Bydd y System MABR Fwyaf Fyd-eang hon yn Newid Eich Dealltwriaeth o'r Broses Awyru!
Ar hyn o bryd, yn y rhan fwyaf o weithfeydd trin dŵr gwastraff traddodiadol, mae defnydd ynni'r broses awyru yn cyfrif am fwy na 50% o gyfanswm defnydd ynni'r planhigyn, gan adael potensial mawr ar gyfer arbedion ynni. Fel technoleg trin dŵr gwastraff pilen fiolegol sy'n defnyddio trosglwyddiad ocsigen dethol trwy bilenni i gyflenwi ocsigen a gwasanaethu fel cludwr biofilm, gall technoleg MABR leihau'r defnydd o ynni trin dŵr gwastraff yn effeithiol, cynyddu llwyth cyfleuster, a gwella'r broses o gael gwared â maetholion nitrogen a ffosfforws. Mae ganddo fanteision technegol sylweddol wrth drin dŵr gwastraff galw uchel am ocsigen, dŵr gwastraff cyfansoddion organig anweddol, a dŵr gwastraff uchel amonia-nitrogen.
Planhigyn Dŵr Gwastraff Hespeler: System MABR Ardal Arwyneb Bilen Fwyaf y Byd
Wedi'i leoli yng Nghaergrawnt, Ontario, Canada, mae Gwaith Trin Dŵr Gwastraff Hespeler yn un o dri ar ddeg o weithfeydd sy'n gwasanaethu poblogaeth rhanbarth Waterloo o dros 600,000 o bobl.
Wedi'i adeiladu'n wreiddiol ym 1973, cafodd y gwaith ei uwchraddio ym 1988 a 1992, ond nid oedd yr uwchraddiadau hyn yn ddigonol i fodloni'r galw cynyddol yn y boblogaeth a gofynion cynyddol effeithlonrwydd trin dŵr gwastraff. Felly, penderfynodd Llywodraeth Ranbarthol Waterloo ailwampio’r broses driniaeth eilaidd yn ffatri Hespeler.
Gwaith Trin Dŵr Gwastraff Hespeler
Yn 2017 a 2018, ymchwiliodd y llywodraeth ranbarthol i'r cynllun dylunio, perfformiad hirdymor, ac ymarferoldeb economaidd gosod technoleg MABR, gan benderfynu yn y pen draw i uwchraddio ei system slwtsh actifedig aerobig i system prosesau cyfun MABR / AO (anocsig-ocsig). Pan aeth y prosiect yn fyw yn 2021, daeth yn system MABR fwyaf y byd o ran arwynebedd y bilen.
Mae'r penderfyniad i ddewis technoleg MABR ar gyfer y ffatri Hespeler wedi bod yn fuddiol iawn.
1. O safbwynt arbed ynni:
O ran y dull slwtsh actifedig aerobig gwreiddiol yn Hespeler, roedd yr adran hon yn defnyddio 60% o gyfanswm yr egni gan fod angen ocsigen o awyru swigen micro. Yn ystod yr uwchraddio, arweiniodd gostyngiad o 40% yn y defnydd o ynni biocemegol y planhigyn.
Mewn gwaith trin dŵr gwastraff nodweddiadol, mae'r dull awyru confensiynol yn defnyddio awyru chwythwr neu fecanyddol lle mae aer neu ocsigen pur yn cael ei orfodi'n fecanyddol i'r dŵr gwastraff. Er bod y dulliau hyn yn effeithiol ac yn hawdd eu rheoli, mae ganddynt lawer o anfanteision: Mae'r nifer fawr o awyru swigod yn cynhyrchu defnydd uchel o ynni, cost gweithredu ac effeithlonrwydd trosglwyddo ocsigen isel.
Mewn cyferbyniad â thechnoleg MABR, mae cynnwys ocsigen yn y bilen ffibr yn cael ei yrru gan y gwahaniaeth rhwng cynnwys ocsigen y tu mewn a'r tu allan ar ôl i'r awyru ddechrau. Mae deunydd y bilen yn hydoddi ac yn tryledu ocsigen fel un moleciwl fel y gall dryledu drwy'r bilen. O'i gymharu â dulliau awyru confensiynol, mae gan MABR nifer o fanteision:
Fodd bynnag, gellir danfon ocsigen yn uniongyrchol i'r biofilm, a all leihau ymwrthedd trosglwyddo ocsigen yn fawr trwy'r cyfnod hylif ac sy'n cwmpasu defnydd ocsigen o fwy na 100%. Gan ddefnyddio dulliau traddodiadol, dim ond 1.5 kg/(kW·h) y mae’r effeithlonrwydd trosglwyddo ocsigen yn cyrraedd, tra gall fynd hyd at 6 kg/(kW·h).
◎ Mae'n amgylchedd sefydlog ar gyfer twf microbau ac atgenhedlu. Mae dwyster awyru MABR yn ysgafn, gan gynhyrchu bron dim difrod i'r micro-organebau sydd ynghlwm wrth y ffibrau bilen, a sefydlogodd twf microbaidd.
◎ Mae'r awyru hwn yn rhydd o swigod, gan atal cydrannau anweddol rhag cael eu cario i'r aer fel arfer trwy swigod i osgoi llygredd eilaidd. Ar ben hynny, mae'n atal cynhyrchu ewyn o fetabolaeth microbaidd.
◎ Trwy addasu'r cyflenwad ocsigen yn hawdd, mae gwastraff nwy sy'n deillio o'r galw lleiaf am ocsigen am adwaith yn cael ei osgoi.
2. O safbwynt ehangu gallu:
Cynhwysedd prosesu gwreiddiol gwaith Hespeler oedd 6,600 m3 y dydd. Ar ôl yr uwchraddio, cynyddodd y gallu trin i 9,320 m3 / dydd, cynnydd o 40%.
Mae offer MABR yn gryno, heb fawr o le, a gellir ei osod yn uniongyrchol mewn tanciau presennol. Mae ocsigen yn cael ei drosglwyddo'n ddetholus trwy'r bilen ar gyfer awyru heb swigen, gydag effeithlonrwydd trosglwyddo ocsigen uchel. Mae'r ocsigen a ddarperir yn cael ei ddefnyddio'n llawn gan y biofilm, gan arwain at ddefnydd uchel o ocsigen a chynyddu biomas y system yn fawr, gan gyflawni ehangu cynhwysedd planhigion heb ehangu corfforol.
Gall uwchraddio MABR gynyddu llwyth y gweithfeydd trin dŵr gwastraff presennol 20%-40%, neu hyd yn oed yn uwch.
Mae'r cyfeiriad trosglwyddo ocsigen yn MABR yn wrthgyfredol i gyfeiriad trosglwyddo nitrogen amonia a mater organig. Mae bacteria nitreiddio yn ffurfio tyfiant dominyddol ger wyneb y bilen ac yn cael eu hamddiffyn gan y biofilm allanol, sydd nid yn unig yn cynyddu'r gyfradd nitreiddiad ond hefyd yn sicrhau sefydlogrwydd nitreiddiad. Mae'r fantais hon yn arbennig o amlwg o dan lwythi sioc neu yn ystod misoedd oer y gaeaf.
Cyn yr uwchraddio, roedd nitrogen amonia elifiant y gaeaf (gyda thymheredd dŵr lleiaf o 10 gradd) yn uwch na'r safon gollwng 5 mg / L; ar ôl uwchraddio, roedd yr elifiant yn cwrdd â'r safon (terfyn gollwng gaeaf <5 mg/L, terfyn haf <2 mg/L).
Yn ogystal, mae gosod adweithyddion MABR mewn tanciau anaerobig neu anocsig yn caniatáu nitreiddiad a dadnitreiddiad ar yr un pryd. O dan yr un amodau cyfanswm nitrogen elifiant, o gymharu â phrosesau tynnu nitrogen eraill fel A2O, mae'n lleihau cymarebau ailgylchredeg mewnol, gan wella effeithlonrwydd dadnitreiddiad tra'n arbed ffynonellau carbon ac ynni.
Tri Allwedd sy'n Dylanwadu ar Adweithydd Bioffilm wedi'i Awyru â Pilenni (MABR)
1. Pwysedd Awyru
Gan fod yn rhaid i'r pwysau gweithredu yn MABR aros o dan bwynt swigen y bilen, rydym yn cael awyru heb swigen.
◎ Ar bwysedd rhy isel, ni fydd digon o ocsigen toddedig yn y biofilm mewnol, ac felly bydd gweithgaredd bacteria nitreiddio aerobig a heterotroffig yn dioddef.
◎ Ar bwysedd uchel iawn, bydd y biofilm cyfan yn aerobig, gan annog bacteria dadnitreiddio anaerobig ac anaerobes eraill i beidio â thyfu ac effeithio'n andwyol ar y broses dadnitreiddio.
Mewn gwirionedd, dylid cyflawni'r effaith driniaeth yn ymarferol o dan ddwysedd ansawdd dŵr priodol yn ôl ansawdd dŵr penodol.
2. Cyflymder Llif Dŵr
Ar y cam atodi microbaidd, bydd y cyflymder llif gormodol yn rhwystro'r twf microbaidd a'r adlyniad, felly, nid yw'r gyfradd llif yn rhy uchel ar hyn o bryd.
Ar ôl i'r biofilm gael ei ffurfio, mae cynnydd yng nghyflymder llif y dŵr yn lleihau trwch haen ffin hylif. Wrth i'r trwch biofilm sefydlogi yn ystod gweithrediad sefydlog, mae cynyddu cyflymder llif yn lleihau trwch haen ffin cyfnod hylif ac yn hyrwyddo adnewyddu biofilm, sy'n lleihau'r trwch biofilm yn ormodol, gan gynyddu effeithlonrwydd trosglwyddo ocsigen a llygryddion.
Mae cyflymder llif elifiant yn un o'r ffactorau sy'n effeithio ar dwf microbaidd a thrwch biofilm, yn ôl yr ymchwil.
◎ Y deneuaf yw'r haen ffin oherwydd y cyflymder llif uwch a'r trwch biofilm sefydlog cyfatebol.
◎ Mae cynyddu cyfradd diraddio llygryddion yn gofyn am ostyngiad mewn cyflymder llif, biofilm sefydlog mwy trwchus, a biofilm sefydlog mwy trwchus ar gyflymder llif is.
3. Cymhareb Carbon, Nitrogen, a Ffosfforws mewn Dŵr Gwastraff
Mae cymhareb C:N:P addas yn hyrwyddo twf microbaidd yn y biofilm MABR, gan hwyluso nitreiddiad a dadnitreiddiad cydamserol yn yr adweithydd.
◎ Mewn achosion o gymhareb C:N isel, nid yw'r crynodiad carbon organig yn ddigon i fodloni'r galw am ffynhonnell carbon am ddadnitreiddiad, gan effeithio ar gyfanswm effeithlonrwydd tynnu nitrogen.
◎ Pan fydd y gymhareb C:N yn rhy uchel, bydd bacteria heterotroffig aerobig yn amlhau ac yn bwyta llawer iawn o ocsigen, gan ostwng y crynodiad ocsigen toddedig a rhwystro nitreiddiad.
Pedwar Senarios Cymhwysiad Cyffredin ar gyfer Adweithydd Bioffilm wedi'i Awyru â Pilenni (MABR)
- Trin dŵr gwastraff uchel amonia-nitrogen
- Dyfeisiau integredig ar gyfer trin carthion domestig gwledig
- Adfer dyfroedd afonydd trefol yn fiolegol
- Uwchraddio gweithfeydd trin dŵr gwastraff ar gyfer perfformiad gwell
Mewn gwirionedd, yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae MABR wedi'i gymhwyso'n gynyddol mewn gweithfeydd trin dŵr gwastraff ledled y byd.
Er enghraifft, yng Ngwaith Trin Dŵr Gwastraff YBSD yn Illinois, UDA, uwchraddiwyd 10 bio-adweithydd aerobig gwreiddiol i 2 danc anaerobig, 2 danc anocsig MABR, a 6 thanc aerobig, gyda 12 modiwl MABR wedi'u gosod yn y tanciau anocsig. Trosodd hyn y broses aerobig flaenorol yn broses tynnu nitrogen a ffosfforws, gan gyflawni'r nod o gynyddu gallu trin tra'n gwella tynnu nitrogen biolegol a ffosfforws.
Dim ond 3 wythnos oedd cyfnod acliniad biofilm system MABR, ac ar ôl i'r system trin dŵr gwastraff fod yn gwbl weithredol, cynyddodd y llwyth BOD5 dylanwadol i 0.60 kg/(m3·day), cynnydd o 47% o'i gymharu â chyn-. lefelau uwchraddio.
Roedd elifiant terfynol y gwaith yn bodloni'r holl ddisgwyliadau dylunio, gyda BOD elifiant5<10 mg/L, total suspended solids (TSS) < 10 mg/L, NH3-N < 1.5 mg/L, and TP < 1.0 mg/L. The average oxygen transfer rate (OTR) and oxygen transfer efficiency (OTE) were 10.8 g/(m2·day) and 33.3%, respectively.
Dangosodd dadansoddiad poblogaeth microbaidd o'r biofilm fod bacteria amonia-oxidizing (AOB) a bacteria nitraid-oxidizing (NOB) yn cyfrif am 40% o'r boblogaeth ficrobaidd, fwy na phedair gwaith yn uwch nag mewn prosesau llaid actifedig confensiynol.
Ar ben hynny, o'i gymharu â'r broses CAS ar gyfer gwaith o'r un raddfa (gyda chost buddsoddi o $25 miliwn ac amser adeiladu o 2.5 mlynedd), dim ond $5 miliwn oedd gan y broses MABR gost buddsoddi ac amser adeiladu o 1 flwyddyn, lleihau costau ac amser adeiladu yn sylweddol.