Hvordan spildevandsanlæg kan øge kapaciteten uden at bygge nye biologiske tanke

Hvorfor eksisterende biologiske tanke bliver flaskehalsen

Et spildevandsanlæg kan se ud til at være "fuldt" af flere forskellige årsager. I nogle faciliteter er det gennemsnitlige hydrauliske flow steget på grund af befolkningstilvækst, industriel ekspansion eller yderligere produktionslinjer. I andre forbliver flowet ens, men den indflydende COD, BOD, ammoniak eller den samlede nitrogenbelastning er steget.

Skærpede spildevandskrav kan også få en eksisterende biologisk proces til at fremstå underdimensioneret. En tank, der engang har givet tilstrækkelig kulstoffjernelse, har muligvis ikke tilstrækkelig effektiv biomasse, iltoverførselskapacitet eller faststofretentionstid til at opnå stabil nitrifikation eller mere krævende næringsstofgrænser.

Det er derfor, ingeniører bør skelne mellem hydraulisk kapacitet and biologisk kapacitet . Hydraulisk kapacitet beskriver, hvor meget flow der fysisk kan passere gennem tanken ved en acceptabel retentionstid. Biologisk kapacitet beskriver, hvor meget forurenende belastning den tilbageholdte mikrobielle population faktisk kan fjerne.

Øg biomassen uden at øge tankvolumen: MBBR og IFAS Retrofit

En af de mest effektive måder at øge den biologiske behandlingskapacitet i en eksisterende tank på er at bevare mere aktiv biomasse. Moving Bed Biofilm Reactor og Integrated Fixed-Film Activated Sludge teknologier gør dette ved at levere plastikbærere, hvorpå mikroorganismer kan vokse som vedhæftet biofilm.

I en konventionel aktiveret slamproces er mængden af ​​biomasse, der kan tilbageholdes, stærkt forbundet med slamudfældning og returaktiveret slamdrift. Ved at introducere biofilmbærere fastholdes en del af den mikrobielle population på mediet uafhængigt af den sekundære klaring.

Dette kan være særligt værdifuldt for nitrifikation, fordi ammoniak-oxiderende mikroorganismer vokser relativt langsomt. Biofilm giver en stabil overflade, hvor disse organismer kan forblive i systemet, selv når tilbageholdelse af suspenderede faste stoffer er begrænset.

I en MBBR eftermontering , kan tilknyttet biomasse udføre en stor del af behandlingspligten. I en IFAS eftermontering , bibeholdes processen med suspenderet aktiveret slam, mens biofilmbærere tilføjer en yderligere population af vedhæftede mikroorganismer.

For høje fyldningsforhold kan gøre blanding vanskeligere, øge luftbehovet, skabe ujævn bevægelse af bæreren og øge den hydrauliske belastning på fastholdelsesskærme. En vellykket eftermontering begynder derfor med en biologisk belastningsberegning frem for blot at fylde tanken med så mange medier som muligt.

Opgrader beluftning før udvidelse af den biologiske proces

Nogle planter, der ser ud til at have brug for mere biologisk volumen, er faktisk begrænset af iltoverførsel. Forøgelse af biomasse eller belastning uden nok ilt kan gøre behandlingsydelsen dårligere, selv når selve den biologiske reaktor er stor nok.

Beluftningssystemer mister ydeevne over tid. Diffusorer kan smutte, trykfaldet kan stige, luftstrømmens fordeling kan blive ujævn, og gamle systemer med grov boble kan kræve mere blæserkraft for at overføre den samme mængde ilt.

Høje MLSS-koncentrationer kan yderligere reducere reel iltoverførselseffektivitet sammenlignet med rent vand. Tankdybde, spildevandskemi, overfladeaktive stoffer, temperatur, diffusortilstand og beluftningslayout påvirker også den oxygen, der faktisk er tilgængelig for mikroorganismer.

For mange eksisterende anlæg er genoprettelse eller forbedring af iltoverførselseffektiviteten en af de hurtigste måder at genvinde uudnyttet biologisk kapacitet på uden at ændre reaktorens fodaftryk.

Øg SRT- og biomassekoncentrationen – men se på Clarifier

Et konventionelt aktiveret slamanlæg kan nogle gange behandle yderligere belastning ved at øge faststofretentionstiden og opretholde mere biomasse i den biologiske proces. Dette kan involvere at reducere slamspild, øge MLSS eller optimere returaktiveret slamdrift.

Denne strategi har dog praktiske begrænsninger. Højere MLSS øger tørstofmassen, der skal passere gennem den sekundære klaring. Det øger også iltbehovet og kan øge blandingsvæskens viskositet, hvilket reducerer iltoverførselseffektiviteten og gør slamseparering vanskeligere.

Ingeniører bør derfor evaluere overfladeoverløbshastighed, påfyldningshastighed for faste stoffer, slamvolumenindeks, returslamkapacitet og peak-flow ydeevne, før de øger MLSS markant.

I egnede klaringsanvendelser kan røraflejringer eller lamelmoduler øge det effektive bundfældningsareal inden for et eksisterende klaringsfodaftryk. Denne tilgang kan være attraktiv, når hydraulisk klaringskapacitet er den største begrænsning, selvom det ikke er en universel løsning for hver sekundær klaring af aktiveret slam. Slamets egenskaber og hydrauliske opførsel skal evalueres først.

Brug MBR eftermontering, når faststofseparation bliver kapacitetsbegrænsningen

I nogle anlæg er den biologiske reaktor ikke hovedproblemet. Den egentlige begrænsning er den sekundære klaring. Når der er behov for mere biomasse, men tyngdekraftsafsætningen ikke pålideligt kan tilbageholde den, kan membranadskillelse give en anden eftermonteringsvej.

En membranbioreaktor adskiller behandlet vand fra blandet væske ved hjælp af en fysisk membranbarriere i stedet for at stole på konventionel slamaflejring. Dette gør det muligt for biomassekoncentration at være mindre afhængig af clarifiers ydeevne og kan understøtte højere MLSS-drift inden for et kompakt fodaftryk.

MBR kan også producere spildevand med lavt suspenderet fast stof og er særligt attraktivt, hvor genbrug af vand, begrænset jord eller strengere udledningskvalitet er en del af udvidelsesmålet.

Afvejningen er højere systemkompleksitet. Membranmoduler kræver luftrensning, permeatpumpning, tilsmudsningskontrol, periodisk kemisk rensning, forbehandling og eventuel membranudskiftning.

Optimer proceskontrol, før du tilføjer hardware

Ikke alle kapacitetsproblemer kræver nyt udstyr. Dårlig proceskontrol kan få et eksisterende anlæg til at se fysisk underdimensioneret ud, selv når et betydeligt behandlingspotentiale forbliver uudnyttet.

Beluftning er et almindeligt eksempel. Kontinuerlig drift af blæsere ved en fast ydelse kan resultere i overskydende ilt i perioder med lav belastning og utilstrækkelig ilt under spidsbelastninger. DO-baseret kontrol eller ammoniakbaseret beluftningskontrol kan bedre matche iltforsyningen til det faktiske biologiske behov.

SRT-styring er lige så vigtig. Overdreven slamspild kan reducere nitrificerende biomasse, mens utilstrækkelig spild kan skabe unødigt høje MLSS- og afklaringsproblemer. Optimering af RAS, WAS, intern genbrug, kulstofdosering og intermitterende beluftning kan nogle gange genvinde betydelig processtabilitet.

Flowudligning kan også hjælpe. Et anlæg kan være i stand til at behandle den daglige belastning i gennemsnit, men fejler under korte peak-flow eller højstyrkehændelser. Udligning omfordeler disse toppe over tid, hvilket reducerer stress på den biologiske reaktor og klaringsanlæg.

Sådan identificerer du den rigtige flaskehals, før du vælger en eftermontering

En vellykket opgradering af anlægskapacitet bør starte med en procesaudit snarere end med valg af udstyr. Målet er at bestemme præcist, hvad der forhindrer det eksisterende anlæg i at behandle mere flow eller belastning.

Retrofit vs New Tank Construction: Hvordan man sammenligner økonomien

Eftermontering er attraktivt, fordi det reducerer anlægsbyggeri, men det er ikke automatisk den billigste løsning på alle anlæg. Eksisterende tanke skal være strukturelt forsvarlige, hydraulikken skal forblive funktionsdygtig, og den nødvendige kapacitetsforøgelse skal kunne opnås inden for de eksisterende procesbegrænsninger.

Ny tankkonstruktion kan kræve udgravning, armeret beton, nyt rør, jord, tilladelser, elektrisk infrastruktur og lange byggeperioder. Det kan også være vanskeligt i drift af anlæg, hvor det er upraktisk at omgå spildevand eller lukke rensetog.

En eftermontering kan i stedet involvere biofilmbærere, fastholdelsesskærme, udskiftning af diffusor, blæsermodifikationer, membranmoduler, klaringsudstyr, pumper, styringer og midlertidigt installationsarbejde.

Eftermonteringsøkonomi er ofte stærkest, hvor jord er dyrt, civil udbygning er vanskelig, anlægget skal forblive i drift kontinuerligt, og den nødvendige kapacitetsforøgelse er moderat nok til at kunne opnås gennem højere biomassebeholdning, forbedret iltoverførsel, bedre faststofseparation eller mere effektiv processtyring.