Proyek Peningkatan dan Renovasi Instalasi Pengolahan Air Limbah dengan Proses A2/O-MBBR
Dengan meningkatnya kesadaran masyarakat terhadap lingkungan, instalasi pengolahan air limbah perlu secara aktif melakukan kegiatan peningkatan dan renovasi, mengadopsi teknologi canggih untuk mengolah air limbah, mencapai penggunaan kembali air limbah, dan berkontribusi terhadap pembangunan sosial yang berkelanjutan. Tantangan utama yang dihadapi selama peningkatan dan renovasi instalasi pengolahan air limbah adalah penghilangan nitrogen dan fosfor. Dengan memanfaatkan teknologi MBBR, masalah ini dapat diatasi secara efektif. Makalah ini berfokus pada instalasi pengolahan air limbah kota di Kabupaten Xichou, yang menggunakan proses gabungan antara pengolahan awal + proses pengolahan biologis sekunder A2/O + penyaringan media kain + desinfeksi natrium hipoklorit. Bagian pengolahan biologis menggunakan peralatan pengolahan air limbah terintegrasi (termasuk tangki pra-anoksik, tangki anaerobik, tangki anoksik, tangki aerobik, tangki sedimentasi tabung miring, filter media kain, dan tangki desinfeksi).
1 Ikhtisar Proyek
Pembangunan jaringan pipa limbah yang mendukung instalasi pengolahan air limbah kotapraja di Kabupaten Xichou, Prefektur Otonomi Wenshan Zhuang dan Miao, Provinsi Yunnan, mencakup proyek di enam kotapraja: Dongma, Lianhuatang, Banggu, Fadou, Bolin, dan Xinmajie. Total panjang jaringan pendukung pipa limbah di kota-kota mandiri ini adalah sekitar 39.182 km, dengan diameter pipa berkisar antara DN200 mm hingga DN500 mm, menggunakan High-Density Polyethylene Double Wall Corrugated Pipes (HDPE). Stasiun pompa terpadu dibangun di kota Lianhuatang dan Xinmajie. Di Kotapraja Xinmajie, terdapat pipa PE pasokan air bertekanan Q=25 m³/h, DN150 mm sepanjang 50 m, dan di Kotapraja Lianhuatang, pipa PE pasokan air bertekanan Q=25 m³/h, DN200 mm sepanjang 15 m. Luas total pembangunan instalasi pengolahan air limbah adalah 3.482 m², meliputi bangunan lengkap, peralatan pengolahan air limbah terpadu, ruang trafo dan distribusi, ruang pemantauan, tangki pengatur, tangki lumpur, tangki air daur ulang, ruang dewatering lumpur dan gudang penyimpanan lumpur, saluran penyaring, stasiun pompa pengangkat, dan tangki darurat.
2 Analisis Kualitas Air dan Pemilihan Proses Utama
2.1 Kualitas Air Influen dan Efluen
Analisis komprehensif terhadap kualitas air influen di instalasi pengolahan air limbah kota Xichou County menunjukkan bahwa konsentrasinya stabil dengan sedikit tren menurun. Karena proses yang ada saat ini merupakan proses-pengolahan air limbah dengan efisiensi tinggi, volume tangki pengolahan tidak besar, dan toleransinya terhadap beban kejut tidak kuat. Oleh karena itu, standar tingkat jaminan untuk indikator kualitas air influent tidak dapat ditetapkan terlalu tinggi; kali ini disetel ke 90%. Selain itu, pabrik menerima 500 m³ air lindi TPA setiap hari. Saat merancang kualitas air influen akhir, tren kualitas air secara keseluruhan perlu diandalkan untuk menyelesaikan pekerjaan desain yang relevan secara efisien. Indikator kualitas air ditunjukkan padaTabel 1.
Rasio BOD₅/CODcr dalam air limbah adalah 0,35, menunjukkan air limbah mudah terurai secara hayati; rasio BOD₅/TN adalah 3. Untuk memenuhi standar TN limbah, diperlukan tindakan pengolahan tambahan, seperti penambahan sumber karbon eksternal; rasio BOD₅/TP adalah 26,3, yang cocok untuk menghilangkan fosfor secara biologis.
Saat ini, jumlah sisa NH₃-N dan TN relatif tinggi, dan efisiensi penyisihannya buruk. Hal ini menunjukkan bahwa nitrifikasi NH₃-N tidak dapat sepenuhnya dilakukan di tangki aerobik lama. Karena tangki anoksik pada awalnya tidak dibuat, proses denitrifikasi tidak terjadi. Penghapusan nitrogen hanya dicapai dengan membuang kelebihan lumpur, dan metode nitrifikasi-denitrifikasi tidak digunakan.
2.3 Proses Utama
Setelah analisis menyeluruh terhadap situasi spesifik instalasi pengolahan air limbah kotapraja Kabupaten Xichou, peningkatan dan renovasi harus diselesaikan di dalam lokasi instalasi. Ruang di dalam area pabrik sangat terbatas. Saat menentukan proses pengolahan air limbah, perlu mempertimbangkan kondisi lokasi secara komprehensif dan memanfaatkan proses pengolahan tangki biokimia yang ada secara wajar. Setelah melakukan penelitian ekstensif, penerapan proses A2/O-MBBR (disebut sebagai proses MBBR) secara efektif mengatasi masalah penggunaan lahan dan operasional. Pendekatan ini memfasilitasi perluasan tiga-dimensi kapasitas tangki biokimia dan memungkinkan konstruksi aktif tangki anoksik dan anaerobik. Proses MBBR menggabungkan lumpur aktif dengan biofilm. Keunggulannya terlihat dari jejaknya yang relatif kecil, rantai biologis yang panjang, kemampuan mencapai standar kualitas air limbah yang ideal, dan pengoperasian yang stabil. Metode biofilm untuk menghilangkan nitrogen juga menunjukkan hasil yang baik selama musim{10}}suhu rendah. Alur proses MBBR ditunjukkan padaGambar 1.
2.4 Keuntungan Proses MBBR
Dibandingkan dengan proses MBBR, metode biofilm{0}}media tetap, dan proses lumpur aktif, proses MBBR menonjol karena keunggulannya yang paling menonjol, khususnya: ① Bahan pembawa yang tersuspensi sebagian besar terbuat dari bahan yang dimodifikasi seperti PP dan PE, sehingga menawarkan daya tahan yang baik. Karena pembawa yang ditangguhkan mudah untuk dinyalakan dan dioperasikan, masalah seperti penggumpalan dan penyumbatan jarang terjadi. Oleh karena itu, bila diterapkan pada sistem aerasi dan perangkat limbah dari sistem pengolahan air limbah, tingkat penyusutan dan frekuensi penggantiannya sangat rendah. ② Proses MBBR memiliki kemampuan menghilangkan nitrogen yang kuat. Lingkungan aerobik, anoksik, dan anaerobik dapat hidup berdampingan pada pembawa tersuspensi, memungkinkan reaksi nitrifikasi dan denitrifikasi diselesaikan dalam satu reaktor. Bakteri nitrifikasi dapat tumbuh dengan cepat pada biofilm yang terbentuk pada pembawa tersuspensi, sehingga mencapai nitrifikasi yang optimal. ③ Proses MBBR memiliki toleransi yang baik terhadap beban kejut, meningkatkan stabilitas limbah dan ketahanan terhadap zat beracun. ④ Dengan mengadopsi proses MBBR, peningkatan dan renovasi yang wajar terhadap peralatan pengolahan asli dapat dimanfaatkan, hampir tidak ada perubahan pada penggunaan lahan, sehingga menghemat ruang. ⑤ Pengolahan air limbah tradisional memerlukan penambahan kerangka pendukung pembawa di tangki aerasi, sedangkan proses MBBR menghilangkan langkah ini, sehingga mengurangi kesulitan dalam memelihara perangkat aerasi dan mengelola pembawa.
3 Rencana Renovasi Tangki Biokimia
3.1 Pembangunan Tangki Anaerobik dan Anoksik Baru
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 >12 derajat, dan pengelolaan indikator seperti konsentrasi padatan tersuspensi cairan campuran, konsentrasi nitrat denitrifikasi, dan laju denitrifikasi diterapkan dengan baik. Sumber karbon yang tidak mencukupi dapat terjadi pada musim dingin; sumber karbon dalam jumlah yang sesuai dapat ditambahkan untuk meningkatkan efisiensi denitrifikasi. Tangki anoxic yang baru dibangun dilengkapi dengan total 16 unit mixer turbin vertikal 5 kW; zona anoksik tangki biokimia yang ada dilengkapi dengan total 8 set baling-baling vertikal 5 kW; tangki anaerobik dilengkapi dengan total 6 set mixer submersible 6,5 kW.
Membandingkan koefisien kesulitan tugas penghilangan fosfor dan penghilangan nitrogen, penghilangan nitrogen jelas lebih menantang. Biasanya, efek penghilangan fosfor yang memuaskan dapat diperoleh dengan metode penghilangan fosfor secara kimia. Untuk mengoptimalkan efek penghilangan nitrogen, ketika suhu rendah dan total nitrogen yang masuk tinggi, lumpur dapat didaur ulang ke bagian anaerobik untuk memastikan waktu retensi yang lebih lama di bagian anoksik.
3.2 Renovasi Tangki Biokimia yang Ada
Setelah direnovasi, tangki biokimia yang ada dibagi menjadi empat bagian: Ditambahkan dinding pemisah antara bagian pertama dan keempat. Area sebelum dan sesudah dinding pemisah pada kedua bagian tersebut masing-masing adalah zona anoksik dan zona pembawa (zona MBBR), serta zona MBBR dan zona degassing. Bagian kedua dan ketiga sama-sama merupakan zona MBBR. Menambahkan dinding pemisah di bagian keempat dapat mengontrol konsentrasi oksigen terlarut dari cairan campuran daur ulang internal dalam kisaran yang wajar. Selain itu, peralatan seperti saringan dan aerator pipa berlubang dipasang di zona MBRR untuk meningkatkan efisiensi operasional tangki biokimia. Setelah renovasi zona aerobik tangki biokimia selesai, total volume tangki efektif zona degassing dan zona MBBR mencapai 38.000 m³. Zona degassing dilengkapi dengan total 12 unit pompa aliran aksial 18,5 kW, dengan 4 unit standby; pembawa tersuspensi HDPE murni digunakan.
3.3 Renovasi Ruang Blower dan Sistem Aerasi
Terdapat 4 buah blower pada ruang blower: 3 buah blower lama dengan laju aliran masuk 480 m³/menit, dan satu buah blower baru. Pendinginan air adalah metode pendinginan utama untuk blower lama, dengan daya masing-masing 830 kW; Pendinginan udara adalah metode utama untuk blower baru, dengan daya 670 kW. Membandingkan status operasional blower lama dan baru, blower baru beroperasi lebih efisien dan efektif. Blower yang sudah tua tidak hanya memiliki efisiensi operasional yang rendah tetapi juga memerlukan biaya perawatan dan perbaikan yang mahal.
Saat merancang volume aerasi untuk zona aerobik, volume tersebut harus didasarkan pada kebutuhan oksigen tertinggi di zona aerobik, dengan nilai akhir yang dipilih sebesar 720 m³/menit. Konfigurasi pipa aerasi berlubang harus didasarkan pada volume udara dari 4 blower. Pekerjaan penggantian blower lama harus dilakukan secara efektif. Pembelian kembali 3 buah blower baru untuk menggantikan yang lama bermanfaat untuk mengurangi volume aerasi. Saat mengganti pipa aerasi, hanya pipa aerasi lama di dalam tangki aerobik yang diganti.
3.4 Sistem Pengolahan Lumpur
Peralatan pengolahan lumpur utama yang digunakan di pabrik pengolahan air limbah kotapraja Xichou County adalah mesin penyaring pengental lumpur dan dewatering. Menganalisis proses dewatering dan pengentalan lumpur secara komprehensif, mengintegrasikan operasi pengentalan dan dewatering lumpur dapat meminimalkan biaya investasi modal dan mengurangi dosis flokulan-polimer tinggi. Untuk menghindari kerusakan lingkungan akibat pengolahan lumpur, teknologi pengentalan lumpur mekanis dan dewatering dipilih untuk mengendalikan pencemaran lingkungan dan atmosfer secara efisien.
3.5 Sistem Penghilang Bau
Ada banyak metode untuk mengatasi bau, yang umum digunakan antara lain metode biologis, kimia, dan fisik. Metode pengolahan bau yang berbeda memiliki perbedaan yang signifikan dalam mekanisme penghilangan bau, kondisi penerapan, dan jenis teknisnya. Setelah menganalisis secara komprehensif keadaan spesifik proyek ini dan mempertimbangkan kelebihan dan kekurangan berbagai teknologi penghilang bau, proses penghilang bau ion akhirnya dipilih untuk melaksanakan operasi yang relevan.
3.6 Poin Penting Renovasi Proses
3.6.1 Pemilihan Operator
Saat memilih bahan pembawa tersuspensi, harus dipastikan bahwa bahan pembuatnya memiliki ketahanan korosi yang cukup dan total luas permukaan spesifik efektif memenuhi standar limbah, sehingga menjamin biomassa. Pada saat yang sama, masa pakai, ketahanan aus, dan kekuatan pembawa yang ditangguhkan harus memenuhi standar, dengan masa pakai yang dipertahankan lebih dari 15 tahun.
3.6.2 Akumulasi Pengangkut
Saat air mengalir, pembawa berubah posisi, menyebabkan sejumlah besar pembawa menumpuk di depan layar intersepsi. Setelah beberapa waktu, layar intersepsi mungkin tersumbat. Peningkatan aerasi digunakan untuk membuang akumulasi pembawa. Kehilangan head terjadi di setiap layar intersepsi. Sejumlah besar pembawa terakumulasi di bawah tekanan perbedaan ketinggian air di layar. Ketika perbedaan ketinggian air meningkat, jumlah akumulasi pembawa juga meningkat. Perangkat daur ulang pembawa dipasang di zona pembawa. Didorong oleh alat pengangkutan udara, pembawa di ujung zona pembawa dikembalikan ke ujung depan, mencegah akumulasi pembawa.
3.7 Analisis Efektivitas Operasional Pasca-Renovasi
Total investasi untuk proyek ini adalah 219,91 juta yuan. Biaya operasional unit rata-rata adalah 0,4 yuan/m³, dan biaya total unit rata-rata adalah 0,5 yuan/m³. Setelah proyek renovasi yang ditingkatkan selesai dan dioperasikan, pengaruh aliran airnya sangat memuaskan, status operasionalnya baik, dan standar kualitas air limbah dapat memenuhi persyaratan yang relevan.
4 Kesimpulan
Selama pembangunan proyek peningkatan dan renovasi ini, struktur yang ada dimanfaatkan secara efektif. Dengan menggunakan teknologi MBBR secara rasional, pekerjaan renovasi tata letak mencapai hasil yang baik tanpa menambah jejak, secara signifikan meningkatkan kapasitas penghilangan nitrogen dan fosfor dari sistem pengolahan air limbah dan mengoptimalkan efisiensi penghilangan polutan. Teknologi MBBR sangat maju, tidak hanya memiliki keunggulan teknologi pengolahan air limbah konvensional namun juga secara efisien memanfaatkan kapasitas pengolahan yang tinggi dari pembawa khususnya, sehingga secara signifikan meningkatkan efisiensi pemurnian polutan.
Berdasarkan analisis dan demonstrasi, untuk memastikan rasionalitas rencana, direkomendasikan untuk mengadopsi skema proses MBBR. Dengan melakukan-renovasi sistem biologis asli di tempat, menambahkan pembawa ke zona aerobik untuk meningkatkan kapasitas bebannya memastikan pengolahan nitrogen memenuhi standar. Penggunaan selanjutnya tangki sedimentasi dengan kepadatan tinggi + filter media kain untuk mengendalikan SS dan TP dapat menjamin kestabilan limbah yang memenuhi standar Kelas 1A. Proses MBBR, serta berbagai proses gabungan yang menggabungkan MBBR ke dalam sistem lumpur aktif, beroperasi secara stabil, mudah dioperasikan dan disesuaikan, memiliki toleransi yang kuat terhadap perubahan kualitas dan kuantitas yang berpengaruh, menawarkan efek penghilangan nitrogen dan fosfor yang baik, dan mewakili metode pengolahan air limbah yang ekonomis, efisien, dan stabil. Seiring dengan meningkatnya persyaratan nasional dan lokal terhadap kualitas limbah dari instalasi pengolahan air limbah, proses ini merupakan solusi yang sangat cocok untuk proyek-proyek yang menghadapi tantangan seperti konstruksi awal dengan proses yang tidak dapat memenuhi persyaratan baru, ketersediaan lahan yang terbatas, biaya lahan yang tinggi, dan kesulitan pendanaan. Hal ini akan lebih banyak diterapkan dalam peningkatan dan renovasi instalasi pengolahan air limbah kota atau industri.
Selain itu, selama proyek renovasi ini, tindakan pengendalian jalur denitrifikasi yang ditargetkan diambil berdasarkan kondisi aktual ketika merenovasi tangki biokimia, termasuk memperkuat pengelolaan indikator seperti konsentrasi nitrat denitrifikasi dan laju denitrifikasi. Renovasi proses difokuskan pada peningkatan seleksi operator dan manajemen akumulasi. Dengan mengintegrasikan renovasi pada ruang blower dan sistem aerasi, sistem pengolahan lumpur, dan sistem penghilang bau, kapasitas pengolahan komprehensif dari instalasi pengolahan air limbah ditingkatkan.