MBBR을 사용한 양식 폐수 처리: 600m³/d 새우 양식장은 90% 이상의 암모니아 제거 및 85%의 물 재사용을 달성했습니다.

현대의 고밀도 양식업에서 수질은 단순한 환경 문제가 아닙니다. - 수질은 생존율, 사료 전환율 및 궁극적으로 농장 수익성을 결정하는 가장 중요한 단일 변수입니다. 먹지 않은 사료 1kg과 새우 배설물 1g은 물기둥에 암모니아를 추가하며, 농도가 1~2mg/L를 넘으면 암모니아는 새우에게 독성이 되어 성장을 억제하고 질병 취약성을 증가시킵니다. 이 사례 연구에서는 대규모-새우 양식장에서 MBBR 기술을 배포하여 처리 방법을 조사합니다.영양분이 풍부한-폐수 600m³/일, 암모니아 제거율 90~95%, 물 재사용율 85% 달성- 연간 약 186,000m³의 담수를 절약합니다.

프로젝트 개요

고객은 고밀도 생산을 지원하기 위해 안정적인 수질을 유지하고 점점 더 엄격해지는 방출 규정을 준수한다는 긴급한 이중 목표를 가지고 대규모 새우 양식장을 운영하고 있습니다. 다양한 처리 기술을 평가한 후 양식장은 MBBR{3}}기반 생물학적 처리 시스템-을 선택했으며 양식업에서 매우 중요한 세 가지 요소, 즉 새우 양식장이 지속적으로 따뜻한 온도에서 운영되는 뛰어난 질산화 기능, 생산 호지에 인접한 제한된 토지에 맞는 컴팩트한 설치 공간, 현장에 전담 공정 엔지니어가 필요하지 않은 운영 단순성에 의해 결정이 내려졌습니다.

처리된 물은 주로 농장의 순환 양식 시스템(RAS)에서 재사용되어 거의 폐쇄된-순환 물 순환을 만듭니다. 재순환 요구량을 초과하는 초과분은 인근 수역 -으로 배출되지만 품질은 모든 매개변수에서 편안한 여유를 두고 양식 폐수에 대한 중국 배출 표준(SC/T 9101-2007)을 충족합니다.

급수 특성

새우 양식장의 양식 폐수는 도시 하수와 상당히 다른 독특한 특성을 가지고 있습니다. 유기물 함량은 적당하지만, 암모니아 농도는 단백질이 풍부한 사료 잔류물과 농축된 새우 배설물의 결과로 COD-에 비해 불균형적으로 높습니다. 부유 고형물은 주로 먹지 않은 사료 입자와 배설물에서 나오며, 둘 다 상대적으로 잘 가라앉습니다. 이 프로파일을 이해하는 것은 처리 공정 설계를 직접적으로 형성하기 때문에 중요합니다.

1차 침전은 필수적인 첫 번째 단계입니다. 이는 2-시간의 체류 시간을 갖는 원뿔형-바닥 탱크에서 간단한 중력 침전을 통해 약 50~60%의 TSS와 30~35%의 COD를 제거합니다. 이 전{8}}전처리는 믿을 수 없을 정도로 중요합니다. 생물학적 처리 전에 침전 가능한 고형물의 대부분을 제거함으로써 불활성 고형물이 MBBR 담체 표면에 축적되고 표면적에 대해 생물막과 경쟁하는 것을 방지하는 동시에 폭기 에너지 산화 미립자 BOD를 소비하는 유기 부하를 줄입니다.

처리 공정 설계

처리 시스템은 처리 성능과 운영 단순성의 균형을 맞추는 4단계 구성을 따릅니다. - 이는 운영자가 폐수 기술자가 아닌 양식업자인 양식 시설에 대한 중요한 고려 사항입니다.

1 - 단계 1차 침전조:2-시간 동안 유지되도록 설계된 원뿔형{0}}바닥 탱크는 중력을 통해 침전 가능한 고형물, 먹지 않은 사료 및 배설물을 제거합니다. 콘 바닥에서 주기적으로 슬러지를 제거하면 혐기성 분해 및 관련 악취 문제를 방지할 수 있습니다. 이 간단한 기계적 단계는 하류 생물학적 처리 부하를 약 1/3로 줄입니다.

단계 2 - MBBR 생물학적 반응기(2개 구역):핵심 처리 장치는 두 개의 기능 구역으로 분할된 100m² 직사각형 콘크리트 탱크입니다. 무산소 구역은 탱크 용량(30m3)의 처음 30%를 차지하며 수중 혼합기가 장착되어 있으며 DO를 0.5mg/L 미만으로 유지합니다. 여기에서 호기성 구역에서 재활용된 질산염은 질소 가스로 탈질화됩니다. - 여기서 총 질소는 단지 한 형태에서 다른 형태로 변환되는 것이 아니라 실제로 물에서 제거됩니다. 호기성 구역은 나머지 70m3를 35% 충전율의 MBBR 매체로 채웁니다. 미세 버블 디스크 디퓨저는 3~4mg/L DO를 목표로 질화 및 운반체 순환을 위해 산소를 공급합니다.

3 -단계 2차 청징제:0.8m³/m²·h의 표면 부하율로 작동하는 중력 침전조는 처리된 폐수에서 분리된 생물막과 부유 바이오매스를 분리합니다. 침전된 슬러지의 일부는 바이오매스 재고(100% 재활용 비율)를 유지하기 위해 MBBR 유입구로 반환되는 반면, 나머지는 12~15일에 SRT를 제어하기 위해 낭비됩니다.

4 - 단계 UV 소독:30mJ/cm²를 전달하는 UV 채널은 RAS에서 재사용하거나 배출하기 전에 병원체 비활성화를 보장합니다. 이 용량은 양식 응용 분야의 표준 벤치마크이며 비브리오 종을 포함한 일반적인 수생 병원균을 3~4 로그 감소시킵니다.

주요 설계 매개변수

성과 결과

8-주간의 시운전 및 생물막 안정화 기간 후에 시스템은 안정적인-상태 성능에 도달했습니다. 결과는 MBBR이 양식 폐수에 특히 적합한 이유를 보여줍니다.{4}}일관되게 따뜻한 온도에서 암모니아 제거율이 높고 설치 공간이 작고 운영자 개입이 최소화됩니다.

표 1: MBBR 처리 성능

배출수 품질은 양식 폐수에 대한 중국 배출 표준(SC/T 9101-2007)을 지속적으로 충족했으며 - 농장의 경제성에 있어 매우 중요했습니다.추가적인 폴리싱 없이 RAS에서 직접 재사용. 유출수 NH₃-N이 1.0mg/L 미만인 경우 처리된 물은 실제로 일부 매개변수에 대해 농장의 원수보다 더 깨끗했습니다.

양식업의 주요 이점

높은 수온에서 안정적인 질산화

열대 새우 양식 지역에서는 수온이 연중-연중 - 26~30도 정도로 일정하게 유지되는데, 이는 질산화 박테리아에 가장 적합한 온도 범위입니다. MBBR 생물막은 밀도가 높고 대사적으로 활동적인 질산화 개체군을 유지합니다.계절적 감소 없이 90% 이상의 암모니아 제거. SRT를 주의 깊게 관리하지 않을 경우 온도 급등으로 인해 질산화제 세척이 가속화될 수 있는 부유-성장 활성 슬러지 시스템과 달리, 부착된-성장 생물막은 본질적으로 바이오매스 손실에 저항력이 있습니다. - 질산화제는 운반체에 남아 있습니다.

컴팩트한 설치 공간

등가 부하를 처리하는 기존 활성 슬러지의 일반적인 8~12시간에 비해 총 HRT는 4시간({1}}에 불과합니다. - MBBR에는 훨씬 적은 탱크 용량이 필요합니다. 전체 100m² 생물학적 반응기는 약 40m²의 바닥 공간에 맞습니다. 생산 연못에 인접한 모든 평방미터의 토지가 귀중하고 종종 부족한 새우 양식장의 경우, 이러한 작은 면적은 결정적인 경제적 이점입니다.

슬러지 벌킹 문제 없음

RAS 양식 폐수는 일반적으로 상대적으로 낮은 C/N 비율-을 가지며, 이는 기존 활성 슬러지에서 사상성 벌킹을 촉진하는 것으로 알려진 조건입니다. 여기서 사상성 박테리아는 플록 형성제를 능가하고 침전을 거부하는 슬러지를 생성합니다.- MBBR의 부착된-성장 특성은 이 문제를 완전히 제거합니다. 생물막은 C/N 비율에 관계없이 캐리어에 고정된 상태로 유지되고 자연적으로 분리된 바이오매스만 침전지로 들어가 유지됩니다.일관되게 좋은 침전 특성화학 첨가물이나 작업자 조정 없이.

운영 단순성

활성 슬러지 시스템에는 SRT, 반환 슬러지 비율 조정 및 F/M 비율 제어 - 작업에 대한 지속적인 모니터링이 필요하며, 이러한 작업에는 양식 시설에서는 거의 사용할 수 없는 숙련된 작업자가 필요합니다. MBBR 시스템은-우아한 피드백 메커니즘을 통해 자체 조절합니다. 즉, 유기물 부하가 증가하면 생물막 두께도 그에 맞게 자연스럽게 증가하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 일일 작업자의 관심은 최소화됩니다. - 주로 간단한 테스트 키트를 사용하여 DO, pH 및 배출 암모니아를 모니터링합니다. 이는 단축 다이얼에 프로세스 엔지니어가 필요한 시스템이 아닙니다.

수확 탄력성-주기 부하 변동

양식업은 주기적인 수확 주기 동안 급식 속도와 물 교환량이 갑자기 변하는 동안 급격한 부하 변동을 경험합니다. 유기물 부하가 40~50% 급증하는 최대 수확 기간 동안 MBBR 생물막 시스템은 배출수 품질 변동 없이 이러한 변동을 견뎌냈습니다. - 부착된 바이오매스는 정지 성장 시스템이 복제할 수 없는 안정적인 처리 버퍼를 제공합니다.- 농장 운영자에게 이는 가장 중요한 생산 기간 동안 걱정할 일이 하나 줄어든다는 것을 의미합니다.

물재이용경제학

양식업에서 MBBR의 경제적 사례는 처리 성능을 뛰어넘는 것입니다. - 이는 근본적으로 수자원 경제학적 주장입니다. 600m³/d 처리 시스템은 RAS에서 약 85%의 물 재사용을 가능하게 합니다.연간 186,000m³의 담수 절약. 주요 양식 지역의 일반적인 담수 추출 및 처리 비용을 기준으로 하면 이는 지역 물 가격 구조에 따라 연간 약 USD 15,000~25,000의 직접적인 물 절약을 의미합니다. 감소된 방출량은 또한 환경 준수 비용을 낮추고 전 세계적으로 방출 허가가 강화됨에 따라 점점 더 중요해지는 규제 위험을 완화합니다-.

결론

이 사례 연구는 MBBR 기술이 단지 양식 폐수 처리에만 적합한 것이 아니라 - 양식 시스템 재순환을 위한 최적의 생물학적 처리 선택임을 보여줍니다. 의 조합높은 질산화 효율(90-95% NH₃-N 제거), 초-초소형 설치 공간(40m²에서 4-시간 HRT), 고유한 운영 단순성, 수확 주기 부하 변동에 대한 검증된 탄력성새우 및 양어장 운영자가 매일 직면하는 문제점을 정확하게 해결합니다.

확장 계획, 배출 허가 강화 또는 재순환을 통한 담수 비용 절감에 따른 처리 업그레이드 -를 평가하는 양식 운영의 경우 - 적절하게 지정된 HDPE 캐리어를 갖춘 MBBR은 운영 몇 년 내에 물 절약을 통해 비용을 절감할 수 있는 입증된 경로를 제공합니다.