Fossato di ossidazione AAO + aggiornamento MBBR: come un impianto da 40.000 m³/giorno nel Guangdong ha raggiunto la classe 1A a 0,219 RMB/m³

Il miglioramento di un impianto di trattamento delle acque reflue municipali dalla Classe 1B alla Classe 1A non è un esercizio di scartoffie - è un problema idraulico, biologico e finanziario riunito in uno solo. Quando un impianto da 40.000 m³/giorno nel Guangdong ha dovuto affrontare questo mandato, il suo canale di ossidazione AAO esistente era già a piena capacità. Le zone anossiche e aerobiche non avevano separazione fisica. I mixer non funzionavano. I diffusori erano ostruiti. E il rapporto C/N influente era troppo basso per guidare la denitrificazione in modo affidabile. Questo caso di studio illustra in che modo il team del progetto ha valutato MBBR rispetto a BAF, ha selezionato l'approccio di retrofit e ha fornito effluenti di Classe 1A a un costo operativo aggiuntivo di 0,219 RMB per metro cubo.

La sfida

Un fossato di ossidazione sovraccarico a piena capacità

L'impianto, con una capacità progettata di 40.000 m³/giorno, funzionava quasi a-pieno carico idraulico quando è arrivato l'ordine di scarico. Il processo originale era un singolo canale di ossidazione A/A/O che scaricava secondo gli standard di Classe 1B - adeguati per la sua epoca, ma sottodimensionati e sotto-configurati per i limiti più severi futuri.

Il team del progetto ha identificato cinque carenze chiave durante la fase diagnostica:

Tempo di conservazione insufficiente.Il volume del serbatoio esistente non poteva sostenere il tempo di ritenzione idraulica richiesto per una nitrificazione e denitrificazione affidabile in condizioni di carico di Classe 1A.

Scarsa separazione del flusso.Non esisteva alcun muro divisorio tra le zone anossiche e aerobiche e non vi era alcun cancello di controllo del ricircolo dei nitrati. La miscelazione di ritorno del liquore misto-era incontrollata, diluendo la zona anossica con ossigeno disciolto e minando l'efficienza della denitrificazione.

Guasti del mixer.I miscelatori sommergibili esistenti erano sottodimensionati per il compito e si erano guastati in presenza di elevate concentrazioni di fanghi che arrivavano fino a 10 g/L, lasciando zone morte dove i solidi si accumulavano e diventavano settici.

DO eccessivo nella zona anossica.Senza separazione fisica e con miscelatori difettosi, l’ossigeno disciolto dalla zona aerobica si riversava nella zona anossica, sopprimendo i batteri denitrificanti e sprecando la limitata fonte di carbonio.

Diffusori di aerazione intasati e basso rapporto C/N.Anni di funzionamento avevano intasato i-diffusori a bolle fini, riducendo l'efficienza del trasferimento di ossigeno. Le acque reflue in ingresso avevano un rapporto intrinsecamente basso di carbonio-a-azoto, lasciando un substrato organico insufficiente per alimentare la denitrificazione anche quando altre condizioni erano favorevoli.

Selezione del processo

MBBR vs BAF: un confronto strutturato

Il team del progetto ha valutato due percorsi di aggiornamento basati sul biofilm-: Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) e Biological Aerated Filter (BAF). Entrambi potrebbero teoricamente raggiungere un effluente di Classe 1A, ma i compromessi pratici-in un contesto di retrofit sono stati decisivi.

La valutazione si è conclusa decisamente a favoreMBBR. La capacità di retrofittare il fossato di ossidazione esistente senza ulteriore acquisizione di terreno è stata il motore principale, supportato da minori costi operativi e di capitale e dalla semplicità operativa che un team di impianti municipali poteva gestire con una riqualificazione minima.

Parametri di progettazione

Caratteristiche degli influenti e obiettivi di dimissione

La qualità dell'affluente di progettazione e dell'effluente target è stata confrontata con i limiti più rigorosi di DB 44/26-2001 (standard provinciale del Guangdong) e GB 18918-2002 Classe 1A (standard nazionale). Tutti i valori sono espressi in mg/l se non diversamente specificato.

Flusso del processo

Treno di trattamenti aggiornato

La linea di processo aggiornata integra il pozzo di ossidazione AAO-MBBR adattato con nuove unità di trattamento terziario per soddisfare i rigorosi limiti SS e TP della Classe 1A:

Ingresso → Retino fine (3 mm) → AAO-MBBR Fosso di ossidazione → Chiarificatore secondario → Stazione di sollevamento → Serbatoio di sedimentazione-ad alta efficienza → Filtro a disco in fibra → Disinfezione UV → Presa

Dettagli sull'aggiornamento AAO-MBBR

Due fossati paralleli, ciascuno da 20.000 m³/d

L'aggiornamento ha interessato entrambi i canali di ossidazione in parallelo, ciascuno dei quali gestisce metà del flusso di progetto. Le modifiche principali sono state le seguenti.

Zona anossica (6.792 m³).Sono state installate pareti guida interne ricostruite per creare un compartimento anossico fisicamente separato, impedendo la miscelazione del DO-dalla zona aerobica. I nuovi miscelatori sommergibili sono stati dimensionati per mantenere la sospensione dei solidi a concentrazioni di liquido miscelato fino a 10 g/L, eliminando le zone morte che affliggevano la configurazione originale.

Zona aerobica con vettori MBBR (14.297 m³).La sezione aerobica è stata suddivisa in una zona a fanghi attivi convenzionali e una zona dedicata MBBR di 4.980 m³. I supporti del biofilm forniscono una superficie effettiva totale di 4.987 x 10&sup5; m² per la crescita microbica attaccata, aumentando notevolmente l'inventario della biomassa senza espandere il volume del serbatoio.

Specifiche del vettore.Sono stati selezionati supporti in polietilene ad alta-densità (HDPE) con un'area superficiale specifica maggiore o uguale a 800 m²/m³. Il volume totale del trasportatore è di 209 m³, con un rapporto di riempimento di circa il 12,5% - in particolare, il team del progetto ha sottolineato che il rapporto di riempimento non era il criterio di progettazione principale; l'area superficiale del biofilm richiesta determinava la quantità di trasportatore e il valore risultante era pari al 12,5%.

Schermate di conservazione.Schermi a cuneo in acciaio inossidabile-sono stati installati sia all'ingresso che all'uscita della zona MBBR per trattenere i trasportatori all'interno del compartimento designato consentendo al tempo stesso il libero passaggio di liquori misti e solidi sospesi.

Pompe di ricircolo nitrati.Le nuove pompe di ricircolo con portata Q=833.4 m³/h restituiscono il liquore misto ricco di nitrati- dalla zona aerobica alla zona anossica, guidando la denitrificazione con un rapporto di ricircolo controllato.

Aggiornamento dell'aerazione.I ventilatori originali sono stati sostituiti con due unità da 152 kW, ciascuna erogante 115 m³/min con un rapporto aria-a-acqua pari a 7:1 -, un significativo passo avanti rispetto al rapporto originale di 5:1, che riflette la maggiore richiesta di ossigeno di un sistema a biofilm nitrificante.

Nuove unità di trattamento terziario

Lucidatura per conformità SS e TP di Classe 1A

Il trattamento biologico da solo non può raggiungere in modo affidabile i limiti di 10 mg/L SS e 0,5 mg/L TP della Classe 1A. Sono state aggiunte tre unità di lucidatura a valle.

Serbatoio di sedimentazione-ad alta efficienza.Due unità parallele, ciascuna da 833,34 m³/h, con un tasso di carico superficiale di 8,17 m³/m²·h. Il PAC (cloruro di polialluminio) e il PAM (poliacrilammide) vengono dosati per la rimozione chimica del fosforo e la flocculazione, prendendo di mira sia il TP che l'SS residuo.

Filtro a disco in fibra.Due unità, ciascuna con 12 dischi di 3.000 mm di diametro, che forniscono una velocità di filtrazione da 5,6 a 7,8 m³/h·m². Sono installate quattro pompe di controlavaggio per la pulizia automatizzata dei fluidi. Il filtro a disco funge da barriera fisica finale per i solidi sospesi prima della disinfezione.

Disinfezione UV.Un sistema ultravioletto da 33,22 kW con 96 lampade da 320W ciascuna, progettato per una portata di picco di 56.400 m³/d. Gli UV sono stati scelti rispetto alla clorazione per evitare la formazione di sottoprodotti della disinfezione e la tossicità del cloro residuo nell'acqua ricevente.

Costi di investimento e operativi

Ripartizione del capitale e costo per metro cubo

L'investimento totale del progetto è stato32,14 milioni di RMB, così ripartiti:

Il costo operativo incrementale dell'aggiornamento è stato calcolato a0,219 RMB/m³, che si traduce in circa 3,20 milioni di RMB all'anno nel flusso di progettazione. La ripartizione è la seguente:

Punti chiave

Cinque lezioni per il retrofit del canale di ossidazione

1. MBBR si inserisce nei fossati di ossidazione esistenti con opere civili minime.L'ammodernamento del Guangdong non ha richiesto la costruzione di nuovi serbatoi per la fase biologica - trasportatori, vagli, miscelatori e soffiatori sono stati installati all'interno del fossato esistente. Questo da solo ha reso MBBR la scelta economicamente superiore rispetto a BAF.

2. Il rapporto di riempimento è un output, non un input.Il team di progettazione ha sottolineato questo punto: l'area superficiale del biofilm richiesta - calcolata dal carico di azoto e dal tasso di nitrificazione target - determina il numero di trasportatori necessari. Il rapporto di riempimento (12,5% in questo caso) è qualunque sia il volume del trasportatore. Non iniziare con una percentuale di riempimento arbitraria.

3. La lucidatura a valle è essenziale per la Classe 1A.Anche un MBBR ben-progettato non può raggiungere in modo affidabile 10 mg/l di SS e 0,5 mg/l di TP senza un trattamento terziario. Il-serbatoio di sedimentazione ad alta efficienza e il filtro a disco in fibra non erano extra opzionali - costituivano la differenza tra conformità e guasto su SS e fosforo.

4. Il costo aggiuntivo è modesto rispetto all'aggiornamento standard.Con 0,219 RMB/m³, il costo operativo incrementale dell'aggiornamento alla Classe 1B-a 1A rappresenta una proposta di valore convincente. I costi chimici (0,048 RMB/m³) e la gestione dei fanghi (0,041 RMB/m³) sono le componenti dominanti ed entrambi sono relativamente prevedibili.

5. Spesso sono necessari miglioramenti dell'aerazione.Il passaggio da un rapporto aria-a-acqua da 5:1 a 7:1 riflette l'aumento della domanda di ossigeno di un sistema di biofilm nitrificante. Gli impianti che prendono in considerazione l'aggiornamento dell'MBBR dovrebbero prevedere un budget per la sostituzione o l'aumento del ventilatore - è improbabile che il sistema di aerazione esistente sia adeguato.

Conclusione

Il caso del Guangdong dimostra che la combinazione diAAO-MBBR con sedimentazione ad alta-efficienza e filtrazione con dischi in fibrafornisce un percorso di aggiornamento efficace, economicamente sostenibile e gestibile dal punto di vista operativo dalla Classe 1B alla Classe 1A. L'approccio di retrofit - riutilizzando il volume del serbatoio esistente, aggiungendo vettori al posto del cemento e stratificando la lucidatura terziaria a valle - fornisce la qualità degli effluenti richiesta a un costo incrementale che i bilanci comunali possono assorbire. Per il numero crescente di impianti municipali cinesi che devono affrontare lo stesso mandato da 1B-a 1A, questo modello merita una seria considerazione.