การออกแบบทางวิศวกรรมและประสิทธิภาพของกระบวนการ MBBR ของฟิล์มชีวะบริสุทธิ์สำหรับการกำจัดไนโตรเจนขั้นสูง
ด้วยความก้าวหน้าอย่างครอบคลุมของการสร้างอารยธรรมทางนิเวศน์ของจีน มาตรฐานการปล่อยน้ำเสียสำหรับโรงบำบัดน้ำเสีย (WWTP) จึงมีความเข้มงวดมากขึ้น มาตรฐานเกรด A ของ "มาตรฐานการปล่อยมลพิษสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียชุมชน" (GB 18918-2002) กำหนดให้ TN น้อยกว่าหรือเท่ากับ 15 มก./ลิตร ในขณะที่มาตรฐานท้องถิ่นในภูมิภาค เช่น ปักกิ่งและซานตงกำหนดขีดจำกัดไว้อย่างชัดเจนที่ TN น้อยกว่าหรือเท่ากับ 10 มก./ลิตร มาตรฐานที่ยกระดับเหล่านี้ขยายขอบเขตไปไกลกว่าขีดจำกัดคุณภาพน้ำ ทำให้มีความต้องการที่เข้มงวดมากขึ้นในเรื่องความเสถียรของน้ำทิ้ง จึงมีความจำเป็นเร่งด่วนในการเพิ่มขีดความสามารถในการกำจัดไนโตรเจนของกระบวนการบำบัด แนวทางหนึ่งคือการเพิ่มปริมาณแหล่งที่มาของคาร์บอนในกระบวนการที่มีอยู่เพื่อปรับปรุงการแยกไนตริฟิเคชั่น แต่สิ่งนี้นำไปสู่ต้นทุนการดำเนินงานที่สูงและการปล่อยก๊าซคาร์บอนที่เพิ่มขึ้น อีกทางหนึ่ง การเพิ่มอุปกรณ์กำจัดไนโตรเจนขั้นสูง ซึ่งมักจะใช้วิธีการฟิล์มชีวะเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของแบคทีเรียดีไนตริไฟอิงอย่างมีประสิทธิภาพ สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการกำจัด TN ลดความจำเป็นในการใช้แหล่งคาร์บอนภายนอก และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน เครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มแบบเคลื่อนย้ายได้ (MBBR) ซึ่งมีข้อดีคือการเพิ่มปริมาณแบคทีเรียเชิงฟังก์ชันที่แข็งแกร่ง รอยเท้าขนาดเล็ก และการใช้งานและการบำรุงรักษาที่เรียบง่าย ได้ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในการก่อสร้าง การขยาย และการอัพเกรด WWTP สามารถบรรลุมาตรฐานการปล่อยออกได้ดีกว่าคุณภาพน้ำผิวดินเสมือนคลาส IV และมีศักยภาพและข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับการกำจัดไนโตรเจนขั้นสูงใน WWTP บทความนี้ใช้ WWTP ในซานตงเป็นกรณีศึกษาเพื่อวิเคราะห์เหตุผลการออกแบบและประสิทธิภาพการดำเนินงานของการใช้กระบวนการ MBBR ของฟิล์มชีวะบริสุทธิ์สำหรับการกำจัดไนโตรเจนขั้นสูง โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงทางเทคนิคสำหรับการแยกไนตริเอเตอร์น้ำเสียอย่างมีประสิทธิภาพ
1. ภาพรวมโครงการ
1.1 บทนำโครงการ
WWTP ในซานตงถูกสร้างขึ้นในสองระยะ ระยะแรกโดยใช้กระบวนการ BIOLAK เริ่มดำเนินการอย่างเป็นทางการในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2546 โดยมีความสามารถในการบำบัด 40,000 ลบ.ม./วัน เค้าโครงของกระบวนการ BIOLAK และพื้นที่ว่างสำหรับการอัพเกรดแสดงอยู่ในรูปที่ 1. ในขั้นต้น คุณภาพน้ำทิ้งเป็นไปตามมาตรฐานเกรด B ที่ GB 18918-2002 ภายในปี 2020 ด้วยการเพิ่มปริมาณแหล่งคาร์บอนและการเพิ่มการบำบัดขั้นสูง คุณภาพน้ำทิ้งได้รับการปรับปรุงให้เป็นมาตรฐานเกรด A ภายในปี 2023 หลังจากดำเนินการมาสามปี คุณภาพน้ำทิ้งโดยรวมอาจเป็นไปตามมาตรฐานเกรด A แต่ต้องเผชิญกับความท้าทายหลักสองประการเกี่ยวกับการกำจัดไนโตรเจน:
ปริมาณแหล่งคาร์บอนสูง: เพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่ TN น้อยกว่าหรือเท่ากับ 15 มก./ลิตร จึงจำเป็นต้องมีแหล่งคาร์บอนภายนอกจำนวนมาก การคำนวณตามส่วนต่างๆ ของกระบวนการแสดงอัตราส่วน C/N สูงถึง 5.9 ในขณะที่กระบวนการ AAO ในเฟสที่สองของโรงงานต้องการเพียง C/N ที่ 4.5–5.0 เพื่อให้มั่นใจว่าปฏิบัติตาม TN อย่างมีเสถียรภาพ การเติมแหล่งคาร์บอนขนาดใหญ่ยังส่งผลเสียต่อกระบวนการแอโรบิกไนตริฟิเคชัน ทำให้ความต้องการออกซิเจนเพิ่มขึ้นในโซนแอโรบิก
ความเสถียรต่ำของการกำจัดไนโตรเจน: เนื่องจากไนตริฟิเคชั่นและดีไนตริฟิเคชั่นเกิดขึ้นในถังเดียวกันภายใต้เงื่อนไขที่ต้องการที่แตกต่างกัน พารามิเตอร์การปฏิบัติงานจึงจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนบ่อยครั้งตามการเปลี่ยนแปลงที่มีอิทธิพล การควบคุม NH₃-N และ TN นั้นขัดแย้งกัน ทำให้ยากต่อการรักษาสมดุลที่มั่นคงระหว่างไนตริฟิเคชั่นและเดไนตริฟิเคชั่น ความต้านทานต่อโหลดกระแทกของระบบอยู่ในระดับปานกลาง ส่งผลให้เสถียรภาพของน้ำทิ้งไม่ดี
ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการอัพเกรดกระบวนการ BIOLAK ดั้งเดิม โดยมีวัตถุประสงค์หลักในการแก้ไขข้อขัดแย้งระหว่างไนตริฟิเคชั่นและดีไนตริฟิเคชัน ลดต้นทุนการดำเนินงานในการกำจัดไนโตรเจน และปรับปรุงความเสถียรของน้ำทิ้ง

1.2 อัพเกรดความท้าทาย
เนื่องจากกระบวนการ BIOLAK ไม่เหมาะสำหรับการดัดแปลง-ถังเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ แผนดังกล่าวจึงทำให้การบำบัดแข็งแกร่งขึ้นโดยการสร้างหน่วยกำจัดไนโตรเจนขั้นสูงใหม่ กระบวนการ BIOLAK ดั้งเดิมมุ่งเน้นไปที่การทำไนตริฟิเคชั่นเป็นหลักโดยมีดีไนตริฟิเคชันเป็นรอง ในขณะที่กระบวนการใหม่จะมุ่งเน้นไปที่การทำไนตริฟิเคชั่น เมื่อพิจารณาถึงความต้องการในการปรับปรุงใหม่จริง โครงการจึงเผชิญกับความท้าทายหลักสองประการ ได้แก่ พื้นที่ว่างที่จำกัดสำหรับกระบวนการใหม่ และข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการดำเนินงานที่สูง
ที่ดินที่มีอยู่จำกัดสำหรับกระบวนการใหม่: การก่อสร้างใหม่จะต้องแล้วเสร็จภายในพื้นที่โรงงานเดิมซึ่งโดยพื้นฐานแล้วไม่มีที่ดินสงวน การก่อสร้างทำได้เฉพาะบนแถบสีเขียวที่อยู่ติดกับถัง BIOLAK โดยมีพื้นที่ว่าง 400 ตารางเมตร ซึ่งหมายความว่ารอยเท้าของโครงการใหม่ต่อหน่วยน้ำที่ผ่านการบำบัดจะต้องน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.01 ตร.ม./(ลบ.ม.·d)
ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการดำเนินงานสูง: นี่ไม่ใช่การอัพเกรดง่ายๆ แต่เป็นการปรับโซนการทำงานทางชีวเคมีให้เหมาะสมยิ่งขึ้น หน่วยใหม่นี้คาดว่าจะรองรับปริมาณการกำจัดไนโตรเจนที่ 20 มก./ลิตร กระบวนการนี้ไม่เพียงต้องทำให้เสร็จสิ้นบนพื้นที่จำกัด แต่ยังจำเป็นต้องลดปริมาณแหล่งที่มาของคาร์บอนเมื่อเปรียบเทียบกับการกำจัดไนตริฟิเคชั่น BIOLAK ดั้งเดิม ในขณะเดียวกันก็รับประกันประสิทธิภาพการแยกไนตริฟิเคชั่นที่เสถียร ดังนั้นจึงมีความต้องการสูงทั้งในด้านประสิทธิภาพการกำจัดไนโตรเจนและประสิทธิภาพการใช้แหล่งคาร์บอน
2. การเปรียบเทียบและการคัดเลือกกระบวนการ
หลังการบำบัดด้วยกระบวนการ BIOLAK TN ของเสียจะประกอบด้วยไนเตรตไนโตรเจนเป็นส่วนใหญ่ ในปัจจุบัน กระบวนการกำจัดไนโตรเจนขั้นสูงที่เติบโตเต็มที่นั้นใช้วิธีการไบโอฟิล์มเป็นหลัก โดยมีลักษณะเฉพาะคือจุลินทรีย์ที่ช่วยเพิ่มคุณค่าบนพื้นผิวตัวพาในสถานะที่แนบมาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ประสิทธิภาพในการเสริมประสิทธิภาพของแบคทีเรียเชิงฟังก์ชันสูงกว่ากระบวนการตะกอนเร่งแบบเดิมอย่างมีนัยสำคัญ กระบวนการไบโอฟิล์มสามารถแบ่งเพิ่มเติมได้เป็นประเภท-เบดคงที่และเบดเคลื่อนที่-โดยขึ้นอยู่กับพาหะฟลูอิไดเซชัน ดังที่แสดงในรูปที่ 2.ตัวกรองแบบ Denitrifying ซึ่งเป็นกระบวนการฟิล์มชีวะแบบเบด-แบบคงที่ทั่วไป จะใช้ตัวกลางกรองแบบละเอียดคงที่เป็นพาหะการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ ด้วยการเพิ่มแหล่งคาร์บอนภายนอก พวกมันจะใช้ประโยชน์จากกระบวนการดีไนตริฟิเคชั่นของฟิล์มชีวภาพและการกรองตัวกลางเพื่อให้บรรลุการกำจัด NO₃ ไปพร้อมๆ กัน--N, SS และสารมลพิษอื่นๆ ข้อดี ได้แก่ คุณภาพน้ำที่ผ่านการบำบัดที่เสถียร ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องตกตะกอนรอง และรูปแบบที่กะทัดรัด ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการอัพเกรด WWTP ในฐานะหน่วยบำบัดขั้นสูงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกำจัด TN จากน้ำทิ้งทุติยภูมิ อย่างไรก็ตาม การมุ่งเน้นในการปฏิบัติงานจะต้องอยู่ที่ผลกระทบของ C/N ต่อประสิทธิภาพการแยกไนตริฟิเคชั่นขั้นสูง โครงการอัปเกรด Pingtang WWTP Phase I ซึ่งมีความจุ 40,000 m³/d ใช้ตัวกรอง denitrifying + การลอยตัวของอากาศละลาย (DAF) ประสิทธิภาพสูง- เป็นกระบวนการบำบัดขั้นสูงเพื่อเพิ่ม TN ของเสียให้เป็นมาตรฐานน้ำผิวดิน - Class IV ซึ่งบรรลุผลในพื้นที่ประมาณ 0.045 m²/(m³ · d) ช่วยประหยัดพื้นที่และทำให้สามารถบำบัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ด้วย C/N สูงที่สุด 18.34 น. เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานท้องถิ่นใหม่สำหรับน้ำทิ้ง TN โรงบำบัดน้ำเสียหมายเลข. 9 ของเฉิงตูได้ใช้ถังตกตะกอนที่มีความหนาแน่นสูง-และตัวกรองเบดแบบลึกที่กำจัดไนตริฟิเคชั่น- เป็นกระบวนการอัปเกรด โดยมี C/N อยู่ที่ 5.7 ซึ่งทำให้ได้รับการบำบัดขั้นสูงภายใต้มาตรฐานระดับสูง WWTP Dingqiao ในไห่หนิงไม่สามารถตอบสนองมาตรฐานการปล่อยก๊าซเกรด A ที่จำเป็นสำหรับลุ่มน้ำเฉียนถัง เกา เฟยยา และคณะ ใช้ตัวกรองแบบดีไนตริฟายเออร์เบดลึก{-สำหรับการบำบัด TN ขั้นสูง โดยกำจัด SS และ TP ไปพร้อมๆ กัน ทำให้คุณภาพน้ำทิ้งใกล้เคียงกับ-มาตรฐานเสมือนคลาส IV แต่มี C/N สูงที่ 15.68 ส่งผลให้มีต้นทุนการกำจัดไนโตรเจนสูง นอกจากนี้ กระบวนการกรองจำเป็นต้องมีการล้างย้อนกลับเป็นประจำ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะใช้อากาศ-กำจัดสิ่งสกปรกบนน้ำ ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อเสถียรภาพในการดำเนินงาน

ความไม่แน่นอนในตัวกรองการดีไนตริไฟเออร์ การวิจัยเกี่ยวกับการใช้ซัลเฟอร์-การดีไนตริฟิเคชันแบบออโตโทรฟิค (SAD) ที่มีซัลเฟอร์{0}} กับตัวกรองการดีไนตริไฟเออร์ได้รับความสนใจ SAD ใช้ธาตุกำมะถันหรือสารประกอบกำมะถันเป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอนภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนหรือเป็นพิษเพื่อลด NO₃--N ถึง N₂ โดยมีข้อดีต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพการแยกไนตริฟิเคชันที่ดี ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งคาร์บอนอินทรีย์ ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ และการผลิตตะกอนต่ำ ซ่งชิงหยวน และคณะ ศึกษาผลการกำจัดไนโตรเจนของตัวกรอง SAD กับน้ำทิ้งทุติยภูมิ หลังจากปรับสภาวะนำร่องให้เหมาะสมแล้ว การกำจัดไนเตรตยังคงมีเสถียรภาพเหนือ 95% แต่อัตราการใช้ตัวกลางอยู่ที่ 20% ต่อปี พร้อมด้วยความเข้มข้นของซัลเฟตของน้ำทิ้งที่เพิ่มขึ้นและ pH ที่ลดลง เพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงจากมลพิษทุติยภูมิจาก SAD, Li Tianxin และคณะ เตรียมสื่อโดยการอัดส่วนผสมของกำมะถันและผงหินปูน การเพิ่มหินปูนในสัดส่วนหนึ่งลงในแผ่นกรองจะทำให้ความเป็นกรดที่สร้างขึ้นเป็นกลาง และทำให้เกิดตะกอน CaSO₄ ส่งผลให้ความเข้มข้นของซัลเฟตของน้ำทิ้งลดลง และแก้ไขปัญหาการผลิตกรดและระดับซัลเฟตที่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม หินปูนครอบครองพื้นที่สำหรับสื่อผู้บริจาคอิเล็กตรอนภายในระบบ ทำให้ความสามารถในการแยกไนตริฟิเคชั่นขั้นสูงลดลง เพิ่มความแข็งของน้ำทิ้ง และเพิ่มต้นทุนการดำเนินงาน การวิจัยในปัจจุบันเกี่ยวกับเทคโนโลยี SAD อยู่ที่ห้องปฏิบัติการและระดับนำร่องเป็นหลัก โดยมีประสบการณ์ด้านวิศวกรรมไม่เพียงพอที่จะอ้างอิง จำเป็นต้องมีการวิจัยประยุกต์เพิ่มเติมก่อนที่จะได้รับการส่งเสริม-ในระดับอุตสาหกรรม
MBBR เป็นตัวแทนทั่วไปของกระบวนการฟิล์มชีวภาพ-เบดแบบฟลูอิไดซ์เบดและเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียใหม่ที่ได้รับความสนใจอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ใช้สารแขวนลอยที่มีความหนาแน่นใกล้กับน้ำเพื่อเพิ่มคุณค่าให้กับจุลินทรีย์โดยเฉพาะ โดยสร้างฟิล์มชีวะเพื่อกำจัดไนโตรเจนขั้นสูง กระบวนการฟิล์มชีวะแบบฟลูอิไดซ์-ยังช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาการอุดตันของตัวกลางและการล้างย้อนอีกด้วย ปัจจุบัน ฟิล์มชีวะ MBBR บริสุทธิ์สำหรับกระบวนการแยกไนตริฟิเคชัน WWTP ขั้นสูง มีประสบการณ์การดำเนินงานที่ประสบความสำเร็จมากกว่า 20 ปีในต่างประเทศ และกำลังเห็นการใช้งานในวงกว้างมากขึ้นในจีน เจิ้ง ซีเจีย และคณะ ใช้กระบวนการ MBBR ของฟิล์มชีวะบริสุทธิ์สอง-ขั้นตอนสำหรับการแยกไนตริฟิเคชั่นขั้นสูง ที่ C/N=4.0 ไนโตรเจนไนเตรตที่ปล่อยออกมาของระบบจะเสถียรที่ (1.87 ± 1.07) มก./ลิตร โดยมีอัตราการกำจัด TN เฉลี่ยที่ 93.3% WWTP ในเขตพัฒนาในเมืองแห่งหนึ่งได้สร้างถังชีวภาพ MBBR- ใหม่เพื่อใช้เป็นการบำบัดขั้นสูงระดับอุดมศึกษาสำหรับการกำจัดไนตริฟิเคชันขั้นสูง ปริมาณการกำจัด TN ในส่วนที่ไม่เป็นพิษของฟิล์มชีวะบริสุทธิ์ MBBR อยู่ที่ 1.1 กรัม/(ตรม.·d) ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในการดีไนตริฟิเคชันของระบบ Gao Yanbo และคณะมีเป้าหมายที่จะเพิ่มกำลังการผลิตของโรงงานเดิม โดยได้สร้างถัง-ฟิล์มชีวภาพบริสุทธิ์ MBBR ชีวภาพ- AO ขั้นที่ 2 ใหม่ เพื่อให้ได้ TN ของเสียที่เสถียรต่ำกว่า 5 มก./ลิตร พร้อมประสิทธิภาพการแยกไนตริฟิเคชันสูง ดังนั้น กระบวนการ MBBR ของฟิล์มชีวะบริสุทธิ์จึงแสดงศักยภาพที่ดีเยี่ยมในการกำจัดไนโตรเจนขั้นสูงใน WWTP โดยผสมผสานข้อดีต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพการใช้แหล่งคาร์บอนสูง ปริมาณการบำบัดสูง และรอยเท้าขนาดเล็ก อย่างไรก็ตาม ยังมีความต้องการอุปกรณ์ที่สูงขึ้น โดยต้องใช้อุปกรณ์ที่เชื่อถือได้เพื่อรองรับการทำงานของกระบวนการที่มีเสถียรภาพ การเปรียบเทียบกระบวนการกำจัดไนโตรเจนขั้นสูงทั่วไปจะแสดงอยู่ในตารางที่ 1.

จากการเปรียบเทียบที่ครอบคลุม แม้ว่ากระบวนการ SAD ไม่จำเป็นต้องเติมแหล่งคาร์บอน แต่การใช้งานในปัจจุบันยังไม่สมบูรณ์และมีความเสี่ยงต่อมลพิษทุติยภูมิ ดังนั้นจึงไม่ได้รับการพิจารณาสำหรับการอัพเกรดนี้ แม้ว่าตัวกรอง denitrifying จะใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ส่วนใหญ่จะใช้ในการอัพเกรด WWTP โดยที่ TN ที่มีอิทธิพล/น้ำทิ้งที่ออกแบบมักจะอยู่ที่ 15/12 มก./ลิตร เพื่อรองรับภาระการกำจัด TN ที่ค่อนข้างน้อย เนื่องจากโครงการนี้จำเป็นต้องมีการตอบสนอง-ความต้องการในการกำจัด TN ที่สูงในระยะยาว การดำเนินการจะลดรอบการล้างย้อนกลับของตัวกรองลงอย่างมาก ซึ่งเพิ่มความยากในการปฏิบัติงานและความไม่มีเสถียรภาพ กระบวนการ MBBR ของฟิล์มชีวะบริสุทธิ์ผสมผสานข้อดีต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพการใช้คาร์บอนสูง ไม่จำเป็นต้องล้างย้อน การใช้งานที่ครบกำหนด และไม่มีมลพิษทุติยภูมิ เมื่อพิจารณาถึงความท้าทายของกระบวนการและข้อกำหนดในการปรับปรุงใหม่ ในที่สุดโครงการก็เลือกการสร้างถังชีวภาพ MBBR ของฟิล์มชีวภาพบริสุทธิ์ใหม่ (ต่อไปนี้จะเรียกว่าถัง MBBR) เป็นโซลูชันการกำจัดไนโตรเจนขั้นสูงสำหรับระยะแรก ซึ่งออกแบบด้วย C/N=4.5 และระยะเวลาคืนทุนตามแผนที่ 7.37 ปี
3. แผนการก่อสร้างใหม่
3.1 ผังกระบวนการ
แสดงให้เห็นการไหลของกระบวนการบำบัดน้ำเสียหลังการปรับปรุงใหม่รูปที่ 3. อิทธิพลของพืชจะไหลผ่านตะแกรงละเอียด ห้องกรวดน้ำวน และถังตกตะกอนหลักก่อนเข้าสู่ถังชีวภาพ BIOLAK- สำหรับการกำจัดสารอินทรีย์ แอมโมเนียไนโตรเจน ฯลฯ จากนั้นจะถูกยกโดยปั๊มเข้าไปในถัง MBBR เพื่อการกำจัด TN ขั้นสูง ถัง MBBR ได้รับการออกแบบสำหรับ TN ที่ไหลเข้า 35 มก./ลิตร และ TN ของน้ำทิ้ง น้อยกว่าหรือเท่ากับ 15 มก./ลิตร น้ำทิ้งของ MBBR จะถูกยกโดยปั๊มสำรองไปยังการบำบัดขั้นสูงที่มีอยู่ของโรงงานสำหรับการแยกของแข็ง-ของเหลวและกากตะกอน น้ำทิ้งสุดท้ายจะถูกฆ่าเชื้อก่อนปล่อยลงแม่น้ำรับ ตะกอนส่วนเกินจะถูกทำให้ข้นขึ้น แยกน้ำออก และขนส่งออกจากสถานที่-เพื่อนำไปกำจัด

3.2 รถถัง MBBR ใหม่
ถัง MBBR ใช้กระบวนการ AO ซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้ถัง Lipp สำหรับการประกอบแบบโมดูลาร์ และแล้วเสร็จภายใน 30 วัน เวลากักเก็บไฮดรอลิกของระบบทั้งหมด (HRT) คือ 1.43 ชั่วโมง SPR-ตัวพาสารแขวนลอยเฉพาะทางแอโรบิกและแอนซิกชนิด III จะถูกเพิ่มเข้าไปในถัง โดยมีอัตราส่วนการเติม 60% ในโซนแอโรบิกและ 55% ในโซนแอนซิก ตัวพามีลักษณะทรงกระบอกเฉียง เส้นผ่านศูนย์กลาง 25 มม. และสูง 10 มม. โดยมีพื้นที่ผิวจำเพาะที่มีประสิทธิภาพมากกว่าหรือเท่ากับ 800 ตร.ม./ตร.ม. โซน Anoxic มีตัวผสมความถี่-ตัวแปรเฉพาะ- MBBR (ประเภทกำลังเคมี SPR) ขนาด N=5.5 kW ตัวละ 4 MBBR ให้ฟลูอิไดเซชันที่สม่ำเสมอและเพียงพอสำหรับตัวพา หลังจากการสุกของฟิล์มชีวะแล้ว เครื่องผสม 2 เครื่องจะทำงานเป็นประจำ โดยอีก 2 เครื่องจะสแตนด์บายแบบร้อน โซนแอโรบิกใช้โบลเวอร์แบบสกรูในการเติมอากาศ โบลเวอร์ตัวเดียวมีความจุอากาศ 14.50 ลบ.ม./นาที ความดัน 90 kPa, N=22 kW มีการติดตั้งตัวกระจายท่อแบบเจาะรูเฉพาะโซนแอโรบิก (ชนิด SPR) หนึ่งชุด เนื่องจากปริมาณการเติมอากาศที่ต้องการต่ำ โบลเวอร์ Phase I ที่มีอยู่จึงสามารถใช้งานได้ โดยโบลเวอร์ใหม่และโบลเวอร์ Phase I จะทำหน้าที่เป็นตัวสำรองร่วมกัน ตะแกรงดักจับวัสดุชนิดใหม่ (ชนิด SPR) หนา 12 มม. พร้อมอายุการใช้งานที่ออกแบบไว้ 30 ปี ได้รับการติดตั้งทั้งในโซนแอโรบิกและโซนปลอดออกซิเจน
3.3 สิ่งอำนวยความสะดวกสนับสนุนใหม่
- ระบบที่มีอิทธิพล: น้ำทิ้งจากถังชีวภาพ BIOLAK-ถูกยกเข้าไปในถัง MBBR. 4 มีการติดตั้งปั๊มทางเข้า (2 หน้าที่, 2 สแตนด์บาย) โดยแต่ละตัวมีความเร็ว Q=840 m³/h, H=65 kPa, N=30 kW
- ระบบจ่ายแหล่งคาร์บอน: น้ำทิ้งจากถังชีวภาพ Phase I BIOLAK- มีเพียง COD เท่านั้นที่ยากต่อการใช้งาน เพื่อให้แน่ใจว่ามีการแยกไนตริฟิเคชันขั้นสูงในบริเวณที่เป็นพิษของถัง MBBR จึงมีการใช้โซเดียมอะซิเตตเป็นปั๊มสูบจ่ายจากแหล่งคาร์บอนภายนอก. 4 (2 หน้าที่, 2 สแตนด์บาย) โดยแต่ละตัวมี Q=300 L/h, H=200 kPa, N=0.37 kW
4. ผลการปฏิบัติงาน
หลังจากเสร็จสิ้น พื้นที่รวมของโรงงานแห่งใหม่คือ 296 ตร.ม. ซึ่งบรรลุผลสำเร็จต่อพื้นที่ต่อหน่วยน้ำที่ผ่านการบำบัด 0.0074 ตร.ม./(ลบ.ม.·d) ซึ่งจัดการกับความท้าทายได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น ระยะเวลาการดำเนินงานสั้นและพื้นที่ที่จำกัด โครงการนี้เริ่มดำเนินการอย่างเป็นทางการในเดือนกันยายน พ.ศ. 2566 โดยมีการติดตามผลการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องจนถึงเดือนมกราคม พ.ศ. 2567 โดยใช้ข้อมูลเฉลี่ยรายวันในการวิเคราะห์ อัตราการไหลของการบำบัดอยู่ที่ (38,758.14 ± 783.16) ลบ.ม./วัน ซึ่งสูงถึง 96.9% ของขั้นตอนการออกแบบ ในทางปฏิบัติ ถังชีวภาพ BIOLAK- ไม่จำเป็นต้องสร้างสมดุลของระบบไนตริฟิเคชั่นและดีไนตริฟิเคชั่นอีกต่อไป โดยมุ่งเน้นไปที่การเสริมประสิทธิภาพการกำจัดแอมโมเนียที่มีอิทธิพลแทน ส่งผลให้แอมโมเนียที่ปล่อยออกมามีเพียง (0.77 ± 0.15) มก./ลิตร ในขณะเดียวกัน ถังชีวภาพ- BIOLAK ก็ได้ "ปริมาณคาร์บอนเป็นศูนย์" ถัง MBBR ที่ส่งผลต่อ TN อยู่ที่ (27.98 ± 2.23) มก./ลิตร โดยที่ TN ของน้ำทิ้งอยู่ที่ (10.11 ± 1.67) มก./ลิตร ซึ่งดีกว่ามาตรฐานการปล่อยออกแบบอย่างเสถียร อัตราการกำจัด TN ของถัง MBBR อยู่ที่ 63.87% คิดเป็น 75.37% ของการกำจัด TN ทั้งหมดโดยกระบวนการทางชีวเคมี การวัดอัตราการดีไนตริฟิเคชั่นจากตัวพาตัวอย่างแสดงให้เห็นว่าภายใต้สภาวะที่เหมาะสม อัตราดังกล่าวจะสูงถึง 1.8 เท่าของค่าการออกแบบ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพในการดีไนตริฟิเคชั่นของระบบอย่างมีนัยสำคัญ ถัง MBBR ยังคงใช้กระบวนการดีไนตริฟิเคชันแบบดั้งเดิม C/N ที่คำนวณได้เพียง 3.71 ซึ่งต่ำกว่ามูลค่าก่อนอัปเกรด-อย่างมาก (C/N=5.9) ซึ่งลดลง 37.12% เมื่อเปรียบเทียบกับตัวกรองดีไนตริไฟอิง (โดยทั่วไปคือ C/N > 5.0) โปรเจ็กต์นี้สามารถประหยัดปริมาณแหล่งคาร์บอนได้ 30%–40% ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานและต้นทุนได้ หลังการอัปเกรด- การลดแหล่งคาร์บอนภายนอกยังนำไปสู่การลดตะกอนที่สอดคล้องกันอีกด้วย
การลงทุนในโครงการทั้งหมดมีมูลค่า 8 ล้านหยวน โดยมีระยะเวลาคืนทุนจริงเพียง 3.02 ปี ซึ่งสั้นกว่าช่วงการออกแบบถึง 59.02% ทำให้ทราบถึงการเปลี่ยนแปลง-คาร์บอนที่ต่ำ และการประหยัดพลังงาน/ต้นทุนสำหรับ WWTP โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ภายใต้สภาวะที่มีไนเตรตที่มีอิทธิพลสูงและ C/N ต่ำ ความเข้มข้นของไนไตรต์ไนโตรเจนในน้ำทิ้งจากโซนที่ไม่เป็นพิษของ MBBR สูงถึง 4.34 มก./ลิตร ไนไตรต์เป็นสารตั้งต้นหลักสำหรับกระบวนการ Anammox และเป็นปัจจัยจำกัดที่สำคัญสำหรับการใช้งาน Anammox ทั่วไป โครงการนี้ประสบความสำเร็จในการสะสมไนไตรท์โดยใช้วิธีไบโอฟิล์ม ซึ่งเป็นเงื่อนไขพื้นฐานสำหรับการแก้ไขข้อบกพร่องของกระบวนการ Anammox กระแสหลักในอนาคต
5. บทสรุป
WWTP ในซานตงได้อัปเกรดกระบวนการ BIOLAK ดั้งเดิมโดยการสร้างโรงงาน MBBR สำหรับฟิล์มชีวะบริสุทธิ์แห่งใหม่ พร้อมกันนี้ตอบสนองความต้องการในการประหยัดพลังงาน/ต้นทุน และการกำจัดไนโตรเจนขั้นสูง โรงงานแห่งใหม่นี้สร้างขึ้นบนพื้นที่ชายขอบ โดยมีพื้นที่เพียง 0.0074 ตร.ม./(ลบ.ม.) หลังการใช้งาน ถัง MBBR คิดเป็น 75.37% ของการกำจัด TN ทั้งหมดโดยกระบวนการทางชีวเคมี โดยมี C/N เพียง 3.71 ถัง BIOLAK ดั้งเดิมใช้แหล่งคาร์บอน "เป็นศูนย์" ซึ่งช่วยลดต้นทุนแหล่งคาร์บอนลง 37.29% เมื่อเทียบกับก่อนการอัพเกรด ระยะเวลาคืนทุนจริงเพียง 3.02 ปี สั้นกว่ามูลค่าการออกแบบ 59.02% ด้วยการสร้างกระบวนการ MBBR ของฟิล์มชีวะบริสุทธิ์สำหรับการแยกไนตริฟิเคชันขั้นสูง ความขัดแย้งระหว่างไนตริฟิเคชันและดีไนตริฟิเคชันที่มีอยู่ในกระบวนการ BIOLAK ได้รับการแก้ไข ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อโหลดช็อกของระบบได้อย่างมีนัยสำคัญ และเพิ่มความเสถียรของน้ำทิ้งอย่างมาก นี่เป็นโซลูชันใหม่สำหรับคุณภาพ WWTP การเพิ่มประสิทธิภาพ และการประหยัดพลังงาน/ต้นทุน

