Biobloko taikymo praktika ir veikimo analizė nuotekų valyme

Nuolat griežtinant pasaulinius aplinkosaugos reglamentus ir laipsniškai didėjant nuotekų išleidimo standartams, pramonė suartėja su aiškus reikalavimas:didelio-efektyvumo, stabilios ir ekonomiškai{1}}efektyvios gydymo technologijosnebėra pasirenkami - jie yra būtini. Kaip novatoriška bioplėvelės nešiklio medžiaga, Bio Block pasirodė kaip patrauklus sprendimas tiek naujoms statyboms, tiek gamyklų atnaujinimui, išsiskiriantis dideliu specifiniu paviršiaus plotu, stabiliu bioplėvelės formavimu ir išskirtiniu atsparumu hidraulinėms ir organinėms smūgiinėms apkrovoms. Šiame straipsnyje nagrinėjamas „Bio Block“ veikimo principas, pagrindiniai pranašumai ir realus -našumas, naudojant išsamią komunalinių nuotekų valymo įrenginių atnaujinimo atvejo analizę.

Kas yra bioblokas?

Bio Block yra atrimatis{0}}akytas bioplėvelės laikiklispagaminti iš aukštos kokybės{0}} polimerinių medžiagų. Skirtingai nuo įprastų pakabinamų plastikinių laikmenų, „Bio Block“ turi sukonstruotą vidinę geometriją, kuri maksimaliai padidina apsaugotą paviršiaus plotą mikrobų kolonizacijai, išlaikant atvirus kanalus nuotekų srautui ir dujų mainams. Vežėjo projektavimo filosofija sprendžia pagrindinius tradicinių aktyviojo dumblo sistemų apribojimus: nesugebėjimą išlaikyti aukštos biomasės koncentracijos, atitinkamai nepadidinant reaktoriaus tūrio ar dumblo perdirbimo greičio.

„Bio Block“ bioplėvelės laikiklis - sukurta vidinė geometrija, maksimaliai padidinanti apsaugotą paviršiaus plotą mikrobams pritvirtinti

Biobloko veikimo principas

„Bio Block“ veikiabioplėvelės proceso principas, nusistovėjęs{0}}biologinio valymo mechanizmas, kuris buvo patobulintas per dešimtmečius trunkančią nuotekų inžinerijos praktiką. Nuotekoms tekant per reaktorių, užpildytą Bio Block nešikliais, vandenyje pakibę mikroorganizmai greitai prisitvirtina prie nešiklio paviršiaus ir vidinės porų struktūros. Šį prisirišimą tarpininkauja pačių mikroorganizmų išskiriamos ekstraląstelinės polimerinės medžiagos (EPS), kurios sudaro tankią, stabilią ir metaboliškai aktyvią bioplėvelę.

Bioplėvelės bendruomenė yra struktūriškai ir funkciškai stratifikuota. Išoriniame sluoksnyje, tiesiogiai besiliečiančiame su biriomis nuotekomis, dominuojaheterotrofinės bakterijoskurios oksiduoja organines medžiagas (COD/BOD). Giliau bioplėvelėje, kur deguonies prasiskverbimas yra ribotas,anoksinės ir anaerobinės zonosvystytis, palaikant denitrifikuojančias bakterijas, kurios paverčia nitratus į azoto dujas ir fosforą{0}}akumuliuojančius organizmus (PAO), kurie palengvina biologinį fosforo pašalinimą. Ši natūrali stratifikacija leidžia vienu metu viename reaktoriuje atlikti anglies oksidaciją, nitrifikaciją, denitrifikaciją ir fosforo šalinimą - proceso integravimo laipsnį, kurį sustabdytos-augimo sistemos sunkiai pasiekia be sudėtingų kelių{4} zonų konfigūracijų.

Kritinis bioplėvelės režimo pranašumas yrabiomasės sulaikymas. Skirtingai nuo aktyviojo dumblo, kuriame mikrobų bendruomenė nuolat išplaunama su nuotekomis ir turi būti papildyta perdirbant dumblą, prie bioplėvelės-prisirišę mikroorganizmai lieka pritvirtinti prie nešiklio. Tai reiškia:

Lėtai-augantys nitrifikatoriai išlaikomi- Nitrosomonas ir Nitrobacter, autotrofinės bakterijos, atsakingos atitinkamai už amoniako ir nitritų oksidaciją, padvigubėja, matuojamas dienomis, o ne valandomis. Norint išlaikyti pakankamą nitrifikatorių populiaciją aktyviajame dumble, reikalingas ilgas dumblo sulaikymo laikas (SRT), o tai savo ruožtu reikalauja didelių reaktorių tūrių. Bioplėvelės sistemos atskiria biomasės sulaikymo laiką nuo hidraulinio sulaikymo laiko, todėl užtikrina tvirtą nitrifikaciją net esant trumpam PHT.

Padidėja atsparumas smūgiams- Bioplėvelės matrica suteikia fizinį buferį nuo toksiškų junginių ir greitų įtekančios sudėties pokyčių. Net jei išorinis bioplėvelės sluoksnis laikinai slopinamas, gilesnės mikrobų populiacijos išlieka apsaugotos ir gyvybingos, o tai leidžia greičiau atsigauti, palyginti su aktyviuoju dumblu.

Pagrindiniai Bio Block privalumai

1. Didelis apdorojimo efektyvumas dėl maksimalaus biomasės tankio

Didelis „Bio Block“ specifinis paviršiaus plotas suteikia daug tvirtinimo vietos mikrobų kolonizacijai, palaikydamas abiomasės koncentracija gerokai viršija įprastų aktyviojo dumblo sistemų koncentraciją. Didesnė biomasė, tenkanti reaktoriaus tūrio vienetui, tiesiogiai reiškia greitesnį teršalų skaidymo greitį ir didesnį apdorojimo pajėgumą nuo tam tikro rezervuaro ploto. Tai yra vienintelis svarbiausias veikimo skirtumas: daugiau mikrobų viename kubiniame metre reiškia daugiau apdorojimo kubiniame metre.

2. Stiprus atsparumas smūgiams kintamomis eksploatavimo sąlygomis

Stabili bioplėvelės struktūra leidžia „Bio Block“ sistemomsprisitaikyti prie didelių nuotekų kokybės ir kiekio svyravimųnepablogėjus nuotekų kokybei. Tai ypač vertinga komunalinėms įmonėms, aptarnaujančioms kombinuotas kanalizacijos sistemas (kur audros sukelia drastiškus srauto pokyčius), pramoniniams objektams, kuriuose vykdomi serijinės gamybos ciklai, ir sezoninėms operacijoms, pvz., maisto perdirbimui. Bioplėvelei būdingas perteklius ir sluoksniuota bendruomenės struktūra suteikia buferį, kurio sustabdytos{2}}augimo sistemos tiesiog negali atitikti.

3. Mažos eksploatacijos ir priežiūros išlaidos

Bio Block laikikliai yra skirti atarnavimo laikas viršija 10 metųnormaliomis eksploatavimo sąlygomis. Atvirų-porų geometrija apsaugo nuo užsikimšimo, pašalindama dažnus atgalinio plovimo ar keitimo ciklus, kurie vargina kai kurių tipų laikmenas. Sumažėjusi dumblo gamyba (tiesioginė didesnio bioplėvelės endogeninio skilimo greičio pasekmė) sumažina dumblo tvarkymo, nusausinimo ir šalinimo sąnaudas -, dažnai vienintelės didžiausios nuotekų valymo įrenginių eksploatacinės išlaidos.

4. Platus pritaikymas visuose gydymo scenarijuose

Bio Block technologija buvo sėkmingai įdiegta visame pasaulyjekomunalinių nuotekų, pramoninių nuotekų, akvakultūros recirkuliacijos sistemų ir decentralizuoto kaimo valymo. Dėl savo gebėjimo efektyviai pašalinti organines medžiagas, amoniakinį azotą, bendrą azotą ir bendrą fosforą, tai yra universali platformos technologija, pritaikoma įvairiems apdorojimo tikslams ir reguliavimo sistemoms.

Inžinerinis atvejo tyrimas: savivaldybių nuotekų valymo įrenginių atnaujinimas Rytų Kinijoje

Projekto apžvalga

Mieste yra komunalinių nuotekų valymo įrenginiaiRytų Kinijakurių projektinė talpa20 000 m³ per dienąsusidūrė su veiklos iššūkių konvergencija. Originalasįprastinis aktyviojo dumblo procesas, nors ir patikimas projektavimo sąlygomis, jį vis labiau slėgė trys sudėtingi veiksniai: laipsniškai griežtėjantys regioniniai išmetimo standartai, augantys faktiniai srauto kiekiai, viršijantys pradines projektavimo prielaidas, ir būdingi vietovės -riboto ploto apribojimai, neleidžiantys plataus masto civilinei plėtrai.

Įtraukti specifiniai veikimo trūkumainestabili nuotekų kokybė esant drėgnam{0}}orui, sezoninis amoniakinio azoto ir bendro azoto kiekio viršijimas lietingais laikotarpiais ir didėjantis energijos bei cheminių medžiagų suvartojimas, nes operatoriai bandė kompensuoti procesą intensyvindami. Įprastas išplėtimas -, statant papildomus vėdinimo baseinus ir antrinius skaidrintuvus -, buvo atmestas dėl žemės apribojimų ir kapitalo sąnaudų prognozių, viršijančių turimus biudžetus.

Pertvarkymo planas

Inžinierių komanda pasirinko aBio Block + modifikuotas aerobinis bakasmodernizavimo metodas, paverčiant esamus aktyviojo dumblo aerobinius baseinus į integruotus stacionarius -aktyviojo dumblo (IFAS) reaktorius. Ši strategija išnaudojo esamą rezervuarų infrastruktūrą, tuo pačiu žymiai padidindama aktyviosios biomasės atsargas. Pagrindiniai dizaino parametrai:

TheBiologinis blokas 55buvo pasirinktas vežėjas220 m²/m³ savitasis paviršiaus plotasir struktūrinė geometrija, optimizuota pagal tikslines nuotekų charakteristikas. Prie a55 % užpildymo rodiklis, nešiklio sluoksnis suteikia maždaug 121 m² bioplėvelės tvirtinimo paviršiaus vienam reaktoriaus tūrio kubiniam metrui - – tai labai padidėja biologiškai aktyvaus paviršiaus plotas, palyginti su pradine sustabdyto{2}}augimo konfigūracija. Išlaikant esamą vėdinimo sistemą su reguliuojamu intensyvumu, buvo išsaugotos kapitalo investicijos, kartu užtikrinant tinkamą deguonies perdavimą ir nešiklio maišymą.

Kritiškai,PHT sutrumpėjo nuo 12 valandų iki 8 valandų- 33 % sumažinimas - kartu gerinant nuotekų kokybę. Šis akivaizdus prieštaravimas (trumpesnis kontakto laikas, geresnis apdorojimas) paaiškinamas dramatišku aktyvios biomasės koncentracijos padidėjimu tame pačiame rezervuaro tūryje, o tai daugiau nei kompensuoja sutrumpintą hidraulinio buvimo laiką.

Vykdant savivaldybės NV modernizavimo projektą modifikuotame aerobiniame rezervuare sumontuoti Bio Block 55 nešikliai

Našumo duomenys: prieš ir po naujovinimo

Projektas apėmė a6 mėnesių trukmės nuolatinio stebėjimo programapagrindinių vandens kokybės rodiklių (CDS, amoniakinio azoto, bendro azoto, bendrojo fosforo) sekimas tiek įtekamuose, tiek nuotekų mėginių ėmimo vietose. Toliau pateiktoje lentelėje pateikiamos vidutinės vertės, lyginant našumą prieš-naujinant ir po{2}}naujovinimo:

Duomenys atskleidžia keletą reikšmingų našumo patobulinimų:

COD pašalinimaspatobulinta nuo 50–65 mg/L prieš{0}}naujinimo nuotekų iki 25 mg/L arba lygi po-naujinimo, o tai reiškia, kad pašalinimo rodiklis viršija 92 %. Tai ypač pastebima atsižvelgiant į sumažintą PHT -, patvirtinantį, kad bioplėvelės biomasės koncentracija labiau nei kompensuoja trumpesnį hidraulinio kontakto laiką.

Amoniako azoto pašalinimasparodė didžiausią pagerėjimą: nuo 8–12 mg/l iki mažesnio arba lygaus 0,5 mg/l, pasiekus didesnį arba lygų 98 % pašalinimą. Tai yra išskirtinis nitrifikacijos bioplėvelės sistemų pranašumas - lėtai augančių nitrifikuojančių bakterijų (Nitrosomonas ir Nitrobacter) sulaikymas nešiklio paviršiuje užtikrina stabilią nitrifikaciją net esant sumažintam PHT, kai kitu atveju šie organizmai išsiplautų iš suspenduotos-augimo sistemos.

Bendras azoto pašalinimaspagerėjo nuo 15–20 mg/l iki mažesnio arba lygaus 10 mg/l (pašalinimas didesnis arba lygus 78%), o tai atspindi veiksmingą vienalaikį nitrifikaciją{4}}denitrifikaciją sluoksniuotoje bioplėvelėje. Anoksinės zonos, natūraliai besivystančios gilesniuose bioplėvelių sluoksniuose, suteikia buveinę denitrifikuojančioms bakterijoms, nereikalaujant atskiro anoksinio rezervuaro.

Visiškas fosforo pašalinimaspasiekė Didesnį arba lygų 93%, o nuotekų TP Mažiau arba lygus 0,3 mg/L. Tai pasiekiama derinant PAO biologinį fosforo įsisavinimą bioplėvelėje ir, jei reikia, papildomą cheminį nusodinimą - – tai standartinis poliravimo metodas, skirtas griežtoms fosforo riboms.

Išsami naudos analizė

The35% sumažėja dumblo išeigayra gerai{0}}dokumentuota bioplėvelės sistemų charakteristika. Suspenduotame -augimo aktyvuotame dumble nemaža substrato dalis paverčiama nauja ląstelių biomase (tipinis derlingumo koeficientas: 0,4–0,6 g VSS/g pašalinto ChDS). Bioplėvelės sistemose ilgesnis kietųjų medžiagų sulaikymo laikas ir didesnis endogeninio skilimo greitis bioplėvelės matricoje lemia pilnesnę substrato mineralizaciją ir mažesnę grynosios biomasės gamybą. Eksploatacijos sąnaudos yra didelės: dumblo tvarkymas, tirštinimas, nusausinimas ir šalinimas gali sudaryti 30–50 % visų gamyklos veiklos sąnaudų.

Panašiai,16 % sumažėjo energijos sąnaudos vienai-tonaiatspindi bendrą sumažintos PHT, mažesnių dumblo recirkuliacinio siurbimo reikalavimų ir proceso efektyvumo padidėjimą dėl didesnės aktyviosios biomasės koncentracijos. 20 000 m³ per dieną gamykloje net 16 % energijos sutaupymas reiškia reikšmingą metinių sąnaudų mažinimą ir mažesnį anglies pėdsaką.

Išvada

Bio Block, kaip anefektyvi ir patikima bioplėvelės nešiklio technologija, suteikia kiekybiškai įvertinamų ir reikšmingų pranašumų trimis aspektais, kurie yra svarbiausi nuotekų valymo įrenginių operatoriams:gydymo efektyvumas(nuotekų kokybė atitinka griežčiausius standartus),veikimo stabilumas(atsparumas srautui ir apkrovos svyravimams), irekonominį gyvybingumą(sumažinta dumblo gamyba, mažesnės energijos sąnaudos ir išvengta kapitalo išlaidų naujoms statyboms).

Rytų Kinijos savivaldybių NVĮ atnaujinimo atvejo tyrimas pateikia įtikinamų empirinių įrodymų. Įrengus esamus aktyviojo dumblo baseinus su Bio Block 55 nešikliais, kurių užpildymo greitis yra 55 %, įrenginys tuo pačiu metu pasiekė: nuotekų ChDS Mažiau arba lygus 25 mg/l, amoniakinio azoto mažiau ar lygus 0,5 mg/l, o bendrojo azoto mažiau nei arba lygus phoss, arba 10 mgph/l. lygus 0,3 mg/L -, tuo pačiu sumažinant PHT 33%, dumblo gamybą 35%, o energijos suvartojimą 16%. Šie rezultatai patvirtina Bio Block kaip aaukštos{0}}vertės sprendimas tiek pajėgumų didinimui, tiek nuotekų kokybės gerinimuiesamoje nuotekų valymo infrastruktūroje, aiškiai pritaikant panašiems atnaujinimo projektams visame pasaulyje.

Pastaba: Konkretūs proceso parametrai ir nešiklio užpildymo koeficientai turėtų būti nustatyti atliekant profesionalų inžinerinį vertinimą, pagrįstą faktinėmis įtekančiojo charakteristikomis, srautais ir tiksliniais nuotekų kokybės tikslais. Šiame straipsnyje pateikti duomenys atspindi konkretaus įrenginio veikimą; rezultatai gali skirtis priklausomai nuo konkrečių svetainės sąlygų.