднану безкисневу/анаеробну зону було повністю перетворено на безкисневий об’єм, збільшивши безкисневу ЗГТ з 3,44 год до 4,61 год (серія 1) і з 4,01 год до 5,20 год (серія 2).

Оскільки загальний об’єм резервуара не змінився, уся модернізація вписується в існуючу площу - обмеження землі було задоволено проектом. На малюнках нижче показана оригінальна схема, вихідний процес, оновлений процес і схема біологічного бака до та після модифікації.

3. Нова третинна обробка за жорсткими стандартами

Щоб досягти більш суворих цільових показників стоків, дві нові третинні установки були додані нижче за течією біологічної стадії:

Денітрифікуючий глибокий{0}}фільтр.З розрахунковою витратою 1812,5 м³/год, площею 34 м × 14 м у 4 камерах (кожна 20 м × 3,5 м, 70 м²) і швидкістю фільтрації 6,47 м/год (8,63 м/год під час зворотного промивання) у цій установці використовується середовище з кварцового піску (2–3 мм, глибина 1,83 м). гравійну опору товщиною 0,5 м. Він виконуєодночасне видалення твердих частинок і біологічна денітрифікація- ключовий крок для зниження TN до квазі-ліміту класу IV.

Канал УФ-дезінфекції.Новий канал з номінальною пропускною здатністю 1812,5 м³/год із встановленою потужністю 22 кВт замінює хімічну дезінфекцію для кінцевого бар’єру, уникаючи побічних продуктів дезінфекції у водоймі, що приймає.

Цільова якість стоків

У таблиці 7 наведено оновлені проектні цілі, які відповідають квазі-стандартам поверхневих вод класу IV (GB 3838-2002). Порівняно з оригінальними обмеженнями класу 1A (CODCr 50, NH3-N 5/8, TN 15 мг/л), вони значно жорсткіші - NH3-N падає до 2,5 мг/л, а TN до 10 мг/л.

Резюме обладнання MBBR

У таблиці 8 підсумовано обладнання та матеріали MBBR, додані під час модернізації. Масштаб додавання медіа -2.21×10⁶ m²ефективної площі поверхні біоплівки при 800 м²/м³ більше або дорівнює - ілюструє, скільки біологічної ємності можна запакувати в існуючі резервуари.

Ключові уроки для подібних проектів

MBBR – це перевірене рішення для модернізації установок із холодним{0}}кліматом.Біоплівка забезпечує тепловий захист для нітрифікуючих бактерій при низьких температурах - саме такий режим відмови, який цей завод відчував щозими.

Місткість можна збільшити без розширення площі.Додавання носіїв до існуючих аеробних зон збільшує біомасу на50–100%без нового будівництва.

Реконфігурація процесу має значення.Простого додавання носіїв було недостатньо - зміна конфігурації зон потоку та гідравліки була критичною для досягнення цілей. Збільшення безкисневого об’єму було навмисним проектним рішенням, а не запізнілою думкою.

Третинне полірування необхідне для жорстких стандартів.Глибоко{0}}фільтр був необхідним для дотримання квазі-обмежень класу IV щодо TN і SS, які не може гарантувати лише біологічна стадія.

Можливе поетапне будівництво без зупинки.Компоненти MBBR були встановлені, поки завод залишався в роботі, доводячи, що оновлення для відповідності не повинно означати переривання обслуговування.

Висновок

Модернізація цієї станції очищення стічних вод у північно-західному Китаї демонструє, що процес MBBR у поєднанні з відповідним третинним очищенням може успішно вирішити загальні проблеми старіння інфраструктури, жорсткіших стандартів скиду, експлуатації в холодному-кліматі та обмеження простору - одночасно.

Поєднання заміни обладнання, модернізації MBBR біологічних резервуарів і додавання денітрифікуючої глибокої -фільтрації та ультрафіолетової дезінфекції створило цикл обробки, здатнийквазі-стандарти поверхневих вод класу IV- значне вдосконалення в порівнянні з оригінальним проектом, досягнуте без розширення площі заводу чи переривання роботи. Для власників установок та інженерів, які оцінюють власні варіанти оновлення, цей випадок забезпечує-підкріплену даними точку відліку для того, чого технологія MBBR може досягти в реальних умовах експлуатації.

Ця стаття базується на статті «Аналіз модернізації очисних споруд у північно-західному Китаї на основі процесу MBBR» ​​(Ян Цзіньтао, 2026). Якщо ви шукаєте рішення MBBR для свого проекту, зв’яжіться з нами, щоб обговорити конфігурацію, яка найкраще відповідає вашим вимогам до обробки та обмеженням на місці.