Hvordan avløpsanlegg kan øke kapasiteten uten å bygge nye biologiske tanker

Hvorfor eksisterende biologiske tanker blir flaskehalsen

Et avløpsanlegg kan se ut til å være "fullt" av flere forskjellige årsaker. I noen anlegg har gjennomsnittlig hydraulikkstrøm økt på grunn av befolkningsvekst, industriell utvidelse eller ytterligere produksjonslinjer. I andre forblir strømningen lik, men innflytende COD, BOD, ammoniakk eller total nitrogenbelastning har økt.

Strengere avløpskrav kan også få en eksisterende biologisk prosess til å virke underdimensjonert. En tank som en gang ga tilstrekkelig karbonfjerning, har kanskje ikke nok effektiv biomasse, oksygenoverføringskapasitet eller retensjonstid for faste stoffer til å oppnå stabil nitrifikasjon eller mer krevende næringsgrenser.

Dette er grunnen til at ingeniører bør skille mellom hydraulisk kapasitet and biologisk kapasitet . Hydraulisk kapasitet beskriver hvor mye strømning som fysisk kan passere gjennom tanken ved en akseptabel retensjonstid. Biologisk kapasitet beskriver hvor mye forurensningsbelastning den tilbakeholdte mikrobielle populasjonen faktisk kan fjerne.

Øk biomasse uten å øke tankvolum: MBBR og IFAS Retrofit

En av de mest effektive måtene å øke biologisk behandlingskapasitet i en eksisterende tank er å beholde mer aktiv biomasse. Moving Bed Biofilm Reactor og Integrated Fixed-Film Activated Sludge-teknologier gjør dette ved å tilby plastbærere som mikroorganismer kan vokse på som festet biofilm.

I en konvensjonell aktivert slamprosess er mengden biomasse som kan beholdes sterkt knyttet til slamavsetning og retur aktivert slamdrift. Ved å introdusere biofilmbærere beholdes en del av den mikrobielle populasjonen på media uavhengig av den sekundære klaringen.

Dette kan være spesielt verdifullt for nitrifikasjon fordi ammoniakkoksiderende mikroorganismer vokser relativt sakte. Biofilm gir en stabil overflate der disse organismene kan forbli i systemet selv når retensjon av suspenderte faste stoffer er begrenset.

I en MBBR ettermontering , kan festet biomasse utføre en stor del av behandlingsoppgaven. I en IFAS ettermontering , den suspenderte aktiverte slamprosessen beholdes mens biofilmbærere legger til en ekstra populasjon av vedlagte mikroorganismer.

For store fyllingsforhold kan gjøre blanding vanskeligere, øke luftbehovet, skape ujevn bevegelse av bæreren og øke den hydrauliske belastningen på retensjonssiktene. En vellykket ettermontering begynner derfor med en biologisk belastningsberegning i stedet for bare å fylle tanken med så mye media som mulig.

Oppgrader lufting før du utvider den biologiske prosessen

Noen planter som ser ut til å trenge mer biologisk volum er faktisk begrenset av oksygenoverføring. Økning av biomasse eller belastning uten nok oksygen kan gjøre behandlingsytelsen dårligere, selv når den biologiske reaktoren i seg selv er stor nok.

Luftesystemer mister ytelse over tid. Diffusorer kan svikte, trykkfallet kan øke, luftstrømfordelingen kan bli ujevn, og gamle grovboblesystemer kan kreve mer viftekraft for å overføre samme mengde oksygen.

Høye MLSS-konsentrasjoner kan ytterligere redusere reell oksygenoverføringseffektivitet sammenlignet med rent vann. Tankdybde, avløpsvannkjemi, overflateaktive stoffer, temperatur, diffusortilstand og luftingsoppsett påvirker også oksygenet som faktisk er tilgjengelig for mikroorganismer.

For mange eksisterende anlegg er gjenoppretting eller forbedring av oksygenoverføringseffektiviteten en av de raskeste måtene å gjenvinne ubrukt biologisk kapasitet uten å endre reaktorens fotavtrykk.

Øk SRT- og biomassekonsentrasjonen – men se på Clarifier

Et konvensjonelt aktivert slamanlegg kan noen ganger behandle ekstra belastning ved å øke oppbevaringstiden for faste stoffer og opprettholde mer biomasse i den biologiske prosessen. Dette kan innebære å redusere slamsvinn, øke MLSS eller optimalisere returaktivert slamdrift.

Denne strategien har imidlertid praktiske begrensninger. Høyere MLSS øker faststoffmassen som må passere gjennom den sekundære klarneren. Det øker også oksygenbehovet og kan øke blandingsvæskens viskositet, redusere oksygenoverføringseffektiviteten og gjøre slamseparasjonen vanskeligere.

Ingeniører bør derfor evaluere overflateoverløpshastighet, belastningshastighet for faste stoffer, slamvolumindeks, returslamkapasitet og toppstrømytelse før de øker MLSS betydelig.

I egnede klaringsapplikasjoner kan rørsettlere eller lamellmoduler øke det effektive setningsområdet innenfor et eksisterende klaringsfotavtrykk. Denne tilnærmingen kan være attraktiv når hydraulisk klaringskapasitet er hovedbegrensningen, selv om det ikke er en universell løsning for alle sekundære aktivert slam. Slamegenskaper og hydraulisk oppførsel må evalueres først.

Bruk MBR ettermontering når separering av faste stoffer blir kapasitetsbegrensningen

I noen anlegg er ikke den biologiske reaktoren hovedproblemet. Den virkelige begrensningen er den sekundære klargjøreren. Når det er behov for mer biomasse, men tyngdekraftsedimentering ikke kan holde den på en pålitelig måte, kan membranseparasjon gi en annen ettermonteringsvei.

En membranbioreaktor skiller behandlet vann fra blandet væske ved å bruke en fysisk membranbarriere i stedet for å stole på konvensjonell slamavsetning. Dette gjør at biomassekonsentrasjonen er mindre avhengig av klaringsytelsen og kan støtte høyere MLSS-drift innenfor et kompakt fotavtrykk.

MBR kan også produsere avløpsvann med lavt suspendert stoff og er spesielt attraktivt der gjenbruk av vann, begrenset areal eller strengere utslippskvalitet er en del av utvidelsesmålet.

Avveiningen er høyere systemkompleksitet. Membranmoduler krever luftskuring, permeatpumping, begroingskontroll, periodisk kjemisk rengjøring, forbehandling og eventuell membranerstatning.

Optimaliser prosesskontroll før du legger til maskinvare

Ikke alle kapasitetsproblemer krever nytt utstyr. Dårlig prosesskontroll kan få et eksisterende anlegg til å virke fysisk underdimensjonert selv når betydelig behandlingspotensial forblir ubrukt.

Lufting er et vanlig eksempel. Drift av blåsere kontinuerlig med fast effekt kan føre til overflødig oksygen i perioder med lav belastning og utilstrekkelig oksygen under topper. DO-basert kontroll eller ammoniakkbasert luftekontroll kan bedre matche oksygentilførselen til faktisk biologisk behov.

SRT-ledelse er like viktig. Overdreven slamsvinn kan redusere nitrifiserende biomasse, mens utilstrekkelig sløsing kan skape unødvendig høy MLSS og avklaringsproblemer. Optimalisering av RAS, WAS, intern resirkulering, karbondosering og intermitterende lufting kan noen ganger gjenopprette betydelig prosessstabilitet.

Strømningsutjevning kan også hjelpe. Et anlegg kan være i stand til å behandle den daglige belastningen i gjennomsnitt, men svikte under korte toppstrøm- eller høystyrkehendelser. Utjevning omfordeler disse toppene over tid, og reduserer stress på den biologiske reaktoren og klaringsapparatet.

Hvordan identifisere den virkelige flaskehalsen før du velger en ettermontering

En vellykket oppgradering av anleggskapasitet bør starte med en prosessrevisjon i stedet for med valg av utstyr. Målet er å fastslå nøyaktig hva som hindrer det eksisterende anlegget i å behandle mer flyt eller belastning.

Retrofit vs New Tank Construction: Hvordan sammenligne økonomien

Ettermontering er attraktivt fordi det reduserer sivil konstruksjon, men det er ikke automatisk den billigste løsningen i alle anlegg. Eksisterende tanker må være strukturelt solide, hydraulikk må forbli brukbar, og nødvendig kapasitetsøkning må kunne oppnås innenfor eksisterende prosessbegrensninger.

Ny tankkonstruksjon kan kreve graving, armert betong, nytt rør, tomt, tillatelser, elektrisk infrastruktur og lange byggeperioder. Det kan også være vanskelig i drift av anlegg der det er upraktisk å omgå avløpsvann eller stenge rensetog.

En ettermontering kan i stedet innebære biofilmbærere, retensjonsskjermer, diffusorbytte, viftemodifikasjoner, membranmoduler, klaringsutstyr, pumper, kontroller og midlertidig installasjonsarbeid.

Ettermonteringsøkonomi er ofte sterkest der land er dyrt, sivil ekspansjon er vanskelig, anlegget må forbli i kontinuerlig drift, og den nødvendige kapasitetsøkningen er moderat nok til å oppnås gjennom høyere biomasselager, forbedret oksygenoverføring, bedre faststoffseparasjon eller mer effektiv prosesskontroll.