چگونه نیروگاه های فاضلاب می توانند ظرفیت خود را بدون ساخت مخازن بیولوژیکی جدید افزایش دهند؟

چرا مخازن بیولوژیکی موجود به گلوگاه تبدیل می شوند؟

یک کارخانه فاضلاب ممکن است به دلایل مختلف "پر" به نظر برسد. در برخی از تأسیسات، متوسط ​​جریان هیدرولیک به دلیل رشد جمعیت، گسترش صنعتی یا خطوط تولید اضافی افزایش یافته است. در برخی دیگر، جریان مشابه باقی می ماند اما بارهای COD، BOD، آمونیاک یا نیتروژن کل افزایش یافته است.

الزامات سخت‌گیرانه‌تر پساب نیز می‌تواند یک فرآیند بیولوژیکی موجود را کم‌اندازه جلوه دهد. مخزنی که زمانی حذف کربن کافی را فراهم می کرد، ممکن است زیست توده مؤثر، ظرفیت انتقال اکسیژن یا زمان نگهداری جامدات کافی برای رسیدن به نیتریفیکاسیون پایدار یا محدودیت های مواد مغذی بیشتر را نداشته باشد.

به همین دلیل است که مهندسان باید بین آنها تمایز قائل شوند ظرفیت هیدرولیک و ظرفیت بیولوژیکی . ظرفیت هیدرولیک توصیف می کند که چه مقدار جریان می تواند به طور فیزیکی در یک زمان نگهداری قابل قبول از مخزن عبور کند. ظرفیت بیولوژیکی توصیف می‌کند که جمعیت میکروبی باقی‌مانده واقعاً چه مقدار بار آلاینده را می‌تواند حذف کند.

افزایش بیوماس بدون افزایش حجم مخزن: MBBR و IFAS Retrofit

یکی از موثرترین راه‌ها برای افزایش ظرفیت تصفیه بیولوژیکی در یک مخزن موجود، حفظ زیست توده فعال‌تر است. فن‌آوری‌های راکتور بیوفیلم بستر متحرک و لجن فعال با فیلم ثابت این کار را با ارائه حامل‌های پلاستیکی انجام می‌دهند که میکروارگانیسم‌ها می‌توانند روی آن‌ها به عنوان بیوفیلم متصل رشد کنند.

در یک فرآیند لجن فعال معمولی، مقدار زیست توده ای که می تواند حفظ شود، به شدت با عملیات ته نشینی لجن و بازگشت لجن فعال مرتبط است. با معرفی حامل های بیوفیلم، بخشی از جمعیت میکروبی مستقل از شفاف کننده ثانویه بر روی رسانه ها باقی می ماند.

این می تواند به ویژه برای نیتریفیکاسیون ارزشمند باشد زیرا میکروارگانیسم های اکسید کننده آمونیاک نسبتاً آهسته رشد می کنند. بیوفیلم سطحی پایدار را فراهم می کند که در آن این موجودات می توانند در سیستم باقی بمانند، حتی زمانی که احتباس جامدات معلق محدود است.

در یک مقاوم سازی MBBR ، زیست توده متصل ممکن است سهم بزرگی از وظیفه تصفیه را انجام دهد. در یک مقاوم سازی IFAS ، فرآیند لجن فعال معلق حفظ می شود در حالی که حامل های بیوفیلم جمعیت بیشتری از میکروارگانیسم های متصل را اضافه می کنند.

نسبت پر کردن بیش از حد می تواند اختلاط را دشوارتر کند، تقاضای هوا را افزایش دهد، حرکت حامل ناهموار را ایجاد کند و بار هیدرولیک روی صفحه های نگهدارنده را افزایش دهد. بنابراین یک مقاوم سازی موفق با محاسبه بارگذاری بیولوژیکی به جای پر کردن مخزن با هرچه بیشتر رسانه آغاز می شود.

قبل از گسترش فرآیند بیولوژیکی هوادهی را ارتقا دهید

برخی از گیاهان که به نظر می رسد به حجم بیولوژیکی بیشتری نیاز دارند، در واقع با انتقال اکسیژن محدود می شوند. افزایش زیست توده یا بارگیری بدون اکسیژن کافی می تواند عملکرد درمان را بدتر کند، حتی زمانی که خود راکتور بیولوژیکی به اندازه کافی بزرگ باشد.

سیستم های هوادهی با گذشت زمان عملکرد خود را از دست می دهند. دیفیوزرها می توانند گند بزنند، افت فشار می تواند افزایش یابد، توزیع جریان هوا می تواند ناهموار شود و سیستم های حباب درشت قدیمی ممکن است برای انتقال همان مقدار اکسیژن به نیروی دمنده بیشتری نیاز داشته باشند.

غلظت بالای MLSS می تواند بازده واقعی انتقال اکسیژن را در مقایسه با آب تمیز کاهش دهد. عمق مخزن، شیمی فاضلاب، سورفکتانت ها، دما، وضعیت پخش کننده و طرح هوادهی نیز بر اکسیژن موجود در دسترس میکروارگانیسم ها تأثیر می گذارد.

برای بسیاری از نیروگاه های موجود، بازیابی یا بهبود راندمان انتقال اکسیژن یکی از سریع ترین راه ها برای بازیابی ظرفیت بیولوژیکی استفاده نشده بدون تغییر ردپای راکتور است.

SRT و غلظت زیست توده را افزایش دهید - اما مراقب Clarifier باشید

یک کارخانه لجن فعال معمولی گاهی اوقات می تواند بار اضافی را با افزایش زمان نگهداری جامدات و حفظ زیست توده بیشتر در فرآیند بیولوژیکی درمان کند. این ممکن است شامل کاهش هدر رفتن لجن، افزایش MLSS یا بهینه سازی عملیات لجن فعال برگشتی باشد.

با این حال، این استراتژی دارای محدودیت های عملی است. MLSS بالاتر باعث افزایش جرم جامداتی می شود که باید از زلال ساز ثانویه عبور کنند. همچنین تقاضای اکسیژن را افزایش می‌دهد و ممکن است ویسکوزیته مشروب مخلوط را افزایش دهد، کارایی انتقال اکسیژن را کاهش داده و جداسازی لجن را دشوارتر می‌کند.

بنابراین مهندسان باید نرخ سرریز سطحی، نرخ بارگذاری جامدات، شاخص حجم لجن، ظرفیت لجن برگشتی و عملکرد پیک جریان را قبل از افزایش قابل توجه MLSS ارزیابی کنند.

در کاربردهای شفاف سازی مناسب، ته نشین کننده های لوله یا ماژول های لاملا می توانند منطقه ته نشینی موثر را در ردپای زلال ساز موجود افزایش دهند. این رویکرد زمانی می تواند جذاب باشد که ظرفیت زلال سازی هیدرولیکی محدودیت اصلی باشد، اگرچه راه حل جهانی برای هر زلال ساز ثانویه لجن فعال نیست. ابتدا باید مشخصات لجن و رفتار هیدرولیکی مورد ارزیابی قرار گیرد.

هنگامی که جداسازی جامدات به محدودیت ظرفیت تبدیل می شود، از مقاوم سازی MBR استفاده کنید

در برخی از نیروگاه ها، راکتور بیولوژیکی مشکل اصلی نیست. محدودیت واقعی، شفاف کننده ثانویه است. هنگامی که زیست توده بیشتری مورد نیاز است اما ته نشینی گرانشی نمی تواند به طور قابل اعتماد آن را حفظ کند، جداسازی غشاء ممکن است مسیر مقاوم سازی دیگری را فراهم کند.

یک بیوراکتور غشایی، آب تصفیه شده را از مشروب مخلوط با استفاده از یک مانع فیزیکی غشایی به جای اتکا به ته نشین شدن لجن معمولی جدا می کند. این اجازه می دهد تا غلظت زیست توده کمتر به عملکرد شفاف کننده وابسته باشد و می تواند از عملکرد MLSS بالاتر در یک ردپای فشرده پشتیبانی کند.

MBR همچنین می‌تواند پساب با مواد جامد معلق کم تولید کند و به ویژه در مواردی که استفاده مجدد از آب، زمین محدود یا کیفیت تخلیه دقیق‌تر بخشی از هدف توسعه باشد، جذاب است.

مبادله پیچیدگی سیستم بالاتر است. ماژول های غشایی نیاز به شستشوی هوا، پمپاژ نفوذ، کنترل رسوب، تمیز کردن دوره ای شیمیایی، پیش تصفیه و در نهایت جایگزینی غشا دارند.

قبل از افزودن سخت افزار، کنترل فرآیند را بهینه کنید

هر مشکل ظرفیت نیاز به تجهیزات جدید ندارد. کنترل ضعیف فرآیند می‌تواند باعث شود که کارخانه موجود از نظر فیزیکی کم‌تر به نظر برسد، حتی زمانی که پتانسیل تصفیه قابل توجهی استفاده نشده باقی بماند.

هوادهی یک مثال رایج است. کارکردن دمنده ها به طور مداوم در یک خروجی ثابت ممکن است منجر به اکسیژن اضافی در دوره های کم بار و اکسیژن ناکافی در زمان پیک شود. کنترل مبتنی بر DO یا کنترل هوادهی مبتنی بر آمونیاک می‌تواند بهتر تامین اکسیژن را با تقاضای بیولوژیکی واقعی مطابقت دهد.

مدیریت SRT به همان اندازه مهم است. هدر رفتن بیش از حد لجن می تواند زیست توده نیتریف کننده را کاهش دهد، در حالی که هدر رفتن ناکافی می تواند مشکلات MLSS و شفاف سازی غیر ضروری را ایجاد کند. بهینه‌سازی RAS، WAS، بازیافت داخلی، دوز کربن و هوادهی متناوب گاهی اوقات می‌تواند پایداری قابل‌توجهی فرآیند را بازیابی کند.

یکسان سازی جریان نیز می تواند کمک کند. یک کارخانه ممکن است به طور متوسط ​​قادر به درمان بار روزانه باشد، اما در هنگام اوج جریان کوتاه یا رویدادهای با مقاومت بالا از کار بیفتد. یکسان سازی آن پیک ها را در طول زمان دوباره توزیع می کند و استرس را بر راکتور بیولوژیکی و شفاف کننده کاهش می دهد.

چگونه می توان گلوگاه واقعی را قبل از انتخاب یک مقاوم سازی شناسایی کرد

یک ارتقای موفقیت آمیز ظرفیت کارخانه باید با ممیزی فرآیند شروع شود تا با انتخاب تجهیزات. هدف این است که دقیقاً مشخص شود چه چیزی مانع از درمان جریان یا بار بیشتر توسط کارخانه موجود می شود.

Retrofit در مقابل ساخت مخزن جدید: نحوه مقایسه اقتصاد

مقاوم سازی جذاب است زیرا ساخت و سازهای عمرانی را کاهش می دهد، اما به طور خودکار کم هزینه ترین راه حل در هر کارخانه نیست. مخازن موجود باید از نظر ساختاری سالم باشند، هیدرولیک باید قابل کار باقی بماند، و افزایش ظرفیت مورد نیاز باید در چارچوب محدودیت های فرآیند موجود قابل دستیابی باشد.

ساخت مخزن جدید ممکن است به حفاری، بتن مسلح، لوله کشی جدید، زمین، مجوز، زیرساخت های الکتریکی و دوره های طولانی ساخت نیاز داشته باشد. همچنین ممکن است در کارخانه هایی که دور زدن فاضلاب یا خاموش کردن قطارهای تصفیه غیرعملی است، کار دشواری باشد.

یک مقاوم سازی ممکن است شامل حامل های بیوفیلم، صفحه های نگهدارنده، جایگزینی دیفیوزر، اصلاحات دمنده، ماژول های غشاء، تجهیزات شفاف سازی، پمپ ها، کنترل ها و کار نصب موقت باشد.

اقتصاد مقاوم سازی اغلب در جاهایی که زمین گران است، توسعه عمرانی دشوار است، نیروگاه باید به طور مداوم فعال بماند، و افزایش ظرفیت مورد نیاز به اندازه کافی متوسط است تا از طریق موجودی زیست توده بالاتر، انتقال اکسیژن بهبود یافته، جداسازی مواد جامد بهتر، یا کنترل فرآیند موثرتر به دست آید.