Надграждане на MBBR на ПСОВ в Северозападен Китай: отпадъчни води от квазиклас IV при 30 000 M³/ден без спиране или разширяване на отпечатъка (казус от практиката)

Зимни спадове в представянето. Състаряващо оборудване. Тясна земя. Няма място за изключване. Ако някое от тях ви звучи познато, не сте сами. В цял Китай пречиствателните станции, построени преди години, сега са изправени пред по-строги стандарти за заустване, нарастващи натоварвания и реалността на модернизирането без прекъсване на работата. Тази статия представя случай от реалния свят от завод в басейна на река Huangshui в провинция Цинхай, който разреши всички тези ограничения наведнъж - използвайки процеса на биофилмовия реактор с подвижно легло (MBBR), комбиниран с денитрифициращ дълбок филтър и нова UV дезинфекция. Резултатът: среща за отпадъчни водиквази-клас IV стандарти за повърхностни води, постигнато без разширяване на отпечатъка на завода и без спиране на съществуващите операции по време на строителството.

Предистория: Защо надграждане?

Двуфазна инсталация на голяма надморска височина и ниска температура

Разположен в басейна на река Huangshui в провинция Qinghai, заводът обслужва регион, характеризиращ се с голяма надморска височина и ниски зимни температури - точно условията, които наказват конвенционалното биологично третиране. Изграден е на два етапа с обща проектна мощност от30,000 m³/d:

Фаза I (5000 m³/ден)- построен преди години с остаряло оборудване, първоначално проектирано за стандарт клас 1B (GB 18918-2002).

Фаза II (25 000 m³/ден)- работи на пълен капацитет, проектиран за клас 1A стандарт.

Съществуващата линия за третиране беше: грубо сито → фино сито → камера с аериран пясък → обърнат AAO → филтър с влакнест диск → UV дезинфекция. На хартия това оформление изглеждаше адекватно, но пет критични проблема наложиха решението за надграждане:

1. Повреда на оборудването във фаза I.Аератори, потопяеми миксери, вътрешни рециркулационни помпи, скреперни механизми и регулируеми преливници бяха повредени безвъзвратно - фазата на практика не работеше.

2. Пълно натоварване във фаза II.При офлайн фаза I, фаза II понесе целия товар без запас на безопасност, оставяйки централата уязвима на всеки хидравличен или органичен удар.

3. Зимно несъответствие.При ниски температури на водата изтичащите NH3-N и CODCr понякога надвишават границите за клас 1A, което налага скъпи спешни мерки.

4. Поземлени ограничения.Нямаше място за разширяване отвъд съществуващата граница - всяко надграждане трябваше да се побере в текущия отпечатък.

5. Изискване за липса на изключване.Заводът не можа да спре работа по време на строителството, което изключи всяко решение, изискващо продължителни прекъсвания на резервоара.

Защо беше избран MBBR

След оценка на наличните технологии за модернизиране, MBBR се оказа категоричен победител. Подходът на носителя на биофилм предоставя пакет от предимства, които се отразяват директно върху ограниченията на растението:

Високо обемно натоварване- значително по-висока биомаса на единица обем от конвенционалната активна утайка, което позволява увеличаване на капацитета в съществуващите резервоари.

Подобрено отстраняване на азот- биофилмът физически защитава нитрифициращите бактерии при ниски температури, атакувайки най-видимата зимна недостатъчност на растението.

Устойчивост на ударни натоварвания- биофилмът буферира срещу хидравлични и органични флуктуации, възстановявайки границата на безопасност, елиминирана от повредата на фаза I.

Нисък добив на утайки- по-малкото излишна утайка намалява разходите за обработка надолу по веригата, нарастващо безпокойство със затягането на стандартите за изхвърляне.

Без натрупване на утайка- MBBR системите по своята същност са имунизирани срещу натрупване на утайки, премахвайки хроничното оперативно главоболие.

Удобен за преоборудване- носителите могат да се добавят директно към съществуващите резервоари без структурни промени, като се спазват както ограниченията за земята, така и за липсата на спиране.

Предизвикателството на дизайна

Оригинален дизайн срещу действителната работна реалност

Таблица 1 показва първоначалното проектирано качество на входящите и отпадъчни води. Инсталацията е определена да отговаря на ограниченията на клас 1A, с NH3-N при 5 mg/L и отслабени 8 mg/L, когато температурата на водата падне до 12 градуса или по-ниско.

Забележка: стойностите в скоби за NH3-N се прилагат, когато температурата на водата е по-малка или равна на 12 градуса. След това таблица 2 показва годишните оперативни данни за 2023 г. При средните годишни условия заводът едва отговаряше на съществуващите стандарти - но маржовете бяха като бръснач.

Данните за зимата в таблица 3 разкриват по-тревожната история. Стойностите на отпадните води постоянно се доближаваха до горните граници и по време на най-студените периоди NH3-N и CODCr всъщностнадхвърли стандарта клас 1A. Съответствието се поддържаше само чрез скъпи спешни мерки като добавяне на химикали и намалена производителност - неустойчив начин за управление на завод.

Пропастта между дизайнерското намерение и зимната реалност е основната техническа обосновка за надграждането. Процес, който не би могъл да защити нитрифициращите бактерии от студени магии, никога не би спазил по-строги стандарти.

Решението: Тристранен подход

1. Възстановяване на фаза I за споделяне на товара

Първият приоритет беше връщането на Фаза I отново онлайн, така че централата да може да разпредели натоварването между двете фази. Таблица 4 изброява пълната програма за подмяна на оборудването.

2. MBBR Преоборудване на биологичните резервоари

Ядрото на надстройката беше преобразуването на съществуващите AAO басейни в хибридни системи за активирана утайка MBBR. Бяха направени четири модификации на дизайна:

Преконфигуриране на зоните на потока.Оригиналът аноксичен → анаеробен → аноксичен прил. → анаеробно/аеробно прил. → аеробна последователност е опростена до аноксична → анаеробна/аеробна прил. → аеробика,увеличаване на обема на аноксичната зонакоето е критично за денитрификацията.

Монтаж на MBBR носачи.Добавени са суспендирани носители на биофилм (HDPE, по-големи или равни на 800 m²/m³), с 2 миксера в Серия 1 и 4 миксера в Серия 2, за да поддържат носителите напълно флуидизирани.

Подобрена хидравлика.Частичните стени бяха заменени с извити направляващи стени, създавайки аеробна зона с контурен канал за напълно смесени условия на потока на тапата - това елиминира мъртвите зони и гарантира, че всеки носач преминава през пълния режим на третиране.

Задържане на носителя.Входящите и изходящите решетки бяха монтирани с перфорирана аерация, за да се предотврати запушване и измиване на носача.

Преразпределението на обема на резервоара е показано в таблици 5 и 6. Решаващата промяна: комбинираната аноксична/анаеробна зона беше преобразувана изцяло в аноксичен обем, увеличавайки аноксичната ХЗТ от 3,44 часа на 4,61 часа (Серия 1) и от 4,01 часа на 5,20 часа (Серия 2).

Тъй като общият обем на резервоара е непроменен, цялата модернизация се побира в рамките на съществуващия отпечатък - ограничението на земята беше удовлетворено от проекта. Фигурите по-долу илюстрират оригиналното оформление, оригиналния поток на процеса, надстроения поток на процеса и оформлението на биологичния резервоар преди и след модификация.

3. Ново третично лечение за строги стандарти

За да се изпълнят по-строгите цели за отпадъчни води, бяха добавени две нови третични единици след биологичния етап:

Денитрифициращ филтър с дълбок слой.С проектен поток от 1812,5 m³/h, отпечатък от 34 m × 14 m в 4 клетки (всяка 20 m × 3,5 m, 70 m²) и скорост на филтриране от 6,47 m/h (8,63 m/h по време на обратно промиване), това устройство използва среда от кварцов пясък (2–3 mm, дълбочина 1,83 m) над подпора от градуиран чакъл от 0,5 m. Изпълняваедновременно отстраняване на твърди частици и биологична денитрификация- ключовата стъпка за намаляване на TN до границата за квазиклас IV.

Канал за UV дезинфекция.Нов канал с номинална мощност 1812,5 m³/h с инсталирана мощност от 22 kW замества химическата дезинфекция за крайната бариера, избягвайки страничните продукти на дезинфекцията в приемащото водно тяло.

Целево качество на отпадъчните води

Таблица 7 изброява подобрените цели за проектиране, които следват квази-клас IV стандарти за повърхностни води (GB 3838-2002). В сравнение с оригиналните граници на клас 1A (CODCr 50, NH3-N 5/8, TN 15 mg/L), те са значително по-строги - NH3-N пада до 2,5 mg/L, а TN до 10 mg/L.

Резюме на оборудването на MBBR

Таблица 8 обобщава MBBR оборудването и материалите, добавени по време на модернизация. Мащабът на медийното добавяне -2.21×10⁶ m²ефективна повърхност на биофилма при По-голяма или равна на 800 m²/m³ - илюстрира колко биологичен капацитет може да бъде опакован в съществуващите резервоари.

Ключови уроци за подобни проекти

MBBR е доказано решение за модернизиране на инсталации със студен климат.Биофилмът осигурява термична защита за нитрифициращи бактерии при ниски температури - точният режим на повреда, който това растение изпитва всяка зима.

Капацитетът може да бъде увеличен без разширяване на отпечатъка.Добавянето на носители към съществуващите аеробни зони увеличава биомасата с50–100%без ново строителство.

Преконфигурирането на процеса има значение.Простото добавяне на носачи не беше достатъчно - преконфигурирането на зоните на потока и хидравликата беше от решаващо значение за постигане на целите. Увеличаването на аноксичния обем беше умишлено дизайнерско решение, а не последваща мисъл.

Третичното полиране е необходимо за строги стандарти.Филтърът с дълбоко легло беше от съществено значение за постигане на квази-клас IV ограничения за TN и SS, които биологичният етап сам по себе си не можеше да гарантира.

Постижимо е поетапно изграждане без спиране.Компонентите на MBBR бяха инсталирани, докато заводът остана в експлоатация, доказвайки, че надстройките за съответствие не трябва да означават прекъсване на услугата.

Заключение

Модернизацията на тази пречиствателна станция за отпадъчни води в Северозападен Китай демонстрира, че процесът MBBR, съчетан с подходящо третично пречистване, може успешно да се справи с общите предизвикателства на застаряващата инфраструктура, затягащите се стандарти за заустване, работата в студен климат и пространствените ограничения – всички наведнъж.

Комбинацията от подмяна на оборудване, преоборудване на MBBR на биологичните резервоари и добавянето на денитрифицираща филтрация в дълбок слой и UV дезинфекция създаде влак за третиране, способен да посрещнеквази-клас IV стандарти за повърхностни води- значително подобрение спрямо оригиналния дизайн, постигнато без разширяване на отпечатъка на завода или прекъсване на работата. За собствениците на инсталации и инженерите, които оценяват собствените си възможности за надграждане, този случай предоставя подкрепена с данни референтна точка за това, което технологията MBBR може да постигне при реални работни условия.

Тази статия се основава на статията „Анализ на надграждането на обновяването на пречиствателна станция за отпадъчни води в Северозападен Китай въз основа на процеса MBBR“ (Yang Jintao, 2026). Ако проучвате MBBR решения за вашия проект, свържете се, за да обсъдите конфигурацията, която е най-подходяща за вашите изисквания за обработка и ограничения на сайта.