Projektets baggrund
Byspildevandsrensningsanlægget (WWTP) dækker et areal på 35.000 m² og blev oprindeligt bygget i et forstadsområde omgivet af fiskedamme og åbne arealer. Med udviklingen af urbanisering er det nu placeret i et tæt befolket bolig- og erhvervsområde. Lugten af spildevand og støjen fra anlægget påvirker de nærliggende beboere markant.
Anlægget blev oprindeligt designet til at rense en spildevandsstrøm på 140.000 m³/dag. Dets spildevandskvalitet skal opfylde klasse 1B i Kinas "Pollutant Discharge Standard for Urban Wastewater Treatment Plants" (GB 18918-2002).
Inden det pumpes til renseanlægget, gennemgår spildevandet en forbehandling gennem en grovsigte, en mellemsigte og en finsigte. Primær behandling omfatter et beluftet gruskammer, efterfulgt af sekundær behandling gennem en oxidationsgrøft og en sekundær klaring. Slutteligt udledes spildevandet til en ekstern brønd gennem et rør med en diameter på 1 meter, hvorfra det løber ud i et lukket kassegennemløbsnet.
Opgradering af designplan
Mål for skala og spildevandskvalitet
Baseret på forundersøgelser forbliver anlæggets kapacitet på 140.000 m³/dag, med overskydende spildevand ledt til en pumpestation for overførsel til et andet renseanlæg. Spildevandet udledes ikke kun i floder, men genbruger også vand i nærliggende søer. Derfor skal spildevandet overholde både klasse 1A i GB 18918-2002 og "Water Quality Standards for Urban Wastewater Reuse in Landscape Environmental Water" (GB/T 18921-2002). For at forhindre eutrofiering i søer skal spildevandet desuden opfylde klasse IV-standarderne under "Surface Water Quality Standard" (GB 3838-2002).
Design af procesflow
Projektet valgte en "AAO + MBR"-proces til anlægsopgraderingen. Slambehandlingsprocessen anvender en centrifugalafvandingsmaskine til at reducere slamfugtigheden til under 80 %, og grus og slam sendes til byens kommunale slambehandlingscenter.
For at bestemme optimale forhold og driftsparametre blev der udført omfattende simuleringer ved hjælp af Biowin-software baseret på en Activated Sludge Digestion Model (ASDM), med minimeret energi- og kemikalieforbrug.
Overordnet design
Anlægget har et begrænset areal på omkring 33.000 m². Vi beholdt dens eksisterende strukturer såsom administrations- og kontrolbygningen. Produktionsstrukturer, der ikke opfyldte spildevands- eller byggestandarder, såsom forbehandling, oxidationsgrøft, slamafvandingsområde og kontrolrum, blev opgraderet i varierende grad.
For eksempel byggede vi en MBR-enhed til at erstatte den sekundære klaring, og integrerede funktioner som aerobe tanke, membrantanke, blæserum og kemikaliedoseringsrum samt desinfektionstanke. Disse enheder bringer dets spildevand op til udledningsstandarderne for genbrugsvand.
Nøgledesignparametre for strukturer
Ændringer af før-behandling
1) Grove skærme
Mål: 5,6 mx 8,1 m, højde: 4,9 m
Kanaler: 3, erstatter de eksisterende 50 mm grovskærme med 20 mm roterende skærme
Kanalbredde: 1,9 m, vanddybde før skærm: 0,95 m, monteringsvinkel: 70 grader, skærmspalte: 20 mm
2) Mellemstore skærme
Mål: 5,8 mx 10,1 m, højde: 4,9 m
Kanaler: 4, opgradering af 15 mm skærmmaskinerne til 6 mm roterende skærme
Kanalbredde: 1,9 m, vanddybde før skærm: 0,70 m, monteringsvinkel: 70 grader, skærmspalte: 5 mm
3) Fine skærme
Mål: 7,1 mx 11,15 m, højde: 1,5 m
Opgradering fra 6 mm roterende skærme til 3 mm perforerede pladeskærme, mens de eksisterende kanaler bibeholdes
Kanalbredde: 2,1 m, vanddybde før skærm: 1,5 m, skærmspalte: 3 mm
Udstyret med 4 perforerede pladeskærme (1,5 kW hver) og 2 returskylningspumper med en flowhastighed på 36 m³/h hver4) Membranskærmmodifikationer
Det oprindelige slamreturpumperum er blevet ombygget til membranskærmrum. Dimensionerne på den fine skærm er 6,1 m × 8,8 m med en højde på 2,2 m. Fire membranskærme er installeret, hvoraf tre er i drift og en på standby, hver med en nominel effekt på 1,5 kW. Hver kanal har en bredde på 1,4 m, en vanddybde før skærmen på 1,1 m og en skærmspalte på 1 mm. To returskylningspumper, hver med en flowhastighed på 36 m³/h og en effekt på 15 kW, leveres med driftstider indstillet til et 1:2–1:4 åbent-til-forhold.
Ændringer i oxidationsgrøften
De to eksisterende oxidationsgrøfter er blevet ændret til anaerobe-anoxiske tanke, hver med en designflowhastighed på 70.000 m³/dag. Den anaerobe sektion har en retentionstid på 1,0 time, mens den anoxiske sektion har en retentionstid på 2,7 timer med en effektiv vanddybde på 3,9 m. Hver anaerobe tank er udstyret med seks-højhastigheds dykblander med en effekt på 3,7 kW, mens hver anoxisk tank har tolv{10}}lavhastigheds dykblander med en effekt på 2,3 kW. Slamreturforholdet fra de anoxiske til anaerobe tanke varierer fra 100 % til 200 %.
MBR omfattende struktur
De fire eksisterende sekundære clarifiers er blevet erstattet med to nye MBR (Membrane Bioreactor) strukturer, hver med en designkapacitet på 70.000 m³/dag. Dimensionerne på hver MBR-enhed er 82,34 m × 38,18 m og inkluderer følgende komponenter:
1) Aerobic Tank
Dimensioner: 37,70 m × 36,25 m med en effektiv vanddybde på 6,0 m
Retentionstid: 2,4 timer, udstyret med 1.216 rørformede beluftere pr. tank (2.432 i alt på tværs af begge tanke)
Hver belufter har en luftstrøm på 7,2 m³/h, og slamreturhastigheden fra den aerobe til den anoxiske tank er 300%.
2) MBR Membran Tank
Samlede dimensioner pr. tank: 45,46 m × 31,85 m, inklusive distribution, membran, returkanaler og rengøringstanke
Membrantankdybde: 5 m med en effektiv vanddybde på 3,7 m
Fordelingskanal: 39,6 m × 2,1 m, returkanal: 39,6 m × 1,5 m
Membrantank opdelt i otte celler, hver 26,65 m × 4,6 m, med tre renseceller til vand-, syre- og alkalisk rengøring
Hver tank har otte rækker, seks med ti PVDF hulfibermembranmoduler og to med ni moduler
Designkapaciteten pr. membranmodul er 897,5 m³/dag, med en flux på 17,81 L/(m³·h) og en beluftningshastighed på 849,6 Nm³/min, hvilket bibeholder et luft-til-forhold på 8,7:1
Slamreturhastigheden fra membrantanken til den aerobe tank er 400%.
3) Slamreturpumperum
To pumperum, hver 10,9 m × 8,51 m, med otte returpumper
Fire pumper overfører slam fra membranen til den aerobe tank (Q=2,910 m³/h, H=0.5 m, N=18.5 kW)
Fire pumper returnerer slam fra den aerobe til den anoxiske tank (Q=2,190 m³/h, H=3.0 m, N=37 kW)
4) Omfattende udstyrsrum
To-etagers stål-beton + rammestruktur, 44,5 m × 6,61 m
Øverste etage: MBR-system kontrolrum og doseringsfaciliteter for natriumhypochlorit og citronsyre
Underetage: 9 vandpumper (8 i brug, 1 som backup, variabel frekvens, Q=493 m³/h, H=11–13 m, N=22 kW) og 4 slampumper (3 i brug, 1 standby, Q=80 m³/h, H=20} m, N kW{11}}}}
5) Blæserum
Bygget over den aerobe tank, dimensioner af hvert blæserum: 38,46 m × 7,8 m
Hvert rum har tre beluftningsblæsere (en stor og to små, udskiftelige for redundans)
Stor blæser: Q=146 m³/m, H=7.5 m, N=223 kW
Lille blæser: Q=73 m³/m, H=7.5 m, N=112 kW
Fire membranblæsere (to store og to små, med redundans mellem en stor og to små blæsere)
Stor blæser: Q=213 m³/min, H=4.5 m, N=223 kW
Lille blæser: Q=106.5 m³/min, H=4.5 m, N=112 kW
Desinfektion Kontakt Tank / Doseringsrum / Spildevandsløftepumperum
Desinfektionskontakttanken, doseringsrummet og spildevandsløftepumperummet er samlet i en enkelt struktur med en kapacitet på 140.000 m³/dag. Desinfektionskontakttanken har et samlet fodaftryk på 25,05 m × 23,35 m, med en højde på 4,9 m og en effektiv dybde på 4,0 m, hvilket resulterer i et effektivt volumen på 2.300 m³. Kontakttiden er 23,66 minutter med yderligere 7,12 minutter i spildevandsrøret til en samlet kontakttid på 30,78 minutter. Fire dykpumper er installeret (3 i drift, 1 standby), hver med Q=2.000 m³/h, H=16 m og N=132 kW.
Doseringsrummet, der er placeret over desinfektionstanken, bruger klordioxid som desinfektionsmiddel ved 8 mg/L. Fast polyaluminiumchlorid (PAC) doseres med en maksimal hastighed på 30 mg/L til kemisk fosforfjernelse, og natriumacetat bruges som en ekstern kulstofkilde for at forbedre TN-fjernelsen, med en maksimal doseringshastighed på 30 mg/L.
Slamopbevaringstank
Den nyopførte slamlagertank er en underjordisk armeret betontank med et fodaftryk på 9,0 m × 9,0 m og en effektiv vanddybde på 5 m, hvilket giver et effektivt volumen på 405 m³. En dykblander er installeret inde i tanken for at sikre stabil afvandingsydelse ved at blande under slamafvanding. Tanken er også udstyret med en ultralyds-slamniveaumåler, der giver mulighed for -realtidsvisning af slammængden i både det centrale kontrolrum og afvandingsområdet. Tilførselsslampumpen kan stoppes, når slamniveauet er for højt, og blanderen stopper, når niveauet er lavt.
Renovering af slamafvandingsrum
Tidligere blev en båndtørrer brugt til slambehandling. Efter opgraderingen opfyldte den originale båndtørrer kravene til slamafvandingskapacitet, men lugtproblemer forbundet med slam kunne ikke løses tilstrækkeligt. Derfor introduceres centrifugalafvandingsmaskiner til at erstatte båndtørreren. Fire horisontale spiralaflejringsmaskiner er designet, med tre i brug og en som backup, der arbejder i 12 timer om dagen. Hver maskine har en kapacitet (Q) på 60 m³/h og en effekt (N) på 66 kW.
Lugtkontrolsystem
På grund af begrænset tilgængelig jord på dette spildevandsrensningsanlæg vedtog projektet -decentraliseret lugtbehandling på stedet, med seks udpegede steder:
1. Lugtkontrolsystem 1: Målretter mod lugte fra forbehandlingsområdet ved hjælp af et plante-baseret deodoriseringssystem med en kapacitet på 6.200 m³/t.
2. Lugtkontrolsystem 2: Designet til slamafvandingsrummet og slamlagertanken med en anlægsbaseret-deodoriseringssystemkapacitet på 4.500 m³/h.
3. Lugtkontrolsystem 3: Målretter mod lugte fra de anaerobe/anoxiske tanke. Hver tank har en samlet behandlingskapacitet på 13.000 m³/t. På grund af pladsmangel i rummet, der huser tankene, er der installeret to biofiltreringslugtkontrolsystemer, hver med en kapacitet på 6.500 m³/h, i to separate rum på tankkonstruktionen. De to enheder deler en enkelt udstødningsstabel og kan fungere uafhængigt.
4. Biologisk lugtkontroludstyr 4: Designet til to integrerede MBR-strukturer med to biofiltreringsenheder installeret oven på de aerobe tanke, der behandler lugte med en samlet kapacitet på 43.000 m³/h for at spare plads.
Diskussion om grønne designkoncepter i spildevandsanlægsdesign
1. AquaSust bruger en række forskellige planter til at skabe fler-lags, multi-form plantekonfigurationer for at demonstrere plantesamfundets økologiske indvirkning.
For det andet er anlægget placeret i midten af uddannelseszonen, og vi opsætter et keramisk vandanlæg ved hovedindgangen. Det behandlede vand genbruges til landskabspleje for at øge folks bevidsthed om vandbevarelse og miljøbeskyttelse.
2. Med hensyn til landskabs- og grøntarealdesign er vores tema "besparelse af ressourcer og beskyttelse af miljøet" i overensstemmelse med udviklingskonceptet med lav-påvirkning af "svampeby". AquaSusts innovative tiltag omfatter grønne tage, vertikal begrønning og miljøvenlige parkeringspladser.
Vi dækker også oxidationsgrøften med jord for at skabe en urban "minipark", der afspejler den økologiske skønhed og harmoni mellem menneske og natur. "Svampeby"-konceptet kan bruges som varmeisoleringsmateriale til bygninger og reducerer tagafstrømning og forurening.
Resultater af vandkvalitetsbehandling
Efter kvalitetsforbedringsprojektet startede det opgraderede spildevandsrensningsanlæg officielt i drift i december 2016. Den gennemsnitlige til- og udløbsvandkvalitet fra januar til december 2017 er vist i tabel 2.
Sammenfatning af omfattende fordelsanalyse
Jordbesparelser
Projektet dækker et samlet areal på 34.991,54 m² med en areal-indikator på 0,25 m²/(m³∙d), kun 25-30% af de 0,80-0,95 m²/(m³·d), der er specificeret i 2001 *Projektet for biokemiske rensningsstandarder for urban kemisk rensning* fra 2001*. processer, hvilket sparer over 77.000 m² jord og cirka 170 millioner CNY.
Energibesparelser
Projektets rensede kloakforbrug er 0,46 kWh/m³ sammenlignet med 0,50-0,60 kWh/m³ i eksisterende husholdningsanlæg med membranbehandlingsprocesser, hvilket repræsenterer et rimeligt lavt-energiforbrugsniveau. De årlige energibesparelser beløber sig til mindst 2 millioner kWh, med elomkostningsbesparelser på cirka 1,6 millioner CNY.
Vandbesparelse
Projektets spildevand, efter avanceret rensning, kan eventuelt genbruges som søvand i løbet af efteråret og vinteren, hvilket reducerer afhængigheden af postevand. Denne tilgang sparer konservativt omkring 4 millioner m³ vand årligt.
Materialebesparelser
Designet genbruger eksisterende faciliteter (f.eks. vagthus, hovedbygning, forbehandlingsområde, oxidationsgrøfter, slamafvandingsrum og centralt kontrolrum), hvilket sparer omkring 80 millioner CNY i investeringer. Brugen af PAC og kulstofkilder forbliver under 30 mg/L sammenlignet med omkring 50 mg/L i lignende projekter, hvilket sparer ca. 20 mg/L. Årlige besparelser i PAC og kulstofkilder udgør omkring 1.000 tons eller 2,5 millioner CNY.
Miljømæssige fordele
Kvalitetsopgraderingen reducerer væsentligt forurenende stoffer, der udledes i floder. Ved en behandlingsskala på 140.000 m³/d skønnes det at reducere forurenende stoffer med følgende årlige mængder: CODCr med 13.100 t, BOD5 med 4.740 t, SS med 8.320 t, TN med 960 t og TP med 140 t.
Økologiske landskabsfordele
Projektet sørger for fuld-lugt- og støjreduktion for anlægget, samtidig med at det forbedrer anlæggets overordnede landskabspleje og transformerer den til en byhave, der i høj grad forbedrer livskvaliteten for nærliggende beboere.
Konklusion
AquaSust afsluttede anlæggets spildevandsrensningsprojekt gennem "AAO + MBR"-processen baseret på det grønne, cirkulære og kulstoffattige spildevandsbehandlingskoncept.
På trods af udfordringer som begrænset jord, miljøfølsomhed og strenge emissionsstandarder viser driftsdata, at vi har opnået de mange mål med succes. Disse omfatter forbedring af vandbehandlingsstandarder, genbrug og genbrug af spildevand, optimering af lugt- og støjreduktion samt forbedring af det overordnede landskab.