Monilla jätevedenpuhdistamoilla on lopulta sama ongelma: virtaus tai saastekuormitus kasvaa, tyhjennysrajat tiukenevat, mutta toiselle biologiselle säiliölle on vähän tilaa. Näissä tilanteissa kapasiteetin laajentaminen ei aina vaadi suurta siviilirakentamista. Tunnistamalla prosessin todellinen pullonkaula ja parantamalla biomassan pidätystä, ilmastusta, selkeyttämistä, kalvoerotusta tai prosessin hallintaa olemassa oleva laitos voi pystyä käsittelemään huomattavasti enemmän jätevettä nykyisellä jalanjäljellä.
Miksi olemassa olevista biologisista säiliöistä tulee pullonkaula?
Jätevesilaitos voi näyttää olevan "täynnä" useista eri syistä. Joissakin tiloissa keskimääräinen hydraulivirtaus on kasvanut väestönkasvun, teollisuuden laajentumisen tai uusien tuotantolinjojen vuoksi. Muissa osissa virtaus pysyy samana, mutta COD-, BOD-, ammoniakki- tai kokonaistyppikuormitukset ovat lisääntyneet.
Tiukemmat jätevesivaatimukset voivat myös saada olemassa olevan biologisen prosessin näyttämään alamittaisilta. Säiliöllä, joka on kerran poistanut riittävästi hiiltä, ei välttämättä ole tarpeeksi tehokasta biomassaa, hapensiirtokykyä tai kiintoaineretentioaikaa saavuttaakseen vakaan nitrifikaation tai vaativampia ravinnerajoja.
Tästä syystä insinöörien tulisi erottaa toisistaan hydraulinen kapasiteetti ja biologista kapasiteettia . Hydraulikapasiteetti kuvaa kuinka paljon virtausta voi fyysisesti kulkea säiliön läpi hyväksyttävällä viipymäajalla. Biologinen kapasiteetti kuvaa sitä, kuinka paljon saastekuormitusta säilynyt mikrobipopulaatio voi todella poistaa.
| Tyypillinen pullonkaula | Yleinen oire | Mitä se voi osoittaa |
|---|---|---|
| Orgaaninen kuormitus | Korkea jätevesien COD tai BOD | Riittämätön aktiivinen biomassa, happi tai kosketusaika |
| Nitrifikaatio | Korkea ammoniakkipäästö | Matala SRT, matala lämpötila, riittämätön happi tai riittämätön nitrifikoiva biomassa |
| Ilmastus | Jatkuvasti alhainen DO | Riittämätön hapensiirtokapasiteetti |
| Selvennys | Korkean jäteveden TSS tai nouseva lietepeite | Toissijaisen selkeyttimen kiintoainekuormituksen rajoitus |
| Hydrauliikka | Lyhyt hormonikorvaushoito tai epävakaa suorituskyky huippujen aikana | Virtaukseen liittyvä kapasiteetin rajoitus |
Olemassa olevaa biologista säiliötä voidaan rajoittaa hydraulisesti ennen kuin se on biologisesti optimoitu – tai biologisesti ylikuormitettu, vaikka sen hydraulinen retentioaika näyttää vielä hyväksyttävältä.
Lisää biomassaa lisäämättä säiliön tilavuutta: MBBR ja IFAS Retrofit
Yksi tehokkaimmista tavoista lisätä biologista käsittelykapasiteettia olemassa olevassa säiliössä on säilyttää aktiivisempi biomassa. Moving Bed Biofilm Reactor ja Integrated Fixed-Film Activated Sludge -teknologiat tekevät tämän tarjoamalla muovisia kantoaineita, joilla mikro-organismit voivat kasvaa kiinnittyneenä biokalvona.
Perinteisessä aktiivilieteprosessissa säilytettävän biomassan määrä on vahvasti sidoksissa lietteen laskeutumiseen ja aktiivilietteen palautukseen. Kun biofilmikantajat otetaan käyttöön, osa mikrobipopulaatiosta pysyy väliaineessa sekundaarisesta selkeyttimestä riippumatta.
Tämä voi olla erityisen arvokasta nitrifikaation kannalta, koska ammoniakkia hapettavat mikro-organismit kasvavat suhteellisen hitaasti. Biofilmi tarjoaa vakaan pinnan, jossa nämä organismit voivat jäädä järjestelmään, vaikka suspendoituneiden kiinteiden aineiden retentio on rajoitettu.
Vuonna an MBBR jälkiasennus , kiinnitetty biomassa voi suorittaa suuren osan käsittelyvelvollisuudesta. Vuonna an IFAS jälkiasennus , suspendoitunut aktiivilieteprosessi säilyy, kun taas biofilmikantajat lisäävät lisäpopulaatiota kiinnittyneitä mikro-organismeja.
Täyttösuhde, kantoaineen geometria, tehokas suojattu pinta-ala, sekoitus, ilmastus, väliaineen pidätyssuojat, hapen syöttö, jäteveden ominaisuudet ja kohteen poistomäärä on otettava huomioon yhdessä.
Liialliset täyttösuhteet voivat vaikeuttaa sekoittamista, lisätä ilmantarvetta, aiheuttaa epätasaista kantoliikettä ja lisätä hydraulista kuormitusta pidätysseuloissa. Onnistunut jälkiasennus alkaa siksi biologisella kuormituslaskelmalla sen sijaan, että säiliö täytettäisiin mahdollisimman paljon.
Päivitä ilmastus ennen biologisen prosessin laajentamista
Joitakin kasveja, jotka näyttävät tarvitsevan enemmän biologista tilavuutta, rajoittaa itse asiassa hapensiirto. Biomassan lisääminen tai kuormitus ilman riittävää happea voi heikentää hoidon suorituskykyä, vaikka itse biologinen reaktori olisi riittävän suuri.
Ilmastusjärjestelmien suorituskyky heikkenee ajan myötä. Hajottimet voivat likaantua, painehäviö voi kasvaa, ilmavirran jakautuminen voi muuttua epätasaiseksi ja vanhat karkeakuplajärjestelmät saattavat vaatia enemmän puhaltimen tehoa saman happimäärän siirtämiseen.
Korkeat MLSS-pitoisuudet voivat edelleen vähentää todellista hapensiirtotehokkuutta puhtaaseen veteen verrattuna. Säiliön syvyys, jäteveden kemia, pinta-aktiiviset aineet, lämpötila, diffuusorin kunto ja ilmastuksen järjestely vaikuttavat myös mikro-organismien käytettävissä olevaan happeen.
Kysymyksiä, jotka on tarkistettava ennen biologisen määrän lisäämistä
| Ilmastus Problem | Mahdollinen jälkiasennus |
|---|---|
| Suuri diffuusorin painehäviö | Puhdista tai vaihda vanhentuneet diffuusorit |
| Alhainen hapensiirtotehokkuus | Arvioi hienokuplahajottimen päivitys |
| Epätasainen DO-jakauma | Optimoi diffuusorin sijoittelu ja ilmavirran jakautuminen |
| Puhallin lähellä kapasiteettia | Pienennä järjestelmän painehäviötä tai arvioi puhaltimen päivitys |
| Korkea ilmastusenergia | Paranna ilmavirran ohjausta ja hapensiirtotehokkuutta |
Monille olemassa oleville laitoksille hapensiirtotehokkuuden palauttaminen tai parantaminen on yksi nopeimmista tavoista saada takaisin käyttämätön biologinen kapasiteetti muuttamatta reaktorin jalanjälkeä.
Lisää SRT- ja biomassapitoisuutta – mutta katso Clarifier
Perinteinen aktiivilietelaitos voi joskus käsitellä lisäkuormitusta lisäämällä kiintoaineen retentioaikaa ja ylläpitämällä enemmän biomassaa biologisessa prosessissa. Tämä voi sisältää lietteen tuhlauksen vähentämistä, MLSS:n lisäämistä tai aktiivilietteen palautuksen optimointia.
Tällä strategialla on kuitenkin käytännön rajansa. Korkeampi MLSS lisää kiintoainemassaa, jonka täytyy kulkea toissijaisen selkeyttimen läpi. Se lisää myös hapen tarvetta ja voi lisätä sekalipeän viskositeettia, mikä heikentää hapen siirtotehokkuutta ja vaikeuttaa lietteen erottamista.
Jos biologinen kapasiteetti kasvaa sekundaariselkeytyksen pysyessä ennallaan, laitoksella voi esiintyä suurempia lietepeitteitä, kiintoaineen siirtymistä, epävakaa laskeutumista tai jäteveden TSS-ongelmia.
Siksi insinöörien tulisi arvioida pinnan ylivuotonopeus, kiintoainekuormitusnopeus, lietteen tilavuusindeksi, paluulietteen kapasiteetti ja huippuvirtausteho ennen MLSS:n lisäämistä merkittävästi.
Sopivissa selkeytyssovelluksissa putken selkeyttimet tai lamellimoduulit voivat lisätä tehokasta laskeutumisaluetta olemassa olevan selkeyttimen jalanjäljen sisällä. Tämä lähestymistapa voi olla houkutteleva, kun hydraulinen selkeytyskapasiteetti on pääasiallinen rajoitus, vaikka se ei olekaan yleinen ratkaisu jokaiselle aktiivilietteen toissijaiselle selkeyttimelle. Lietteen ominaisuudet ja hydraulinen käyttäytyminen on ensin arvioitava.
Käytä MBR:n jälkiasennusta, kun kiintoaineerottelusta tulee kapasiteettirajoitus
Joissakin laitoksissa biologinen reaktori ei ole pääongelma. Todellinen rajoitus on toissijainen selkeytin. Kun biomassaa tarvitaan lisää, mutta painovoimalaskelma ei pysty luotettavasti pitämään sitä, kalvoerotus voi tarjota toisen jälkiasennuspolun.
Kalvobioreaktori erottaa käsitellyn veden sekalipeästä käyttämällä fysikaalista kalvosulkua tavanomaisen lietteen laskeutuksen sijaan. Tämä mahdollistaa sen, että biomassan pitoisuus ei ole niin riippuvainen selkeyttimen suorituskyvystä ja voi tukea suurempaa MLSS-toimintaa pienellä jalanjäljellä.
MBR voi myös tuottaa vähäpitoista kiintoainepitoista jätevettä, ja se on erityisen houkutteleva, kun veden uudelleenkäyttö, rajallinen maa tai tiukempi päästöjen laatu ovat osa laajennustavoitetta.
Kompromissi on suurempi järjestelmän monimutkaisuus. Kalvomoduulit vaativat ilmanpuhdistuksen, permeaatin pumppauksen, likaantumisen hallinnan, säännöllisen kemiallisen puhdistuksen, esikäsittelyn ja mahdollisen kalvon vaihdon.
| Jälkiasennusvaihtoehto | Sopivin Milloin |
|---|---|
| MBBR / IFAS | Tarvitaan lisää biologista kapasiteettia tai nitrifikoivaa biomassaa |
| Ilmastus Upgrade | Hapen siirto rajoittaa hoitokapasiteettia |
| MLSS/SRT-optimointi | Aktiivilietejärjestelmällä on edelleen käyttökate |
| Clarifier päivitys | Hydraulinen tai kiintoaineiden erotuskyky on rajallinen |
| MBR jälkiasennus | Vaaditaan korkeaa biomassan säilymistä, korkeaa jäteveden laatua tai jalanjäljen pienentämistä |
Optimoi prosessin ohjaus ennen laitteiston lisäämistä
Kaikki kapasiteettiongelmat eivät vaadi uusia laitteita. Huono prosessinohjaus voi saada olemassa olevan laitoksen näyttämään fyysisesti alamittaisilta, vaikka merkittävä käsittelypotentiaali jää käyttämättä.
Ilmastus on yleinen esimerkki. Puhaltimien jatkuva käyttö kiinteällä teholla voi aiheuttaa ylimääräistä happea alhaisen kuormituksen aikana ja riittämätöntä happea huippujen aikana. DO-pohjainen ohjaus tai ammoniakkipohjainen ilmastusohjaus voi sovittaa paremmin hapen tarjontaa todelliseen biologiseen tarpeeseen.
SRT-hallinta on yhtä tärkeää. Lietteen liiallinen haaskaus voi vähentää nitrifikoivaa biomassaa, kun taas riittämätön hukka voi aiheuttaa tarpeettoman korkeita MLSS- ja selkeytysongelmia. RAS:n, WAS:n, sisäisen kierrätyksen, hiilen annostelun ja jaksoittaisen ilmastuksen optimointi voi joskus palauttaa merkittävän prosessin vakauden.
Virtauksen tasaus voi myös auttaa. Laitos voi pystyä käsittelemään päivittäisen kuormituksen keskimäärin, mutta epäonnistuu lyhyiden huippuvirtausten tai voimakkaiden tapahtumien aikana. Tasoitus jakaa nämä piikit uudelleen ajan myötä vähentäen biologisen reaktorin ja selkeyttimen rasitusta.
Biologinen valvonta
SRT, MLSS, F/M, lietteen hukkaaminen ja paluulietteen hallinta.
Ilmastoinnin ohjaus
DO-ohjaus, ammoniakkipohjainen ilmastus, ilmavirran tasapainotus ja puhaltimen optimointi.
Hydraulinen ohjaus
Virtauksen tasaus, huippuvirran hallinta ja sisäinen kierrätyksen optimointi.
Online-valvonta
NH4-N, NO3-N, DO, virtaus, sameus ja muut prosessiindikaattorit.
Kuinka tunnistaa todellinen pullonkaula ennen jälkiasennuksen valitsemista
Onnistunut laitoksen kapasiteetin päivitys tulisi aloittaa prosessin auditoinnilla laitteiston valinnan sijaan. Tavoitteena on määrittää tarkasti, mikä estää olemassa olevaa laitosta käsittelemästä enemmän virtausta tai kuormaa.
Tarkista Influent Loading
Tarkista keskimääräinen ja huippuvirtaus, COD, BOD, TSS, ammoniakki, kokonaistyppi, lämpötila, teollisuuspäästöt ja iskukuormitushistoria.
Tarkista biologinen suorituskyky
Tarkista MLSS, MLVSS, SRT, F/M-suhde, DO, ammoniakin poisto, lietteen tuotanto ja kausikäsittelyn suorituskyky.
Tarkista ilmastuskapasiteetti
Mittaa ilmavirta, puhaltimen kuormitus, diffuusorin painehäviö, DO-jakauma ja todelliset hapensiirron rajoitukset.
Tarkista selvennys
Tarkista pinnan ylivuotonopeus, kiintoainekuormitus, lietekerroksen syvyys, SVI, paluulietteen toiminta ja jäteveden suspendoituneet kiintoaineet.
Yhdistä jälkiasennus rajoitukseen
Biomassan rajoitus voi viitata MBBR:ään tai IFAS:ään; hapen rajoitus ilmastuksen parantamiseksi; selvennysrajoitus kohti kiintoaineiden erottelun parannuksia; ja jalanjälki sekä jäteveden laaturajoitukset kohti MBR:ää.
Jälkiasennus vs. uusi säiliörakenne: kuinka vertailla taloutta
Jälkiasennus on houkuttelevaa, koska se vähentää siviilirakentamista, mutta se ei ole automaattisesti halvin ratkaisu jokaisessa tehtaassa. Olemassa olevien säiliöiden on oltava rakenteellisesti ehjiä, hydrauliikan tulee pysyä toimintakuntoisena ja vaadittu kapasiteetin lisäys on saavutettavissa olemassa olevien prosessirajoitusten puitteissa.
Uuden säiliön rakentaminen voi vaatia louhintaa, teräsbetonia, uusia putkistoja, maa-alueita, lupia, sähköinfrastruktuuria ja pitkiä rakennusaikoja. Se voi olla vaikeaa myös sellaisissa laitoksissa, joissa jätevesien ohittaminen tai puhdistusjunien sulkeminen ei ole käytännöllistä.
Jälkiasennukseen voi sen sijaan sisältyä biofilmin kantajia, retentioverkkoja, diffuusorin vaihtoa, puhaltimen muutoksia, kalvomoduuleja, selkeytyslaitteita, pumppuja, ohjaimia ja tilapäisiä asennustöitä.
| tekijä | Uusi biologinen säiliö | Olemassa olevan laitoksen jälkiasennus |
|---|---|---|
| Maan vaatimus | Yleensä korkea | Matala |
| Maa- ja vesirakentaminen | Merkittävä | Yleensä rajoitettu |
| Rakennusaika | pidempään | Usein lyhyempi |
| Prosessin keskeytys | Mahdollisesti merkittävä | Usein helpompi vaiheittain |
| Äärimmäinen laajennuskapasiteetti | Korkea | Rajoitetaan olemassa olevaan infrastruktuuriin |
| Tekninen vaatimus | Uuden prosessin suunnittelu | Yksityiskohtainen tarkastus olemassa olevista rajoituksista |
Jälkiasennustalous on usein vahvinta siellä, missä maa on kallista, siviililaajentaminen vaikeaa, laitoksen on pysyttävä jatkuvasti toiminnassa ja tarvittava kapasiteetin lisäys on riittävän kohtalainen, jotta se voidaan saavuttaa suuremmalla biomassavarastolla, parannetulla hapensiirrolla, paremmalla kiintoaineiden erottelulla tai tehokkaammalla prosessin ohjauksella.
Tarvitsetko lisää kapasiteettia nykyisestä jätevesilaitoksestasi?
Ennen kuin rakennat toisen biologisen säiliön, arvioi, rajoittaako olemassa olevaa järjestelmää biomassa, ilmastus, selkeytys, kalvoerotus tai prosessin ohjaus. NIHAO voi tukea kapasiteetin parannusarviointeja, jotka koskevat MBBR-väliaineita, ilmastusdiffuusoreita, putkenlaskeutuslaitteita ja MBR-kalvoratkaisuja.
Anna alustavaa tarkistusta varten nykyinen ja tavoitekäsitelty kapasiteetti, säiliön mitat, sisäänvirtaavan COD/BOD, ammoniakki- tai kokonaistyppipitoisuus, nykyinen MLSS, ilmastuskokoonpano, selkeyttimen mitat ja vaadittu jäteveden laatu.
Usein kysytyt kysymykset
Voiko olemassa oleva jätevesilaitos lisätä kapasiteettia ilman uutta biologista säiliötä?
Kyllä, monissa tapauksissa. Mahdollisia strategioita ovat MBBR- tai IFAS-jälkiasennus, ilmastuksen päivitykset, korkeampi biomassan säilyttäminen, prosessin ohjauksen optimointi, selkeyden parannukset ja MBR. Oikea lähestymistapa riippuu prosessin todellisesta pullonkaulasta.
Kuinka paljon lisäkapasiteettia MBBR:n jälkiasennus voi tarjota?
Ei ole olemassa universaalia prosenttiosuutta. Kapasiteetin lisäys riippuu sisään tulevasta kuormituksesta, kohdekäsittelystä, väliaineen pinta-alasta, täyttösuhteesta, ilmastamisesta, lämpötilasta, olemassa olevasta säiliön tilavuudesta ja siitä, onko jälkiasennus suunniteltu pääasiassa hiilen poistoon vai nitrifikaatioon.
Mitä eroa on MBBR:n ja IFAS:n jälkiasennuksella?
MBBR luottaa ensisijaisesti kiinnitettyihin biofilmin kantajiin, kun taas IFAS yhdistää kiinnitetyn biofilmin tavanomaiseen suspendoituun aktiivilietteeseen. IFAS:a harkitaan yleisesti, kun olemassa oleva aktiivilietelaitos tarvitsee lisää biomassaa luopumatta nykyisestä suspendoituneesta kasvuprosessista.
Mistä tiedän, onko kasvini biomassa- vai happirajoitettu?
Tarkista DO, puhaltimen kuormitus, hapen jakautuminen, SRT, MLSS, ammoniakin poisto ja orgaaninen kuormitus. Jos biomassaa on riittävästi, mutta DO pysyy riittämättömänä, ilmastus voi olla pääasiallinen rajoite. Jos happea on riittävästi, mutta käsittely on biomassarajoitettua, lisäkasvu voi olla sopivampaa.
Voinko yksinkertaisesti lisätä MLSS:ää käsitelläkseni enemmän jätevettä?
Vain käytännön rajoissa. Korkeampi MLSS lisää biomassavarastoa, mutta lisää myös hapen tarvetta ja toissijaisen selkeyttimen kiintoainekuormitusta. Liiallinen MLSS voi johtaa huonoon laskeutumiseen, korkeampiin lietehuoviin ja kiintoaineiden kulkeutumiseen.
Lisääkö MBBR-materiaalin lisääminen ilmastuksen tarvetta?
Se voi. Aktiivisempi biomassa lisää hapen tarvetta, kun taas kantajaliike vaatii myös riittävää sekoitusta. Ilmastuskapasiteetti on siksi tarkistettava aina, kun MBBR- tai IFAS-materiaalia lisätään olemassa olevaan altaaseen.
Voivatko hienokuplahajottimet lisätä jätevedenkäsittelykapasiteettia?
Ne voivat auttaa, kun hapen siirto on rajoittava tekijä. Diffuusorin tehokkuuden parantaminen voi lisätä saatavilla olevaa happea lisäämättä säiliön tilavuutta, vaikka puhaltimen teho, painevaatimukset ja jätevesiolosuhteet on myös arvioitava.
Milloin toissijaisesta selkeyttimestä tulee pullonkaula biologisen päivityksen jälkeen?
Tämä voi tapahtua, kun korkeampi MLSS tai lisääntynyt hydraulivirtaus nostaa kiintoainekuormitusta yli selkeyttimen käytännön kapasiteetin. Oireita ovat nouseva lietepeite, huono laskeutuminen ja kohonnut jätevesien TSS.
Milloin MBR:n jälkiasennusta tulisi harkita MBBR:n sijaan?
MBR voi olla houkutteleva, kun kiintoaineiden erottelu, jalanjälki, korkea biomassapitoisuus tai korkealaatuinen jätevesi ovat suuria rajoitteita. MBBR tai IFAS ovat usein sopivampia, kun päätavoitteena on lisätä biologista kapasiteettia olemassa olevaan reaktoriin.
Mitä tietoja tarvitaan jätevesilaitoksen kapasiteetin jälkiasennuksen suunnitteluun?
Hyödyllisiä tietoja ovat virta- ja huippuvirtaus, tavoitekapasiteetti, säiliön mitat, COD/BOD, ammoniakki, TN, TSS, lämpötila, MLSS, SRT, DO, ilmastuslaitteet, selkeyttimen mitat, lietteen laskeutumisominaisuudet ja vaaditut jäteveden rajat.
Englanti
عربي
español
