איך MBBR הפך מפעל שפכים סיני מרכזי: מחקר מקרה של 10 שנים

ניתוח של 10 שנות הפעלה של תהליך MBBR במפעל לטיהור שפכים ליקונה

הרחבת קיבולת ושדרוג היו תמיד נושאים חמים בתחום הטיפול בשפכים. לשדרוג מתקני טיהור שפכים, נדרשים תהליכים חדשים לא רק כדי שתהיה להם יעילות טיפול גבוהה, אלא גם כדי שיהיו בעלי עמידות טובה בפני זעזועים והיתכנות של תיקון-במקום. לכן, תהליך Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) הוא בחירה טובה. תהליך זה מוסיף נושאים מרחפים ב-אתר למיכל הביולוגי כדי להעשיר את הביופילם, ובכך להשיג הסרת מזהמים משופרת. יש לו יתרונות כמו עומס טיפול גבוה, עמידות חזקה בפני זעזועים וטביעת רגל קטנה. מאז השימוש המוצלח בתהליך MBBR לשדרוג Class A במפעל לטיהור מי שפכים Wuxi Lucun בשנת 2008, קיבולת הטיפול בשפכים באמצעות תהליך MBBR בסין עלתה על 35 מיליון מ"ר/ד', והיא יושמה באופן נרחב בתחומים כמו שדרוג, הרחבת קיבולת, שדרוג + הרחבת טיפול בקיבולת, נקודת{10}}מים{10} סטנדרטיים גבוהים של זיהום{10} ומקור מים{10}. טיפול בזיהום.

כמפעל טיהור שפכים שעבר שדרוג מוקדם יחסית, מפעל לטיהור מי שפכים Licunhe אימץ לראשונה את תהליך MBBR לשדרוג בשנת 2010, ולאחר מכן השתמש בתהליך MBBR להרחבת קיבולת בשנת 2015. בהתבסס על יותר מ-10 שנים של הפעלת תהליך MBBR במפעל טיהור שפכים של Licunhe, מאמר זה מציג בעיות תפעוליות שלו, ביצועים וכו'. שיפוץ והרחבת מתקני טיהור שפכים אחרים.

1 סקירה כללית של מפעל לטיהור מי שפכים Licunhe

מפעל לטיהור מי שפכים Licunhe ממוקם בגדה הדרומית של הנחלים התחתונים של נהר Licunhe, מחוז שיביי, העיר צ'ינגדאו. עד סוף 2020, קיבולת הטיפול הכוללת הגיעה ל-250,000 מ"ק ליום. השפעת העיצוב ואיכות הקולחים מוצגים בטבלה 1.

מאז הקמתו, המפעל השלים שלושה פרויקטי שדרוג/הרחבת קיבולת, כולם מיושמים-במקום בתוך המפעל מבלי להרחיב את האתר. המתקנים במפעל מחולקים לשלושה שלבים. כושר הטיפול הכולל של שלבים I ו-II היה 170,000 מ"ק ליום, ולאחר הרחבה בשנת 2015, כושר הטיפול הגיע ל-205,000 מ"ק ליום. שלב III נהרס, שופץ ונבנה מחדש באתר המקורי בשנת 2015, עם קיבולת טיפול של 45,000 מ"ק ליום.

The technical route for upgrading and the technical route for upgrading the biological tank of Licunhe Wastewater Treatment Plant: In 2010, the plant underwent its first upgrading, requiring effluent ammonia nitrogen, TP, SS, COD, and BOD₅ to be upgraded from the Class II standard of the "Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant" (GB 18918-2002) to the Class A standard. Due to land constraints, only in-situ upgrading technology could be selected. At that time, there was little experience to draw on. Ultimately, the MBBR process was selected for the biological section to enhance nitrogen removal, and an advanced treatment system was added to meet the requirements for SS and TP removal. The core goal of this upgrading was to control ammonia nitrogen, so suspended carriers were added in part of the aerobic zone. The effective specific surface area of the suspended carriers was >450 m²/m³, and the filling ratios for Phase I and II were 40% and 48%, respectively. Using MBBR for upgrading was simple, easy, convenient, reliable, and the effect was stable. In 2015, the plant underwent its second renovation. The treatment capacity was increased from 170,000 m³/d to 250,000 m³/d. At the same time, all core indicators including TN were required to meet the Class A standard, and through optimized operation control, further meet the quasi-Class IV surface water standard. Considering the smooth connection with the existing process and the smoothness of the upgrading, as well as the comprehensive investment and operating costs, the MBBR technical route was ultimately continued. The core goal of this upgrading was to control ammonia nitrogen and TN while increasing the treatment capacity. On one hand, to address TN compliance, the biological section was upgraded from the traditional A²/O process to the Bardenpho process. By adding a post-anoxic zone, the limitation of the recirculation ratio on TN removal was overcome, ensuring stable effluent TN compliance. On the other hand, to address the ammonia nitrogen issue, Phase I and II supplemented the aerobic MBBR zone with suspended carriers having an effective specific surface area >800 m²/m³. Phase III was a new project, adding suspended carriers with an effective specific surface area >800 מ"ר/מ"ר ביחס מילוי של 48%. בשנת 2020, הקולחים של המפעל נדרשו לעמוד בתקן המעין-מי עילי מסוג IV, והקולחים שימשו כמי מילוי אקולוגי של נהר ליקונה. מכיוון שהמחלקה הביולוגית כבר שקלה במלואה לעמוד בתקן המעיין-מי עילי מסוג IV במהלך השיפוץ השני, שדרוג זה לא שינה את המיכל הביולוגי. רק הוספת "ציפת אוויר + חמצון מתקדם של אוזון" בסעיף הטיפול המתקדם הבטיחה עמידה יציבה באיכות הקולחים.

מפעל טיהור מי שפכים Licunhe אימץ את תהליך MBBR לשדרוג מתמשך. למרות שהמסלולים הטכניים היו שונים, הליבה הייתה זהה: הוספת נשאים מרחפים לאזור האירובי, תוך שימוש ביתרון של נשאים מרחפים כדי להעשיר ביעילות חיידקים אוטוטרופיים כדי לשפר את תהליך הניטריפיקציה; במקביל, הגדלת שטח הפנים האפקטיבי הכולל של הנשאים התלויים באזור האירובי על ידי הגדלת יחס המילוי או שימוש במנשאים מרחפים עם שטח פנים ספציפי אפקטיבי גדול יותר, הגדלת העומס הנפחי, חיסכון בנפח האזור האירובי, ולאחר מכן הקצאה מחדש של הנפח האירובי שנשמר לאזור הפרה-איזור האנוקסי 2} או לאחר הפצה{TNhoxic, הסרה.

על פי אבני הדרך לשדרוג המפעל, הפעילות מ-2010 עד 2020 חולקה לארבעה שלבים. הביצועים התפעוליים של כל שלב מוצגים בטבלה 2. ניתן לראות מטבלה 2 שהקולחים בכל שלב יכולים לעמוד בתקני ההזרמה.

2 ביצועים תפעוליים של תהליך MBBR

תפקידי הליבה של תהליך MBBR הם ניטריפיקציה ודניטריפיקציה, והדיניטריפיקציה מבוססת על ניטריפיקציה. עבור מכוני טיהור שפכים עירוניים, בבקרה בפועל, עמידה בתקני חנקן אמוניה בשפכים היא המפתח, מכיוון שהניטריפיקציה מושפעת בקלות על ידי טמפרטורה נמוכה, עומסי הלם, חומרים אורגניים וגורמים אחרים, הגורמים לתנודות באיכות הקולחים.

2.1 יציבות פעולת הניטריפיקציה

שיעורי התאימות של חנקן אמוניה בארבעת שלבי הפעולה מוצגים באיור 1.

It can be seen from Figure 1 that in Stage I, based on the Class II effluent standard of the plant, the actual compliance rate of the Class A standard (ammonia nitrogen ≤5 mg/L) was 93.72%, and stable Class A standard operation could not be achieved. After the MBBR process renovation, the compliance rate of the Class A standard (ammonia nitrogen ≤5 mg/L) in Stage II increased to 99.18%. 0.82% of the ammonia nitrogen data were >5 מ"ג/ליטר, אבל עדיין פחות מ-8 מ"ג/ליטר. ניתוח מצביע על כך שהדבר נבע בעיקר מפעולת-טמפרטורות נמוכות. לאחר שדרוג נוסף, שיעור התאימות של תקן Class A (חנקן אמוניה פחות מ- או שווה ל-5 מ"ג/ליטר) בשלב III הגיע ל-100%, ושיעור התאימות של תקן Class IV (חנקן אמוניה פחות או שווה ל-1.5 מ"ג/ליטר) של "תקני איכות הסביבה למים עיליים" (GB 29029) הגיעה ל-8-23029%. בשלב IV, חנקן האמוניה בקולחים היה (0.44±0.28) מ"ג/ליטר, ושיעור התאימות של תקן מים עיליים Class IV (חנקן אמוניה פחות או שווה ל-1.5 מ"ג/ליטר) הגיע ל-100%. בנוסף, ניתן לראות באיור 1 כי משלב I לשלב IV, נקודת הפיתול של העקומה נעה בהדרגה אחורה וערך החנקן האמוניה המרבי ירד בהדרגה, מה שמעיד על כך שחנקן האמוניה הקולחי של המערכת היה יציב יותר והתנגדות עומס ההלם הייתה חזקה יותר.

דצמבר, ינואר ופברואר של כל שנה הם תקופת הפעולה-הנמוכה של המפעל בטמפרטורה. התפלגות חנקן אמוניה בשפכים בארבעת השלבים בתקופה זו מוצגת באיור 2. ניתן לראות באיור 2 כי משלב I עד שלב IV, התפלגות הריכוזים של חנקן אמוניה בקולחים התכנסה בהדרגה לעבר סטנדרטים גבוהים יותר, וההתנגדות לטמפרטורה-נמוכה התחזקה יותר ויותר. במהלך שלב בקרת הבוצה הפעילה (שלב I), ההתנגדות לטמפרטורה-נמוכה הייתה חלשה, וריכוז חנקן האמוניה בקולחים השתנה מאוד. עם תוספת של נשאים מרחפים, התנודתיות של חנקן אמוניה בשפכים בשלב II נחלשה, ועמידות המערכת לטמפרטורה- נמוכה הוגברה. עם השיפוץ השני, שטח הפנים האפקטיבי הכולל של הנשאים התלויים גדל, חנקן האמוניה בשפכים היה נמוך מ-5 מ"ג/ליטר ביציבות, ושיעור התאימות ל- Class A של המערכת הגיע ל-100%. כאשר הביופילם על הנשאים התלויים התבגר בהדרגה, בשלב IV, יכולת הטיפול ועמידות המערכת לטמפרטורות נמוכות- התחזקו עוד יותר, וחנקן האמוניה המקולח עמד ביציבות בתקן מי עילי Class IV. למפעל טיהור שפכים במונגוליה הפנימית, בתנאי חורף-נמוכים (6-8 מעלות), תוך שימוש בתהליך MBBR, היה חנקן אמוניה ממוצע בשפכים של 1.5 מ"ג/ליטר, עם קצב סילוק חנקן אמוניה של 94.2%, המראה עמידות טובה לטמפרטורות-נמוכות. מפעל טיהור שפכים בטיאנג'ין השתמש בתהליך MBBR לשדרוג. בתנאי טמפרטורה-נמוכים של 2-6 מעלות, קצב הניטריפיקציה של הביופילם על הנשאים המרחפים היה פי 10 מזה של הבוצה הפעילה, מה שמבטיח עמידה יציבה בחנקן אמוניה בטמפרטורות נמוכות. מהפעולה הכוללת בטמפרטורה-נמוכה של ארבעת השלבים במפעל לטיהור מי שפכים Licunhe, תוספת של מנשאים תלויים חיזקה את עמידות המערכת לטמפרטורה-נמוכה, והבטיחה עמידה יציבה בקולחים לאורך כל השנה.

בנוסף להתמודדות עם בעיית הטמפרטורה הנמוכה בחורף, המערכת נתקלת לעיתים קרובות בזעזועים של איכות וכמות המים (ראהאיור 3), מה שמביא אתגרים גדולים לעמידה יציבה בקולחים. זרימת ההשפעה של מפעל טיהור מי שפכים Licunhe מראה דפוס אופייני של "גבוה בקיץ, נמוך בחורף". הקיץ מושפע בעיקר מעונת השיטפונות בעונת הגשמים וממערכת הביוב המשולבת, כאשר ההשפעה הכוללת עולה מעת לעת על יכולת התכנון. ניתן לראות מתרשים 3(א) כי ממאי 2013 ועד דצמבר 2015, זרימת ההשפעה בפועל של המפעל עלתה ברציפות על ערך התכנון, כאשר שיעור החריגה קרוב ל-100%, נמשך זמן רב. במהלך שלב זה, חנקן האמוניה בקולחים היה (1.3±0.3) מ"ג/ליטר, עם שיעור סילוק ממוצע של 96.4%, והשפעת הניטריפיקציה של המערכת הייתה יציבה. ניתן לראות מתרשים 3(ב) כי מינואר 2017 עד דצמבר 2020 הייתה לאיכות המים המשפיעים תופעת חריגה חמורה, שבאה לידי ביטוי בעיקר במזהמים אורגניים. שיעור החריגה של BOD₅ הגיע ל-29.17%, ושיעור החריגה כתוצאה מכך של TN המשפיע הגיע ל-31.25%. החנקן/TN האמוניה המשפיע בפועל<0.5, resulting in a large ammonification load of organic nitrogen and a large nitrification load of ammonia nitrogen, bringing great challenges to the stable compliance of the plant. Through optimized operation control, measures such as increasing the system dissolved oxygen were adopted to ensure that the effluent ammonia nitrogen was (0.8±0.6) mg/L, achieving stable compliance discharge.

במהלך פעולת תהליך הבוצה המופעלת, ההשפעה הישירה של הלם אורגני משפיע היא שכושר הניטריפיקציה של המערכת נחלשת וזמן ההתאוששות ארוך. עבור תהליך ה-MBBR, מכיוון שהמיקרואורגניזמים האחראים על ניטריפיקציה מועשרים בעיקר בביופילם על הנשאים המרחפים, ההשפעות השליליות על ניטריפיקציה הנגרמות על ידי בקרת בוצה פעילה מצטמצמות ביעילות, מונעות אובדן של חיידקים מחנקים ומבטיחות תאימות יציבה לחנקן אמוניה. Huang Qing et al. נמצא כי לפני ואחרי הלם אורגני, שיעור הניטריפיקציה של הנשאים המרחפים לא הושפע, בעוד ששיעור הניטריפיקציה של הבוצה הפעילה ירד ב-44% לאחר ההלם. ניתן לראות שלתהליך MBBR יש עמידות חזקה בפני זעזועים באיכות המים ובכמות.

2.2 השוואה של אפקט הסרת TN לפני ואחרי שיפוץ

השפעת הטיפול ב-TN של הצמח מ-2010 עד 2020 מוצגת באיור 4. ניתן לראות מתרשים 4 שלפני 2015, TN הקולחין היה (19.62±4.63) מ"ג/ליטר, עם שיעור סילוק TN של 67.6%. מול דרישת התאימות ל-TN בשלב III ולבעיה של TN בעל השפעה גבוהה, נעשה שימוש בתהליך Bardenpho כדי -לחלק מחדש את נפח ה-A²/O המקורי, תוך השגת המטרה של הסרה גבוהה של TN. בשלב III, הקולחים TN ירד ל-(7.75±2.60) מ"ג/ליטר, והשיג באופן מלא שפכי מים עיליים מעין -Class IV. לכן, בעת שדרוג לתקני מים עיליים מעין-Class IV בשנת 2020, המיכל הביולוגי לא שונה. בשל היתרונות הבולטים של תהליך Bardenpho בבקרת TN, עם תקני שפכים מחמירים יותר ויותר עבור מתקני טיהור שפכים, תהליך Bardenpho הופך בשימוש נרחב יותר ויותר. לדוגמה, למפעל טיהור שפכים בג'ה-ג'יאנג שמשתמש בתהליך Bardenpho היה TN ממוצע של שפכים של 8.43 מ"ג/ליטר, שעומד ביציבות ב"תקן הפריקה של מזהמי מים עיקריים למפעל לטיהור שפכים עירוני" (DB33/2169-2018). למפעל טיהור שפכים בטיאנג'ין באמצעות תהליך Bardenpho היה TN ממוצע של שפכים של 6.82 מ"ג/ליטר, העומד ביציבות בתקן Class A של "תקן הפריקה של מזהמים למפעל לטיהור שפכים עירוני" (DB12/599-2015).

3 MBBR ציוד מיוחד ותחזוקה

3.1 ספקים מושעים

נשאים תלויים הם ציוד הליבה להעשרת ביופילם והשגת סילוק מזהמים. Licunhe Wastewater Treatment Plant משתמש במנשאים תלויים גליליים שטוחים מסדרת SPR, עשויים מפוליאתילן בצפיפות- גבוהה (HDPE), בקוטר של (25±0.5) מ"מ וגובה של (10±1) מ"מ. נכון למועד הכתיבה, האצווה המוקדמת ביותר של מנשאים מרחפים שנוספו פועלת כבר יותר מ-10 שנים, מה שמבטיח ביצועים ביוכימיים יציבים. לא בוצעו החלפה או תוספת במהלך הניתוח. בפרקטיקה ההנדסית, הפרויקט המוקדם ביותר בחו"ל המשתמש במנשאים תלויים HDPE טהורים נמצא בפעולה יציבה כבר 31 שנים, וגם מפעל טיהור מי שפכים Wuxi Lucun בסין פועל כבר 14 שנים עם תוצאות טובות. חיי השירות הארוכים של ספקים מושעים לא רק עוזרים לביצועים היציבים של תהליך MBBR אלא גם מונעים עלויות תפעול עוקבות. השקעה חד פעמית-יכולה לשמור על פעילות יציבה-לטווח ארוך.

מנשאי סדרת SPR במפעל לטיהור מי שפכים Licunhe כוללים את SPR-Ⅰ, SPR-Ⅱ ו-SPR-Ⅲ, כפי שמוצג ב-איור 5. פרמטר הליבה, שטח פנים ספציפי יעיל, גדל בהדרגה. כשבוע לאחר הוספת הנשאים המרחפים, נצמד ביופילם, הנראה צהוב בהיר. כאשר המערכת פועלת, הביופילם מבשיל בהדרגה, בעיקר חום. צבעם של המובילים התלויים קשור בעיקר לאיכות המים המשפיעים, ריכוז המצע, זמן הפעולה, אזור הוספה וכו'. חלק מהדיווחים מראים גם צהוב או שחור, אך זה לא משפיע על תפקוד הליבה. לביופילם על הנשאים המרחפים יש יכולת חזקה להעשיר חיידקים מרחפים, להגיע ליותר מ-23%, שהם יותר מפי 15 מזו של בוצה פעילה, מה שמאשר את הסיבה הבסיסית לניטריפיקציה המוגברת על ידי נשאים מרחפים ברמה המיקרוביאלית. שטח הפנים הספציפי היעיל של שלושת סוגי המנשאים המותפים גדל בהדרגה, כלומר תחת אותו יחס מילוי, יכולת הטיפול ליחידת נפח מתחזקת יותר ויותר. זהו גם הבסיס להרחבת קיבולת נוספת ושדרוג תהליך MBBR בעתיד. אחד מכיווני הפיתוח בתעשייה של תהליך MBBR הוא לפתח מנשאים תלויים עם שטחי פנים ספציפיים יעילים גדולים יותר, אך יש צורך לשים לב גם להשפעה של פרמטרים אחרים כגון יחס חללים ועובי דופן כדי למנוע רווחים חד-צדדיים.

3.2 מסכים

מסכים הם המפתח להבטחת העשרה ספציפית של ספקים מושעים ותפעול בטוח של תהליך MBBR. המפעל לטיהור מי שפכים Licunhe השתמש לראשונה במסכי נירוסטה בעובי של 3 מ"מ. לאחר 5 שנות פעילות, התרחשה דליפת מנשא מושעה. התקלה תוקנה בזמן באמצעות בנייה תת-מימית, ולאחר מכן נעשה שימוש במסכי נירוסטה בעובי 5 מ"מ. לאחר 3 שנות פעילות, שוב התרחשה דליפת מנשא מושעה. לשתי הדליפות היה חיים קצרים משמעותית מהצפוי. ניתוח הסיבה נבע בעיקר מסביבת ההפעלה. התכולה הגבוהה של חול אי-אורגני וחצץ במפל, בשילוב עם השפעות של קוויטציה, קורוזיה אלקטרוכימית, קורוזיה חומצה ואלקלית, האיצו את בלאי המסכים. כדי לפתור את הבעיה באופן יסודי, היצרן שדרג את מסכי הנירוסטה עם שחיקה גבוהה לחומר שאינו-בלאי מתכתי-. מדד הבלאי של החומר שאינו-מתכתי-שחיקה הוא בערך 1/12 עד 1/6 מזה של סוגים שונים של פלדת אל חלד. ככל שמדד הבלאי קטן יותר, כך עמידות הבלאי טובה יותר; זה גם מונע את בעיית הבלאי המוגבר הנגרמת על ידי קורוזיה אלקטרוכימית של נירוסטה. בהשוואה למסכי נירוסטה, למסכים שאינם עמידים ל-בלאי מתכת- יש חיים ארוכים יותר, המגיעים ליותר מ-30 שנה, ויכולים להבטיח טוב יותר את הפעולה הבטוחה של תהליך MBBR.

3.3 מיקסרים

מיקסרים הם אחד ממקורות כוח ההנזלה עבור מנשאים תלויים. במהלך השיפוץ הראשון של מפעל לטיהור מי שפכים Licunhe, הותקנו מערבלי זרימה- באזור MBBR האירובי כדי לסייע בהנזלת נשאים תלויים, והשגת אפקט נוזל הנדסי טוב. עם זאת, בפעולה בפועל, ההתנגשות בין המנשאים התלויים למיקסרים, כמו גם יחס המילוי המרחבי הלא עקבי של המנשאים התלויים ליד הלהבים, הביאו בקלות לנזק למנועי המיקסר ולבלאי של הלהבים, וכתוצאה מכך עלויות תחזוקה והחלפה גבוהות. לכן, עבור תהליך MBBR, יש לבטל תחילה את האזור האירובי-, ולהגיע לנזילות של נשאים מרחפים רק באמצעות אוורור. עבור האזור האנוקסי, מכיוון שהמיקסר הוא מקור הכוח היחיד לאזור האנוקסי, יש צורך לפתח מערבלים במיוחד עבור MBBR. לדוגמה, על ידי אופטימיזציה של מהירות הסיבוב, הצורה, עקמומיות פני השטח והמהירות הלינארית של הקצה החיצוני של להבי המיקסר, ובמידת הצורך, שימוש בשיטות סימולציה למיטוב תכנון והתקנה. בקיצור, יש צורך להשיג נזילות-לצריכה נמוכה של מנשאים תלויים וחיי שירות ארוכים של המיקסרים.

3.4 תצורת מיכל ההנזלה

תצורת המיכלים של תהליך MBBR היא הצגה מלאה של מערכת השפכים והקולחים, מערכת האוורור ומערכת ההנזלה. שתי תצורות מיכלי ההנזלה בתהליך MBBR במפעל לטיהור מי שפכים של Licunhe מוצגות באיור 6. בשנת 2010, מקרי MBBR בקנה מידה גדול בסין היו רק Wuxi Lucun ו-Wuxi Lucun ו-Jining Zhongshan Public Utilities Treatment Water Plant. השיפוץ הראשון של מפעל לטיהור מי שפכים Licunhe עקב אחר המודל של Wuxi Lucun מפעל טיהור מי שפכים, תוך שימוש בתצורת מיכל זרימה במחזור. תצורת מיכל הזרימה במחזוריות דומה ל"תעלת חמצון", הדורשת מערבלי דחיפה- באזור הספק התלוי. הנשאים התלויים יוצרים זרימה אופקית במחזור תחת פעולה משולבת של אוורור ודחיפת מערבל. תצורת טנק זו הייתה גם תצורת הטנק הראשונה שהושמה בהצלחה עבור תהליך MBBR. תצורת מיכל הערבוב המיקרו-לא דורשת מערבלי זרימה בדחיפה; נזילות של נשאים תלויים מושגת רק באמצעות אוורור. באמצעות שפכים-צדדיים ושפכים-צדדיים, מהירות זרימת המים במיכל מופחתת, ועם סידור אוורור סביר, המובילים התלויים יכולים ליצור זרם מחזורי אנכי במיכל: החלק העליון זורם מקצה הקולחים לקצה הקולח, והחלק התחתון זורם מקצה הקולח. מבחינת תפעול, שתי תצורות המיכל יכולות להשיג נוזליזציה טובה של מנשאים תלויים, מה שמבטיח את ההשפעה של תהליך MBBR. המפתח ליישום של תצורת מיכל הערבוב המיקרו- הוא סידור צינורות האוורור והאחידות של חלוקת ההשפעה. יש צורך למנוע ביעילות אי-הנזלה של ספקים מושעים ומקצר-. במידת הצורך, יש להשתמש בתוכנת סימולציה כדי לדמות נוזל הידראולי. בנוסף, בתכנון, ניתן לשקול לשלוט באיורור המחורר ובאיורור הבועות-עדין עם מפוחים נפרדים כדי להפחית השפעה הדדית ולשפר את פשטות השליטה.

3.5 תפעול ותחזוקה

הליבה של בקרת תהליך MBBR היא נזילות של נשאים תלויים. Fluidization הוא הבסיס להעברת מסה והעברת חמצן של הביופילם על הנשאים התלויים והוא המפתח לביופילם להפעיל את יכולת הסרת המזהמים שלו. לתחזוקה של מיכלים המכילים מנשאים תלויים, לעתים קרובות נעשה שימוש במשאבות מיוחדות להעברת המנשאים למכלים סמוכים או לאזורים פונקציונליים אחרים. לאחר השלמת התחזוקה, הנשאים התלויים נשאבים בחזרה. בעת ריקון המיכל יש לשים לב היטב להפרש מפלס הנוזל לפני ואחרי המסך ולרוקן אותו בצורה מסודרת. בעת התנעה ועצירה בנסיבות מיוחדות, יש לשים לב להתחלת האוורור תחילה בעת הפעלת המערכת, כך שהנשאים התלויים יוזלו לפני הפעלת ההשפעה והמחזור; בעת עצירת המערכת, יש לכבות תחילה את המחזור וההשפעה, ולבסוף יש לכבות את האוורור. הליבה היא להבטיח נזילות מנשא ולמנוע הבדל ברמת הנוזל במסך. נכון לעכשיו, עם הפיתוח והפרקטיקה החדשנית של ציוד תת-מימי לתהליך MBBR, חיי השירות שלו שופרו מאוד, והתהליך יכול להשיג פעולה בטוחה לטווח ארוך ללא תחזוקה. לתהליך MBBR אין דרישות קפדניות לטיפול מקדים. למסך העדין המשמש לטיפול מקדים במפעל לטיהור מי שפכים Licunhe יש מרווח ברים של 5 מ"מ, ולא התרחשה סתימת מסך שנגרמה מטיפול מוקדם לא תקין.

3.6 היתכנות של Pure-Media MBBR

מפעל טיהור מי שפכים Licunhe אימץ את חידוש תהליך MBBR בצורה של הטמעה- באתר, שהיא מערכת ביופילם היברידית-. כתהליך לשיפור בוצה פעילה, למרות שלביופילם על הנשאים המרחפים יש את היכולת להעשיר מיקרואורגניזמים בשפע- גבוה ופעילות- גבוהה, במערכת ההיברידית, תפקידו העיקרי הוא לפצות על יכולת הטיפול הלא מספקת של בוצה פעילה. כבר בשנת 2015, המפעל החל לאמת את היתכנותו של תהליך ה-MBBR הטהור-מדיה. תהליך MBBR-המדיה הטהור שימש לטיפול בשפכים של מיכל השקיעה המשני לצורך דניטריפיקציה עמוקה. התוצאות הראו שעומס הדניטריפיקציה יכול להגיע ל-0.45 ק"ג/(m³·d) בתנאי טמפרטורה-נמוכים, וניתן להפחית את TN הקולחים ל-5 מ"ג/ליטר, עם ביצועי פעולה טובים. נכון לעכשיו, ישנן דוגמאות הנדסיות לתהליכי MBBR של מדיה-טהורה המיושמים לטיפול בשפכים עירוניים, ומשיגים תקני פריקה גבוהים בזמן שמירה הידראולי קצר. יתרה מכך, תהליך MBBR המדיה הטהור- אינו מעשיר בוצה פעילה, לא רק מבטל את הצורך במיכלי שיקוע משניים, מקצר את זרימת התהליך, אלא גם נמנע מבעיות כגון נפח בוצה. בקרת התפעול פשוטה, מספקת רעיונות חדשים ואפשרויות תהליך לטיפול בשפכים. זהו גם כיוון הפיתוח העתידי של תהליך MBBR.

4 מסקנות והמלצות

מפעל טיהור מי שפכים Licunhe בצ'ינגדאו השתמש בתהליך MBBR עבור שני שיפוצים-במקום של החלק הביולוגי, והשיג את המטרות של שדרוג- במקום והרחבת קיבולת. תקן ההזרמה שודרג מתקן Class II של GB 18918-2002 לתקן מי עילי מעין-Class IV, וקיבולת הטיפול הוגדלה מ-170,000 m³/d ל-250,000 m³/d. תהליך MBBR פועל כבר 10 שנים עם ביצועי טיפול יציבים. חנקן אמוניה בקולחים ו-TN הגיעו ל- (0.44±0.28) מ"ג/ליטר ו- (7.75±2.60) מ"ג/ליטר, בהתאמה. יכולת ההעשרה היעילה של חיידקים מחנקים בביופילם על הנשאים המרחפים היא הבסיס לביצועי הניטריפיקציה המצוינים של MBBR, מה שמבטיח שלתהליך MBBR יש עמידות טובה לטמפרטורות נמוכות וזעזועים באיכות וכמות המים. הליבה של בקרת תפעול ותחזוקה של MBBR היא לשלוט בנזילות של מנשאים תלויים, הדורשת תמיכה בתכנון וציוד אמין, מה שמציב דרישות גבוהות יותר מיצרני התהליך.

כיווני הפיתוח של תהליך ה-MBBR הם: ① פיתוח מנשאים תלויים עם שטחי פנים ספציפיים יעילים יותר כדי להגדיל את קיבולת הטיפול ליחידת נפח, לצמצם עוד יותר את טביעת הרגל או להשיג שדרוג מתמשך והרחבת קיבולת; ② השתמש במסכי חומר עמידים יותר-לא-בלאי מתכתי- כדי לשפר את הבטיחות של פעולת התהליך; ③ לפתח מיקסרים מותאמים אישית כדי לשפר את חיי השירות של מיקסרים ולהשיג נזילות בצריכה- נמוכה; ④ לפתח מערכת ניטור נזילות אוטומטית כדי להחליף עבודה ידנית ולפשט את התפעול והתחזוקה; ⑤ להעשיר את טפסי הבקשה לתהליך ולאמץ שיטות ביופילם טהורות כדי לענות על הצרכים המגוונים של טיפול בשפכים.