MBBR порівняно з біоплівкою з-фіксованим шаром після 6 місяців паралельної роботи: фіксований{2}}слой відповідає стічним водам класу 1A за 68% нижчих експлуатаційних витрат

Модернізація очисних споруд зазвичай зводиться до одного незручного запитання: який процес утворення біоплівки насправді заслуговує на утримання на вашій ділянці? Брошури обіцяють більшу біомасу та краще видалення азоту як для реактора з рухомим шаром біоплівки (MBBR), так і для-фіксованого шару контактного окислення біоплівки. Але справжня відповідь з’являється лише через місяці операційних даних. Цей випадок розповідає про муніципальний завод у північній провінції Цзянсу, Китай, на якому протягом шести місяців паралельно працювали A²/O+MBBR і A²/O+Fixed-Bed з однаковим впливом - порівняння рідкісних яблук-з-яблуками, яке ставить під сумнів кілька припущень про те, якою технологією справді дешевше володіти.

Чому порівняння має значення

Коли очисна споруда потребує модернізації, вибір між технологіями-на основі біоплівки може здатися непосильним. Як MBBR, так і -фіксований шар контактного окислення біоплівки створюють концентровані біоплівки на спеціальному середовищі, збільшуючи загальну біомасу та покращуючи видалення азоту порівняно зі звичайним активним мулом. Загальний принцип простий: прикріпіть повільно{4}}нітрифікуючі бактерії до захищеної поверхні, щоб вони не вимивались із системи, незалежно від гідравлічних чи органічних коливань.

Справжня різниця полягає в томуяк тримаються ЗМІ. У MBBR носії утримуються в постійному зваженому стані за допомогою аерації та занурених мішалок - це максимізує контакт, але накладає механічну енергію та рухомі частини безпосередньо на твердий пластик. У системі з-фіксованим ліжком носій є статичним; Біоплівка росте на нерухомій структурі, і змішана рідина просто тече через неї. Ця одна конструктивна відмінність каскадно впливає на все інше: знос, енергоспоживання, технічне обслуговування, втрату носія та вартість-життєвого циклу. Проте більшість рішень щодо закупівель приймаються на основі початкових таблиць ефективності, а не на основі п’я-картинки володіння.

Рослина та її виклик

Дво{0}}комунальний завод із суворішими стандартами

Завод очищує міські стічні води в північній провінції Цзянсу. Кожна фаза I та II мають проектну потужність25,000 m³/d, який спочатку використовував звичайний процес A²/O, який відповідав стандарту класу 1B (GB 18918-2002). У 2017 році обидві фази були модернізовані, щоб відповідати жорсткішому стандарту класу 1A, з носіями MBBR, доданими безпосередньо в існуючі басейни A²/O - класичний підхід до модернізації, який уникає нової конструкції резервуарів.

Однак протягом кількох років роботи система MBBR виявила низку практичних проблем, які постійно підривали бюджети на технічне обслуговування та експлуатаційну довіру:

Стирання стінок резервуару середовищем.Постійний рух підвішених носіїв шліфує бетонну поверхню біологічних резервуарів, ризикуючи довгостроковим-руйнуванням конструкції. Єдиним практичним засобом пом’якшення було встановлення вкладишів із нержавіючої сталі - дорогий, одноразовий-коригувальний захід, який рідко згадується в посібниках з проектування MBBR.

Висока несправність обладнання.Занурювальні міксери зазнавали сильного зносу крильчаток, кабелів і корпусів через безперервний контакт з носіями, що призводило до частих реконструкцій і замін. Кожна рухома частина в танку стала витратним матеріалом.

Втрата та заміна носія.Річне скорочення носіїв досягло приблизно5%, що потребує безперервного поповнення просто для підтримки постійної проектної площі поверхні. Це не-разові капітальні витрати - це постійні періодичні витрати.

Ризик засмічення екрана та переповнення.Носії накопичувалися проти утримуючих сіток на виходах резервуарів, потенційно блокуючи потік і спричиняючи переповнення резервуара під час збоїв аерації - справжня загроза безпеці та дотриманню вимог.

Складне обслуговування бака.Для осушення резервуара потрібне спеціальне обладнання для відновлення носія. Шлам, змішаний з носіями, було надзвичайно важко очистити, що перетворювало планове обслуговування на серйозну операцію.

Вплив вниз за течією.Фрагменти носія потрапили в потік мулу, засмічуючи тканини фільтрів і знижуючи ефективність зневоднення - непрямі витрати, які з’явилися далеко від самого біологічного резервуару.

На двох фотографіях нижче показано фізичні наслідки завислих середовищ на практиці: захист стінки резервуару, прикріплений болтами як реактивне кріплення, і крильчатка змішувача, яка поступово зруйнувалася внаслідок удару транспортера.

Зіткнувшись із цим накопиченням тягаря, у грудні 2022 року завод перевів фазу I з A²/O+MBBR на A²/O+фіксоване{2}}контактне окислення біоплівки. Найважливіше те, що фіксований-шар було визначено зеквівалентна ефективна площа поверхні біоплівкидо фази MBBR, створюючи справедливе, контрольоване порівняння. Обидві фази використовували ту саму вхідну насосну станцію, дрібні сітки та камеру для піску, тому умови входу були ідентичними - що ближче до контрольованого експерименту, доступного в повному масштабі.

Порівняння ефективності лікування

Обидва відповідають класу 1A -, але з дуже різними націнками

Протягом шести місяців безперервного моніторингу обидві системи відповідали стандартам стічних вод класу 1A. Однак система-стаціонарного ліжка продемонструвала явну й постійну перевагу в стабільності. У таблиці 1 відстежуються щомісячні дані: об’єм повітря, що подається, розчинений кисень (DO), завислі тверді речовини змішаної рідини (MLSS) і аміак-азот (NH₃-N) для кожної фази.

Одиниця об’єму повітря ×10⁴ м³ (сумарно за місяць); DO, MLSS і NH3-N у мг/л. Впливовими середніми за період моніторингу булиCOD 468 мг/л, NH3-N 22,3 мг/л, TN 42,1 мг/л. Виділяються три спостереження:

Витік NH₃-N.Стаціонарна{0}}система ліжок усереднена0,27 мг/л проти 0,80 мг/лдля MBBR - приблизно потрійна різниця -, а його значення від-до-місяців були набагато стабільнішими. У 2-й місяць MBBR різко підвищився до 2,09 мг/л, тоді як у фіксованому-шарі тримався на рівні 0,26 мг/л, розрив, який має величезне значення, коли межа відповідності жорстка, а операційний запас незначний.

MLSS.Система-фіксованого шару підтримувала вищу концентрацію активної біомаси, у середньому 7098 мг/л проти 5955 мг/л для MBBR - приблизнона 19% вище. Більше біомаси в тому самому об’ємі бака означає більшу потужність обробки та більшу стійкість до ударних навантажень.

Розчинений кисень.Незважаючи на доставкуНа 46% більше об'єму повітря(284,4 проти 194,2 ×10⁴ м³), фаза нерухомого шару підтримувала нижчий середній DO (3,0 проти 4,0 мг/л). Це ознака більш ефективного перенесення та використання кисню: кисень витрачається на нітрифікацію та окислення COD, а не витрачається даремно. Вищий MLSS означає більш товсту, активнішу біоплівку, яка поглинає кисень набагато ефективніше, ніж розріджені зважені носії.

Експлуатаційна надійність і технічне обслуговування

Де дві технології розходяться найбільше

Показники продуктивності були вражаючими, але щоденні--різниці в роботі були ще разючішими. Надійність — це вартість, яка ніколи не вказується в таблиці проектування, але домінує в бюджеті всього терміну експлуатації підприємства.

Проблеми системи MBBR.Рухомі носії спричиняють безперервне зношування кожного обладнання в контактних - змішувачах, кабелях, стінках резервуару та утримуючих сітках. Щорічна заміна носія приблизно на 5% збільшує витрати на матеріали та роботу. Існує постійний ризик засмічення сітки та переповнення резервуара під час збою аерації. Осушення резервуара потребує обладнання для відновлення середовища та спеціального поводження, а фрагменти носія пошкоджують обладнання для зневоднення осаду. Спеціальна система аерації необхідна навіть для того, щоб утримувати сітки від засмічення.

Переваги-системи фіксованого ліжка.Носій закріплений на місці - без зносу, стирання та засмічення. Занурювальні міксери не потрібні, тому менше рухомих частин і істотно менший ризик виходу з ладу. Немає втрат медіа, що означає відсутність витрат на щорічне поповнення. Без утримуючих сіток природний ризик засмічення та переливу зникає. Обслуговування резервуару просте, тому що під час зливу не потрібно відновлювати середовище. І робота подібна до звичайного активного мулу, що знижує вимоги до навичок операторів.

Дві фотографії нижче показують реальність технічного обслуговування MBBR: носії, упаковані в спорожнений резервуар, який потрібно копітко відновити перед початком очищення, і сміття, зібране під час однієї операції очищення резервуара.

Фінансова історія

На 68% нижчі річні експлуатаційні витрати

Річне порівняння експлуатаційних витрат (Таблиця 2) надає найбільш переконливий аргумент з усіх. За період моніторингу загальна річна вартість системи MBBR становила432 000 юанів проти лише 138 000 юанівдля фіксованої{0}}системи ліжок - економія68%.

Розбивка пояснює, звідки саме походить економія:

Амортизація (15,48 проти 5,80).MBBR потребує більш спеціалізованого обладнання - змішувачі, ретенційні решітки, спеціальні повітродувки та системи керування -, що збільшує як капітальні витрати, так і амортизацію. Система-стаціонарного ліжка повністю виключає більшість цього обладнання.

Технічне обслуговування (7,20 проти 0).Протягом періоду моніторингу система-з фіксованим шаром не потребувала фактично нульових витрат на ремонт обладнання, у той час як MBBR споживав 72 000 юанів щорічно на реконструкцію змішувача та очищення резервуарів-. Це вартість--зносу призупинених носіїв, відображена в бюджеті.

ЗМІ (10,77 проти 0).Приблизно25% річних витрат MBBRпішов на заміну зношених носіїв - регулярні витрати-система фіксованого ліжка повністю ліквідована, оскільки її носій не стирається та не вимивається.

Вибір правильної технології

Це приклад демонструє, що як MBBR, так і процеси біоплівки з-фіксованим шаром можуть досягати стандартів класу 1A. Тому вибір залежить не від відповідності -, а від того, який тягар власності ви готові прийняти протягом усього терміну служби активу.

Коли MBBR має сенс?MBBR залишається правильною відповіддю, коли земля надзвичайно обмежена, а максимальне об’ємне навантаження є головним пріоритетом; коли існуючий об’єм резервуару не може бути розширений і потрібна максимально висока концентрація біомаси; коли операційна команда має потужну технічну підтримку та бюджет на поточне обслуговування та заміну носія; і коли модернізація повинна звести до мінімуму структурні модифікації існуючих резервуарів. У цих обмежених сценаріях ціною щільності є більш висока експлуатаційна вартість.

Коли стаціонарне-ліжко є кращим вибором?Підхід до-фіксованого ліжка виграє, коли-тривала надійність і простота цінуються над абсолютним максимальним навантаженням; коли завод має обмежений бюджет на обслуговування або обмежений технічний персонал; коли мінімізація вартості-життєвого циклу є пріоритетом; і коли необхідно мінімізувати наслідки відмови обладнання. Для більшості муніципальних проектів модернізації ці умови набагато точніше описують поточну реальність, ніж сценарій екстремальних-земель-обмежень.

Висновок

Дані з цього заводу надзвичайно чіткі. Для більшості муніципальних проектів з модернізації очищення стічних вод, де надійність, простота та вартість-життєвого циклу є першочерговими, підхід до-біоплівки з фіксованим шаром може забезпечитиоднакова або краща ефективність лікування з часткою операційного навантаження- краща стабільність азоту, більша активна біомаса, ефективніше використання кисню та зниження річних експлуатаційних витрат на 68%.

Для конкретних сценаріїв, коли земельні обмеження вимагають максимального навантаження при мінімальній займаній площі, MBBR залишається життєздатним і перевіреним рішенням -, але вищі експлуатаційні витрати та складність технічного обслуговування повинні враховуватися в рішенні з самого початку, а не виявлятися після введення в експлуатацію. Незалежно від того, модернізуєте ви наявний басейн чи проектуєте нову установку, нехай ваш вибір технології буде керуватися шести-місячним рекордом роботи -, а не рекламною брошурою -.

Ця стаття базується на прикладі реальної-праці муніципальної очисної станції в північній провінції Цзянсу, Китай. Якщо ви оцінюєте біоплівкові носії або стаціонарні-системи біоплівок для проекту модернізації, зв’яжіться, щоб обговорити, яка конфігурація найкраще відповідає вашим цілям лікування, обмеженням місця та бюджету власності.