Projektets bakgrund
Reningsverket för stadsavloppsvatten (WWTP) täcker en yta på 35 000 m² och byggdes ursprungligen i ett förortsområde omgivet av fiskdammar och öppna ytor. Med urbaniseringens utveckling ligger den nu i ett tätbefolkat bostads- och kommersiellt område. Lukten av avloppsvatten och bullret från anläggningen påverkar avsevärt närboende.
Anläggningen designades ursprungligen för att behandla ett avloppsflöde på 140 000 m³/dag. Dess avloppskvalitet måste uppfylla klass 1B i Kinas "Pollutant Discharge Standard for Urban Wastewater Treatment Plants" (GB 18918-2002).
Innan det pumpas till reningsenheten genomgår avloppsvattnet en förbehandling genom en grovsil, en mellansil och en finsil. Primär behandling inkluderar en luftad gruskammare, följt av sekundär behandling genom ett oxidationsdike och en sekundär klarare. Slutligen släpps avloppsvattnet ut till en extern brunn genom ett rör med en diameter på 1 meter, varifrån det rinner ut i ett slutet boxtrumnät.
Uppgradering av designplan
Skala och avloppskvalitetsmål
Baserat på förstudier ligger anläggningens kapacitet kvar på 140 000 m³/dygn, med överskottsavloppsvatten som leds till en pumpstation för överföring till ett annat reningsverk. Avloppsvattnet släpps inte bara ut i floder utan återanvänder också vatten i närliggande sjöar. Därför måste avloppsvattnet uppfylla både klass 1A i GB 18918-2002 och "Water Quality Standards for Urban Wastewater Reuse in Landscape Environmental Water" (GB/T 18921-2002). Dessutom, för att förhindra övergödning i sjöar, måste avloppsvattnet uppfylla klass IV-standarder enligt "Surface Water Quality Standard" (GB 3838-2002).
Processflödesdesign
Projektet valde en "AAO + MBR"-process för anläggningsuppgraderingen. Slambehandlingsprocessen använder en centrifugalavvattningsmaskin för att minska slamfukthalten till under 80 %, och grus och slam skickas till stadens kommunala slambehandlingscenter.
För att bestämma optimala förhållanden och driftsparametrar genomfördes omfattande simuleringar med Biowin-programvara baserad på en Activated Sludge Digestion Model (ASDM), med minimerad energi- och kemikalieförbrukning.
Övergripande design
Anläggningen har en begränsad yta på cirka 33 000 m². Vi behöll dess befintliga strukturer som administration och kontrollbyggnad. Produktionsstrukturer som inte uppfyllde avlopps- eller byggstandarder, såsom förbehandling, oxidationsdike, slamavvattningsområde och kontrollrum, uppgraderades i varierande grad.
Till exempel byggde vi en MBR-enhet för att ersätta den sekundära klararen, och integrerade funktioner som aeroba tankar, membrantankar, fläktrum och kemikaliedoseringsrum samt desinfektionstankar. Dessa enheter bringar dess avloppsvatten upp till utsläppsnormerna för återvunnet vatten.
Viktiga designparametrar för strukturer
För-ändringar av behandlingen
1) Grova skärmar
Mått: 5,6 mx 8,1 m, höjd: 4,9 m
Kanaler: 3, ersätter befintliga 50 mm grova skärmar med 20 mm roterande skärmar
Kanalbredd: 1,9 m, vattendjup före skärm: 0,95 m, installationsvinkel: 70 grader, skärmavstånd: 20 mm
2) Medelstora skärmar
Mått: 5,8 mx 10,1 m, höjd: 4,9 m
Kanaler: 4, uppgradering av 15 mm siktmaskinerna till 6 mm roterande siktar
Kanalbredd: 1,9 m, vattendjup före skärm: 0,70 m, installationsvinkel: 70 grader, skärmavstånd: 5 mm
3) Fina skärmar
Mått: 7,1 mx 11,15 m, höjd: 1,5 m
Uppgradering från 6 mm roterande skärmar till 3 mm perforerade plattskärmar samtidigt som de befintliga kanalerna bibehålls
Kanalbredd: 2,1 m, vattendjup före skärm: 1,5 m, skärmavstånd: 3 mm
Utrustad med 4 perforerade plattskärmar (1,5 kW vardera) och 2 backspolningspumpar med en flödeshastighet på 36 m³/h vardera4) Membranskärmsmodifieringar
Det ursprungliga slamreturpumprummet har återställts till membransilrum. Finskärmens mått är 6,1 m × 8,8 m med en höjd av 2,2 m. Fyra membranskärmar är installerade, varav tre är i drift och en i standby, var och en med en märkeffekt på 1,5 kW. Varje kanal har en bredd på 1,4 m, ett vattendjup före skärmen på 1,1 m och ett skärmavstånd på 1 mm. Två backspolningspumpar, var och en med ett flöde på 36 m³/h och en effekt på 15 kW, med drifttider inställda på 1:2–1:4 öppet-till-förhållande.
Modifieringar av oxidationsdiket
De två befintliga oxidationsdiken har modifierats till anaeroba-anoxiska tankar, var och en med en designflödeshastighet på 70 000 m³/dag. Den anaeroba sektionen har en retentionstid på 1,0 timmar, medan den anoxiska sektionen har en retentionstid på 2,7 timmar, med ett effektivt vattendjup på 3,9 m. Varje anaerob tank är utrustad med sex dränkbara höghastighetsblandare- med en effekt på 3,7 kW, medan varje anoxisk tank har tolv dränkbara-låghastighetsblandare med en effekt på 2,3 kW. Slamreturförhållandet från de anoxiska till anaeroba tankarna varierar från 100 % till 200 %.
MBR omfattande struktur
De fyra befintliga sekundära klararna har ersatts med två nya MBR (Membrane Bioreactor) strukturer, var och en med en designkapacitet på 70 000 m³/dag. Måtten på varje MBR-enhet är 82,34 m × 38,18 m och inkluderar följande komponenter:
1) Aerobic tank
Mått: 37,70 m × 36,25 m med ett effektivt vattendjup på 6,0 m
Retentionstid: 2,4 timmar, utrustad med 1 216 rörformade luftare per tank (2 432 totalt över båda tankarna)
Varje luftare har ett luftflöde på 7,2 m³/h, och slamåterföringshastigheten från den aeroba till den anoxiska tanken är 300 %.
2) MBR-membrantank
Totala mått per tank: 45,46 m × 31,85 m, inklusive distribution, membran, returkanaler och rengöringstankar
Membrantankdjup: 5 m med ett effektivt vattendjup på 3,7 m
Distributionskanal: 39,6 m × 2,1 m, returkanal: 39,6 m × 1,5 m
Membrantank uppdelad i åtta celler, var och en 26,65 m × 4,6 m, med tre rengöringsceller för vatten, syra och alkalisk rengöring
Varje tank har åtta rader, sex med tio PVDF-hålfibermembranmoduler och två med nio moduler
Designkapaciteten per membranmodul är 897,5 m³/dag, med ett flöde på 17,81 L/(m³·h) och en luftningshastighet på 849,6 Nm³/min, vilket bibehåller ett luft-till-förhållande på 8,7:1
Slamåterföringshastigheten från membrantanken till den aeroba tanken är 400 %.
3) Slamreturpumprum
Två pumprum, vardera 10,9 m × 8,51 m, med åtta returpumpar
Fyra pumpar överför slam från membranet till den aeroba tanken (Q=2,910 m³/h, H=0.5 m, N=18.5 kW)
Fyra pumpar återför slam från den aeroba till den anoxiska tanken (Q=2,190 m³/h, H=3.0 m, N=37 kW)
4) Omfattande utrustningsrum
Två-stål-betong + ramkonstruktion, 44,5 m × 6,61 m
Övre våning: MBR-systems kontrollrum och doseringsanläggningar för natriumhypoklorit och citronsyra
Nedre våning: 9 vattenpumpar (8 i bruk, 1 som backup, variabel frekvens, Q=493 m³/h, H=11–13 m, N=22 kW) och 4 slampumpar (3 i bruk, 1 standby, Q=80 m³/h, H=20} m, N kW{11}}}}
5) Fläktrum
Byggd ovanför den aeroba tanken, mått på varje fläktrum: 38,46 m × 7,8 m
Varje rum har tre luftningsfläktar (en stor och två små, utbytbara för redundans)
Stor fläkt: Q=146 m³/m, H=7.5 m, N=223 kW
Liten fläkt: Q=73 m³/m, H=7.5 m, N=112 kW
Fyra membranfläktar (två stora och två små, med redundans mellan en stor och två små fläktar)
Stor fläkt: Q=213 m³/min, H=4.5 m, N=223 kW
Liten fläkt: Q=106.5 m³/min, H=4.5 m, N=112 kW
Desinfektionskontakt Tank / Doseringsrum / Avloppslyftspumprum
Desinfektionskontakttanken, doseringsrummet och avloppslyftpumprummet är kombinerade till en enda struktur med en kapacitet på 140 000 m³/dag. Desinfektionskontakttanken har ett totalt fotavtryck på 25,05 m × 23,35 m, med en höjd på 4,9 m och ett effektivt djup på 4,0 m, vilket resulterar i en effektiv volym på 2 300 m³. Kontakttiden är 23,66 minuter, med ytterligare 7,12 minuter i avloppsröret, för en total kontakttid på 30,78 minuter. Fyra dränkbara pumpar är installerade (3 i drift, 1 standby), var och en med Q=2,000 m³/h, H=16 m och N=132 kW.
Doseringsrummet, som ligger ovanför desinfektionstanken, använder klordioxid som desinfektionsmedel vid 8 mg/L. Fast polyaluminiumklorid (PAC) doseras med en maximal hastighet av 30 mg/L för kemisk fosforborttagning, och natriumacetat används som en extern kolkälla för att förbättra TN-avlägsnandet, med en maximal doseringshastighet på 30 mg/L.
Slamlagringstank
Den nybyggda slamlagringstanken är en underjordisk armerad betongtank med ett fotavtryck på 9,0 m × 9,0 m och ett effektivt vattendjup på 5 m, vilket ger en effektiv volym på 405 m³. En dränkbar blandare är installerad inuti tanken för att säkerställa stabil avvattningsprestanda genom blandning under slamavvattning. Tanken är också utrustad med en ultraljudsmätare för slamnivå, vilket möjliggör realtidsvisning av slamvolymen i både det centrala kontrollrummet och avvattningsområdet. Matarslampumpen kan stoppas när slamnivån är för hög, och blandaren stannar när nivån är låg.
Renovering av slamavvattningsrum
Tidigare användes en bandtork för slambehandling. Efter uppgraderingen uppfyllde den ursprungliga bandtorken slamavvattningskapacitetskraven, men luktproblem i samband med slam kunde inte åtgärdas tillräckligt. Därför introduceras centrifugalavvattningsmaskiner för att ersätta bandtorken. Fyra horisontella spiralavvattningsmaskiner är konstruerade, med tre i bruk och en som backup, som arbetar i 12 timmar per dag. Varje maskin har en kapacitet (Q) på 60 m³/h och en effekt (N) på 66 kW.
Luktkontrollsystem
På grund av begränsad marktillgänglighet vid detta avloppsreningsverk antog projektet -decentraliserad luktbehandling på plats, med sex platser utsedda:
1. Luktkontrollsystem 1: Inriktar sig på lukter från förbehandlingsområdet med hjälp av ett växtbaserat-deodoriseringssystem med en kapacitet på 6 200 m³/h.
2. Luktkontrollsystem 2: Designat för slamavvattningsrummet och slamlagringstanken, med en anläggningsbaserad -deodoriseringssystemkapacitet på 4 500 m³/h.
3. Luktkontrollsystem 3: Riktar mot lukter från anaeroba/anoxiska tankar. Varje tank har en total behandlingskapacitet på 13 000 m³/h. På grund av utrymmesbegränsningar i rummet som innehåller tankarna, installeras två luktkontrollsystem för biofiltrering, vardera med en kapacitet på 6 500 m³/h, i två separata rum på tankkonstruktionen. De två enheterna delar en enda avgasstapel och kan arbeta oberoende av varandra.
4. Utrustning för biologisk luktkontroll 4: Designad för två integrerade MBR-strukturer, med två biofiltreringsenheter installerade ovanpå de aeroba tankarna, som behandlar lukter med en total kapacitet på 43 000 m³/h för att spara utrymme.
Diskussion om gröna designkoncept i design av avloppsvattenanläggningar
1. AquaSust använder en mängd olika växter för att skapa fler-lager, fler- växtkonfigurationer för att demonstrera växtsamhällets ekologiska inverkan.
För det andra är anläggningen belägen i mitten av utbildningszonen, och vi sätter upp en keramisk vattenanläggning vid dess huvudentré. Det behandlade vattnet återanvänds för landskapsplanering för att öka människors medvetenhet om vattenbesparing och miljöskydd.
2. När det gäller landskaps- och grönområdesdesign överensstämmer vårt tema "spara resurser och skydda miljön" med utvecklingskonceptet med låg-påverkan "svampstad". AquaSusts innovativa initiativ inkluderar gröna tak, vertikal gröning och miljövänliga parkeringsplatser.
Vi täcker även oxidationsdiket med jord för att skapa en urban "minipark" som speglar den ekologiska skönheten och harmonin mellan människa och natur. Konceptet "svampstad" kan användas som ett värmeisoleringsmaterial för byggnader och minskar takavrinning och föroreningar.
Resultat av vattenkvalitetsbehandling
Efter kvalitetsförbättringsprojektet tog det uppgraderade avloppsreningsverket officiellt drift i december 2016. Den genomsnittliga in- och utflödesvattenkvaliteten från januari till december 2017 visas i tabell 2.
Sammanfattning av omfattande förmånsanalys
Markbesparingar
Projektet täcker en total yta på 34 991,54 m², med en markanvändningsindikator på 0,25 m²/(m³∙d), bara 25–30 % av de 0,80–0,95 m²/(m³·d) som specificeras i 2001 års *Projektrening* andra biokemiska rening av anläggningar för urbana anläggningar och avloppsvatten. processer, vilket sparar över 77 000 m² mark och cirka 170 miljoner CNY.
Energibesparingar
Projektets elförbrukning för renat avlopp är 0,46 kWh/m³, jämfört med 0,50–0,60 kWh/m³ i befintliga hushållsanläggningar med membranreningsprocesser, vilket motsvarar en rimligt låg-energiförbrukningsnivå. Årliga energibesparingar uppgår till minst 2 miljoner kWh, med elkostnadsbesparingar på cirka 1,6 miljoner CNY.
Vattenbesparing
Projektets avloppsvatten, efter avancerad rening, kan valfritt återanvändas som sjövatten under hösten och vintern, vilket minskar beroendet av kranvatten. Detta tillvägagångssätt sparar konservativt cirka 4 miljoner m³ vatten årligen.
Materialbesparingar
Designen återanvänder befintliga anläggningar (t.ex. vakthus, huvudbyggnad, förbehandlingsområde, oxidationsdiken, slamavvattningsrum och centralt kontrollrum), vilket sparar cirka 80 miljoner CNY i investeringar. Användningen av PAC och kolkällor ligger fortfarande under 30 mg/L, jämfört med cirka 50 mg/L i liknande projekt, vilket sparar cirka 20 mg/L. Årliga besparingar i PAC och kolkällor uppgår till cirka 1 000 ton eller 2,5 miljoner CNY.
Miljöfördelar
Kvalitetsuppgraderingen minskar avsevärt föroreningar som släpps ut i floder. Vid en reningsskala på 140 000 m³/d beräknas föroreningarna minska med följande årliga mängder: CODCr med 13 100 ton, BOD5 med 4 740 ton, SS med 8 320 ton, TN med 960 ton och TP med 140 ton.
Fördelar med ekologiskt landskap
Projektet ger full-lukt- och bullerreducering för anläggningen samtidigt som det förbättrar anläggningens övergripande landskapsarkitektur och förvandlar den till en stadsträdgård som avsevärt förbättrar livskvaliteten för närboende.
Slutsats
AquaSust slutförde anläggningens reningsprojekt för avloppsvatten genom "AAO + MBR"-processen baserad på det gröna, cirkulära och låg-kolhaltiga reningskonceptet för avloppsvatten.
Trots utmaningar som begränsad mark, miljökänslighet och strikta utsläppsstandarder visar driftdata att vi framgångsrikt har uppnått de många målen. Dessa inkluderar förbättrade vattenreningsstandarder, återvinning och återanvändning av avloppsvatten, optimering av lukt- och bullerreducering, samt förbättring av det övergripande landskapet.