Cum pot crește capacitatea uzinelor de apă uzată fără a construi noi rezervoare biologice

De ce rezervoarele biologice existente devin gâtul de sticlă

O stație de apă uzată poate părea „plină” din mai multe motive diferite. În unele instalații, debitul hidraulic mediu a crescut din cauza creșterii populației, expansiunii industriale sau a liniilor de producție suplimentare. În altele, debitul rămâne similar, dar încărcăturile influente de COD, DBO, amoniac sau azot total au crescut.

Cerințele mai stricte de efluent pot face, de asemenea, un proces biologic existent să pară subdimensionat. Un rezervor care a furnizat o dată suficientă îndepărtare a carbonului poate să nu aibă suficientă biomasă eficientă, capacitate de transfer de oxigen sau timp de retenție a solidelor pentru a obține o nitrificare stabilă sau limite de nutrienți mai exigente.

Acesta este motivul pentru care inginerii ar trebui să facă distincția între capacitate hidraulică şi capacitatea biologică . Capacitatea hidraulică descrie cât de mult debit poate trece fizic prin rezervor la un timp de retenție acceptabil. Capacitatea biologică descrie cât de multă încărcătură poluantă poate elimina efectiv populația microbiană reținută.

Creșteți biomasa fără creșterea volumului rezervorului: modernizare MBBR și IFAS

Una dintre cele mai eficiente modalități de a crește capacitatea de tratare biologică într-un rezervor existent este reținerea mai multă biomasă activă. Reactorul cu biofilm cu pat mobil și tehnologiile integrate de nămol activat cu film fix fac acest lucru prin furnizarea de purtători din plastic pe care microorganismele pot crește ca biofilm atașat.

Într-un proces convențional cu nămol activ, cantitatea de biomasă care poate fi reținută este strâns legată de decantarea nămolului și de funcționarea retur a nămolului activ. Prin introducerea purtătorilor de biofilm, o parte din populația microbiană este reținută pe medii independent de clarificatorul secundar.

Acest lucru poate fi deosebit de valoros pentru nitrificare, deoarece microorganismele de oxidare a amoniacului cresc relativ lent. Biofilmul oferă o suprafață stabilă unde aceste organisme pot rămâne în sistem chiar și atunci când retenția solidelor în suspensie este limitată.

Într-un Renovare MBBR , biomasa atașată poate îndeplini o mare parte din taxa de tratare. Într-un modernizare IFAS , procesul de nămol activat în suspensie este reținut în timp ce purtătorii de biofilm adaugă o populație suplimentară de microorganisme atașate.

Ratele de umplere excesive pot face amestecarea mai dificilă, pot crește cererea de aer, pot crea o mișcare neuniformă a transportorului și pot crește sarcina hidraulică pe ecranele de reținere. Prin urmare, o modernizare reușită începe cu un calcul de încărcare biologică, mai degrabă decât pur și simplu umplerea rezervorului cu cât mai mult mediu posibil.

Actualizați aerarea înainte de extinderea procesului biologic

Unele plante care par să aibă nevoie de mai mult volum biologic sunt de fapt limitate de transferul de oxigen. Creșterea biomasei sau încărcarea fără suficient oxigen poate înrăutăți performanța tratamentului, chiar și atunci când reactorul biologic în sine este suficient de mare.

Sistemele de aerare își pierd performanța în timp. Difuzoarele se pot murdări, scăderea presiunii poate crește, distribuția fluxului de aer poate deveni neuniformă, iar sistemele vechi cu bule grosiere pot necesita mai multă putere pentru a transfera aceeași cantitate de oxigen.

Concentrațiile mari de MLSS pot reduce și mai mult eficiența reală a transferului de oxigen în comparație cu apa curată. Adâncimea rezervorului, chimia apei uzate, agenții tensioactivi, temperatura, starea difuzorului și aspectul de aerare afectează, de asemenea, oxigenul disponibil efectiv pentru microorganisme.

Pentru multe instalații existente, restabilirea sau îmbunătățirea eficienței transferului de oxigen este una dintre cele mai rapide modalități de a recupera capacitatea biologică neutilizată fără a modifica amprenta reactorului.

Creșteți concentrația SRT și a biomasei, dar urmăriți clarificatorul

O instalație convențională de nămol activ poate trata uneori încărcătura suplimentară prin creșterea timpului de retenție a solidelor și menținerea mai multă biomasă în procesul biologic. Aceasta poate implica reducerea risipei de nămol, creșterea MLSS sau optimizarea funcționării nămolului activat cu retur.

Cu toate acestea, această strategie are limite practice. MLSS mai mare crește masa de solide care trebuie să treacă prin clarificatorul secundar. De asemenea, crește cererea de oxigen și poate crește vâscozitatea lichidului amestecat, reducând eficiența transferului de oxigen și făcând separarea nămolului mai dificilă.

Prin urmare, inginerii ar trebui să evalueze rata de preaplină a suprafeței, rata de încărcare cu solide, indicele de volum al nămolului, capacitatea de retur a nămolului și performanța debitului de vârf înainte de a crește semnificativ MLSS.

În aplicațiile de clarificare adecvate, dispozitivele de decantare cu tuburi sau modulele de lamelă pot crește aria de decantare eficientă în interiorul amprentei unui clarificator existent. Această abordare poate fi atractivă atunci când capacitatea de limpezire hidraulică este principala constrângere, deși nu este o soluție universală pentru fiecare limpezitor secundar cu nămol activ. Caracteristicile nămolului și comportamentul hidraulic trebuie evaluate mai întâi.

Utilizați modernizarea MBR atunci când separarea solidelor devine constrângere de capacitate

În unele centrale, reactorul biologic nu este principala problemă. Adevărata limitare este clarificatorul secundar. Când este nevoie de mai multă biomasă, dar decantarea gravitațională nu o poate reține în mod fiabil, separarea membranei poate oferi o altă cale de modernizare.

Un bioreactor cu membrană separă apa tratată de lichidul amestecat folosind o barieră fizică de membrană, mai degrabă decât să se bazeze pe decantarea convențională a nămolului. Acest lucru permite concentrarea biomasei să fie mai puțin dependentă de performanța clarificatorului și poate susține o funcționare mai mare MLSS într-o amprentă compactă.

MBR poate produce, de asemenea, efluent cu conținut scăzut de solide în suspensie și este deosebit de atractiv acolo unde reutilizarea apei, terenul limitat sau o calitate mai strictă a deversarii fac parte din obiectivul de expansiune.

Compensația este o complexitate mai mare a sistemului. Modulele cu membrană necesită curățarea aerului, pomparea permeatului, controlul murdăriei, curățare chimică periodică, pretratare și eventual înlocuirea membranei.

Optimizați controlul procesului înainte de a adăuga hardware

Nu orice problemă de capacitate necesită echipamente noi. Controlul slab al procesului poate face ca o instalație existentă să pară subdimensionată din punct de vedere fizic chiar și atunci când potențialul semnificativ de tratare rămâne neutilizat.

Aerarea este un exemplu comun. Operarea continuă a suflantelor la o putere fixă ​​poate duce la exces de oxigen în perioadele de sarcină scăzută și oxigen inadecvat în timpul vârfurilor. Controlul bazat pe DO sau controlul aerării pe bază de amoniac pot potrivi mai bine aprovizionarea cu oxigen la cererea biologică reală.

Managementul SRT este la fel de important. Risipirea excesivă a nămolului poate reduce biomasa de nitrificare, în timp ce risipa insuficientă poate crea probleme de clarificare și MLSS inutil de ridicate. Optimizarea RAS, WAS, reciclarea internă, dozarea carbonului și aerarea intermitentă poate recupera uneori o stabilitate semnificativă a procesului.

Egalizarea debitului poate ajuta, de asemenea. O instalație poate fi capabilă să trateze sarcina zilnică în medie, dar eșuează în timpul debitului de vârf scurt sau evenimentelor de mare rezistență. Egalizarea redistribuie aceste vârfuri în timp, reducând stresul asupra reactorului biologic și clarificatorului.

Cum să identificați adevăratul blocaj înainte de a alege o modernizare

O modernizare reușită a capacității fabricii ar trebui să înceapă cu un audit al procesului, mai degrabă decât cu selecția echipamentului. Scopul este de a determina exact ce împiedică instalația existentă să trateze mai mult debit sau sarcină.

Modernizare vs construcția unui nou rezervor: Cum să comparăm economia

Modernizarea este atractivă pentru că reduce construcția civilă, dar nu este automat soluția cu cel mai mic cost din fiecare fabrică. Rezervoarele existente trebuie să fie solide din punct de vedere structural, sistemul hidraulic trebuie să rămână funcțional, iar creșterea necesară a capacității trebuie să fie realizabilă în limitele constrângerilor existente ale procesului.

Construcția de rezervoare noi poate necesita excavare, beton armat, conducte noi, terenuri, autorizații, infrastructură electrică și perioade lungi de construcție. De asemenea, poate fi dificil în operarea instalațiilor în care ocolirea apelor uzate sau oprirea trenurilor de tratare nu este practic.

O modernizare poate implica în schimb suporturi de biofilm, ecrane de reținere, înlocuirea difuzorului, modificări ale suflantei, module cu membrană, echipamente de clarificare, pompe, comenzi și lucrări de instalare temporară.

Economiile de modernizare sunt adesea cele mai puternice acolo unde terenul este scump, expansiunea civilă este dificilă, instalația trebuie să rămână operațională în mod continuu și creșterea necesară a capacității este suficient de moderată pentru a fi realizată printr-un inventar mai mare de biomasă, un transfer îmbunătățit de oxigen, o mai bună separare a solidelor sau un control mai eficient al procesului.