كيف يمكن لمحطات الصرف الصحي زيادة قدرتها دون بناء خزانات بيولوجية جديدة

لماذا تصبح الخزانات البيولوجية الموجودة عنق الزجاجة

قد تبدو محطة مياه الصرف الصحي "ممتلئة" لعدة أسباب مختلفة. في بعض المنشآت، زاد متوسط ​​التدفق الهيدروليكي بسبب النمو السكاني، أو التوسع الصناعي، أو خطوط الإنتاج الإضافية. وفي حالات أخرى، يظل التدفق مشابهًا ولكن كميات COD أو BOD أو الأمونيا أو إجمالي النيتروجين المؤثر قد زادت.

كما يمكن لمتطلبات النفايات السائلة الأكثر صرامة أن تجعل العملية البيولوجية الحالية تبدو أصغر من حجمها. قد لا يحتوي الخزان الذي كان يوفر في السابق إزالة كافية للكربون على ما يكفي من الكتلة الحيوية الفعالة أو قدرة نقل الأكسجين أو وقت الاحتفاظ بالمواد الصلبة لتحقيق النترجة المستقرة أو حدود المغذيات الأكثر تطلبًا.

ولهذا السبب يجب على المهندسين التمييز بين القدرة الهيدروليكية و القدرة البيولوجية . تصف السعة الهيدروليكية مقدار التدفق الذي يمكن أن يمر فعليًا عبر الخزان في وقت احتجاز مقبول. تصف القدرة البيولوجية مقدار الحمولة الملوثة التي يمكن للمجموعات الميكروبية المحتجزة إزالتها بالفعل.

زيادة الكتلة الحيوية دون زيادة حجم الخزان: التعديل التحديثي لـ MBBR وIFAS

واحدة من أكثر الطرق فعالية لزيادة قدرة المعالجة البيولوجية داخل الخزان الموجود هي الاحتفاظ بالكتلة الحيوية الأكثر نشاطًا. يقوم مفاعل الأغشية الحيوية ذات الطبقة المتحركة وتقنيات الحمأة المنشطة ذات الأغشية الثابتة المدمجة بذلك عن طريق توفير حاملات بلاستيكية يمكن أن تنمو عليها الكائنات الحية الدقيقة كأغشية حيوية متصلة.

في عملية الحمأة المنشطة التقليدية، ترتبط كمية الكتلة الحيوية التي يمكن الاحتفاظ بها ارتباطًا وثيقًا بترسيب الحمأة وإعادة عملية الحمأة المنشطة. من خلال إدخال حاملات الأغشية الحيوية، يتم الاحتفاظ بجزء من مجموعة الميكروبات على الوسائط بشكل مستقل عن جهاز التنقية الثانوي.

يمكن أن يكون هذا ذا قيمة خاصة بالنسبة للنترجة لأن الكائنات الحية الدقيقة المؤكسدة للأمونيا تنمو ببطء نسبيًا. يوفر البيوفيلم سطحًا مستقرًا حيث يمكن لهذه الكائنات أن تبقى في النظام حتى عندما يكون احتباس المواد الصلبة العالقة محدودًا.

في التحديثية MBBR ، قد تؤدي الكتلة الحيوية المرفقة حصة كبيرة من واجب العلاج. في التحديثية IFAS ، يتم الاحتفاظ بعملية الحمأة المنشطة المعلقة بينما تضيف حاملات الأغشية الحيوية مجموعة إضافية من الكائنات الحية الدقيقة المرتبطة.

يمكن أن تؤدي نسب التعبئة المفرطة إلى جعل الخلط أكثر صعوبة، وزيادة الطلب على الهواء، وإنشاء حركة حاملة غير متساوية، وزيادة الحمل الهيدروليكي على شاشات الاحتفاظ. ومن ثم، تبدأ عملية التعديل التحديثي الناجحة بحساب التحميل البيولوجي بدلاً من مجرد ملء الخزان بأكبر قدر ممكن من الوسائط.

ترقية التهوية قبل توسيع العملية البيولوجية

بعض النباتات التي يبدو أنها تحتاج إلى حجم بيولوجي أكبر تكون في الواقع محدودة بنقل الأكسجين. زيادة الكتلة الحيوية أو التحميل بدون كمية كافية من الأكسجين يمكن أن تجعل أداء العلاج أسوأ، حتى عندما يكون المفاعل البيولوجي نفسه كبيرًا بدرجة كافية.

تفقد أنظمة التهوية الأداء بمرور الوقت. يمكن أن تتسخ الناشرات، ويمكن أن يزيد انخفاض الضغط، ويمكن أن يصبح توزيع تدفق الهواء غير متساوٍ، وقد تتطلب أنظمة الفقاعات الخشنة القديمة المزيد من طاقة المنفاخ لنقل نفس الكمية من الأكسجين.

يمكن لتركيزات MLSS العالية أن تقلل من كفاءة نقل الأكسجين الحقيقية مقارنة بالمياه النظيفة. يؤثر أيضًا عمق الخزان، وكيمياء مياه الصرف الصحي، والمواد الخافضة للتوتر السطحي، ودرجة الحرارة، وحالة الناشر، وتخطيط التهوية على الأكسجين المتاح فعليًا للكائنات الحية الدقيقة.

بالنسبة للعديد من المحطات القائمة، تعد استعادة كفاءة نقل الأكسجين أو تحسينها إحدى أسرع الطرق لاستعادة القدرة البيولوجية غير المستخدمة دون تغيير بصمة المفاعل.

قم بزيادة تركيز SRT والكتلة الحيوية، لكن شاهد جهاز التوضيح

يمكن لمصنع الحمأة المنشطة التقليدية في بعض الأحيان معالجة الحمل الإضافي عن طريق زيادة وقت الاحتفاظ بالمواد الصلبة والحفاظ على المزيد من الكتلة الحيوية في العملية البيولوجية. قد يتضمن ذلك تقليل هدر الحمأة، أو زيادة MLSS، أو تحسين عملية عودة الحمأة المنشطة.

ومع ذلك، فإن هذه الاستراتيجية لها حدود عملية. يزيد MLSS الأعلى من كتلة المواد الصلبة التي يجب أن تمر عبر جهاز التنقية الثانوي. كما أنه يزيد من الطلب على الأكسجين وقد يزيد من لزوجة السائل المختلط، مما يقلل من كفاءة نقل الأكسجين ويجعل فصل الحمأة أكثر صعوبة.

لذلك يجب على المهندسين تقييم معدل التدفق السطحي، ومعدل تحميل المواد الصلبة، ومؤشر حجم الحمأة، وسعة الحمأة المرتجعة، وأداء تدفق الذروة قبل زيادة MLSS بشكل كبير.

في تطبيقات التوضيح المناسبة، يمكن لمستوطني الأنبوب أو وحدات الصفائح أن يزيدوا من مساحة الترسيب الفعالة ضمن مساحة الموضح الموجودة. يمكن أن يكون هذا النهج جذابًا عندما تكون قدرة التنقية الهيدروليكية هي العائق الرئيسي، على الرغم من أنه ليس حلاً شاملاً لكل أجهزة التنقية الثانوية للحمأة المنشطة. ويجب تقييم خصائص الحمأة والسلوك الهيدروليكي أولاً.

استخدم التحديث MBR عندما يصبح فصل المواد الصلبة عائقًا للقدرة

في بعض النباتات، المفاعل البيولوجي ليس هو المشكلة الرئيسية. القيد الحقيقي هو التوضيح الثانوي. عندما تكون هناك حاجة إلى المزيد من الكتلة الحيوية ولكن لا يمكن لتسوية الجاذبية الاحتفاظ بها بشكل موثوق، فقد يوفر فصل الغشاء مسارًا تحديثيًا آخر.

يقوم المفاعل الحيوي الغشائي بفصل المياه المعالجة عن السائل المختلط باستخدام حاجز غشائي مادي بدلاً من الاعتماد على ترسيب الحمأة التقليدية. يتيح ذلك أن يكون تركيز الكتلة الحيوية أقل اعتمادًا على أداء جهاز التنقية ويمكن أن يدعم تشغيل MLSS أعلى ضمن مساحة مضغوطة.

يمكن أن تنتج MBR أيضًا مياهًا سائلة منخفضة المواد الصلبة المعلقة وهي جذابة بشكل خاص عندما تكون إعادة استخدام المياه أو الأراضي المحدودة أو جودة التصريف الأكثر صرامة جزءًا من هدف التوسع.

المقايضة هي زيادة تعقيد النظام. تتطلب وحدات الغشاء تنظيف الهواء، وضخ المتخلل، والتحكم في القاذورات، والتنظيف الكيميائي الدوري، والمعالجة المسبقة، واستبدال الغشاء في نهاية المطاف.

تحسين التحكم في العمليات قبل إضافة الأجهزة

ليست كل مشكلة في القدرات تتطلب معدات جديدة. يمكن أن يؤدي التحكم السيئ في العملية إلى جعل المصنع الحالي يبدو أصغر حجمًا من الناحية المادية حتى عندما تظل إمكانات المعالجة الكبيرة غير مستخدمة.

التهوية هي مثال شائع. قد يؤدي تشغيل المنافيخ بشكل مستمر عند خرج ثابت إلى زيادة الأكسجين أثناء فترات الحمل المنخفض وعدم كفاية الأكسجين أثناء فترات الذروة. يمكن للتحكم المعتمد على DO أو التحكم في التهوية المعتمد على الأمونيا أن يطابق بشكل أفضل إمدادات الأكسجين مع الطلب البيولوجي الفعلي.

إدارة SRT لا تقل أهمية. يمكن أن يؤدي إهدار الحمأة المفرط إلى تقليل الكتلة الحيوية الآزوتية، في حين أن الهدر غير الكافي يمكن أن يخلق مشاكل عالية غير ضرورية في MLSS والتوضيح. يمكن أن يؤدي تحسين RAS وWAS وإعادة التدوير الداخلي وجرعات الكربون والتهوية المتقطعة في بعض الأحيان إلى استعادة قدر كبير من استقرار العملية.

معادلة التدفق يمكن أن تساعد أيضًا. قد يكون المصنع قادرًا على معالجة الحمل اليومي في المتوسط ​​ولكنه يفشل أثناء ذروة التدفق القصيرة أو الأحداث عالية القوة. تعمل المعادلة على إعادة توزيع تلك القمم بمرور الوقت، مما يقلل الضغط على المفاعل البيولوجي والمصفاة.

كيفية تحديد عنق الزجاجة الحقيقي قبل اختيار التعديل التحديثي

ويجب أن تبدأ عملية الترقية الناجحة لقدرة المصنع بمراجعة العملية وليس باختيار المعدات. الهدف هو تحديد ما يمنع المصنع الحالي من معالجة المزيد من التدفق أو الحمل.

التعديل التحديثي مقابل إنشاء الخزان الجديد: كيفية المقارنة بين الجوانب الاقتصادية

يعد التعديل التحديثي أمرًا جذابًا لأنه يقلل من البناء المدني، ولكنه ليس الحل الأقل تكلفة تلقائيًا في كل مصنع. يجب أن تكون الخزانات الحالية سليمة من الناحية الهيكلية، ويجب أن تظل المكونات الهيدروليكية قابلة للتشغيل، ويجب أن تكون الزيادة في السعة المطلوبة قابلة للتحقيق ضمن قيود العملية الحالية.

قد يتطلب بناء الخزان الجديد أعمال الحفر والخرسانة المسلحة وأنابيب جديدة وأرض وتصاريح وبنية تحتية كهربائية وفترات بناء طويلة. وقد يكون الأمر صعبًا أيضًا في محطات التشغيل حيث يكون تجاوز مياه الصرف الصحي أو إغلاق خطوط المعالجة غير عملي.

قد تتضمن عملية التحديث بدلاً من ذلك حاملات الأغشية الحيوية، وشاشات الاحتفاظ، واستبدال الناشر، وتعديلات المنفاخ، ووحدات الأغشية، ومعدات التنقية، والمضخات، وأجهزة التحكم، وأعمال التركيب المؤقتة.

غالبًا ما تكون اقتصاديات التعديل التحديثي أقوى عندما تكون الأرض باهظة الثمن، ويكون التوسع المدني صعبًا، ويجب أن تظل المحطة قيد التشغيل بشكل مستمر، وتكون الزيادة المطلوبة في السعة معتدلة بما يكفي لتحقيقها من خلال زيادة مخزون الكتلة الحيوية، أو تحسين نقل الأكسجين، أو فصل أفضل للمواد الصلبة، أو التحكم الأكثر فعالية في العملية.