संशोधित बार्डेनफ़ो-एमबीबीआर प्रक्रिया का उपयोग करके तियानजिन में उन्नत सीवेज उपचार संयंत्र का संचालन प्रभाव विश्लेषण

तियानजिन में सीवेज उपचार संयंत्र के उन्नयन परियोजना का संचालन प्रभाव

तियानजिन में एक अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र ने संशोधित बार्डेनफो -एमबीबीआर प्रक्रिया को अपनाते हुए एक उन्नयन और नवीकरण परियोजना शुरू की, जिससे अपशिष्ट गुणवत्ता को "नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रदूषकों के निर्वहन मानक" (जीबी 18918-2002) में निर्दिष्ट ग्रेड ए मानक से टियांजिन स्थानीय मानक डीबी 12/599-2015 के क्लास ए मानक तक बढ़ाया गया। मूविंग बेड बायोफिल्म रिएक्टर (एमबीबीआर) प्रक्रिया में रिएक्टर में एमबीबीआर निलंबित वाहक जोड़ना, माइक्रोबियल लगाव के लिए साइट प्रदान करना और संलग्न बायोफिल्म बनाना शामिल है, जिससे सिस्टम में प्रभावी बायोमास में वृद्धि होती है और प्रदूषक निष्कासन प्राप्त होता है। एमबीबीआर प्रक्रिया उच्च उपचार लोडिंग, शॉक लोड के लिए मजबूत प्रतिरोध, स्थिर उपचार प्रदर्शन, सरल परिचालन प्रबंधन और लचीली प्रक्रिया संचालन जैसे लाभ प्रदान करती है। चीन में डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी की बढ़ती संख्या नवीकरण के लिए एमबीबीआर प्रक्रिया को अपना रही है। यह पेपर टियांजिन डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी के उन्नयन के बाद उसके परिचालन प्रदर्शन का विश्लेषण करता है, जिसका लक्ष्य समान उन्नयन परियोजनाओं के लिए एक संदर्भ प्रदान करना है।

1. वर्तमान जैविक नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने की प्रक्रिया

मूल जैविक टैंक ने 12,500 t/d की उपचार क्षमता के साथ A²/O प्रक्रिया का उपयोग किया। डिज़ाइन की कुल कीचड़ आयु 14 दिन थी, मिश्रित शराब निलंबित ठोस (एमएलएसएस) सांद्रता 3,500 मिलीग्राम/लीटर थी, डिज़ाइन पानी का तापमान 10 डिग्री था, कीचड़ की उपज 0.936 किग्राएसएस/किग्राबीओडी थी, और कीचड़ लोडिंग 0.082 किग्राबीओडी/किग्राएमएलएसएस थी। जैविक टैंक की प्रभावी जल गहराई 6 मीटर थी, जिसमें कुल टैंक मात्रा 9,052.2 वर्ग मीटर और कुल हाइड्रोलिक अवधारण समय (एचआरटी) 17.4 घंटे था। एचआरटी वितरण था: चयनकर्ता क्षेत्र 0.58 घंटे, एनारोबिक क्षेत्र 1.38 घंटे, एनोक्सिक क्षेत्र 2.85 घंटे, स्विंग क्षेत्र 0.92 घंटे, और एरोबिक क्षेत्र 11.67 घंटे। कीचड़ का पुनर्चक्रण 100% था, और मिश्रित शराब का आंतरिक पुनर्चक्रण 300% था। मूल जैविक टैंक में मुख्य रूप से अवायवीय {{24}एनोक्सिक{{25}एरोबिक अनुभाग शामिल थे। ऑपरेटिंग मापदंडों को नाइट्रोजन और फास्फोरस को हटाने के लिए प्रभावशाली स्थितियों और प्रवाह आवश्यकताओं के आधार पर समायोजित किया जा सकता है, जिसमें प्रवाह की गुणवत्ता जीबी 18918-2002 के ग्रेड ए मानक को पूरा करती है।

2. उन्नयन एवं नवीनीकरण परियोजना का अवलोकन

इस उन्नयन का उद्देश्य टियांजिन स्थानीय मानक "नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रदूषकों के निर्वहन मानक" (डीबी 12/599-2015) के क्लास ए मानक को पूरा करने के लिए प्रवाह की गुणवत्ता में सुधार करना है। डिज़ाइन किए गए प्रभावशाली और प्रवाह गुणवत्ता को दिखाया गया हैतालिका नंबर एक. डिज़ाइन प्रभावशाली और प्रवाह टीएन मूल्यों के अनुसार, 10 मिलीग्राम/एल से नीचे प्रवाह टीएन प्राप्त करने के लिए जैविक टैंक प्रणाली में 75.6% की डिनाइट्रीकरण दर की आवश्यकता होती है। मूल जैविक टैंक में A²/O विन्यास का उपयोग किया गया था। मूल टैंक कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर गणना से संकेत मिलता है कि बड़ी मात्रा में बाहरी कार्बन स्रोत को जोड़ने के साथ-साथ आंतरिक रीसायकल अनुपात को मूल 200% से बढ़ाकर 310% करने की आवश्यकता होगी। इससे न केवल परिचालन लागत में वृद्धि होगी, बल्कि आंतरिक रीसायकल प्रवाह की बड़ी मात्रा एनोक्सिक वातावरण को भी बाधित कर सकती है। इससे एनोक्सिक क्षेत्र में वास्तविक एचआरटी न्यूनतम आवश्यकता से कम हो सकता है, जिससे डिनाइट्रीकरण दक्षता प्रभावित हो सकती है। एमबीबीआर प्रक्रिया सिस्टम की डिनाइट्रीकरण क्षमता को बढ़ाती है और टैंक के भीतर बायोमास एकाग्रता को बढ़ाने के लिए निलंबित वाहक जोड़कर प्रवाह की गुणवत्ता में सुधार करती है, जिससे उन्नयन आवश्यकताओं को पूरा किया जाता है।

मौजूदा जैविक टैंक की मात्रा को बदले बिना, जैविक टैंक के आंतरिक कार्यात्मक क्षेत्रों को पुन: कॉन्फ़िगर किया गया। मूल A²/O कॉन्फ़िगरेशन (एनारोबिक {{1}एनॉक्सिक -एरोबिक) को बार्डेनफ़ो 6{{4}स्टेज कॉन्फ़िगरेशन में संशोधित किया गया था: एनारोबिक ज़ोन, एनोक्सिक ज़ोन, स्विंग ज़ोन, एरोबिक ज़ोन, पोस्ट {{5}एनॉक्सिक ज़ोन, और पोस्ट {{8}एरोबिक ज़ोन। विशेष रूप से, मूल चयनकर्ता क्षेत्र को अवायवीय क्षेत्र में परिवर्तित कर दिया गया था। मूल अवायवीय क्षेत्र, स्विंग ज़ोन (सामने का भाग), और एनोक्सिक ज़ोन सभी का उपयोग पूर्व एनोक्सिक ज़ोन के रूप में किया गया था। मूल एरोबिक ज़ोन में पहले गलियारे के सामने के आधे हिस्से को स्विंग ज़ोन में समायोजित किया गया था। मूल पहले, दूसरे और तीसरे एरोबिक कॉरिडोर को एमबीबीआर ज़ोन में परिवर्तित कर दिया गया था, जहां इनलेट/आउटलेट स्क्रीनिंग सिस्टम और एक निचला सहायक वातन प्रणाली के साथ निलंबित वाहक जोड़े गए थे। चौथे एरोबिक कॉरिडोर को पोस्ट एनोक्सिक ज़ोन में बदल दिया गया। मूल स्विंग ज़ोन को कार्यात्मक रूप से विभाजित किया गया था और पोस्ट-एनॉक्सिक और पोस्ट-एरोबिक ज़ोन में समायोजित किया गया था। पुनर्निर्मित जैविक टैंक के पैरामीटर दिखाए गए हैंतालिका 2.

प्रक्रिया संचालन के संबंध में, एरोबिक क्षेत्र से मिश्रित शराब को एनोक्सिक क्षेत्र में पुनर्चक्रित किया जाता है, और एनोक्सिक क्षेत्र के भीतर एक कार्बन स्रोत जोड़ा जाता है। एरोबिक क्षेत्र में उत्पादित नाइट्रेट नाइट्रोजन को हटाने के लिए डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया कार्बन स्रोत का उपयोग डिनाइट्रीकरण के लिए करते हैं। अवशिष्ट नाइट्रेट नाइट्रोजन एनोक्सिक क्षेत्र के बाद प्रवेश करता है, जहां विनाइट्रीकरण जारी रखने के लिए अतिरिक्त कार्बन स्रोत जोड़ा जाता है। नवीनीकरण के बाद, मिश्रित शराब निलंबित ठोस (एमएलएसएस) एकाग्रता 4,000 मिलीग्राम/लीटर है, कीचड़ रीसाइक्लिंग 50%-100% है, मिश्रित शराब आंतरिक रीसाइक्लिंग 200%-250% है, और एमबीबीआर क्षेत्र में घुलनशील ऑक्सीजन 2-5 मिलीग्राम/लीटर है। नवीनीकरण के बाद प्रक्रिया प्रवाह चार्ट दिखाया गया हैचित्र 1.

3. जैविक टैंक नवीनीकरण के बाद सिस्टम कमीशनिंग

जैविक टैंक नवीकरण पूरा होने के बाद, कमीशनिंग चरण शुरू हुआ। एक अन्य WWTP से पानी रहित कीचड़ को जैविक टैंक में जोड़ा गया, जिससे थोड़े ही समय में कीचड़ की सघनता तेजी से 3,000 mg/L से ऊपर बढ़ गई। इससे कीचड़ की खेती और अनुकूलन की अवधि कम हो गई, जिससे जैविक टैंक की त्वरित शुरुआत और इसकी नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने की क्षमता की बहाली संभव हो गई। परीक्षण संचालन अवधि के दौरान, अपेक्षाकृत कम प्रभावशाली प्रवाह और प्रदूषक सांद्रता के कारण, वास्तविक परिचालन भार डिज़ाइन भार से कम था। दृष्टिकोण यह था कि पहले सक्रिय कीचड़ का संवर्धन और अनुकूलन किया जाए जब तक कि जैविक प्रणाली स्थिर न हो जाए और प्रवाह की गुणवत्ता मानकों के अनुरूप न हो जाए, फिर बायोफिल्म निर्माण के लिए एमबीबीआर वाहक जोड़ें।

वाहकों को जैविक टैंक के एरोबिक अनुभाग में जोड़ने के बाद, उन्हें पहले विसर्जित किया गया। सूक्ष्मजीव धीरे-धीरे उनकी सतहों से जुड़ गए। दृश्यमान रूप से, अधिक सूक्ष्मजीवों के संलग्न होने और बायोफिल्म सघन होने के कारण वाहक सतह का रंग सफेद से बदलकर हल्का मटमैला पीला हो गया। वाहक का रंग धीरे-धीरे गहरा होता गया। वाहक जोड़ने के दो महीने बाद, बायोफिल्म का निर्माण अच्छा था, वाहक सतह पीले रंग की भूरी दिखाई दे रही थी और रंग धीरे-धीरे गहरा हो रहा था। वाहक जोड़ने के चार महीने बाद, वाहक सतह पर बायोफिल्म गहरे भूरे रंग की दिखाई दी और घनी थी। बायोफिल्म निर्माण की प्रगति को वाहक रंग में परिवर्तन के आधार पर सहज रूप से देखा जा सकता है, जैसा कि दिखाया गया हैचित्र 2. दिसंबर 2021 में, जैविक टैंक से सक्रिय कीचड़ और वाहकों से कीचड़ की सूक्ष्म जांच से अच्छे सोखने और निपटान गुणों के साथ कॉम्पैक्ट फ्लोक संरचनाओं का पता चला। दृश्यमान रूप से, वाहकों ने स्पष्ट बायोफिल्म निर्माण दिखाया। सूक्ष्म परीक्षण में वोर्टिसेला, ऑपेरकुलेरिया और एपिस्टिलिस जैसे जीवों की पहचान की गई, साथ ही कभी-कभी कुछ मोबाइल सिलिअट्स को देखा गया, जो बायोफिल्म निर्माण चरण के पूरा होने का संकेत देता है।

4. जैविक टैंक नवीनीकरण के बाद परिचालन प्रदर्शन

4.1 नवीनीकरण के बाद सीओडी और बीओडी के लिए निष्कासन प्रदर्शन

2022 के लिए प्रवाह सीओडी और बीओडी मान दिखाए गए हैंचित्र तीन. प्रवाहित सीओडी 10.2 से 24.9 मिलीग्राम/लीटर के बीच था, जिसका औसत 18.0 मिलीग्राम/लीटर था। प्रवाहित बीओडी 2.1 से 4.9 मिलीग्राम/लीटर के बीच था, जिसका औसत 3.4 मिलीग्राम/लीटर था। प्रवाहित सीओडी और बीओडी दोनों ही टियांजिन स्थानीय क्लास ए मानक के अनुरूप हैं। पुनर्निर्मित प्रणाली ने न केवल सीओडी और बीओडी के लिए अच्छे निष्कासन प्रदर्शन का प्रदर्शन किया, बल्कि बाढ़ के मौसम के दौरान स्थिर और अनुवर्ती प्रवाह सीओडी और बीओडी स्तर को भी बनाए रखा, तब भी जब संयंत्र का वास्तविक प्रभावशाली भार इसकी डिजाइन क्षमता के 110% तक पहुंच गया। यह इंगित करता है कि सिस्टम में शॉक लोड के प्रति अच्छा प्रतिरोध है।

4.2 नवीकरण के बाद टीएन और एनएच₃-एन के लिए निष्कासन प्रदर्शन

2022 के लिए प्रवाह टीएन और एनएच₃-एन मान दिखाए गए हैंचित्र 4. टीएन 3.72 से 8.74 मिलीग्राम/लीटर के बीच था, औसत 6.43 मिलीग्राम/लीटर के साथ। NH₃-N 0.02 से 1.25 mg/L तक था, औसत 0.12 mg/L के साथ। सर्दियों के ऑपरेशन के दौरान, कम तापमान के कारण नाइट्रीकरण और डीनाइट्रीकरण दर में कमी आई। व्यवहार में, कीचड़ की सघनता 6,000 मिलीग्राम/लीटर से ऊपर तक बढ़ गई थी। उच्च कीचड़ सांद्रता पर संचालन जैविक प्रणाली के सदमे भार के प्रतिरोध में सुधार के लिए फायदेमंद है, खासकर कम तापमान पर। उच्च कीचड़ सांद्रता और एमबीबीआर वाहक से जुड़ी बायोफिल्म के बीच तालमेल जैविक प्रणाली के उपचार प्रभाव को बढ़ाता है।

एमबीबीआर वाहक माइक्रोबियल समुदायों के लिए एक अनुकूल वातावरण प्रदान करते हैं, उनके विकास और प्रजनन का समर्थन करते हैं। अनुकूलन और परिपक्वता के बाद, बायोफिल्म की नाइट्रीकरण और डिनाइट्रीकरण क्षमता मजबूत हो जाती है। सूक्ष्मजीव वाहक सतह पर जुड़ते हैं और परत बनाकर बढ़ते हैं, जिससे ज़ोग्लोइया का घनत्व बढ़ता है और बड़ी, घनी और तेजी से स्थिर कीचड़ संरचनाएं बनती हैं। बाहरी पानी की गुणवत्ता में परिवर्तन का सामना करते समय, वाहक सतह पर सूक्ष्मजीव स्वयं सुरक्षा के लिए बाह्य कोशिकीय बहुलक पदार्थ (ईपीएस) का स्राव करते हैं, जिससे आंतरिक परत के सूक्ष्मजीवों पर अचानक पानी की गुणवत्ता में परिवर्तन का प्रभाव कम हो जाता है।

एमबीबीआर प्रक्रिया को नियोजित करने वाले डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी में, एरोबिक वाहक क्षेत्र में एक साथ नाइट्रीकरण और डीनाइट्रीकरण (एसएनडी) घटनाएं देखी गई हैं। एरोबिक वाहक क्षेत्र से प्रवाह और प्रवाह के टीएन मूल्यों के परीक्षण से 2-6 मिलीग्राम/लीटर का अंतर पता चला। यह अंतर अधिक स्पष्ट था, खासकर जब एरोबिक टैंक में घुलित ऑक्सीजन को 2 मिलीग्राम/लीटर से नीचे नियंत्रित किया गया था, जो कम घुली हुई ऑक्सीजन स्थितियों के तहत अधिक महत्वपूर्ण एसएनडी का संकेत देता है। द्वितीयक अवसादन टैंक से प्रवाहित टीएन पूरी तरह से मानकों पर खरा उतरा है, जिसका अर्थ है कि टीएन निष्कासन जैविक उपचार चरण के भीतर पूरा हो गया था। वास्तविक संचालन में, डीनाइट्रिफाइंग डीप{7}}बेड फ़िल्टर एक सुरक्षा प्रक्रिया के रूप में कार्य करता है। सामान्य परिस्थितियों में, यह सुनिश्चित करने के लिए कि एसएस संकेतक मानकों को पूरा करते हैं, यह एक नियमित फिल्टर के रूप में कार्य करता है।

4.3 नवीनीकरण के बाद टीपी और एसएस के लिए निष्कासन प्रदर्शन

2022 के लिए प्रवाह टीपी और एसएस मान दिखाए गए हैंचित्र 5. डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी का प्रवाह टीपी 0.04 से 0.22 मिलीग्राम/लीटर तक था, जिसका औसत 0.10 मिलीग्राम/लीटर था। प्रवाहित एसएस 1 से 4 मिलीग्राम/लीटर तक था, औसत 2.2 मिलीग्राम/लीटर के साथ। उन्नयन के बाद, द्वितीयक अवसादन टैंक प्रवाह टीपी लगभग 1.0 मिलीग्राम/लीटर और एसएस लगभग 26 मिलीग्राम/लीटर था। जमावट को बढ़ाने के लिए उच्च दक्षता वाले अवसादन टैंक में फेरिक क्लोराइड और पीएएम जोड़कर और डेनिट्रिफाइंग गहरे बिस्तर फिल्टर में आगे शुद्धिकरण के माध्यम से, प्रवाह टीपी और एसएस ने टियांजिन स्थानीय कक्षा ए मानक को पूरा किया, और रंग मूल्य में काफी कमी आई।

5। उपसंहार

टियांजिन स्थानीय क्लास ए मानक को पूरा करने के लिए, डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी में मूल ए²/ओ प्रक्रिया को बार्डेनफो पांच -स्टेज कॉन्फ़िगरेशन में बदल दिया गया था, जिसमें जैविक नाइट्रोजन निष्कासन को बढ़ाने, अपशिष्ट टीएन और एनएच₃{1}एन को कम करने के लिए एरोबिक अनुभाग में एमबीबीआर प्रक्रिया को शामिल किया गया था। अधिभार प्रवाह के साथ बाढ़ के मौसम के दौरान, सभी संकेतक अच्छे प्रभाव प्रतिरोध का प्रदर्शन करते हुए मानकों पर खरे उतरे। जैविक टैंक नवीनीकरण के बाद, आंतरिक रीसायकल अनुपात 200%-300% था, बाहरी कीचड़ रीसाइक्लिंग 50%-100% था, कीचड़ एकाग्रता 4,000-6,000 मिलीग्राम/लीटर थी, एरोबिक क्षेत्र में घुलित ऑक्सीजन को 3-5 मिलीग्राम/लीटर पर नियंत्रित किया गया था, और एनारोबिक क्षेत्र में घुलित ऑक्सीजन को 0.2-0.5 मिलीग्राम/लीटर पर नियंत्रित किया गया था। 2022 में, WWTP की अपशिष्ट गुणवत्ता थी: COD 10.2–24.9 mg/L, औसत 18.0 mg/L; बीओडी 2.1-4.9 मिलीग्राम/लीटर, औसत 3.4 मिलीग्राम/लीटर; एनएच₃-एन 0.02-1.25 मिलीग्राम/लीटर, औसत 0.12 मिलीग्राम/लीटर; टीएन 3.72-8.74 मिलीग्राम/लीटर, औसत 6.43 मिलीग्राम/लीटर; टीपी 0.04-0.22 मिलीग्राम/लीटर, औसत 0.1 मिलीग्राम/लीटर; एसएस 1-4 मिलीग्राम/लीटर, औसत 2.2 मिलीग्राम/लीटर। सभी ने टियांजिन स्थानीय मानक "नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रदूषकों के निर्वहन मानक" (डीबी 12/599-2015) के क्लास ए मानक को पूरा किया।