Johdanto jäteveden käsittelytekniikkaan
Jätevesi Ihmisen toiminnan ja teollisuusprosessien väistämätön sivutuote asettaa merkittäviä ympäristö- ja kansanterveyden haasteita- jos ne jätetään käsittelemättä. Käsittelemättömän jäteveden purkaminen luonnollisiin vesistöihin voi johtaa vakaviin pilaantuminen - Vesiekosysteemien vahingoittaminen- juomavesilähteiden saastuminen ja sairauksien leviämisen helpottaminen. Näin ollen tehokas jäteveden hoito ei ole pelkästään sääntelyvaatimus, vaan ympäristön kestävyyden ja kansanterveyden suojelun peruspylväs. Globaali välttämättömyys vesivarojen säästämiseksi ja pilaantumisen minimoimiseksi on herättänyt jatkuvaa innovaatiota jätevedenhoitotekniikka , mikä johtaa monipuoliseen joukkoon järjestelmiä, jotka on suunniteltu käsittelemään jätevettä erityyppisiä ja määriä.
Viime vuosikymmeninä on tapahtunut merkittäviä edistyksiä biologiset jätevedenhoitoprosessit , jotka hyödyntävät mikro -organismien voimaa hajottaa orgaanisia epäpuhtauksia ja poistaa ravintoaineita. Näkyvimpien ja laajasti hyväksyttyjen tekniikoiden joukossa ovat Aktivoitu lietteen prosessi (Asp) , Sekvensointireaktori (SBR) , Liikkuva sängyn bioreaktori (Mbbr) ja Membraanin bioreaktori (Mbr) . Lisäksi, hybridijärjestelmä kuin Sekvensointierän biofilmireaktori (Sbbr) ovat syntyneet yhdistämällä erilaisten lähestymistapojen vahvuudet parannetun suorituskyvyn saavuttamiseksi.
Tämän artikkelin tavoitteena on tarjota kattava opas näille viiteen kriittiseen jätevedenkäsittelytekniikkaan: Mbbr, Mbr, SBR, Sbbr ja Asp . Tutkimme kunkin järjestelmän monimutkaisuuksia tutkimalla niiden taustalla olevia mekanismeja, keskeisiä operatiivisia vaiheita ja heidän tarjoamiaan ainutlaatuisia etuja ja haittoja. Vertaamalla heidän epäpuhtauksien poistotehokkuus , Taloudelliset näkökohdat (sekä pääoma- että operatiiviset kustannukset), fyysiset jalanjälkivaatimukset ja toiminnan monimutkaisuus , Aiomme varustaa lukijoille tarvittavat tiedot tietoon perustuvien päätösten tekemiseksi valittaessa sopivin jäteveden käsittelyratkaisu tiettyihin sovelluksiin. Näiden tekniikoiden ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää insinööreille, ympäristöpäälliköille, päätöksentekijöille ja kaikille, jotka osallistuvat nykyaikaisten jätevedenkäsittelylaitosten suunnitteluun, toimintaan tai sääntelyyn.
Aktivoitu lietteen prosessi (Asp)
Aktivoitu lietteprosessi (Asp) on yksi vanhimmista, vakiintuneimmista ja laajalti käytetyistä biologisista jätevedenkäsittelytekniikoista maailmanlaajuisesti. 1900 -luvun alkupuolella kehitetty perusperiaate kiertää monipuolisen aerobisten mikro -organismien yhteisön käyttöä, joka on ripustettu jäteveteen, metaboloimaan ja poistamaan orgaanisia aineita ja ravintoaineita.
Asp -prosessin kuvaus
Asp sisältää tyypillisesti useita avainkomponentteja:
-
Ilmaston säiliö (tai reaktori): Tämä on prosessin sydän. RAW- tai ensisijainen käsitellyllä jätevesillä tulee suurta säiliötä, jossa sitä sekoitetaan jatkuvasti mikro -organismien ripustetun populaation kanssa, muodostaen niin kutsutun "aktivoidun lietteen". Ilma tai puhdas happi toimitetaan jatkuvasti tähän säiliöön hajottimien tai mekaanisten ilmastimien kautta. Tämä ilmastus palvelee kahta kriittistä tarkoitusta:
- Hapen tarjoaminen: Se toimittaa aerobisten mikro -organismien välttämättömän liuenneen happea orgaanisten epäpuhtauksien hengästämiseksi ja hapettamiseksi.
- Sekoittaminen: Se pitää aktivoidun lietteen Floc (mikrobiaggregaatit) suspensiona ja varmistaa mikro -organismien ja epäpuhtauksien välisen kontaktin. Mikro -organismit, pääasiassa bakteerit ja alkueläimet, kuluttavat jätevesien orgaaniset yhdisteet ruoanlähteenä muuttamalla ne hiilidioksidiksi, veteen ja muihin mikrobisoluihin.
-
Toissijainen selkeys (tai sedimentaatiosäiliö): Ilmoitussäiliöstä sekoitettu viina (jätevesi aktivoitu liette) virtaa toissijaiseen selkeyttäjään. Tämä on lepotilassa oleva (vielä) säiliö, joka on suunniteltu painovoiman sedimentaatioon. Aktivoidut lietteen flokit, jotka ovat tiheämpiä kuin vesi, laskeutuvat selkeän pohjaan, erottaen käsitellystä vedestä.
-
Lietteen paluulinja: Merkittävä osa asettuneesta aktivoidusta lietteestä, joka tunnetaan nimellä paluuaktivoitu liette (RAS), pumpataan jatkuvasti selkeän pohjasta ilmaston säiliöön. Tämä kierrätys on kriittinen, koska se ylläpitää korkean aktiivisten, elinkelpoisten mikro -organismien pitoisuutta ilmasto -säiliössä, mikä varmistaa tehokkaan epäpuhtauksien hajoamisen.
-
Jäte lietteen linja: Ylimääräinen aktivoitu liette, joka tunnetaan jätteiden aktivoituna lietteinä (oli), poistetaan säännöllisesti järjestelmästä. Tämä "tuhlaaminen" on välttämätöntä järjestelmän mikro -organismien yleisen pitoisuuden hallitsemiseksi, lietteen kertymisen estämiseksi ja ikääntyneiden, vähemmän aktiivisen biomassan poistamiseksi. Sitten oli tyypillisesti lietteen käsittelyä (esim. Vedenpoisto, ruuansulatus) ja hävittämistä varten.
Mekanismi: ilmasto ja sedimentaatio
Asp: n ydinmekanismi perustuu symbioottiseen suhteeseen ilmaston ja sedimentaation välillä. Ilmoitussäiliössä aerobiset mikro -organismit kuluttavat nopeasti liukoista ja kolloidista orgaanista ainetta. Ne yhdistyvät näkyviin flokkeihin parantaen niiden siirtymäkelpoisuuttaan. Jatkuva hapen tarjonta varmistaa niiden metabolisen aktiivisuuden optimaaliset olosuhteet.
Saavuttuaan selkeyttäjälle virtausnopeus pienenee merkittävästi, mikä mahdollistaa tiheän mikrobiklasten asettumisen. Jätevesien selkeys riippuu suurelta osin tämän laskeutumisprosessin tehokkuudesta. Hyvin suorituskykyinen aktivoitu liette tuottaa tiheää, nopeasti laskeutuvaa flocsia, mikä johtaa korkealaatuiseen supernatanttiin (käsitelty vesi), joka sitten puretaan tai altistetaan edelleen korkea-asteen käsittelylle.
Edut ja haitat
Asp: n edut:
- Todistettu tekniikka: Sitä on tutkittu laajasti ja toteutettu laajasti yli vuosisadan ajan, ja siinä on laaja joukko operatiivisia kokemuksia ja suunnitteluohjeita.
- Korkea hyötysuhde: Pystyy saavuttamaan korkean poistotehokkuuden biokemialliselle hapen kysyntää (BOD) ja suspendoituneiden kiinteiden aineiden kokonaismäärän (TSS) suhteen. Asianmukaisella suunnittelulla ja toiminnalla se voi myös saavuttaa merkittävän ravinteiden poistoa (typpi ja fosfori).
- Joustavuus: Voidaan suunnitella ja käyttää erilaisissa kokoonpanoissa (esim. Tavanomaiset, laajennettu ilmasto, täydellinen sekoitus, pistokevirta) erilaisten jäteveden ominaisuuksien ja käsittelytavoitteiden sopimaan.
- Kustannustehokas (laajamittaiselle): Suurten kunnankäsittelylaitoksille ASP voi olla kustannustehokas ratkaisu johtuen suhteellisen yksinkertaisista mekaanisista komponenteista ja mittakaavaetuista.
ASP: n haitat:
- Suuri jalanjälki: Vaatii merkittävän maanpinta -alan ilmaston säiliöille ja erityisesti toissijaisille selkeymille, mikä tekee siitä haastavan sivustoille, joilla on rajoitetusti tilaa.
- Lietteen tuotanto: Tuottaa huomattavan määrän ylimääräistä lietteä, joka vaatii entistä kallista hoitoa ja hävittämistä. Lietteen hallinta voi ottaa huomioon merkittävän osan kokonaiskustannuksista.
- Operatiivinen herkkyys: Herkkä jäteveden virtauksen ja koostumuksen äkillisille muutoksille (esim. Myrkylliset iskut). Häiriöolosuhteet voivat johtaa huonoon laskeutumiseen (bulking, vaahtoaminen) ja vähentyneeseen jätevesien laatuun.
- Energiankulutus: Ilmailu on energiaintensiivinen prosessi, joka vaikuttaa merkittävästi toimintakustannuksiin.
- Jätevesien laaturajoitukset: Vaikka BOD/TSS: lle on hyvä, erittäin korkean jätevesien laadun saavuttaminen (esim. Suoraan uudelleenkäyttöön) saattaa vaatia ylimääräisiä korkea -asteen hoitovaiheita.
Yleiset sovellukset
Aktivoitua lieteprosessia käytetään pääasiassa:
- Kunnan jäteveden hoito: Se on yleisin biologinen hoitovaihe suurissa ja keskisuurissa kunnallisissa jätevedenpuhdistamoissa, käsittelemällä kotimaisia ja kaupallisia jätevesiä.
- Teollisuuden jäteveden hoito: Sovelletaan moniin teollisuusjätevesiin, mikäli jätevedet ovat biohajoavia ja vapaa estävistä aineista. Esimerkkejä ovat elintarvike- ja juomateollisuus, sellu ja paperi sekä jotkut kemialliset tuotantolaitokset.
- Esikäsittely edistyneille järjestelmille: Joskus käytetään alustavana biologisena hoitovaiheena ennen edistyneempiä tekniikoita, kuten Mbr: ää tai erikoistuneisiin teollisiin sovelluksiin.
Sekvensointireaktori (SBR)
Sekvensointireaktori (SBR) edustaa merkittävää kehitystä aktivoidussa lietteen tekniikassa, erottamalla itsensä suorittamalla kaikki tärkeimmät käsittelyvaiheet (ilmasto, sedimentaatio ja dekantointi) peräkkäin yhdessä säiliössä eikä erillisissä, jatkuvasti virtaavissa reaktorissa. Tämä eräoperaatio yksinkertaistaa prosessin asettelua ja tarjoaa huomattavan toiminnan joustavuuden.
SBR -tekniikan selitys
Toisin kuin tavanomaiset jatkuvat virtausjärjestelmät, joissa jätevedet virtaavat eri säiliöiden läpi erillisissä prosesseissa, SBR toimii täyttö- ja piirtämistilassa. Yksi SBR-säiliösykli sarjan erillisten toimintavaiheiden läpi, mikä tekee siitä aikakeskeisen prosessin tilakeskeisen sijasta. Vaikka yksi SBR -säiliö voi toimia, useimmissa käytännöllisissä SBR -järjestelmissä hyödynnetään ainakin kahta samanaikaisesti, mutta porrastettuja syklejä. Tämä varmistaa jatkuvan jäteveden virtauksen puhdistamoon, koska yksi säiliö voi olla täytettäessä, kun toinen reagoi, asettuu tai dekantoidaan.
Avainvaiheet: Täytä, reagoi, asettua, piirtä ja tyhjäkäynnillä
Tyypillinen SBR -toimintasykli koostuu viidestä erillisestä vaiheesta:
-
Täyttää:
- Kuvaus: RAW- tai primaarikäsitellyt jätevedet tulevat SBR -säiliöön sekoittaen edellisestä syklistä jäljellä olevan aktivoidun lietteen kanssa. Tätä vaihetta voidaan käyttää eri olosuhteissa:
- Staattinen täyttö: Ei ilmastusta tai sekoitusta; edistää denitrifikaatiota tai anaerobisia olosuhteita.
- Sekoitettu täyttö: Sekoittaminen ilman ilmastusta; Edistää oksisia olosuhteita (denitrifikaatio) tai anaerobisia olosuhteita (fosfaatin imeytyminen).
- Ilmastoitu täyttö: Ilmailu ja sekoittaminen tapahtuu; edistää aerobisia olosuhteita ja välitöntä BOD: n poistamista.
- Tarkoitus: Esittelee jäteveden biomassalle ja aloittaa biologiset reaktiot. Sekoittaminen varmistaa epäpuhtauksien ja mikro -organismien välisen hyvän kontaktin.
-
Reagoi (ilmasto):
- Kuvaus: Täyttämisvaiheen jälkeen säiliö on voimakkaasti pilattu ja sekoitettu. Aerobiset olosuhteet ylläpidetään, jotta mikro -organismit voivat aktiivisesti hajottaa orgaanisia yhdisteitä (BOD/COD) ja nitrifioida ammoniakkia. Tämä vaihe voidaan suunnitella sisällyttämään oksisten tai anaerobisten olosuhteiden ajanjaksot ravinteiden poistamisen helpottamiseksi (denitrifikaatio ja biologinen fosforin poistaminen).
- Tarkoitus: Biologisen hoidon ensisijainen vaihe, jossa suurin osa epäpuhtauksien poistosta tapahtuu.
-
Asettua (sedimentaatio):
- Kuvaus: Ilmasto ja sekoittaminen pysäytetään, ja aktivoidun lietteen annetaan asettua lepotilassa (edelleen) olosuhteissa. Tiheät mikrobivirhot laskeutuvat säiliön pohjaan muodostaen selkeän supernatanttikerroksen lietteen huovan yläpuolelle.
- Tarkoitus: Käsitellyn jäteveden erottaminen aktivoidusta lietteen biomassasta painovoiman avulla. Tämä on kriittinen askel korkealaatuisen jätevesien saavuttamiseksi.
-
Piirrä (dekantti):
- Kuvaus: Kun liete on asettunut, käsitellyt supernatantti dekantoidaan (vedetään pois) säiliön yläosasta. Tämä tehdään tyypillisesti käyttämällä siirrettävää kuivaa tai upotettavaa pumppua, joka on suunniteltu välttämään asettuneen lietteen häiritsemistä.
- Tarkoitus: Käsitellyn jätevesien purkamiseksi järjestelmästä.
-
Tyhjäkäynnillä (tai jäte/lepo):
- Kuvaus: Tämä valinnainen vaihe tapahtuu vetovoiman ja sitä seuraavien täyttövaiheiden välillä.
- Hukkaa: liette: Ylimääräinen aktivoitu liette (WAS) voidaan poistaa säiliöstä tämän vaiheen aikana halutun lietteen iän ja pitoisuuden ylläpitämiseksi.
- Lepo/täyttövalmistelu: Säiliö voi pysyä tyhjäkäynnillä hetkeksi valmistautuen seuraavaan täyttöjaksoon.
- Tarkoitus: Lietevaraston hallitsemiseksi ja säiliön valmistelu seuraavalle hoitosyklille.
Kunkin vaiheen kestoa hallitsee huolellisesti ajastin tai prosessinohjausjärjestelmä, mikä mahdollistaa merkittävän joustavuuden sopeutumisessa vaihteleviin vaikuttaviin olosuhteisiin ja jätevesien laatuvaatimuksiin.
Edut ja haitat
SBR: n edut:
- Kompakti jalanjälki: Koska kaikki prosessit esiintyvät yhdessä säiliössä, SBR: t vaativat yleensä vähemmän maanpinta -alaa verrattuna tavanomaisiin ASP -järjestelmiin, joissa on erilliset selkeykset.
- Korkea jätevesien laatu: SBR: n lepotilassa asettumisolosuhteet johtavat usein erinomaiseen jätevesien laatuun, etenkin suspendoituneiden kiinteiden aineiden ja BOD: n poistamisen suhteen. Se voi myös saavuttaa erinomaisen ravinteiden poistamisen (typpi ja fosfori) vaihtelevat aerobiset, hapettuneet ja anaerobiset faasit yhdessä syklissä.
- Toiminnan joustavuus: Kyky säätää vaihekantaa mahdollistaa helpon sopeutumisen vaihteleviin vaikutusvirroihin ja epäpuhtauksien kuormituksiin sekä muutoksiin halutussa jätevesien laadussa.
- Vähentyneet lietteen bulkkitoiminnan ongelmat: SBR: ien ohjattu laskeutumisvaihe johtaa usein parempaan lietteen siirtymäkelpoisuuteen ja vähemmän lietteen bulking -ongelmiin jatkuviin virtausjärjestelmiin verrattuna.
- Ei toissijaista selkeyttäjää tai lietteen palautuspumppuja: Eliminoi erillisten selkeysten ja lietteen palautuksen pumppaamisen pääoman ja toimintakustannusten tarpeen, yksinkertaistaen laitoksen asettelua ja vähentämällä huoltoa.
SBR: n haitat:
- Ajoittainen vastuuvapaus: Käsitelty jätevesi puretaan erissä, mikä saattaa vaatia tasoitussäiliötä, jos jatkuvaa vuotoa vastaanottavalle rungelle on tarpeen.
- Korkeampi monimutkaisuus kontrolleissa: Vaatii kehittyneempiä automatisoituja ohjausjärjestelmiä peräkkäisten vaiheiden hallintaan, mukaan lukien tason anturit, ajastimet ja automatisoidut venttiilit. Tämä voi johtaa instrumentointien ja hallintojen korkeampiin pääomakustannuksiin.
- Hajukysymysten potentiaali: Jos sitä ei hoideta asianmukaisesti, etenkin anaerobisten tai oksisten vaiheiden aikana, hajujen luomiseen voi olla potentiaalia.
- Ammattitaitoinen toiminta: Vaatii operaattorit, joilla on hyvä käsitys eräprosessista ja ohjausjärjestelmästä suorituskyvyn optimoimiseksi.
- Suurempi säiliökoko yhtä suurelle kapasiteetille: Tietylle keskimääräiselle virtaukselle SBR -säiliön tilavuus voi olla suurempi kuin jatkuva ilmaston säiliö erän luonteen ja tarpeen mukauttamiseksi koko syklin tilavuuteen.
Sovellukset ja soveltuvuus
SBR -tekniikka on erittäin sopiva moniin sovelluksiin, mukaan lukien:
- Pienet ja keskisuuret kunnat: Erityisesti silloin, kun maan saatavuus on rajoitus tai jos vaaditaan korkeampaa jätevesien laatua.
- Hajautettu jäteveden hoito: Ihanteellinen yhteisöille, alajakoille, hotelleille, lomakohteille, kouluille ja kaupallisille komplekseille, joita ei ole kytketty Keski -kunnallisiin järjestelmiin.
- Teollisuuden jäteveden hoito: Tehokas hoitamaan teollisia jätevesiä vaihtelevilla virtausnopeuksilla ja pitoisuuksilla, kuten elintarvikkeiden jalostus-, meijeri-, tekstiili- ja lääketeollisuudessa. Sen joustavuus mahdollistaa iskukuormien käsittelyn.
- Kausitoimenpiteet: Sopii hyvin sovelluksiin, joissa on vaihtelevia virtauksia, kuten leirintäalueita tai turistikohteita.
- Nykyisten kasvien päivittäminen: Voidaan käyttää päivittämään tavanomaisia aktivoituja lietteen kasveja muuntamalla ilmasto -säiliöt SBR: ksi, mikä parantaa usein ravinteiden poistoominaisuuksia.
Ymmärretty. Siirrytään "liikkuva Bed Bioreactor (Mbbr)" -osaan.
Liikkuva sängyn bioreaktori (Mbbr)
Liikkuva sängyn bioreaktori (Mbbr) edustaa merkittävää kehitystä biofilmipohjaisessa jätevesikäsittelyssä, joka tarjoaa kompakti- ja erittäin tehokkaan vaihtoehdon tavanomaisille suspendoituneille kasvujärjestelmille, kuten ASP tai SBR. Norjassa 1980 -luvun lopulla Mbbr -tekniikka käyttää tuhansia pieniä muovikantajia tarjoamaan suojattu pinta -ala mikro -organismeille kasvaa biofilminä.
Mbbr -tekniikan kuvaus
Mbbr -järjestelmä koostuu ytimessä ilmaston säiliöstä (tai anaerobisesta/anoksisesta säiliöstä), joka on täytetty suurella määrällä pieniä, erityisesti suunniteltuja muovisia väliaineita (kantajia tai biofilmikuljettajia). Nämä kantajat on tyypillisesti valmistettu korkean tiheyden polyeteenistä (HDPE) tai polypropeenista, ja ne ovat erilaisia muotoja ja kokoja, joista kukin on suunniteltu maksimoimaan suojattu pinta-ala biofilmien kiinnitystä varten.
Kantajat pidetään vakiona liikkeellä reaktorin sisällä, yleensä aerobisten säiliöiden ilmastojärjestelmä tai mekaaniset sekoittimet anaerobisissa/oksisissa säiliöissä. Tämä jatkuva liike varmistaa jäteveden, biomassan ja ilman (aerobisissa järjestelmissä) optimaalisen kosketuksen. Toisin kuin tavanomaiset aktivoidut liettejärjestelmät, MBBR ei vaadi lietteen kierrätystä toissijaisesta selkeästä biomassan pitoisuuden ylläpitämiseksi. Biomassa kasvaa biofilminä kantajilla, ja tämä biofilmi luonnollisesti poistuu, kun siitä tulee liian paksu pitäen biomassan aktiivisena ja tehokkaana.
MBBR-reaktorin jälkeen, erotusvaiheen, tyypillisesti sekundaarisen selkeän tai hienon seulon, tarvitaan edelleen käsitellyn veden erottamiseksi suspendoituneista kiinteistä aineista (mukaan lukien biofilmit ja inertit hiukkaset) ennen purkamista tai lisäkäsittelyä.
Biofilmien kantajien käyttö
MBBR: n innovaatio on sen luottamus biofilmi -kantajat . Nämä kantajat toimivat substraattina mikrobien kasvulle, mikä mahdollistaa aktiivisen biomassan korkean pitoisuuden ylläpitämisen suhteellisen pienessä tilavuudessa. Näiden kantajien keskeisiä ominaisuuksia ovat:
- Korkea spesifinen pinta -ala: Kantajien monimutkainen muotoilu tarjoaa suuren suojatun pinta -alan tilavuutta kohti, mikä tarkoittaa suurta biomassan pitoisuutta.
- Neutraali kelluvuus: Kantajat on suunniteltu olemaan lähellä vettä tiheys, jolloin ne voidaan suspendoida ja liikkua vapaasti reaktorin sisällä ilmastettuina tai sekoitettuina.
- Kestävyys: Vahvista muovimateriaaleista valmistettuja ne ovat kemiallisen ja biologisen hajoamisen kestäviä, mikä varmistaa pitkän toiminnan.
- Itsepuhdistus: Jatkuva liikkuvuus ja kantajien välinen törmäys yhdistettynä ilmaston leikkausvoimiin auttavat pitämään biofilmi optimaalisesti, estäen liiallisen kasvun ja ylläpitämään tehokkaan massansiirron.
Kun jätevedet virtaavat reaktorin läpi, orgaaniset epäpuhtaudet ja ravinteet hajautetaan biofilmiin kantajien kanssa, missä mikro -organismit kuluttavat niitä. Tämä kiinteäkalvolähestymistapa mahdollistaa suuremman tilavuuskuormitusnopeuden verrattuna suspendoituihin kasvujärjestelmiin.
Edut ja haitat
MBBR: n edut:
- Kompakti koko / pieni jalanjälki: Suurin etu on huomattavasti pienempi reaktorin tilavuus verrattuna tavanomaisiin aktivoituihin liettejärjestelmiin samaan käsittelykapasiteettiin. Tämä johtuu aktiivisen biomassan korkeasta konsentraatiosta kantajille.
- Korkea hyötysuhde ja kestävyys: MBBR -järjestelmät ovat erittäin vankkoja ja vähemmän herkkiä iskukuormille ja vaihteluille vaikuttavan virtauksen tai orgaanisen pitoisuuden suhteen. Biofilmi tarjoaa vakaan ja joustavan mikrobiyhteisön. Ne ovat erittäin tehokkaita BOD- ja ammoniakkitypen poistossa (nitrifikaatio).
- Ei lietteen kierrätystä: Toisin kuin ASP, MBBR ei vaadi paluuta aktiivisen lietteen (RAS) pumppaamista, toiminnan yksinkertaistamista ja energiankulutuksen vähentämistä.
- Ei takaisinpesua: Toisin kuin jotkut muut kiinteän elokuvan järjestelmät (esim. Suodattimet tai upotetut hiilihapotetut suodattimet), MBBR ei vaadi väliaineiden säännöllistä takapesua.
- Helppo päivittää: Nykyiset tavanomaiset aktivoidut lietteen säiliöt voidaan usein muuntaa MBBR: ksi lisäämällä yksinkertaisesti operaattoreita ja ilmastoa, lisäämällä merkittävästi niiden kapasiteettia ja suorituskykyä ilman uuden säiliön rakentamista. Tämä tekee siitä erinomaisen jälkiasennusvaihtoehdon.
- Vähentynyt lietteen tuotanto (mahdollisesti): Biofilmijärjestelmät voivat joskus tuottaa vähemmän ylimääräisiä lietteitä verrattuna suspendoituihin kasvujärjestelmiin, vaikka tämä voi vaihdella.
MBBR: n haitat ja rajoitukset:
- Vaatii Clarfation: Vaikka biofilmi kasvaa kantajilla, ylimääräisen biofilmin ja suspendoituneiden kiintoaineiden puristaminen tapahtuu edelleen, mikä edellyttää toissijaista selkeyttäjää tai muuta erotusyksikköä (esim. DAF, hieno näyttö) alavirtaan korkealaatuisen jäteveden saavuttamiseksi.
- Median pidätysnäytöt: Vaatii näytöksiä reaktorin poistoaukossa, jotta kantajien menetykset estävät säiliöstä. Nämä näytöt voivat joskus tukkeutua, mikä vaatii ylläpitoa.
- Kuljettajien korkeammat alkuperäiset kustannukset: Erikoistuneiden muovikuljettajien kustannukset voivat vaikuttaa suurempiin alkuperäisiin investointeihin verrattuna tavanomaisiin järjestelmiin.
- Kantajakoulun potentiaali: Hyvin pitkien ajanjaksojen aikana jatkuva liike voi johtaa jonkin verran kulumiseen kuljettajilla, vaikka ne on suunniteltu pitkäikäisyyteen.
- Energia sekoittamiseen/ilmastoa varten: Vaikka RAS: n pumppaaminen, jatkuva ilmasto tai sekoittaminen pitämään operaattorit suspendoituna vaatii edelleen energiaa.
Hakemukset eri toimialoilla
MBBR -tekniikka on erittäin monipuolinen ja löytää laajalle levinneen sovelluksen eri aloilla:
- Kunnan jäteveden hoito: Käytetään yhä enemmän uusissa kunnallisissa laitoksissa ja nykyisten päivittämisessä tiukempien purkausrajojen saavuttamiseksi, etenkin typen poistamiseksi (nitrifikaatio ja denitrifikaatio).
- Teollisuuden jäteveden hoito: Käsittelee tehokkaasti luja orgaanista teollisuusjätevesiä teollisuudesta, kuten:
- Ruoka ja juoma (esim. Panimot, meijerit, tislaamot, teurastamot)
- Massa- ja paperi
- Kemiallinen ja farmaseuttinen
- Tekstiili-
- Petrokemian
- Esikäsittely: Käytetään usein vankana esikäsittelyvaiheena ennen herkempiä tai edistyneempiä prosesseja tai itsenäisenä ratkaisuna tiettyjen jätevesien laatuparametrien saavuttamiseksi.
- Typen poisto: Erityisen tehokas nitrifikaatiolle, joka johtuu stabiilista biofilmistä, joka suojaa nitrifioivia bakteereja iskukuormilta ja estäjiltä. Voidaan myös määrittää denitrifikaatiota varten.
Erinomainen! Jatkamme "Membraanin bioreaktoria (Mbr)" -osaa.
Membraanin bioreaktori (Mbr)
Kalvobioreaktori (Mbr) edustaa huippuluokan kehitystä jäteveden käsittelyssä integroimalla biologinen hoitoprosessi (tyypillisesti aktivoitu liette) kalvojen suodatukseen. Tämä innovatiivinen yhdistelmä voittaa monet tavanomaisten aktivoitujen liettejärjestelmien rajoitukset, etenkin jätevesien laadun ja jalanjäljen suhteen.
Mbr -tekniikan selitys
Ytimessä Mbr -järjestelmä yhdistää epäpuhtauksien biologisen hajoamisen mikro -organismeilla fyysisellä esteellä - kalvoilla - käsitellyn veden erottamiseksi aktivoidusta lietteestä. Tämä eliminoi tavanomaisen toissijaisen selkeän ja usein korkea -suodattamisen tarpeen.
MBR -järjestelmille on kaksi ensisijaista kokoonpanoa:
-
Upotettu mbr: Tämä on yleisin kokoonpano. Kalvomoduulit (esim. Ontto kuitu tai litteät levykalvot) sijoitetaan suoraan ilmaston säiliöön (tai sen vieressä olevaan erilliseen kalvosäiliöön). Matalapaineista imua (tyhjiö) tai painovoimaa käytetään käsitellyn veden piirtämiseen kalvon huokosten läpi, jättäen biomassan ja muut suspendoivat kiintoaineet taakse. Karkea kupla -ilmasto tarjotaan tyypillisesti kalvojen alla kalvon pinnan pesemiseksi, estäen likaantumisen ja hapen toimittamisen biologista prosessia varten.
-
Ulkoinen (sivuvirta) MBR: Tässä kokoonpanossa kalvomoduulit sijaitsevat pääbioreaktorin ulkopuolella. Sekoitettua viinaa pumpataan jatkuvasti bioreaktorista membraanimoduulien läpi, ja permeaatti (käsitelty vesi) kerätään, kun väkevä liette palautetaan bioreaktoriin. Tämä konfiguraatio sisältää yleensä suuremman pumppausenergian ulkoisesta verenkierrosta ja mahdollisesti korkeammista kalvon läpäisevästä paineesta.
Kokoonpanosta riippumatta keskeinen periaate on edelleen: Membraanit toimivat absoluuttisena esteenä, säilyttäen käytännössä kaikki suspendoituneet kiinteät aineet, bakteerit ja jopa jotkut virukset ja kolloidit, mikä tuottaa erittäin korkealaatuisen jäteveden. Biomassan korkea retentio reaktorissa mahdollistaa huomattavasti korkeammat sekoitetut viinasusteelliset kiintoaineet (MLSS) pitoisuudet (tyypillisesti 8 000-15 000 mg/l tai jopa korkeampaa) verrattuna tavanomaiseen aktivoituun lieteeseen (2 000–4 000 mg/l). Tämä korkea biomassan konsentraatio kääntyy suoraan pienemmäksi bioreaktoritilavuuteen tietylle kuormalle.
Kalvojen suodatuksen integrointi
Kalvojen integrointi muuttaa pohjimmiltaan biologisen hoidon erotusvaihetta. Sen sijaan, että luottaisi painovoiman laskeutumiseen (kuten ASP: ssä tai SBR: ssä), MBR käyttää fyysistä estettä. Tällä on useita syvällisiä vaikutuksia:
- Täydellinen kiinteiden aineiden erottelu: Kalvot säilyttävät tehokkaasti kaikki suspendoituneet kiintoaineet, mikä johtaa jätevesiin, joka on olennaisesti vapaa TSS: stä. Tämä eliminoi lietteen liukenemiseen tai huonoon laskeutumiseen liittyvät ongelmat, jotka voivat ruttoa tavanomaisia järjestelmiä.
- Korkea biomassan pitoisuus (MLSS): Tehokas kiinteiden aineiden pidätys mahdollistaa erittäin korkeiden mikro -organismien pitoisuuksien ylläpitämisen bioreaktorissa. Tämä tarkoittaa, että pienempi säiliö pystyy käsittelemään suuremman orgaanisen kuorman, mikä johtaa huomattavasti vähentyneeseen jalanjälkeen.
- Pitkä lietteen retentioaika (SRT) ja lyhyt hydraulinen retentioaika (HRT): MBR: t voivat toimia erittäin pitkillä SRT: llä (päivistä kuukausiin), mikä on hyödyllistä hitaasti kasvavien mikro-organismien (kuten nitrifiointibakteerien) kasvulle ja korkean orgaanisen ja ravinteiden poistamisen saavuttamiseksi. Samanaikaisesti HRT voi olla suhteellisen lyhyt korkean MLSS: n takia, mikä edistää edelleen kompaktiisuutta.
- Parantunut biologinen aktiivisuus: Vakaa ympäristö ja korkea biomassan pitoisuus johtavat usein vakaampiin ja tehokkaampiin biologisiin prosesseihin.
Edut ja haitat
MBR: n edut:
- Korkealaatuiset jätevesit: Tuottaa poikkeuksellisen korkealaatuista läpäisyä, joka sopii suoraan vastuuvapauteen herkälle ympäristölle, kasteluun, teollisuuden uudelleenkäyttöön tai jopa juomakelpoiseen uudelleenkäyttöön jatkokäsittelyn jälkeen. Jätevesi on käytännössä vapaa suspendoituneista kiinteistä aineista, bakteereista ja usein viruksista.
- Pieni jalanjälki: Toissijaisten selkeysten ja usein korkea -asteen suodattimien tarve vähentää merkittävästi vaadittavaa maa -aluetta, mikä tekee MBR: stä ihanteellisen alueille, joilla on rajoitetusti tilaa tai kapasiteettipäivityksiä.
- Vahvuus ja vakaus: Korkea MLSS ja pitkä SRT tekevät MBR -järjestelmistä kestävämpiä hydraulisia ja orgaanisia iskukuormia tavanomaisten järjestelmien verrattuna.
- Parannettu ravintoaineiden poisto: Pitkä SRT tarjoaa erinomaiset olosuhteet nitrifikaatioon ja asianmukaisella suunnittelulla (anoksiset vyöhykkeet), denitrifikaatio ja biologinen fosforinpoisto voivat myös olla erittäin tehokkaita.
- Jälkiasennuspotentiaali: Voidaan käyttää päivittämään olemassa olevia aktivoituja lietteen kasveja kapasiteetin lisäämiseksi tai jätevesien laadun parantamiseksi ilman laajoja siviilityötä.
MBR: n haitat:
- Kalvojen likaantuminen: Tämä on ensisijainen operatiivinen haaste. Likaantuminen (materiaalien kertyminen kalvon pinnalle tai sen huokosten sisällä) vähentää kalvon läpäisevyyttä, lisää kalvon läpäisevää painetta ja vaatii usein puhdistusta. Tämä lisää operatiivista monimutkaisuutta ja kustannuksia.
- Korkeat pääomakustannukset: Kalvot ja niihin liittyvät erikoistuneet laitteet (esim. Haavittamisen, puhdistusjärjestelmien ilmapuhaltimet) tekevät alkuperäiset investoinnit huomattavasti korkeammat kuin tavanomaiset ASP- tai SBR -järjestelmät.
- Korkeammat toimintakustannukset: Ilmoitus energiankulutus (biologisen prosessin ja kalvojen pesua varten), pumppaus (etenkin ulkoisille MBR: ille) ja kemiallisten puhdistusasteiden osalta edistävät korkeampia toimintakustannuksia.
- Membraanin elinaika ja korvaaminen: Kalvoilla on rajallinen elinikä (tyypillisesti 5-10 vuotta toiminnasta ja veden laadusta riippuen), ja niiden korvaaminen ovat kalliita.
- Esikäsittelyvaatimukset: Vaikka MBR: t ovat vankkoja, riittävä esikäsittely (seulonta, hiekan poisto) on ratkaisevan tärkeää kalvojen suojaamiseksi vaurioilta ja liialliselta likaantumiselta.
- Ammattitaitoinen toiminta: Vaatii ammattitaitoiset operaattorit seurata kalvon suorituskykyä, toteuttaa puhdistusprotokollia ja vianetsintäkysymyksiä.
Hakemukset kunnallis- ja teollisuusjätevesikäsittelyssä
MBR -tekniikkaa on nopeasti saamassa pitoa ja sitä käytetään yhä enemmän eri aloilla:
- Kunnan jäteveden hoito:
- Uusille kasveille, joissa maata on niukasti tai tiukat purkausrajat.
- Olemassa olevien kasvien päivittäminen korkeampien jätevesien laatustjaardien mukaiseksi (esim. Suoraan vastuuvapauteen herkille vesille tai veden uudelleenkäyttöprojekteille).
- Hajautettu hoito yhteisöille, lomakohteille ja kaupalliselle kehitykselle.
- Teollisuuden jäteveden hoito:
- Kompleksisten, erittäin lujuuden teollisuuden jätevesien käsittely, jossa vaaditaan korkeaa jätevesien laatua uudelleenkäytön tai tiukan vastuuvapauden kannalta. Esimerkkejä ovat lääkkeet, elintarvikkeet ja juoma, tekstiili ja kemianteollisuus.
- Jätevedet sisältävät hitaasti biohajoavia yhdisteitä.
- Veden uudelleenkäyttö ja kierrätys: Ylemmän jätevesien laadun vuoksi MBR Permeate on erinomainen raaka-aine edelleen edistyneille hoitoprosesseille (esim. Käänteisosmoosi) veden tuottamiseksi erilaisille uudelleenkäyttösovelluksille (kastelu, teollisuusprosessivedet, ei-keraamattomat käytöt ja jopa juomaveden jatkamisen jälkeen).
Ymmärretty. Siirrytään "hybridijärjestelmiin: Sbbr" -osaan.
Hybridijärjestelmät: Sbbr
Jätevedenkäsittelytekniikoiden kehittymisessä on edelleen kasvava suuntaus yhdistää eri järjestelmien parhaat ominaisuudet tehokkaampien, vankempien ja kustannustehokkaampien ratkaisujen luomiseksi. Hybridijärjestelmät pyrkivät hyödyntämään integroitujen prosessien synergistisiä etuja. Yksi tällainen lupaava hybridi on sekvensointierän biofilmireaktori (Sbbr), joka yhdistää nerokkaasti sekä sekvensointireaktorista (SBR) että liikkuvasta sängyn bioreaktorista (MBBR).
Sbbr -tekniikan kuvaus
Sekvensointierän biofilmireaktori (Sbbr) toimii SBR: n ominaisten eräviivaisten peräkkäisten käsittelyjaksojen kanssa, mutta reaktorin sisällä se sisältää biofilmien kantoaaltoja, samanlaisia kuin MBBR: ssä käytetyt. Tämä tarkoittaa, että järjestelmä hyötyy sekä ripustetusta kasvusta (aktivoitu liette) että kiinnittyneestä kasvusta (biofilmi kantajille) biomassan populaatiot, jotka ovat samanaikaisesti samassa säiliössä.
Tyypillisessä Sbbr -konfiguraatiossa reaktori sisältää määrän vapaasti liikkuvia biofilmien kantoaaltoja, aivan kuten MBBR, jota pidetään suspensiossa ilmaston tai sekoittamisen avulla reaktiofaasin aikana. Toimintajakso seuraa tavallisen SBR: n hyvin määriteltyjä vaiheita: täytä, reagoi (joka sisältää ilmaston/sekoituksen kantajien suspendoituneiden pitämiseksi), asettua ja piirtää. Settiaseman vaiheen aikana ripustettu biomassa laskeutuu, mutta kantajiin kiinnitetty biofilmi pysyy säiliössä. Siksi dekantoidut jätevedet erotetaan pääasiassa asettuneesta ripustetusta lietteestä eikä suoraan kantajista.
SBR- ja MBBR -periaatteiden yhdistelmä
SBBR yhdistää tehokkaasti kahden erillisen biologisen hoidon lähestymistavan vahvuudet:
- SBR: ltä: Se ottaa käyttöön erän viisaan operatiivisen joustavuuden, mikä mahdollistaa ilmaston tarkan hallinnan, sekoittamisen ja anoksisen/anaerobisen ajanjakson yhden säiliön sisällä. Tämä tekee siitä erittäin mukautuvan vaihteleviin vaikuttaviin kuormiin ja ihanteellisiin ravintoaineiden poistoon (typpi ja fosfori) ohjelmoimalla spesifiset olosuhteet syklin eri vaiheissa. Jatkuvien selkeysten ja lietteen palautuspumppujen eliminointi (kuten jatkuvassa virtaus MBBR -järjestelmässä) on myös SBR: ltä lainattu ominaisuus.
- MBBR: ltä: Se sisältää biofilmien kantajien käytön, joka tarjoaa vakaan ja joustavan alustan kiinnitetyn mikrobien kasvuun. Tämä lisää merkittävästi biomassan pitoisuutta ja monimuotoisuutta reaktorin sisällä, mikä johtaa suurempaan tilavuuskäsittelykapasiteettiin ja paransi kestävyyttä iskukuormituksia tai estäviä yhdisteitä vastaan. Biofilmi tarjoaa suojatun ympäristön hitaasti kasvaville bakteereille (kuten nitriferit) ja ylläpitää vakaata populaatiota, vaikka suspendoituneet biomasskokemukset järkyttävät tai pestään osittain.
Tämä kaksisuuntainen järjestelmä (suspendoitu ja liitetty) mahdollistaa kattavamman ja vakaamman hoitoprosessin.
Hybridi -lähestymistavan edut
SBBR -järjestelmän SBR- ja MBBR -periaatteiden yhdistelmä tuottaa useita pakottavia etuja:
- Tehostettu hoidon tehokkuus: Sekä suspendoituneen että kiinnittyneen kasvun biomassan läsnäolo voi johtaa BOD: n, COD: n ja erityisesti typen (nitrifikaatio ja denitrifikaatio) ja fosforin suurempaan poistotehokkuuteen. Vahva biofilmi toimii "puskurina" operatiivisia häiriöitä vastaan pitäen jatkuvaa suorituskykyä.
- Lisääntynyt tilavuuskuormitus: Kuten MBBR, myös aktiivisen biomassan pitoisuus kantajilla antaa SBBR: lle käsitellä korkeampia orgaanisia ja hydraulisia kuormituksia pienemmässä reaktoritilavuudessa verrattuna tavanomaiseen SBR: hen tai ASP: hen, mikä johtaa kompaktimpaan jalanjälkeen.
- Operatiivinen joustavuus ja hallinta: Säilyttää SBR: ien luontaisen joustavuuden, jolloin operaattorit voivat helposti säätää sykli -aikoja, ilmastuskuvioita ja täyttää/reagoi olosuhteet, jotta voidaan optimoida vaihtelevan laadun, virtausnopeuden ja jätevesien vaatimusten suhteen. Tämä on erityisen edullista ravinteiden poistamiselle.
- Parannetut lietteen ominaisuudet: Biofilmi myötävaikuttaa vakaampaan kokonaisbiomassaan. Vaikka suspendoituneen lietteen on vielä asettuva, biofilmin läsnäolo voi joskus johtaa suspendoituneiden flokkien asettumisominaisuuksiin parantuneiden asettumisominaisuuksien vuoksi puskuroiva vaikutuksen vuoksi mikrobiyhteisöön.
- Shokkikuormien kestävyys: Joustava biofilmi tarjoaa vakaan mikro-organismien populaation, jotka ovat vähemmän alttiita pesulle tai estämiselle epäpuhtauspitoisuuden tai hydraulisten iskujen äkillisistä muutoksista, mikä tekee järjestelmästä erittäin vankan.
- Vähentynyt lietteen tuotanto (mahdollisesti): Biofilmijärjestelmät voivat joskus johtaa alhaisempaan nettolietteen tuotantoon verrattuna puhtaasti suspendoituihin kasvujärjestelmiin, vaikka tämä riippuu erityisistä käyttöolosuhteista.
Sovellukset ja tapaustutkimukset
SBBR-tekniikka soveltuu hyvin moniin sovelluksiin, joissa toivotaan korkean suorituskyvyn, joustavuuden ja kompaktin jalanjäljen, etenkin silloin, kun vaihtelevat kuormat tai tiukat jätevesien stjaardit ovat huolenaihe.
- Pieni ja keskisuuri kunnallinen jäteveden hoito: Ihanteellinen yhteisöille, jotka vaativat voimakasta hoitoa ravinteiden poistoominaisuuksilla ja joilla on avaruusrajoituksia.
- Teollisuuden jäteveden hoito: Erittäin tehokas teollisuudenaloille, jotka tuottavat jätevettä vaihtelevilla orgaanisilla kuormilla tai spesifisillä yhdisteillä, jotka hyötyvät vakaasta biofilmiyhteisöstä. Esimerkkejä ovat:
- Ruoka ja juoma (esim. Viinitilat, panimot, välipala ruokatuotanto)
- Tekstiiliteollisuus (väri- ja BOD: n poistamiseksi)
- Lääkevalmistus
- Kantopaikan suojelemahoito (tunnetaan suurista ja muuttuvista orgaanisista/typpikuormista)
- Nykyisten kasvien päivitys: Nykyiset SBR: t tai tavanomaiset aktivoidut lietteen säiliöt voidaan jälkiasentaa MBBR -kantajilla kapasiteetin parantamiseksi, ravinteiden poistamisen parantamiseksi ja kestävyyden lisäämiseksi muuttamalla ne tehokkaasti SBBR: ksi. Tämä tarjoaa kustannustehokkaan ratkaisun kasvien laajentumiseen tai vaatimustenmukaisuuspäivityksiin.
- Hajautetut hoitojärjestelmät: Sopii etäpaikkoihin, lomakohteisiin ja kehitykseen, jossa tarvitaan luotettavaa ja korkealaatuista hoitoa ilman laajaa infrastruktuuria.
Tapaustutkimukset korostavat usein SBBR: n kykyä saavuttaa korkean kehon, TSS: n ja ammoniakin poistaminen johdonmukaisesti, jopa haastavissa olosuhteissa, mikä tekee siitä arvokkaan vaihtoehdon nykyaikaisessa jäteveden käsittelymaisemassa.
Vertaileva analyysi
Optimaalisen jätevedenkäsittelytekniikan valitseminen käytettävissä olevien vaihtoehtojen joukosta - aktivoitu lietteprosessi (ASP), sekvensointierareaktori (SBR), liikuttamalla sängyn bioreaktoria (MBBR), membraanin bioreaktoria (MBR) ja sekvensointia erän biofilm -reaktoria (SBBR) - vaatii perusteellisen ymmärryksen suhteellisesta suorituskyvystään avainmetrien yli. Tämä osa tarjoaa vertailevan analyysin, joka keskittyy tehokkuuteen, kustannuksiin, jalanjälkeen ja operatiiviseen monimutkaisuuteen.
Tehokkuusvertailu (BOD, TSS: n poisto)
Biologisen jäteveden käsittelyn ensisijaisena tavoitteena on poistaa orgaaniset epäpuhtaudet (mitattu biokemiallisena hapenkysyntään tai BOD: ksi ja kemiallisen hapen kysynnän tai turskan) ja suspendoituneiden kiinteiden aineiden (TSS). Ravinteiden poisto (typpi ja fosfori) on myös yhä kriittisempi.
Tekniikka | BOD/COD -poisto | TSS: n poisto | Nitrifikaatio | Denitrifikaatio | Biologinen P -poisto | Tehokkuuden keskeiset vahvuudet |
ASP | Erinomainen (90-95%) | Erinomainen (90-95%) | Hyvä (riittävästi SRT) | Hyvä (oksisilla vyöhykkeillä) | Kohtalainen (vaatii erityistä suunnittelua) | Todistettu, luotettava peruspoistoon |
SBR | Erinomainen (90-98%) | Erinomainen (95-99%) | Erinomainen (hallittu ilmastus) | Erinomainen (ohjelmoitavat anoksiset/anaerobiset vaiheet) | Erinomainen (ohjelmoitavat anaerobiset/aerobiset vaiheet) | Korkea ja johdonmukainen jätevesien laatu, erinomainen ravintoaineiden poisto |
MBBR | Erittäin hyvä tai erinomainen (85-95%) | Vaatii Clarfication (Clerifer tarjoaa TSS: n poistumisen) | Erinomainen (vakaa biofilmi) | Hyvä (oksisella MBBR: llä tai yhdistetyillä prosesseilla) | Rajoitettu (pääasiassa orgaaninen/typpi) | Kasvallisuus, korkea tilavuuskuormitus BOD/N: lle |
MBR | Erinomainen (95-99%) | Lähes 100% (kalvoeste) | Erinomainen (pitkä SRT) | Erinomainen (ohjelmoitavat anoksiset vyöhykkeet) | Erinomainen (korkea MLSS, pitkä SRT) | Parempi jätevesien laatu (TSS, patogeenit), korkean ravinteiden poisto |
SBBR | Erinomainen (90-98%) | Erinomainen (95-99%, SBR: n laskeutumisen vuoksi) | Erinomainen (vakaa biofilmi ja ohjelmoitavat vaiheet) | Erinomainen (ohjelmoitavat anoksiset vaiheet) | Erinomainen (ohjelmoitavat anaerobiset/aerobiset vaiheet) | Vahvuus ja joustavuus, korkean ravinteiden poisto, korkeampi kapasiteetti kuin SBR |
Yhteenveto tehokkuudesta:
- MBR Erottuu sen poikkeuksellisesta jätevesien laadusta, etenkin TSS: n ja patogeenin poistosta, fyysisen kalvon esteen vuoksi. Se on usein valinta, kun tarvitaan suora uudelleenkäyttö tai päästö arkaluontoisille vesille.
- SBR ja SBBR Tarjoa erittäin joustavia ja tehokkaita järjestelmiä tiukan BOD: n, TSS: n ja erityisesti ravinteiden poistamisen (typen ja fosforin) saavuttamiseksi ohjelmoitavien eräoperaatioidensa kautta. SBBR lisää kestävyyttä ja suurempaa kapasiteettia biofilmin vuoksi.
- MBBR Excels for BOD- ja typen poistotehokkuus ja se on erittäin vankka, mutta vaatii silti tavanomaisen selkeän TSS -erottelua, samanlainen kuin ASP.
- ASP on edelleen vankka esiintyjä BOD/TSS: n perustamiselle suurilla asteikoilla, mutta saattaa vaatia erikoistuneempia kokoonpanoja ja suurempia jalanjälkiä edistyneiden ravinteiden poistamiseksi.
Kustannusanalyysi (CAPEX, OPEX)
Kustannukset ovat kriittinen tekijä, joka kattaa sekä investointien (CAPEX) alkuperäisen asennuksen ja operatiivisten menojen (OPEX) jatkuvaa juoksua ja ylläpitoa varten.
Tekniikka | Capex (suhteellinen) | OPEX (suhteellinen) | Tärkeimmät kustannuskuljettajat |
ASP | Kohtuullinen | Kohtalainen korkea | Siviilityöt (suuret tankit), ilmastusenergia, lietteen hävittäminen |
SBR | Kohtalainen korkea | Kohtuullinen | Automaatio/hallintalaitteet, ilmastoenergia, lietteen hävittäminen |
MBBR | Kohtalainen korkea | Kohtuullinen | Kantajavälineet, ilmastoenergia, siviilityöt (pienemmät säiliöt) |
MBR | Korkea | Korkea | Kalvot (alku- ja korvaava), ilmastonergia (bio ja pesu), puhdistuskemikaalit, pumppaus |
SBBR | Korkea | Kohtalainen korkea | Kantajaväline, automaatio/hallinta, ilmastoenergia, lietteen hävittäminen |
Yhteenveto kustannuksista:
- MBR on tyypillisesti korkein Capex ja Opex Kalvojen kustannusten, niiden korvaamisen, ilmaston energian (sekä biologisen että kalvon pesun) ja kemiallisen puhdistuksen takia. Korkeampi jätevesien laatu ja pienempi jalanjälki voivat kuitenkin perustella nämä kustannukset tietyissä skenaarioissa.
- ASP usein on alempi capex perusjärjestelmille, mutta sen OPEX voi olla merkittävä ilmaston korkean energiankulutuksen ja huomattavien lietteen hallintakustannusten vuoksi.
- SBR on Kohtalainen tai korkea capex Hienostuneiden kontrollien ja mahdollisesti suurempien säiliöiden määrien tarvetta johtuen kuin jatkuva järjestelmä, mutta sen OPEX voi olla kohtalainen, varsinkin jos ravinteiden poisto on optimoitu.
- MBBR on Kohtalainen tai korkea capex Kuljettajien kustannusten vuoksi, mutta sen opx on yleensä maltillinen, mikä hyötyy siitä, että RAS: n pumppaaminen ei ole.
- SBBR on a korkeampi capex kuin puhdas SBR, joka johtuu kantajista, ja sen OPEX on samanlainen kuin SBR tai MBBR, ilmaston ja lietteen tuhlauksen laajuudesta riippuen.
Jalanjäljen vertailu
Maa -alueen vaatimukset ovat usein merkittävä rajoitus, etenkin kaupunkien tai tiheästi asutuilla alueilla.
Tekniikka | Suhteellinen jalanjälki | Ensisijaiset syyt koon |
ASP | Erittäin suuri | Suuret ilmaston säiliöt, huomattavat sekundaariset selkeyttäjät, lietteenkäsittely |
SBR | Kohtalainen suuri | Yksi säiliö, mutta tarvitsee tilavuuden täyttö-/vetoa syklille ja asettumiselle |
MBBR | Pieni | Korkea biomassan pitoisuus kantajiin, mutta tarvitsee silti selkeän |
MBR | Hyvin pieni | Korkeat MLS: t, selkeyttä ei tarvita, kompaktit membraanimoduulit |
SBBR | Pieni | Yhdistää SBR -kompaktiuden MBBR: n korkean tilavuuden kuormitukseen; Ei selkeyttäjää ripustetulle lietteelle, mutta säiliön koko on edelleen suurempi kuin MBR tietylle virtaukselle. |
Yhteenveto jalanjäljestä:
- MBR on kiistaton voittaja pienin jalanjälki , mikä tekee siitä ihanteellisen kaupunkialueille tai jälkiasennuksille, joissa tilaa on rajoitettu.
- MBBR tarjoaa myös huomattavasti Vähentynyt jalanjälki Verrattuna ASP: hen, mutta vaatii silti säilytysten jälkeistä.
- SBR and SBBR ovat yleensä kompakteja kuin ASP, koska ne integroivat useita prosesseja yhdeksi säiliöksi. SBBR tarjoaa mahdollisesti pienemmän jalanjäljen kuin puhdas SBR johtuen biokalvosta suuremmasta tilavuustehokkuudesta.
- ASP vaatii suurin jalanjälki sen monien, suurten ja jatkuvasti käyttävien säiliöiden vuoksi.
Toiminnan monimutkaisuus
Automaatiotaso ja vaadittavat käyttötaitot ovat tärkeitä näkökohtia.
Tekniikka | Toiminnan monimutkaisuus | Monimutkaisuuden keskeiset näkökohdat |
ASP | Kohtuullinen | Lietteen hallinta (bulking, vaahtoaminen), ilmastonhallinta, kiinteiden aineiden käsittely. Suhteellisen vakaa kerran optimoitu. |
SBR | Kohtalainen korkea | Hienostunut automaatio ja syklien hallinta, vaiheenaikat, ravinteiden poisto. Herkkä hallintajärjestelmän viat. |
MBBR | Kohtuullinen | Ilmoitusoptimointi kantoaallon liikkeelle, median säilyttämiselle, säilyttämisen jälkeiselle hallinnalle. Vähemmän herkkä biomassan häiriöille. |
MBR | Korkea | Kalvojen likaantumisen hallinta, puhdistusprotokollat (kemiallinen/fysikaalinen), eheyden testaus, energianhallinta ilmaston/pumppauksen kannalta. |
SBBR | Korkea | Yhdistää SBR: n hallinnan monimutkaisuuden MBBR -kantolaitteiden hallintaan ja ilmastoon sekä suspendoituneelle että kiinnitetylle kasvulle. |
Yhteenveto operatiivisesta monimutkaisuudesta:
- MBR on yleensä toiminnallisesti monimutkainen Huolellisen kalvonhallinnan, puhdistuksen ja eheyden seurannan tarpeen vuoksi.
- SBR and SBBR vaatia korkea automaatio- ja ammattitaitoiset operaattorit Eräsyklien tarkan ajoituksen hallitsemiseksi ja ravinteiden poistamiseksi optimoimiseksi.
- MBBR on yleensä kohtalaisen monimutkainen , vaatii huomiota kantolaitteen pidättämiseen ja säilyttämisen jälkeiseen, mutta vähemmän alttiita biomassan häiriöille kuin ASP.
- ASP , vaikka näennäisesti yksinkertainen vaatii edelleen Kohtalainen operatiivinen monimutkaisuus Liete -siirtymäkelpoisuuden hallitsemiseksi ja optimaalisten olosuhteiden ylläpitämiseksi biologiseen aktiivisuuteen.
Sovellukset ja tapaustutkimukset
Kunkin jätevedenkäsittelytekniikan teoreettisten etujen ja haittojen ymmärtäminen on välttämätöntä, mutta yhtä tärkeä on nähdä, kuinka ne toimivat reaalimaailman skenaarioissa. Tässä osassa tutkitaan tyypillisiä sovelluksia MBBR: lle, MBR: lle, SBR: lle, ASP: lle ja SBBR: lle, korostaen niiden soveltuvuutta erilaisiin haasteisiin havainnollisilla tapaustutkimuksilla.
MBBR -tapaustutkimukset
Sovellukset: MBBR on laajalti hyväksytty sekä kunnalliselle että teollisuusjäteveden käsittelylle, etenkin jos olemassa olevat kasvit tarvitsevat päivityksiä, tarvitaan korkeammat kuormat tai kompakti ratkaisu typen poistoon. Sen kestävyys tekee siitä sopivan lujuuden orgaanisen jäteveden hoitamiseen.
Tapaustutkimusesimerkki: Nitrifikaation kunnallinen kasvien päivitys
- Haaste: Keskikokoinen kunnallinen jätevedenpuhdistamo oli ammoniakkitypen tiukempia jätevesien rajoituksia, ja sen tavanomainen aktivoitu liettejärjestelmä yritti jatkuvasti tavata niitä, etenkin kylmempinä kuukausina. Kasvilla oli myös rajoitettua tilaa laajentumiseen.
- Ratkaisu: Kasvi päätti toteuttaa MBBR-vaiheen esikäsittelyvaiheeksi nitrifikaatioon. Nykyiset ilmaston altaat jälkiasennettiin lisäämällä MBBR -kantoaaltoja ja ylläpitämällä riittävää ilmastoa.
- Tulokset: MBBR -päivitys paransi merkittävästi nitrifikaatiotasoa, jolloin laitos pystyi jatkuvasti täyttämään uudet ammoniakkien purkausrajat. MBBR: n kompakti luonne salli päivityksen nykyisessä jalanjäljessä välttäen uusien säiliöiden kallista siviilirakentamista. Vakaa biofilmi osoittautui kestäviksi lämpötilan vaihteluille varmistaen luotettavan suorituskyvyn.
Tapaustutkimusesimerkki: Teollisuuden jätevedenkäsittely (elintarvikkeiden jalostus)
- Haaste: Suuri elintarvikkeiden jalostuslaitos tuotti erittäin lujaa orgaanista jätevettä vaihtelevilla BOD-kuormituksilla, mikä vaikeuttaa niiden olemassa olevan anaerobisen hoidon, jota seurasi aktivoitu lietteen lampi jatkuvan noudattamisen saavuttamiseksi.
- Ratkaisu: Aerobinen MBBR -järjestelmä asennettiin primaariseksi biologiseksi käsittelyvaiheeksi. MBBR on suunniteltu käsittelemään korkeaa orgaanista kuormitusta käyttämällä korkeaa täyteprosenttia kantajia.
- Tulokset: MBBR -järjestelmä stabiloi tehokkaasti hoitoprosessin saavuttaen yli 90%: n BOD: n poistoa jopa muuttuvalla vaikuttavilla. Biofilmin kestävyys käsitteli tuotantomuutosten iskukuormia, mikä johtaa johdonmukaiseen jätevesien laatuun ja sääntelyn noudattamiseen, samalla kun se vaatii pienempää jalanjälkeä kuin vertailukelpoinen tavanomainen aerobinen järjestelmä.
MBR -tapaustutkimukset
Sovellukset: MBR -tekniikka valitaan yhä enemmän hankkeisiin, joissa vaaditaan korkeinta jätevesien laatua veden uudelleenkäytöstä, päästölle ympäristölle herkoille alueille tai silloin, kun maan saatavuus on vakavasti rajoitettu. Se on yleinen sekä kunnallisissa että monimutkaisissa teollisuusskenaarioissa.
Tapaustutkimusesimerkki: Kunnan veden uudelleenkäyttöhanke
- Haaste: Nopeasti kasvava rannikkokaupunki kohtasi veden niukkuutta ja pyrki maksimoimaan vesivarojensa käsittelemällä kunnallisen jäteveden kasteluun soveltuvan standardiin ja teollisuuskehittämättömiin käyttötarkoituksiin. Maa suurelle tavanomaiselle kasvien laajenemiselle oli niukasti ja kallista.
- Ratkaisu: MBR -kasvi rakennettiin. Järjestelmä korvasi tavanomaiset sekundaariset selkeyttimet ja korkea-asteen suodattimet tuottaen korkealaatuisen tunteen, jota voitaisiin edelleen käsitellä käänteisosmoosilla erityisissä uudelleenkäyttösovelluksissa.
- Tulokset: MBR -järjestelmä toimitti jätevesien erittäin matalalla TSS: llä ja sameuden, käytännössä vapaa bakteereista, mikä ylittää suunnitellun uudelleenkäyttösovelluksen vaatimukset. Kasvin jalanjälki oli huomattavasti pienempi kuin mitä tavanomainen vastaava kapasiteetti olisi vaadittu, säästäen arvokasta rannikkoaluetta.
Tapaustutkimusesimerkki: Farmaseuttinen teollisuuden jäteveden hoito
- Haaste: Lääkeyritys, jota tarvitaan monimutkaisten jäteveden käsittelemiseksi, joka sisältää erilaisia orgaanisia yhdisteitä, jotta saadaan vastaanottavalle joelle tiukat purkausrajat ja tutkimaan sisäisen veden kierrätyksen potentiaalia.
- Ratkaisu: MBR-järjestelmä valittiin sen kyvystä käsitellä monimutkaisia orgaanisia aineita ja tuottaa korkealaatuista jätevesiä. MBR sallii pitkän lietteen retentioajan (SRT), josta on hyötyä hitaasti biohajoavien yhdisteiden hajottamiselle.
- Tulokset: MBR -järjestelmä saavutti jatkuvasti korkean poistotehokkuuden COD: lle ja muille erityisille epäpuhtauksille, mikä mahdollistaa tiukkojen vastuuvapauden määräysten noudattamisen. Korkealaatuinen permeaatti avasi myös mahdollisuudet veden kierrätykselle laitoksen sisällä vähentäen makean veden kulutusta.
SBR -tapaustutkimukset
Sovellukset: SBR: t ovat erittäin monipuolisia, sopivat pienille ja keskisuurille kunnille, hajautetuille hoitojärjestelmille ja teollisuussovelluksille, joissa on vaihtelevia virtauksia ja kuormia, etenkin silloin, kun edistyksellinen ravinteiden poisto on etusijalla.
Tapaustutkimusesimerkki: Hajautettu yhteisön jäteveden hoito
- Haaste: Uusi asuinkehitys, joka sijaitsee kaukana Keski -kunnanpuhdistamoista, vaati riippumatonta jätevedenkäsittelyratkaisua, joka voisi täyttää tiukat ravintoaineiden purkausrajat ja toimia vaihtelevilla käyttöasteella.
- Ratkaisu: Kaksisarjasta SBR-järjestelmä toteutettiin. SBR: n ohjelmoitava luonne mahdollisti anaerobisten, oksisten ja aerobisten faasien optimoinnin samanaikaisen nitrifikaation ja denitrifikaation sekä biologisen fosforinpoiston saavuttamiseksi.
- Tulokset: SBR-järjestelmä tuotti jatkuvasti korkealaatuista jätevettä matalalla BOD: lla, TSS: llä, typellä ja fosforilla, joka soveltuu paikalliseen puroon purkamiseen. Operatiivinen joustavuus antoi järjestelmän sopeutua tehokkaasti asuinyhteisöille ominaisia vaihtelevia virtauksia, minimoimalla energiankulutuksen matalan virtauksen aikana.
Tapaustutkimusesimerkki: meijeriteollisuuden jätevesikäsittely
- Haaste: Meijerituotteiden prosessointilaitoksella oli merkittäviä eroja jäteveden virtauksessa ja orgaanisessa lujuudessa koko päivän ja viikon ajan, mikä vaikeutti jatkuvan virtausjärjestelmän toimintaa. Suuret orgaaniset ja typpikuormat olivat läsnä.
- Ratkaisu: SBR -järjestelmä asennettiin. Eräoperaatio käsittelee luontaisesti muuttuvia virtauksia, ja kyky hallita reaktiofaaseja mahdollistivat meijeriorgaanisten ja tehokkaan typen poistot.
- Tulokset: SBR hallitsi menestyksekkäästi vaihtelevia kuormia, käsittelemällä jatkuvasti meijerituotteita päästölupien täyttämiseksi. Sisäänrakennettu tasoitus täyttövaiheessa ja kontrolloidut React/Settle -vaiheet varmistivat luotettavan suorituskyvyn jopa huipputuotanto-aikoina.
ASP -tapaustutkimukset
Sovellukset: Aktivoitu lietteen prosessi on edelleen työhevonen suurten kuntien jätevesikäsittelyyn maailmanlaajuisesti. Sitä sovelletaan myös teollisuusympäristöissä, joissa jätevesi on erittäin biohajoavia ja suuria maa -alueita on saatavana.
Tapaustutkimus: Suuri kunnallinen jätevedenpuhdistamo
- Haaste: Suurin pääkaupunkiseuduttava pinta-ala vaati kotimaisen ja kaupallisen jäteveden jatkuvaa, suurta volyymikäsittelyä BOD: n ja TSS: n tavanomaisten vastuuvapauden rajojen saavuttamiseksi.
- Ratkaisu: Suunniteltiin tavanomainen aktivoitu lietteen tehdas, jossa oli useita suuria ilmaston altaat ja toissijaiset selkeyttimet, jotka toimivat rinnakkain.
- Tulokset: ASP hoiti menestyksekkäästi miljoonia gallonoja päivässä, ja se saavutti luotettavasti yli 90%: n BOD: n ja TSS: n poistamisen. Sen vankka muotoilu mahdollisti suurten saapuvien virtausten käsittelemisen ja tarjosi kustannustehokkaan ratkaisun erittäin suurelle kapasiteetille. Jatkuva optimointi keskittyi ilmaston tehokkuuteen ja lietteen hallintaan.
Tapaustutkimusesimerkki: Massan ja paperitehtaan jätevesikäsittely
- Haaste: Massa- ja paperitehdas tuotti suuren määrän biohajoavaa jätevettä, jolla oli korkea orgaaninen pitoisuus. Ensisijainen huolenaihe oli tehokas BOD -vähennys ennen vastuuvapautta.
- Ratkaisu: Laajennettu ilmaston aktivoitu lietteen prosessi toteutettiin. Pitkä hydraulinen retentioaika, joka tarjoaa pidennetyn ilmaston suunnittelun, mahdollisti tehtaan jätevesissä olevien kompleksisten orgaanisten yhdisteiden perusteellisen hajoamisen.
- Tulokset: ASP vähensi BOD- ja TSS -pitoisuuksia tehokkaasti yhteensopiviin tasoihin. Vaikka todistettu luotettavuus ja suhteellisen alhainen operatiivinen monimutkaisuus tälle teolliselle sovellukselle vaativat huomattavaa jalanjälkeä, tekivät siitä sopivan valinnan.
SBBR -tapaustutkimukset
Sovellukset: SBBR: t ovat syntymässä tilanteissa, jotka vaativat molempien maailmojen parhaat puolet: SBR: ien joustavuus ja ravinteiden poisto yhdistettynä biofilmijärjestelmien kestävyyteen ja suurempaan tilavuustehokkuuteen. Ne ovat erityisen arvokkaita korkean lujuuden tai muuttuvien teollisuusjätteiden ja kompaktien kunnan ratkaisujen suhteen, jotka vaativat edistynyttä hoitoa.
Tapaustutkimusesimerkki: Kantopaikan suototaloushoito
- Haaste: Kaatopaikkojen suojelemisen hoitaminen on tunnetusti vaikeaa sen erittäin muuttuvasta koostumuksesta, korkeista ammoniakkipitoisuuksista ja turmeltumattomien orgaanisten yhdisteiden läsnäolosta.
- Ratkaisu: SBBR -järjestelmä suunniteltiin. SBR: n eräoperaatio tarjosi joustavuuden sopeutuakseen erilaisiin suotovesominaisuuksiin, kun taas MBBR -kantajat tarjosivat vakaan biofilmin jatkuvan nitrifikaation/denitrifikaation ja vaikeiden orgaanisten aaltojen jakautumisen parantamiseksi.
- Tulokset: SBBR osoitti erinomaista suorituskykyä poistamalla korkeat ammoniakkitypen pitoisuudet ja vähentävät turskaa, jopa vaihtelevilla vaikutteilla. Joustava biofilmiin kestävät estävät yhdisteet, joita usein löytyy suotovesissa, johtavat vakaampaan ja luotettavampaan käsittelyyn verrattuna puhtaasti suspendoituneisiin kasvujärjestelmiin.
Tapaustutkimusesimerkki: Teollisen SBR: n päivitys kapasiteetin ja kestävyyden saavuttamiseksi
- Haaste: Nykyinen SBR -järjestelmä kemiallisessa valmistuslaitoksessa yritti vastata lisääntyneisiin kapasiteetin tarpeisiin ja ylläpitää johdonmukaista jätevesien laatua huipputuotannon aikana lisääntyneen orgaanisen kuormituksen vuoksi.
- Ratkaisu: Nykyisiin SBR -säiliöihin lisättiin MBBR -kantoaaltoja muuntamalla ne tehokkaasti SBBR: ksi. Uusia säiliöitä ei tarvinnut.
- Tulokset: Kantajien lisääminen lisäsi merkittävästi olemassa olevien säiliöiden tilavuuskäsittelykapasiteettia, jolloin kasvi pystyi käsittelemään lisääntynyttä kuormaa laajentamatta sen jalanjälkeä. Hybridijärjestelmä osoitti myös suurempaa joustavuutta iskukuormille, mikä johti johdonmukaisempaan suorituskykyyn ja vähentyneisiin operatiivisiin häiriöihin.