Ardbhaint Nítrigine i WWTPanna: Dearadh Próisis MBBR Bithscannán Pure & Anailís Feidhmíochta|Cás-Staidéar

Dearadh Innealtóireachta agus Feidhmíocht Próiseas MBBR Bithscannán Pure le haghaidh Ardbhaint Nítrigine

Le dul chun cinn cuimsitheach na tógála sibhialtachta éiceolaíochta na Síne, tá na caighdeáin urscaoilte do ghléasraí cóireála fuíolluisce (WWTPanna) ag éirí níos déine. Éilíonn an caighdeán Grád A den "Caighdeán Doirteadh Truailleán do Ghléasraí Cóireála Fuíolluisce Bardasach" (GB 18918-2002) TN Níos lú ná nó cothrom le 15 mg/L, agus socraíonn caighdeáin áitiúla i réigiúin mar Beijing agus Shandong an teorainn go sainráite ag TN Níos lú ná nó cothrom le 10 mg/L. Síneann na caighdeáin ardaithe seo thar theorainneacha cáilíochta uisce amháin, rud a chuireann éilimh níos déine ar chobhsaíocht eisilteach. Dá bhrí sin, tá géarghá le cumas bainte nítrigine na bpróiseas cóireála a fheabhsú. Cur chuige amháin is ea an dáileog foinse carbóin a mhéadú sa phróiseas atá ann cheana féin chun dínitriú a fheabhsú, ach bíonn costais oibriúcháin arda agus astuithe carbóin méadaithe mar thoradh air seo. De rogha air sin, is féidir feabhas a chur ar bhaint TN, an gá atá le foinsí carbóin seachtracha a laghdú, agus astuithe carbóin a laghdú trí áiseanna chun cinn a bhaint nítrigine a chur leis, agus modhanna bithscannáin á n-úsáid go minic chun baictéir dínitríneacha a shaibhriú go héifeachtach. Tá an Imoibreoir Bithscannáin Leaba Bogtha (MBBR), lena buntáistí a bhaineann le saibhriú láidir baictéir feidhme, lorg beag, agus oibriú agus cothabháil simplí, curtha i bhfeidhm go forleathan i dtógáil, leathnú agus uasghrádú WWTPanna. Is féidir leis caighdeáin sceite a bhaint amach go cobhsaí níos fearr ná cáilíocht uisce dromchla leath-Aicme IV agus tá poitéinseal agus buntáistí suntasacha aige maidir le hardbhaint nítrigine sna WWTPanna. Glacann an t-alt seo WWTP i Shandong mar chás-staidéar chun anailís a dhéanamh ar an réasúnaíocht dearaidh agus ar fheidhmíocht oibríochta próiseas íon biofilm MBBR a chur i bhfeidhm le haghaidh baint nítrigine chun cinn, arb é is aidhm dó tagairt theicniúil a sholáthar do dhínitriú fuíolluisce éifeachtach.

1. Forbhreathnú ar an Tionscadal

1.1 Réamhrá an Tionscadail

Tógadh WWTP i Shandong i dhá chéim. Coimisiúnaíodh an chéad chéim, ag baint úsáide as an bpróiseas BIOLAK, go hoifigiúil i mí na Samhna 2003 le toilleadh cóireála de 40,000 m³/d. Taispeántar leagan amach an phróisis BIOLAK agus an limistéar atá ar fáil le haghaidh uasghrádú iFíor 1. Ar dtús, chomhlíon an caighdeán eisilteach caighdeán Grád B GB 18918-2002. Faoi 2020, trí dháileáil feabhsaithe foinse carbóin agus trí ardchóireáil a chur leis, feabhsaíodh cáilíocht an eisiltigh go dtí an caighdeán Grád A. Faoi 2023, tar éis trí bliana oibríochta, d'fhéadfadh cáilíocht fhoriomlán an eisiltigh an caighdeán Grád A a chomhlíonadh go ginearálta, ach bhí dhá dhúshlán mhór ann maidir le baint nítrigine:

Dosage Foinse Ardcharbóin: Chun an sprioc de TN Níos lú ná nó cothrom le 15 mg/L a bhaint amach, bhí gá le méid suntasach foinse charbóin sheachtrach. Léirigh ríomhanna bunaithe ar chodanna próisis cóimheas C/N chomh hard le 5.9, ach níor theastaigh ach C/N de 4.5–5.0 ón bpróiseas AAO sa dara céim den ghléasra chun comhlíonadh cobhsaí TN a chinntiú. Chuir an breisiú foinse mór carbóin isteach go diúltach freisin ar an bpróiseas nítriúcháin aeróbach, ag méadú an t-éileamh ar ocsaigin sa chrios aeróbach.

Drochchobhsaíocht maidir le Baint Nítrigine: Ós rud é gur tharla nítriú agus dínitriú san umar céanna faoi choinníollacha éagsúla a bhí riachtanach, bhí gá le paraiméadair oibriúcháin a choigeartú go minic bunaithe ar athruithe ionchuir. Bhí sé contrártha le rialú NH₃-N agus TN, rud a d’fhág go raibh sé deacair cothromaíocht chobhsaí a choinneáil idir nítriú agus dí-áitiú. Bhí friotaíocht ualaigh turraing an chórais ar an meán, rud a d'eascair droch-chobhsaíocht eisilteach.

Dá bhrí sin, bhí gá le huasghrádú ar an bpróiseas bunaidh BIOLAK, leis na cuspóirí lárnacha maidir leis an gcoimhlint idir nítriú agus dínitriú a réiteach, costais oibriúcháin a bhaint nítrigine a laghdú, agus cobhsaíocht eisilteach a fheabhsú.

1.2 Dúshláin Uasghrádaithe

Toisc go raibh an próiseas BIOLAK mí-oiriúnach le haghaidh modhnú in umar chun feidhmíocht a fheabhsú, ba é an plean cóireáil a neartú trí ardaonad nua bainte nítrigine a thógáil. Dhírigh bunphróiseas BIOLAK go príomha ar nítriú agus dínitriú mar thánaisteach, agus dhírigh an próiseas nua ar dhínitriú. I bhfianaise na riachtanas athchóirithe iarbhír, bhí dhá mhórdhúshlán os comhair an tionscadail: talamh teoranta a bhí ar fáil don phróiseas nua agus riachtanais ardéifeachtúlachta oibriúcháin.

Talamh ar Fáil Teoranta do Phróiseas Nua: B’éigean an tógáil nua a thabhairt chun críche laistigh den láithreán gléasra a bhí ann cheana féin, nach raibh aon talamh in áirithe ann go bunúsach. Ní rabhthas in ann tógáil ach ar chrios glas in aice leis na humair BIOLAK, a raibh achar de 400 m² ar fáil. Chiallaigh sé seo go gcaithfeadh lorg an tionscadail nua in aghaidh an aonaid uisce cóireáilte a bheith níos lú ná nó cothrom le 0.01 m²/(m³·d).

Riachtanais Ardéifeachtúlachta Oibriúcháin: Ní uasghrádú simplí a bhí anseo ach leas iomlán a bhaint as an gcrios feidhme bithcheimiceach. Bhíothas ag súil go láimhseálfadh an t-aonad nua ualach bainte nítrigine de 20 mg/L. Ní hamháin go gcaithfí an próiseas seo a chríochnú ar thalamh teoranta ach bhí gá leis an dáileog foinse carbóin a laghdú i gcomparáid leis an dínitriú BIOLAK bunaidh agus ag an am céanna feidhmíocht dínitriúcháin chobhsaí a chinntiú. Mar sin, cuireadh éilimh arda ar éifeachtúlacht bhaint nítrigine agus éifeachtúlacht úsáid foinse carbóin.

2. Comparáid agus Roghnú Próisis

Tar éis cóireála le próiseas BIOLAK, is éard atá san eisilteach TN den chuid is mó de nítrigin níotráite. Faoi láthair, úsáideann próisis chun cinn aibíochta a bhaint nítrigine go príomha modhanna bithscannáin, arb iad is sainairíonna iad na miocrorgánaigh a shaibhríonn go héifeachtach ar dhromchlaí iompróra i stát ceangailte, ag tairiscint éifeachtúlacht saibhrithe baictéir i bhfad níos airde ná próisis sloda gníomhachtaithe traidisiúnta. Is féidir próisis bithscannáin a roinnt tuilleadh ina gcineálacha leaba seasta agus gluaiseachta bunaithe ar sreabhánú iompróra, mar a thaispeántar inFíor 2 .Úsáideann scagairí dínitriúcháin, gnáthphróisis bhithscannáin leapacha fosaithe, meán scagtha gráinneach fosaithe mar iompróirí fáis mhiocróbaigh. Trí fhoinse charbóin sheachtrach a chur leis, déanann siad dínitriú an bhithscannáin agus scagachán na meán a ghiaráil chun NO₃ a bhaint go comhuaineach.^--N, SS, agus truailleáin eile. I measc na mbuntáistí tá cáilíocht uisce cóireáilte cobhsaí, ní gá soiléiritheoirí tánaisteacha, agus leagan amach dlúth, rud a fhágann go n-úsáidtear iad go forleathan in uasghrádú WWTP mar aonad cóireála chun cinn chun baint TN ó eisilteach tánaisteach a neartú. Ní mór díriú, áfach, ar thionchar C/N ar ard-éifeachtúlacht dínitriúcháin. Bhain tionscadal uasghrádaithe Chéim I WWTP Pingtang, le toilleadh 40,000 m³/d freisin, úsáid as scagaire dínitriúcháin + snámhacht aeir tuaslagtha ardéifeachtúlachta (DAF) mar an ardphróiseas cóireála chun eisilteach TN a ardú go gar-Aicme IV caighdeáin uisce dromchla, ag baint amach lorg coise de thart ar 0.04m², ach a chumasaíonn lorg coise de thart ar 0.04m², agus a chumasaíonn cóireáil talún de thart ar 0.,04m², agus a chumasaíonn cóireáil talún de thart ar 0.,04m², agus a choigilt. a C/N chomh hard le 18.34. Chun caighdeáin áitiúla nua d’eisilteach TN a bhaint amach, ghlac Ionad Athshlánaithe Uisce Chengdu Uimh. 9 le umar dríodraithe ard-dlúis agus scagaire leaba dínitríneach mar phróiseas uasghrádaithe, le C/N de 5.7, ag baint amach ardchóireáil faoi chaighdeáin arda. Níorbh fhéidir le WWTP Dingqiao i Haining na caighdeáin scaoilte Grád A a theastaíonn d'Abhantrach Qiantang a chomhlíonadh. Tá Gao Feiya et al. úsáid as scagaire leaba domhain dínitrifying le haghaidh ardchóireáil TN, ag baint SS agus TP ag an am céanna, ag tabhairt cáilíocht eisilteach gar do quasi-chaighdeáin Aicme IV, ach le C/N ard de 15.68, rud a fhágann go bhfuil costais arda bainte nítrigine ann. Ina theannta sin, teastaíonn aisníocháin rialta ó phróisis scagairí, go hiondúil úsáid a bhaint as aer-sciúradh, rud a d’fhéadfadh tionchar a bheith aige ar chobhsaíocht oibriúcháin.

éagobhsaíocht i scagairí dínitríneacha, tá aird tarraingthe ar thaighde ar dhínítriú uathtrófach bunaithe ar sulfair (SAD) a chur i bhfeidhm ar scagairí dínitriúcháin. Úsáideann SAD comhdhúile eiliminteach sulfair nó sulfair mar dheontóirí leictreon faoi choinníollacha anaeróbach nó ain-ocsacha chun NO₃ a laghdú^--N go N₂. Tugann sé buntáistí cosúil le dea-éifeachtúlacht denitrification, gan aon ghá le foinse carbóin orgánach, costas oibriúcháin íseal, agus táirgeadh sloda íseal. Amhrán Qingyuan et al. staidéar ar éifeacht a bhaint nítrigine scagaire SAD ar eisilteach tánaisteach. Tar éis na coinníollacha píolótacha a bharrfheabhsú, d'fhan baint níotráite cobhsaí os cionn 95%, ach shroich an ráta tomhaltais meán 20% gach bliain, ag gabháil le tiúchan méadaithe sulfáit eisilteach agus laghdaigh pH. Chun rioscaí truaillithe tánaisteacha a sheachaint ó SAD, Li Tianxin et al. meáin ullmhaithe trí mheascán de phúdar sulfair agus aolchloiche a mhilleadh. Trí cion áirithe aolchloiche a chur leis an leaba scagaire, neodaíodh an aigéadacht a ghintear agus tháirgtear deascán CaSO₄, laghdaigh tiúchan sulfáit eisiltigh agus aghaidh go héifeachtach ar shaincheisteanna táirgeadh aigéad agus leibhéil arda sulfáit. Mar sin féin, bhí an spás áitithe aolchloiche i gceist do mheáin deontóra leictreon laistigh den chóras, ag lagú ard-acmhainn dínitriúcháin, ag méadú cruas eisilteach, agus ag ardú costais oibriúcháin. Tá an taighde reatha ar theicneolaíocht SAD ag scála saotharlainne agus píolótach go príomha, agus níl dóthain taithí innealtóireachta ann le haghaidh tagartha. Tá gá le tuilleadh taighde feidhmeach roimh chur chun cinn ar scála tionsclaíoch.

Is ionadaí tipiciúil é MBBR do phróisis bhithscannáin sreabhánaithe-leaba agus teicneolaíocht cóireála fuíolluisce nua ar tugadh aird shuntasach air le blianta beaga anuas. Úsáideann sé iompróirí ar fionraí le dlús gar d'uisce chun miocrorgánaigh a shaibhriú go sonrach, ag cruthú bithscannán chun baint nítrigine chun cinn a bhaint amach. Seachnaíonn próisis bhithscannáin leapa sreabhaithe fadhbanna a bhaineann le clogáil meán agus cúl-níochán. Faoi láthair, tá níos mó ná 20 bliain de thaithí oibríochta rathúil thar lear ag baint le bithscannán íon MBBR le haghaidh dínitriú WWTP chun cinn agus tá sé le feiceáil i bhfeidhm níos leithne sa tSín. Zheng Zhijia et al. d’úsáid sé próiseas MBBR bithscannáin íon dhá chéim le haghaidh dínitriúcháin ardchéime. Ag C/N=4.0, chobhsaigh níotráite eisilteach an chórais ag (1.87 ± 1.07) mg/L, le meánráta bainte TN de 93.3%. Thóg crios forbartha WWTP i gcathair ar leith umar nua MBBR mar ardchóireáil threasach le haghaidh dínitriúcháin fheabhsaithe. Ba é 1.1 g/(m²·d an t-ualach bainte TN sa chuid anocsach den MBBR bithscannán íon), rud a chuir feabhas ar iontaofacht dínitrithe an chórais. Thóg Gao Yanbo et al., arb é is aidhm dó cumas an bhunghléasra a mhéadú, umar nua bithscannáin MBBR íon dhá chéim AO a bhaint amach, ag baint amach eisilteach cobhsaí TN faoi bhun 5 mg/L le héifeachtacht dínitriúcháin ard. Mar sin, léiríonn an próiseas bithscannáin íon MBBR cumas iontach maidir le baint nítrigine chun cinn sna WWTPanna, ag comhcheangal buntáistí cosúil le héifeachtacht úsáide foinse carbóin ard, ualach cóireála ard, agus lorg beag. Mar sin féin, cuireann sé éilimh níos airde ar threalamh freisin, a éilíonn trealamh iontaofa chun tacú le hoibriú próisis chobhsaí. Léirítear comparáid idir próisis chun cinn coitianta a bhaint nítrigine iTábla 1.

Bunaithe ar chomparáid chuimsitheach, cé go n-éilíonn an próiseas SAD aon bhreisiú foinse carbóin, níl a iarratas reatha fós aibí agus tá rioscaí truaillithe tánaisteacha ann, agus mar sin níor measadh é don uasghrádú seo. Cé go n-úsáidtear scagairí dínitriúcháin go forleathan, úsáidtear iad den chuid is mó in uasghráduithe WWTP áit a mbíonn an t-insilteach dearaidh/TN go minic 15/12 mg/L, ag láimhseáil ualach bainte TN measartha beag. Ós rud é go raibh gá leis an tionscadal seo a bheith ag freastal ar éilimh ardbhainte TN fadtéarmacha, ghiorródh oibriú go suntasach timthriall ais-níocháin an scagaire, rud a mhéadódh deacracht oibriúcháin agus éagobhsaíocht. Comhcheanglaíonn próiseas íon bithscannán MBBR buntáistí cosúil le héifeachtacht úsáide ardcharbóin, gan gá le backwashing, feidhmiú aibí, agus gan aon truailliú tánaisteach. Agus dúshláin an phróisis agus na riachtanais athchóirithe á gcur san áireamh, roghnaigh an tionscadal ar deireadh umar nua bithscannáin íon bithscannán MBBR (dá ngairtear umar MBBR anseo feasta) a thógáil mar an réiteach ardbhainte nítrigine don chéad chéim, deartha le C/N=4.5, agus tréimhse aisíocaíochta infheistíochta pleanáilte 7.37 bliain.

3. Plean Tógála Nua

3.1 Sreabhadh Próisis

Léirítear sreabhadh an phróisis cóireála fuíolluisce tar éis athchóirithe iFíor 3. Téann insilteach an ghléasra trí scáileáin mhíne, seomraí grit vortex, agus umair dríodraithe príomhúla sula dtéann sé isteach san umar bitheolaíoch BIOLAK chun ábhar orgánach, nítrigin amóinia, srl a bhaint. Tá an umar MBBR deartha le haghaidh TN insiltigh de 35 mg/L agus eisilteach TN Níos lú ná nó cothrom le 15 mg/L. Tógann caidéil tánaisteacha an t-eisilteach MBBR chuig ardchóireáil an ghléasra le haghaidh scaradh leachta soladach agus cur amú sloda. Déantar an t-eisilteach deiridh a dhíghalrú sula scaoiltear chuig an abhainn ghlactha é. Déantar sloda barrachais a ramhrú, a dhí-uisciú agus a iompar den-láithreán lena dhiúscairt.

3.2 Umar Nua MBBR

Úsáideann umar MBBR próiseas AO, tógtha ag baint úsáide as umair Lipp le haghaidh cóimeála modúlach, críochnaithe i 30 lá. Is é 1.43 uair an chloig am coinneála hiodrálach iomlán an chórais (HRT). Cuirtear iompróirí speisialaithe aeróbaice agus anocsacha ar crochadh laistigh de na humair, le cóimheas líonta 60% sa chrios aeróbach agus 55% sa chrios anocsach. Tá na hiompróirí oblate sorcóireach, 25 mm ar trastomhas agus 10 mm ar airde, agus tá achar dromchla sonrach éifeachtach acu ar mó é ná nó cothrom le 800 m²/m³. Tá an crios anocsach feistithe le 4 meascthóir minicíochta tiomnaithe athróg MBBR (cineál cumhachta ceimiceach SPR), N=5.5 kW an ceann, ag soláthar sreabhán aonfhoirmeach agus leordhóthanach do na hiompróirí. Tar éis aibithe biofilm, déantar 2 mheascóir a oibriú go rialta, agus an 2 cheann eile mar fuireachas te. Úsáideann an crios aeróbach séidirí scriú le haghaidh aeraithe. Tá toilleadh aeir 14.50 m³/nóiméad ag séidire aonair, brú 90 kPa, N=22 kW. Tá sraith amháin de diffusers píopa bréifnithe tiomnaithe i gcrios aeróbach (cineál SPR) suiteáilte. Mar gheall ar an méid aeraithe íseal atá ag teastáil, is féidir na séidirí Céim I atá ann cheana féin a úsáid de ghnáth, leis an séidire nua agus na séidirí Céim I mar chúltacaí frithpháirteacha. Tá scáileáin idirghabhála ábhar nua (cineál SPR), 12 mm tiubh, le saol seirbhíse deartha de 30 bliain, suiteáilte sa chrios aeróbach agus anocsa araon.

3.3 Áiseanna Tacaíochta Nua

• Córas Tionchair: Ardaítear eisilteach ón umar BIOLAK isteach san umar MBBR. 4 tá caidéil inlet suiteáilte (2 dhleacht, 2 fuireachas), agus Q=840 m³/h, H=65 kPa, N=30 kW ag gach ceann acu.
• Córas Dáileacháin Foinse Carbóin: Níl san eisilteach ó umar bitheolaíoch Chéim I BIOLAK ach COD atá deacair a úsáid. Chun dínitriúchán ard a chinntiú i gcrios ain-ocsaídeach an umar MBBR, úsáidtear aicéatáit sóidiam mar fhoinse charbóin sheachtraigh. 4 tá caidéil méadraithe á suiteáil (2 dhleacht, 2 fuireachas), agus Q=300 L/h, H=200 kPa, N=0.37 kW ag gach ceann acu.