Предистория на проекта
Градската пречиствателна станция за отпадъчни води (ПСОВ) обхваща площ от 35 000 m² и първоначално е построена в крайградска зона, заобиколена от рибни езера и открито пространство. С развитието на урбанизацията сега се намира в гъсто населена жилищна и търговска зона. Миризмата на канализацията и шумът от централата влияят значително на живущите в близост.
Инсталацията първоначално е проектирана да пречиства дебит на отпадъчни води от 140 000 m³/ден. Качеството на отпадъчните му води трябва да отговаря на клас 1B на китайския „Стандарт за изхвърляне на замърсители за градски пречиствателни станции за отпадъчни води“ (GB 18918-2002).
Преди да бъдат изпомпвани към пречиствателния блок, отпадъчните води преминават през предварително пречистване през грубо сито, средно сито и фино сито. Първичното третиране включва камера с аериран пясък, последвано от вторично третиране през окислителна канавка и вторичен утаител. Накрая отпадъчните води се заустват във външен кладенец през тръба с диаметър 1 метър, откъдето се вливат в затворена водосточна мрежа.
План за надграждане на дизайна
Цели за качество на мащаба и отпадните води
Въз основа на предпроектни проучвания капацитетът на инсталацията остава 140 000 m³/ден, като излишните отпадъчни води се отклоняват към помпена станция за прехвърляне към друга пречиствателна станция. Отпадъчните води не само се изхвърлят в реките, но също така използват повторно водата в близките езера. Следователно, отпадъчните води трябва да отговарят както на клас 1A на GB 18918-2002, така и на „Стандартите за качество на водата за повторно използване на градските отпадъчни води в пейзажни екологични води“ (GB/T 18921-2002). Освен това, за да се предотврати еутрофикация в езерата, отпадъчните води трябва да отговарят на стандартите от клас IV съгласно „Стандарта за качество на повърхностните води“ (GB 3838-2002).
Проектиране на потока на процеса
Проектът избра процес "AAO + MBR" за надграждане на завода. Процесът на третиране на утайки използва центробежна машина за обезводняване, за да се намали съдържанието на влага в утайките до под 80%, а песъчинките и утайките се изпращат в градския общински център за третиране на утайки.
За да се определят оптималните условия и работните параметри, бяха проведени изчерпателни симулации с помощта на софтуер Biowin, базиран на модел на разграждане на активирана утайка (ASDM), с минимизирана консумация на енергия и химикали.
Цялостен дизайн
Заводът има ограничена площ от около 33 000 m². Запазихме съществуващите структури като административна и контролна сграда. Производствени структури, които не отговарят на стандартите за канализация или строителство, като предварителна обработка, окислителен канал, зона за обезводняване на утайки и контролна зала, бяха модернизирани в различна степен.
Например, ние изградихме модул MBR, за да заменим вторичния утаител, интегрирайки функции като аеробни резервоари, мембранни резервоари, помещения за вентилация и помещения за дозиране на химикали, както и резервоари за дезинфекция. Тези устройства довеждат канализацията му до стандартите за заустване за рециклирана вода.
Основни проектни параметри на конструкциите
Модификации на-предварителната обработка
1) Груби екрани
Размери: 5,6м х 8,1м, височина: 4,9м
Канали: 3, замяна на съществуващите 50 mm груби сита с 20 mm ротационни сита
Ширина на канала: 1,9 м, дълбочина на водата преди екрана: 0,95 м, ъгъл на монтаж: 70 градуса, междина на екрана: 20 мм
2) Средни екрани
Размери: 5.8 mx 10.1 m, височина: 4.9 m
Канали: 4, надграждане на 15 mm ситови машини до 6 mm ротационни сита
Ширина на канала: 1,9 м, дълбочина на водата преди екрана: 0,70 м, ъгъл на монтаж: 70 градуса, междина на екрана: 5 мм
3) Фини екрани
Размери: 7,1 м х 11,15 м, височина: 1,5 м
Модернизиране от 6 мм въртящи се сита до 3 мм перфорирани пластинчати сита при запазване на съществуващите канали
Ширина на канала: 2,1 м, дълбочина на водата преди екрана: 1,5 м, междина на екрана: 3 мм
Оборудван с 4 перфорирани решетки (1,5 kW всяка) и 2 помпи за обратно промиване с дебит от 36 m³/h всяка4) Модификации на мембранните сита
Оригиналното помпено помещение за връщане на утайки е преустроено като помещение с мембранен екран. Размерите на финия екран са 6,1 m × 8,8 m с височина 2,2 m. Монтирани са четири мембранни екрана, от които три работни и един резервен, всеки с номинална мощност 1,5 kW. Всеки канал има ширина 1,4 m, дълбочина на водата преди екрана 1,1 m и междина на екрана 1 mm. Осигурени са две помпи за обратно промиване, всяка с дебит от 36 m³/h и мощност от 15 kW, с работни времена, зададени на 1:2–1:4 съотношение отворено-към-спиране.
Модификации на окислителния канал
Двата съществуващи окислителни канала са модифицирани в анаеробни -аноксични резервоари, всеки с проектен дебит от 70 000 m³/ден. Анаеробната секция има време на задържане от 1,0 часа, докато аноксичната секция има време на задържане от 2,7 часа, с ефективна дълбочина на водата от 3,9 m. Всеки анаеробен резервоар е оборудван с шест високо-скоростни потопяеми миксера с мощност 3,7 kW, докато всеки аноксичен резервоар има дванадесет ниско{10}}скоростни потопяеми миксера с мощност 2,3 kW. Коефициентът на връщане на утайката от аноксичните към анаеробните резервоари варира от 100% до 200%.
MBR цялостна структура
Четирите съществуващи вторични утаителя бяха заменени с две нови структури MBR (мембранен биореактор), всяка с проектен капацитет от 70 000 m³/ден. Размерите на всяка MBR единица са 82,34 m × 38,18 m и включват следните компоненти:
1) Аеробен резервоар
Размери: 37,70 m × 36,25 m с ефективна дълбочина на водата 6,0 m
Време на задържане: 2,4 часа, оборудван с 1216 тръбни аератора на резервоар (общо 2432 в двата резервоара)
Всеки аератор има дебит на въздушния поток от 7,2 m³/h, а скоростта на връщане на утайката от аеробния към аноксичния резервоар е 300%.
2) MBR мембранен резервоар
Общи размери на резервоар: 45,46 m × 31,85 m, включително разпределителни, мембранни, връщащи канали и резервоари за почистване
Дълбочина на мембранния резервоар: 5 m с ефективна дълбочина на водата 3,7 m
Разпределителен канал: 39,6 m × 2,1 m, връщащ канал: 39,6 m × 1,5 m
Мембранен резервоар, разделен на осем клетки, всяка с размери 26,65 m × 4,6 m, с три почистващи клетки за водно, киселинно и алкално почистване
Всеки резервоар има осем реда, шест с десет PVDF мембранни модула от кухи влакна и два с девет модула
Проектният капацитет на мембранен модул е 897,5 m³/ден, с поток от 17,81 L/(m³·h) и скорост на аериране от 849,6 Nm³/min, поддържайки съотношение въздух-към-вода 8,7:1
Скоростта на връщане на утайката от мембранния резервоар към аеробния резервоар е 400%.
3) Помпено помещение за връщане на утайки
Две помпени помещения, всяка с размери 10,9 m × 8,51 m, с осем връщащи помпи
Четири помпи прехвърлят утайка от мембраната към аеробен резервоар (Q=2,910 m³/h, H=0.5 m, N=18.5 kW)
Четири помпи връщат утайката от аеробния към аноксичния резервоар (Q=2,190 m³/h, H=3.0 m, N=37 kW)
4) Стая за цялостно оборудване
Дву{0}}етажна стоманена{1}}бетонна конструкция + рамкова конструкция, 44,5 m × 6,61 m
Горен етаж: контролна зала на системата MBR и съоръжения за дозиране на натриев хипохлорит и лимонена киселина
Долен етаж: 9 водни помпи (8 в употреба, 1 като резервна, променлива честота, Q=493 m³/h, H=11–13 m, N=22 kW) и 4 помпи за утайка (3 в употреба, 1 в режим на готовност, Q=80 m³/h, H=20 m, N=11 kW)
5) Вентилаторна стая
Построен над аеробния резервоар, размери на всяко вентилационно помещение: 38,46 m × 7,8 m
Всяка стая разполага с три аерационни вентилатора (един голям и два малки, взаимозаменяеми за излишък)
Голям вентилатор: Q=146 m³/m, H=7.5 m, N=223 kW
Малък вентилатор: Q=73 m³/m, H=7.5 m, N=112 kW
Четири мембранни вентилатора (два големи и два малки, с резервиране между голям и два малки вентилатора)
Голям вентилатор: Q=213 m³/min, H=4.5 m, N=223 kW
Малък вентилатор: Q=106.5 m³/min, H=4.5 m, N=112 kW
Контактен резервоар за дезинфекция / Дозиращо помещение / Помпено помещение за отпадъчни води
Контактният резервоар за дезинфекция, помещението за дозиране и помпено помещение за повдигане на отпадъчни води са обединени в една структура с капацитет от 140 000 m³/ден. Дезинфекционният контактен резервоар има общ отпечатък от 25,05 m × 23,35 m, с височина 4,9 m и ефективна дълбочина 4,0 m, което води до ефективен обем от 2300 m³. Времето на контакт е 23,66 минути, с допълнителни 7,12 минути в тръбата за отпадъчни води, за общо време на контакт от 30,78 минути. Инсталирани са четири потопяеми помпи (3 работещи, 1 резервна), всяка с мощност Q=2,000 m³/h, H=16 m и N=132 kW.
Помещението за дозиране, разположено над резервоара за дезинфекция, използва хлорен диоксид като дезинфектант при 8 mg/L. Твърдият полиалуминиев хлорид (PAC) се дозира при максимална скорост от 30 mg/L за химическо отстраняване на фосфор, а натриевият ацетат се използва като външен източник на въглерод за подобряване на отстраняването на TN с максимална скорост на дозиране от 30 mg/L.
Резервоар за съхранение на утайки
Новоизграденият резервоар за съхранение на утайки е подземен стоманобетонен резервоар с размери 9,0 m × 9,0 m и ефективна дълбочина на водата 5 m, осигуряващ полезен обем от 405 m³. В резервоара е монтиран потопяем миксер, за да се осигури стабилно обезводняване чрез смесване по време на обезводняване на утайката. Резервоарът също така е оборудван с ултразвуков измервател на нивото на утайката, позволяващ-показване в реално време на обема на утайката както в централната контролна зала, така и в зоната за обезводняване. Помпата за захранваща утайка може да бъде спряна, когато нивото на утайката е твърде високо, а миксерът спира, когато нивото е ниско.
Ремонт на стая за обезводняване на утайки
Преди това за обработка на утайки се използваше лентова сушилня. След надграждането оригиналната лентова сушилня отговаряше на изискванията за капацитет за обезводняване на утайката, но проблемите с миризмата, свързани с утайката, не можаха да бъдат адресирани по подходящ начин. Поради това се въвеждат центробежни обезводняващи машини, които да заменят лентовата сушилня. Проектирани са четири хоризонтални спирални обезводнителни машини за утаяване, като три се използват и една като резервна, работещи по 12 часа на ден. Всяка машина има капацитет (Q) от 60 m³/h и мощност (N) от 66 kW.
Система за контрол на миризмата
Поради ограничената наличност на земя в тази пречиствателна станция за отпадъчни води, проектът прие-децентрализирано пречистване на миризми на място с определени шест места:
1. Система за контрол на миризмите 1: Насочва миризмите от зоната за предварителна обработка, използвайки дезодорираща-система на растителна основа с капацитет от 6200 m³/h.
2. Система за контрол на миризмите 2: Проектирана за помещението за обезводняване на утайки и резервоар за съхранение на утайки, с капацитет на -системата за дезодориране на завода от 4500 m³/h.
3. Система за контрол на миризмите 3: Насочва се към миризмите от анаеробните/аноксичните резервоари. Всеки резервоар има общ капацитет за третиране от 13 000 m³/h. Поради ограниченото пространство в помещението, в което се намират резервоарите, две биофилтрационни системи за контрол на миризмите, всяка с капацитет от 6500 m³/h, са инсталирани в две отделни помещения на конструкцията на резервоара. Двете единици споделят една изпускателна тръба и могат да работят независимо.
4. Оборудване за биологичен контрол на миризмите 4: Проектирано за две интегрирани структури на MBR, с две единици за биофилтрация, инсталирани в горната част на аеробните резервоари, обработващи миризми с общ капацитет от 43 000 m³/h, за да спести място.
Дискусия относно концепциите за екологичен дизайн при проектирането на инсталации за отпадъчни води
1. AquaSust използва разнообразие от растения, за да създаде много-пластови, много-формени растителни конфигурации, за да демонстрира екологичното въздействие на растителната общност.
Второ, заводът се намира в центъра на образователната зона и поставихме керамичен воден елемент на главния вход. Пречистената вода се използва повторно за озеленяване, за да се повиши информираността на хората за опазването на водата и опазването на околната среда.
2. По отношение на дизайна на ландшафта и зелените площи, нашата тема за „спестяване на ресурси и опазване на околната среда“ е в съответствие с концепцията за развитие с ниско-въздействие на „град с гъби“. Иновативните инициативи на AquaSust включват зелени покриви, вертикално озеленяване и екологични паркинги.
Ние също така покриваме окислителната канавка с пръст, за да създадем градски „мини парк“, който отразява екологичната красота и хармонията между човека и природата. Концепцията „гъбен град“ може да се използва като топлоизолационен материал за сгради и да намали оттичането и замърсяването на покрива.
Резултати от обработката на качеството на водата
След проекта за подобряване на качеството, модернизираната пречиствателна станция за отпадъчни води официално започна работа през декември 2016 г. Средното качество на входящата и изходящата вода от януари до декември 2017 г. е показано в таблица 2.
Обобщение на изчерпателния анализ на ползите
Спестяване на земя
Проектът обхваща обща площ от 34 991,54 m², с-индикатор за земеползване от 0,25 m²/(m³∙d), само 25-30% от 0,80–0,95 m²/(m³·d), определени в *Стандартите за изграждане на проекти за пречистване на градски отпадъчни води* от 2001 г. за вторични биохимични + напреднали процеси на пречистване, спестявайки над 77 000 m² земя и приблизително 170 милиона CNY.
Икономия на енергия
Консумацията на електроенергия за пречистени отпадни води по проекта е 0,46 kWh/m³, в сравнение с 0,50–0,60 kWh/m³ в съществуващи битови инсталации с процеси на мембранно пречистване, което представлява разумно ниско-ниво на консумация на енергия. Годишните икономии на енергия възлизат на най-малко 2 милиона kWh, като икономиите на разходи за електроенергия са приблизително 1,6 милиона CNY.
Опазване на водата
Отпадъчните води на проекта, след усъвършенствано пречистване, могат по избор да се използват повторно като езерна вода през есента и зимата, намалявайки зависимостта от чешмяна вода. Този консервативен подход спестява около 4 милиона m³ вода годишно.
Икономия на материали
Проектът използва повторно съществуващи съоръжения (напр. охрана, основна сграда, зона за предварителна обработка, окислителни канавки, стая за обезводняване на утайки и централна контролна зала), спестявайки около 80 милиона CNY инвестиции. Използването на PAC и въглеродни източници остава под 30 mg/L, в сравнение с около 50 mg/L в подобни проекти, спестявайки приблизително 20 mg/L. Годишните спестявания от PAC и въглеродни източници възлизат общо на около 1000 тона или 2,5 милиона CNY.
Ползи за околната среда
Повишаването на качеството значително намалява замърсителите, изхвърляни в реките. При мащаб на пречистване от 140 000 m³/d се оценява намаляването на замърсителите със следните годишни количества: CODCr с 13 100 t, BOD5 с 4 740 t, SS с 8 320 t, TN с 960 t и TP с 140 t.
Ползи от екологичния ландшафт
Проектът осигурява пълно -намаляване на миризмата и шума за завода, като същевременно подобрява цялостното озеленяване на завода, превръщайки го в градска градина, която значително подобрява качеството на живот на жителите наблизо.
Заключение
AquaSust завърши проекта за пречистване на отпадъчни води на завода чрез процеса „AAO + MBR“, базиран на концепцията за зелено, кръгово и ниско-въглеродно пречистване на отпадъчни води.
Въпреки предизвикателства като ограничена земя, чувствителност към околната среда и строги стандарти за емисии, оперативните данни показват, че успешно сме постигнали множеството цели. Те включват подобряване на стандартите за пречистване на водата, рециклиране и повторно използване на отпадъчни води, оптимизиране на намаляването на миризмите и шума, както и подобряване на цялостния пейзаж.