A2/O-MBBR 공정을 이용한 폐수처리장 업그레이드 및 개조 프로젝트
대중의 환경 인식이 지속적으로 높아짐에 따라 폐수 처리장은 업그레이드 및 개조 활동을 적극적으로 수행하고, 폐수 처리를 위한 첨단 기술을 채택하고, 폐수 재사용을 달성하고, 지속 가능한 사회 발전에 기여해야 합니다. 폐수 처리장을 업그레이드하고 개조하는 동안 직면하게 되는 주요 과제는 질소와 인 제거입니다. MBBR 기술을 활용하면 이 문제가 효과적으로 해결됩니다. 이 논문은 전처리 + A2/O 2차 생물학적 처리 공정 + 천 매체 여과 + 차아염소산나트륨 소독의 결합 공정을 사용하는 Xichou 현의 타운십 폐수 처리장에 중점을 둡니다. 생물학적 처리 부문에서는 통합 폐수 처리 장비(-전무산소조, 혐기성조, 무산소조, 호기성조, 경사관 침전조, 천여재 필터 및 소독조 포함)를 활용합니다.
1 프로젝트 개요
윈난성 원산좡족 및 먀오족 자치주 시추현의 향 폐수 처리장을 지원하는 하수관망 건설에는 동마(Dongma), 롄화탕(Lianhuatang), 방구(Banggu), 파두(Fadou), 볼린(Bolin), 신마지에(Xinmajie) 등 6개 향의 프로젝트가 포함됩니다. 이들 타운십에서 하수관 네트워크를 지원하는 총 길이는 약 39.182km이며, 파이프 직경은 고밀도 폴리에틸렌 이중벽 주름관(HDPE)을 사용하여 DN200mm ~ DN500mm입니다. Lianhuatang과 Xinmajie 향에 통합 펌프장이 건설되었습니다. Xinmajie 향에는 Q=25 m3/h, DN150mm 압력 급수 PE 파이프 50m가 있고 Lianhuatang 향에는 Q=25 m3/h, DN200mm 15m 압력 급수 PE 파이프가 있습니다. 폐수처리장의 총 건축면적은 3,482㎡이며, 종합건물, 폐수종합처리시설, 변압배전실, 감시실, 조절탱크, 슬러지 탱크, 재이용수조, 슬러지 탈수실 및 슬러지 저장고, 스크린 채널, 리프트 펌프장, 비상탱크 등을 포함한다.
2 수질 분석 및 주요 공정 선정
2.1 유입수 및 유출수 수질
Xichou 현 향 폐수 처리장의 유입수 수질에 대한 종합 분석에 따르면 농도는 약간 하향 추세를 보이며 안정적인 것으로 나타났습니다. 현재 공정은 고효율 폐수처리 공정이므로 처리조의 용량이 크지 않고 충격하중에 대한 내성도 강하지 않습니다. 따라서 유입수 수질지표의 보증율 기준을 너무 높게 설정할 수는 없으며, 이번에는 90%로 설정되었습니다. 또한 이 시설에서는 매일 500m3의 매립 침출수를 받습니다. 최종 유입수 수질을 설계할 때, 관련 설계 작업을 효율적으로 완료하기 위해서는 수질의 전반적인 추세에 의존해야 합니다. 수질 지표는 다음과 같습니다.표 1.
폐수의 BOD₅/CODcr 비율은 0.35로 쉽게 생분해되는 폐수를 나타냅니다. BOD₅/TN 비율은 3입니다. 배출수 TN 기준을 충족하려면 외부 탄소원 추가와 같은 추가 처리 조치가 필요합니다. BOD₅/TP 비율은 26.3으로 생물학적 인 제거에 적합합니다.
현재 NH₃-N과 TN의 잔존량이 상대적으로 많아 제거효율이 좋지 않다. 이는 기존 호기조에서는 NH₃-N의 질화가 완전히 수행될 수 없음을 나타냅니다. 당초 무산소조가 설치되지 않아 탈질작용이 일어나지 않았다. 질소제거는 잉여슬러지를 배출하는 방식으로만 이루어졌으며, 질산화{5}}탈질공법은 적용되지 않았다.
2.3 주요 프로세스
Xichou 현 향 폐수 처리장의 구체적인 상황을 철저히 분석한 후 시설 현장 내에서 업그레이드 및 개조를 완료해야 했습니다. 공장 구역 내의 공간은 매우 제한되어 있습니다. 폐수처리 공정을 결정할 때에는 현장여건을 종합적으로 고려하고, 기존 생화학조 처리공정을 합리적으로 활용할 필요가 있었다. 광범위한 연구 끝에 A2/O-MBBR 프로세스(MBBR 프로세스라고도 함)를 채택하여 토지 이용 및 운영 문제를 효과적으로 해결했습니다. 이러한 접근 방식은 생화학 탱크 용량의 3차원적 확장을 촉진하고 무산소 및 혐기성 탱크의 적극적인 건설을 가능하게 했습니다. MBBR 공정은 활성 슬러지를 생물막과 결합합니다. 그 장점은 상대적으로 작은 발자국, 긴 생물학적 사슬, 이상적인 폐수 품질 기준을 달성하는 능력 및 안정적인 운영에서 나타납니다. 질소 제거를 위한 생물막 방법은 기온이 낮은 계절에도 좋은 결과를 보여줍니다.{10}} MBBR 프로세스 흐름은 다음과 같습니다.그림 1.
2.4 MBBR 프로세스의 장점
MBBR 공정, 고정-여재 생물막 공법 및 활성 슬러지 공정을 비교할 때 MBBR 공정은 특히 다음과 같은 가장 두드러진 장점을 가지고 있습니다. ① 현탁 담체는 주로 PP 및 PE와 같은 변형된 재료로 만들어져 우수한 내구성을 제공합니다. 매달린 캐리어는 시동 및 작동이 쉽기 때문에 뭉침이나 막힘과 같은 문제가 거의 발생하지 않습니다. 따라서 폐수처리시설의 폭기장치 및 방류장치에 적용 시 감가상각률 및 교체빈도가 매우 낮다. ② MBBR 공정은 강력한 질소 제거 능력을 보유하고 있습니다. 호기성, 무산소 및 혐기성 환경이 부유 담체에 공존할 수 있어 단일 반응기 내에서 질화 및 탈질 반응이 모두 완료될 수 있습니다. 질산화 박테리아는 부유 담체에 형성된 생물막에서 빠르게 성장하여 최적의 질산화를 달성할 수 있습니다. ③ MBBR 공정은 충격 부하에 대한 내성이 뛰어나 배출수 안정성과 독성 물질에 대한 저항성을 향상시킵니다. ④ MBBR 공법을 채택함으로써 토지이용의 변화가 거의 없이 원래의 처리장비를 합리적으로 업그레이드 및 개조할 수 있어 공간을 절약할 수 있다. ⑤ 기존 폐수 처리에서는 폭기조에 담체 지지 프레임을 추가해야 했지만 MBBR 공정에서는 이 단계가 없어 폭기 장치 유지 및 담체 관리의 어려움이 줄어듭니다.
3 생화학탱크 개조계획
3.1 새로운 혐기성 및 무산소 탱크 건설
After demolishing the buildings on the west side of the plant's biochemical tank area, new anoxic and anaerobic tanks were constructed on the cleared land. The anoxic zone was modified from the initial section of the existing biochemical tank. Active construction of the anoxic and anaerobic tanks was carried out. Their plan dimensions and effective volume must meet relevant usage requirements, and the hydraulic retention time was scientifically planned to enable them to play an important role. During the construction of the anoxic tank, the minimum temperature was controlled to >12도, 혼합액 부유고형물 농도, 탈질질산염 농도, 탈질률 등 지표 관리가 잘 이루어졌다. 겨울에는 탄소원이 부족할 수 있습니다. 탈질 효율을 높이기 위해 적절한 양의 탄소원을 첨가할 수 있습니다. 새로 건설된 무산소 탱크에는 총 16대의 5kW 수직 터빈 믹서가 장착되어 있습니다. 기존 생화학 탱크 무산소 구역에는 총 8세트의 5kW 수직 프로펠러가 설치되어 있습니다. 혐기성 탱크에는 총 6세트의 6.5kW 수중 믹서가 장착되어 있습니다.
인 제거와 질소 제거 작업의 난이도 계수를 비교해 보면, 질소 제거는 분명히 더 어렵습니다. 일반적으로 화학적 인 제거 방법을 사용하면 만족스러운 인 제거 효과를 얻을 수 있습니다. 질소 제거 효과를 최적화하기 위해 온도가 낮고 유입되는 총 질소가 높을 때 슬러지를 혐기성 구역으로 재활용하여 무산소 구역에서 더 긴 체류 시간을 보장할 수 있습니다.
3.2 기존 생화학탱크 개조
개조 후 기존 생화학 탱크는 4개 부분으로 나누어집니다. 첫 번째 부분과 네 번째 부분 사이에 분리벽이 추가됩니다. 이 두 부분의 분리벽 전후 영역은 각각 무산소 영역과 캐리어 영역(MBBR 영역), MBBR 영역과 탈기 영역입니다. 두 번째와 세 번째 부분은 모두 MBBR 영역입니다. 네 번째 부분에 분리벽을 추가하면 내부 재활용 혼합액의 용존 산소 농도를 합리적인 범위 내에서 제어할 수 있습니다. 또한 MBRR 구역에는 스크린, 유공관 폭기장치 등의 장비를 설치해 생화학탱크의 운영 효율성을 향상시켰다. 생화학 탱크 호기성 구역 개조가 완료된 후 탈기 구역 및 MBBR 구역의 총 유효 탱크 용량은 38,000m3에 도달합니다. 탈기 구역에는 총 18.5kW 축류 펌프 12대가 설치되어 있으며 그 중 4대는 대기 상태입니다. 순수 HDPE 부유 캐리어가 사용됩니다.
3.3 송풍실 및 폭기 시스템 개조
송풍기실에는 4개의 송풍기가 있습니다. 3개는 입구 유량이 480m³/min인 오래된 송풍기이고, 하나는 새 송풍기입니다. 수냉식은 각 송풍기의 출력이 830kW인 기존 송풍기의 주요 냉각 방법입니다. 공기 냉각은 670kW의 전력을 갖춘 새로운 송풍기의 주요 방법입니다. 기존 송풍기와 신형 송풍기의 작동 상태를 비교해 보면 신형 송풍기가 더욱 효율적이고 효과적으로 작동하는 것으로 나타났다. 오래된 송풍기는 작동 효율성이 낮을 뿐만 아니라 유지 관리 및 수리 비용도 많이 듭니다.
호기성 구역의 폭기량을 설계할 때 호기성 구역의 가장 높은 산소 요구량을 기준으로 해야 하며 최종 선택된 값은 720m³/min입니다. 천공 통기관의 구성은 4개의 송풍기의 풍량을 기준으로 해야 합니다. 노후된 송풍기를 교체하는 작업은 효율적으로 수행되어야 한다. 기존 블로워를 교체하기 위해 새 블로워 3개를 재구매하는 것이 통기량을 줄이는 데 도움이 됩니다. 폭기관 교체시에는 호기조 내부의 노후된 폭기관만 교체됩니다.
3.4 슬러지 처리 시스템
Xichou County Township 폐수 처리장에서 사용되는 주요 슬러지 처리 장비는 슬러지 농축 및 탈수 필터 프레스입니다. 슬러지 탈수 및 농축 공정을 종합적으로 분석하고 슬러지 농축 및 탈수 작업을 통합하면 자본 투자 비용을 최소화하고 고분자 응집제의 사용량을 줄일 수 있습니다.- 슬러지 처리로 인한 환경 피해를 방지하기 위해 기계적 슬러지 농축 및 탈수 기술을 선택하여 환경 및 대기 오염을 효율적으로 제어했습니다.
3.5 탈취 시스템
냄새를 처리하는 방법에는 여러 가지가 있으며 일반적으로 사용되는 방법으로는 생물학적, 화학적, 물리적 방법이 있습니다. 다양한 냄새 처리 방법은 탈취 메커니즘, 적용 조건 및 기술 유형에 상당한 차이가 있습니다. 본 프로젝트의 구체적인 상황을 종합적으로 분석하고 다양한 탈취 기술의 장단점을 고려한 후 최종적으로 이온 탈취 공정을 선택하여 관련 작업을 수행했습니다.
3.6 프로세스 혁신의 핵심 포인트
3.6.1 통신사 선택
현탁 담체를 선택할 때 제조 재료가 충분한 내식성을 갖고 총 유효 비표면적이 배출 기준을 충족하여 바이오매스를 보장하는지 확인해야 합니다. 동시에 매달린 캐리어의 사용 수명, 내마모성 및 강도는 표준을 충족해야 하며 사용 수명은 15년 이상 유지되어야 합니다.
3.6.2 캐리어 축적
물이 흐르면서 캐리어의 위치가 바뀌고, 요격 스크린 앞에 많은 수의 캐리어가 쌓이게 됩니다. 일정 시간이 지나면 차단 화면이 막힐 수 있습니다. 폭기 증가는 축적된 캐리어를 씻어내는 데 사용됩니다. 각 차단 화면에서 헤드 손실이 발생합니다. 스크린 전체의 수위 차이로 인한 압력으로 인해 많은 수의 캐리어가 축적됩니다. 수위차가 증가함에 따라 캐리어 축적량도 증가합니다. 캐리어 구역에는 캐리어 재활용 장치가 설치되어 있습니다. 공수 장치에 의해 구동되어 캐리어 구역 끝에 있는 캐리어가 앞쪽으로 복귀되어 캐리어가 쌓이는 것을 방지합니다.
3.7 리모델링 후-운영 효율성 분석
본 프로젝트의 총 투자액은 2억 1991만 위안입니다. 평균 단위 운영 비용은 0.4위안/m3이고 평균 단위 총 비용은 0.5위안/m3입니다. 업그레이드된 개조 프로젝트가 완료되어 가동된 후 유수 효과가 매우 만족스럽고 운영 상태가 양호하며 배출수 수질 기준이 관련 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
4 결론
이번 업그레이드 및 개조 프로젝트를 건설하는 동안 기존 구조물을 효과적으로 활용했습니다. MBBR 기술을 합리적으로 적용함으로써 레이아웃 개량 작업은 설치 공간을 늘리지 않고도 좋은 결과를 얻었으며, 폐수 처리 시스템의 질소 및 인 제거 능력을 크게 향상시키고 오염 물질 제거 효율을 최적화했습니다. MBBR 기술은 기존 폐수처리 기술의 장점을 보유할 뿐만 아니라 특수 담체의 높은 처리 용량을 효율적으로 활용하여 오염물질 정화 효율을 크게 향상시키는 고도로 발전된 기술입니다.
분석과 실증을 바탕으로 계획의 합리성을 보장하기 위해 MBBR 프로세스 방식을 채택하는 것이 좋습니다. 원래 생물학적 시스템의 현장 혁신을 수행함으로써 호기성 영역에 캐리어를 추가하여 부하 용량을 늘리면 질소 처리가 표준을 충족할 수 있습니다. 이후 고밀도 침전조 + 천 미디어 필터를 사용하여 SS 및 TP를 제어하면 Grade 1A 표준을 충족하는 안정적인 유출수를 보장할 수 있습니다. MBBR 공정은 물론 MBBR을 활성슬러지 시스템에 통합하는 다양한 복합 공정은 안정적으로 운영되고, 운영 및 조정이 용이하며, 유입수 수질 및 수량 변화에 대한 내성이 강하고, 우수한 질소 및 인 제거 효과를 제공하며, 경제적이고 효율적이며 안정적인 폐수 처리 방법을 나타냅니다. 폐수 처리장의 폐수 품질에 대한 국가 및 지역 요구 사항이 증가함에 따라 이 프로세스는 새로운 요구 사항을 충족할 수 없는 프로세스의 초기 건설, 제한된 토지 가용성, 높은 토지 비용 및 자금 조달 어려움과 같은 문제에 직면한 프로젝트에 매우 적합한 솔루션입니다. 이는 도시 또는 산업 폐수 처리 공장의 업그레이드 및 개조에 더욱 광범위하게 적용될 것입니다.
또한, 이번 개량사업에서는 탈질질산염 농도, 탈질률 등 지표 관리를 강화하는 등 생화학탱크 개량 시 실태를 기반으로 탈질 경로 관리를 강화했다. 프로세스 혁신은 항공사 선택 및 누적 관리 개선에 중점을 두었습니다. 송풍실 및 폭기 시스템, 슬러지 처리 시스템, 탈취 시스템을 통합하여 개보수하여 폐수 처리장의 종합 처리 능력을 향상시켰습니다.