Предыстория проекта
Станция очистки городских сточных вод (ОССВ) занимает площадь 35 000 м² и изначально была построена на пригородной территории, окруженной прудами с рыбой и открытым пространством. С развитием урбанизации он теперь расположен в густонаселенном жилом и коммерческом районе. Запах сточных вод и шум завода существенно влияют на жителей близлежащих районов.
Первоначально завод был спроектирован для очистки сточных вод с расходом 140 000 м³/день. Качество сточных вод должно соответствовать классу 1B китайского «Стандарта сброса загрязняющих веществ для городских очистных сооружений» (GB 18918-2002).
Перед закачкой на очистную установку сточные воды проходят предварительную очистку через сито грубой, средней и тонкой очистки. Первичная обработка включает аэрируемую песколовку, за которой следует вторичная обработка через окислительную канаву и вторичный осветлитель. Наконец, сточные воды сбрасываются во внешний колодец через трубу диаметром 1 метр, откуда они попадают в закрытую коробчатую водопропускную сеть.
Обновление плана проектирования
Целевые показатели масштабов и качества сточных вод
Согласно технико-экономическому обоснованию, производительность станции остается на уровне 140 000 м³/сутки, а излишки сточных вод отводятся на насосную станцию для передачи на другое очистное сооружение. Сточные воды не только сбрасываются в реки, но и повторно используют воду в близлежащих озерах. Таким образом, сточные воды должны соответствовать как классу 1A GB 18918-2002, так и «Стандартам качества воды для повторного использования городских сточных вод в ландшафтной окружающей среде» (GB/T 18921-2002). Кроме того, чтобы предотвратить эвтрофикацию озер, сточные воды должны соответствовать стандартам класса IV «Стандарта качества поверхностных вод» (GB 3838-2002).
Проектирование технологического процесса
Для модернизации завода в рамках проекта был выбран процесс «AAO + MBR». В процессе обработки осадка используется центробежная обезвоживающая машина, позволяющая снизить содержание влаги в осадке до уровня ниже 80%, а песок и осадок отправляются в городской муниципальный центр обработки осадка.
Для определения оптимальных условий и рабочих параметров было проведено комплексное моделирование с использованием программного обеспечения Biowin на основе модели сбраживания активного ила (ASDM) с минимальным потреблением энергии и химикатов.
Общий дизайн
Завод имеет ограниченную площадь около 33 000 м². Мы сохранили существующие структуры, такие как административно-контрольное здание. Производственные сооружения, которые не соответствовали канализационным или строительным стандартам, такие как предварительная очистка, окислительная канава, зона обезвоживания осадка и диспетчерская, были модернизированы в различной степени.
Например, мы построили установку MBR для замены вторичного отстойника, объединив в себе такие функции, как аэробные резервуары, мембранные резервуары, воздуходувные помещения и помещения для дозирования химикатов, а также резервуары для дезинфекции. Эти устройства доводят сточные воды до нормативов сброса оборотной воды.
Ключевые расчетные параметры конструкций
Модификации перед-лечением
1) Грубые сита
Размеры: 5,6 х 8,1 м, высота: 4,9 м.
Каналы: 3, замена существующих сит грубой очистки диаметром 50 мм на вращающиеся сита диаметром 20 мм.
Ширина канала: 1,9 м, глубина воды перед экраном: 0,95 м, угол установки: 70 градусов, зазор экрана: 20 мм.
2) Средние экраны
Размеры: 5,8 х 10,1 м, высота: 4,9 м.
Каналы: 4, модернизация машин с ситом 15 мм до вращающихся сит 6 мм.
Ширина канала: 1,9 м, глубина воды перед экраном: 0,70 м, угол установки: 70 градусов, зазор экрана: 5 мм.
3) Мелкие экраны
Размеры: 7,1 х 11,15 м, высота: 1,5 м.
Модернизация вращающихся сит диаметром 6 мм на сита с перфорированными пластинами диаметром 3 мм при сохранении существующих каналов.
Ширина канала: 2,1 м, глубина воды перед экраном: 1,5 м, зазор экрана: 3 мм.
Оборудовано 4 перфорированными пластинчатыми ситами (по 1,5 кВт каждое) и 2 насосами обратной промывки с производительностью 36 м³/ч каждый4) Модификации мембранных сит
Первоначальная насосная для возврата осадка была перепрофилирована в комнату с мембранными ситами. Размеры тонкого экрана 6,1х8,8м при высоте 2,2м. Установлены четыре мембранных экрана: три рабочих и один резервный, номинальной мощностью 1,5 кВт каждый. Каждый канал имеет ширину 1,4 м, глубину воды перед экраном 1,1 м и зазор экрана 1 мм. Предусмотрены два насоса обратной промывки, каждый с производительностью 36 м³/ч и мощностью 15 кВт, время работы которых установлено на соотношение открытия-к-останова 1:2–1:4.
Модификации окислительной канавы
Две существующие окислительные канавы были преобразованы в анаэробные-бескислородные резервуары, каждый с расчетным расходом 70 000 м³/день. Анаэробная секция имеет время удерживания 1,0 часа, а бескислородная секция — 2,7 часа при эффективной глубине воды 3,9 м. Каждый анаэробный резервуар оснащен шестью высокоскоростными погружными мешалками мощностью 3,7 кВт, а каждый бескислородный резервуар - двенадцатью низкоскоростными погружными мешалками мощностью 2,3 кВт. Коэффициент возврата ила из бескислородных в анаэробные резервуары колеблется от 100% до 200%.
Комплексная структура MBR
Четыре существующих вторичных отстойника были заменены двумя новыми сооружениями MBR (мембранный биореактор), проектная мощность каждого из которых составляет 70 000 м³/сутки. Размеры каждого блока MBR составляют 82,34 м × 38,18 м и включают в себя следующие компоненты:
1) Аэробный танк
Размеры: 37,70 м × 36,25 м при эффективной глубине воды 6,0 м.
Время удерживания: 2,4 часа, оснащено 1216 трубчатыми аэраторами на каждый резервуар (всего 2432 на оба резервуара).
Каждый аэратор имеет скорость воздушного потока 7,2 м³/ч, а скорость возврата ила из аэробного резервуара в бескислородный резервуар составляет 300%.
2) Мембранный бак MBR
Общие размеры резервуара: 45,46 м × 31,85 м, включая распределительные, мембранные, обратные каналы и очистные баки.
Глубина мембранного резервуара: 5 м при эффективной глубине воды 3,7 м.
Распределительный канал: 39,6 м × 2,1 м, обратный канал: 39,6 м × 1,5 м.
Мембранный резервуар разделен на восемь ячеек размером 26,65 × 4,6 м каждая, с тремя очистительными камерами для очистки водой, кислотой и щелочью.
Каждый резервуар имеет восемь рядов: шесть с десятью мембранными модулями из полого волокна ПВДФ и два с девятью модулями.
Проектная производительность мембранного модуля составляет 897,5 м³/сутки, расход 17,81 л/(м³·ч) и скорость аэрации 849,6 Нм³/мин, при этом соотношение воздуха-к-воды составляет 8,7:1.
Скорость возврата ила из мембранного резервуара в аэробный резервуар составляет 400%.
3) Насосная станция возврата осадка
Два бювета размером 10,9 м × 8,51 м каждый с восемью обратными насосами.
Четыре насоса перекачивают ил из мембраны в аэробный резервуар (Q=2,910 м³/ч, H=0.5 м, Н=18.5 кВт)
Четыре насоса возвращают ил из аэробного резервуара в бескислородный резервуар (Q=2,190 м³/ч, H=3.0 м, Н=37 кВт)
4) Комплексная аппаратная
Двухэтажная-стальная-бетонная + каркасная конструкция, 44,5 м × 6,61 м.
Верхний этаж: диспетчерская системы MBR и средства дозирования гипохлорита натрия и лимонной кислоты.
Нижний этаж: 9 водяных насосов (8 в работе, 1 в качестве резервного, регулируемая частота, Q=493 м³/ч, H=11–13 м, Н=22 кВт) и 4 шламовых насоса (3 в работе, 1 резервный, Q=80 м³/ч, H=20 м, Н=11 кВт)
5) Вентиляционная комната
Построен над аэробным резервуаром, размеры каждой воздуходувки: 38,46 м × 7,8 м.
В каждой комнате имеется три аэрационных вентилятора (один большой и два маленьких, взаимозаменяемые для резервирования).
Большой вентилятор: Q=146 м³/м, H=7.5 м, Н=223 кВт
Малая воздуходувка: Q=73 м³/м, H=7.5 м, Н=112 кВт
Четыре мембранных воздуходувки (два больших и два маленьких, с резервированием между большим и двумя маленькими воздуходувками)
Большой вентилятор: Q=213 м³/мин, H=4.5 м, Н=223 кВт
Малая воздуходувка: Q=106.5 м³/мин, H=4.5 м, Н=112 кВт
Контактный резервуар для дезинфекции / дозировочная / насосная для подъема сточных вод
Контактная емкость обеззараживания, дозировочная и насосная лифта стоков объединены в единое сооружение производительностью 140 000 м³/сутки. Контактный резервуар для дезинфекции имеет общую площадь 25,05 м × 23,35 м, высоту 4,9 м и эффективную глубину 4,0 м, в результате чего эффективный объем составляет 2300 м³. Время контакта составляет 23,66 минут, плюс еще 7,12 минут в сливной трубе, общее время контакта 30,78 минут. Установлено четыре погружных насоса (3 рабочих, 1 резервный), каждый мощностью Q=2000 м³/ч, H=16 м и Н=132 кВт.
В дозировочном помещении, расположенном над дезинфекционным резервуаром, в качестве дезинфицирующего средства используется диоксид хлора в концентрации 8 мг/л. Твердый полиалюминийхлорид (ПАХ) дозируется с максимальной дозой 30 мг/л для химического удаления фосфора, а ацетат натрия используется в качестве внешнего источника углерода для усиления удаления TN с максимальной дозировкой 30 мг/л.
Резервуар для хранения осадка
Недавно построенный резервуар для хранения ила представляет собой подземный железобетонный резервуар площадью 9,0 м × 9,0 м и эффективной глубиной воды 5 м, что обеспечивает эффективный объем 405 м³. Внутри резервуара установлена погружная мешалка, обеспечивающая стабильную производительность обезвоживания за счет перемешивания во время обезвоживания осадка. Резервуар также оснащен ультразвуковым измерителем уровня осадка, позволяющим отображать в-объеме осадка в режиме реального времени как в центральной диспетчерской, так и в зоне обезвоживания. Питательный шламовый насос можно остановить, если уровень ила слишком высок, а миксер остановится, когда уровень осадка низкий.
Реконструкция помещения обезвоживания осадка
Раньше для обработки осадка использовалась ленточная сушилка. После модернизации первоначальная ленточная сушилка отвечала требованиям по производительности по обезвоживанию осадка, но проблему запаха, связанную с осадком, не удалось должным образом решить. Поэтому вместо ленточной сушилки вводятся центробежные обезвоживающие машины. Запроектированы четыре горизонтальные спирально-отстойные обезвоживающие машины, из них три рабочие и одна резервная, работающие по 12 часов в сутки. Каждая машина имеет производительность (Q) 60 м³/ч и мощность (N) 66 кВт.
Система контроля запаха
Из-за ограниченного количества земли под этой станцией очистки сточных вод в проекте была принята-децентрализованная очистка от запахов на объекте с выделением шести мест:
1. Система контроля запаха 1: устраняет запахи из зоны предварительной обработки с помощью дезодорирующей системы на базе установки-производительностью 6200 м³/ч.
2. Система контроля запаха 2: предназначена для помещения обезвоживания осадка и резервуара для хранения осадка, оснащена системой дезодорации на базе установки-производительностью 4500 м³/ч.
3. Система контроля запаха 3: устраняет запахи из анаэробных/бескислородных резервуаров. Общая производительность каждого резервуара составляет 13 000 м³/ч. Из-за нехватки места в помещении, в котором расположены резервуары, две биофильтрационные системы контроля запаха, каждая производительностью 6500 м³/ч, установлены в двух отдельных помещениях на конструкции резервуара. Оба агрегата имеют общую выхлопную трубу и могут работать независимо.
4. Оборудование для биологического контроля запаха 4: предназначено для двух интегрированных структур MBR, с двумя блоками биофильтрации, установленными поверх аэробных резервуаров, обрабатывающими запахи с общей производительностью 43 000 м³/ч для экономии места.
Обсуждение концепций зеленого дизайна при проектировании очистных сооружений
1. AquaSust использует различные растения для создания много-слоистых, много-конфигураций растений, чтобы продемонстрировать экологическое воздействие растительного сообщества.
Во-вторых, завод расположен в центре образовательной зоны, и у его главного входа мы установили керамический водный фонтан. Очищенная вода повторно используется в ландшафтном дизайне, чтобы повысить осведомленность людей об экономии воды и защите окружающей среды.
2. С точки зрения дизайна ландшафта и зеленых насаждений наша тема «экономия ресурсов и защита окружающей среды» соответствует концепции развития с низким-воздействием «города-губки». Инновационные инициативы AquaSust включают зеленые крыши, вертикальное озеленение и экологически чистые парковки.
Мы также засыпаем окислительный ров почвой, чтобы создать городской «мини-парк», отражающий экологическую красоту и гармонию между человеком и природой. Концепция «губчатого города» может быть использована в качестве теплоизоляционного материала для зданий и уменьшения стока с крыш и загрязнения.
Результаты очистки воды
После проекта повышения качества модернизированная станция очистки сточных вод официально начала работу в декабре 2016 года. Среднее качество приточной и отходящей воды с января по декабрь 2017 года показано в Таблице 2.
Резюме комплексного анализа преимуществ
Экономия земли
Общая площадь проекта составляет 34 991,54 м², с показателем землепользования-0,25 м²/(м³∙сут), что составляет всего 25–30 % от 0,80–0,95 м²/(м³·сут), указанных в *Стандартах строительства проекта очистки городских сточных вод* для вторичных биохимических процессов + процессов глубокой очистки, экономия более 77 000 м² земли и около 170 миллионов юаней.
Экономия энергии
Потребление электроэнергии для очищенных сточных вод в рамках проекта составляет 0,46 кВтч/м³ по сравнению с 0,50–0,60 кВтч/м³ на существующих отечественных установках с мембранными процессами очистки, что представляет собой разумно низкий-уровень энергопотребления. Ежегодная экономия энергии составляет не менее 2 миллионов кВтч, при этом экономия затрат на электроэнергию составляет около 1,6 миллиона юаней.
Экономия воды
Сточные воды проекта после усовершенствованной очистки могут быть дополнительно использованы в качестве озерной воды осенью и зимой, что снижает зависимость от водопроводной воды. Этот подход консервативно экономит около 4 миллионов м³ воды ежегодно.
Экономия материалов
В проекте повторно используются существующие объекты (например, помещение охраны, главное здание, зона предварительной обработки, окислительные канавы, помещение для обезвоживания осадка и центральная диспетчерская), что позволяет сэкономить около 80 миллионов юаней на инвестициях. Использование PAC и источников углерода остается ниже 30 мг/л по сравнению с примерно 50 мг/л в аналогичных проектах, что позволяет сэкономить примерно 20 мг/л. Ежегодная экономия на PAC и источниках углерода составляет около 1000 тонн или 2,5 миллиона юаней.
Экологические преимущества
Повышение качества значительно снижает выбросы загрязняющих веществ в реки. При масштабе очистки 140 000 м³/сутки, по оценкам, сокращение выбросов загрязняющих веществ произойдет на следующие годовые объемы: CODCr на 13 100 т, БПК5 на 4 740 т, SS на 8 320 т, TN на 960 т и TP на 140 т.
Преимущества экологического ландшафта
Проект обеспечивает полномасштабное-снижение запаха и шума на заводе, одновременно улучшая общий ландшафт завода, превращая его в городской сад, что значительно улучшает качество жизни близлежащих жителей.
Заключение
Компания AquaSust завершила проект очистки сточных вод завода с помощью процесса «AAO + MBR», основанного на концепции «зеленой», замкнутой и низко-очистки сточных вод с низким содержанием углерода.
Несмотря на такие проблемы, как ограниченность земель, чувствительность окружающей среды и строгие стандарты выбросов, операционные данные показывают, что мы успешно достигли множества целей. К ним относятся улучшение стандартов очистки воды, переработка и повторное использование сточных вод, оптимизация снижения запаха и шума, а также улучшение общего ландшафта.