AO{0}}Fenton-BAC kombinētā procesa pielietošana spēkstaciju cirkulācijas ārējās drenāžas apstrādē Apraksts

AO + Fenton reakcijas tvertnes + BAC kombinētā procesa pielietošana cirkulējošās ārējās drenāžas apstrādei spēkstacijās

Cirkulējošā ūdens sistēma ir būtiska dzesēšanas sistēma, kas nepieciešama elektrostacijas darbībai. Tās princips ietver auksta ūdens ievadīšanu kondensatorā nepārtrauktai cirkulācijai, lai atdzesētu vienības. Sistēma panāk līdzsvaru, nepārtraukti izpūšot un papildinot ar jauniem ūdens avotiem. Daļa ūdens cirkulācijas ūdens sistēmā sakarst un ģenerē tvaiku, kas caur augšpusi tiek izvadīts atmosfērā, bet daļa tiek izvadīta vidē kā cirkulējoša ārējā drenāža no elektrostacijas.

Pašlaik lielākajā daļā vietējo elektrostaciju cirkulējošās ārējās drenāžas apstrādei tiek izmantots "priekšapstrādes + ultrafiltrācijas + reversās osmozes" process. Tomēr ultrafiltrācijas un reversās osmozes procesam ir vairākas problēmas: (1) Neadekvāti pirmapstrādes procesi rada sliktu pirmapstrādes efektu, kas samazina turpmāko procesu apstrādes efektivitāti. (2) Ekspluatācijas laikā membrānas bieži un stipri aizsērē piesārņotāji, tāpēc operatoriem bieži jāveic membrānas ķīmiskā tīrīšana, saīsinot membrānas kalpošanas laiku, tādēļ ir nepieciešama bieža membrānas nomaiņa, kā rezultātā rodas lielas membrānas nomaiņas izmaksas. Darbības laikā nogulsnējas katlakmens inhibitori un korozijas inhibitori, aizsērējot kārtridžu filtrus un reversās osmozes membrānas, kā rezultātā darbības laikā notiek bieža membrānas ķīmiskā tīrīšana un filtru kasetņu nomaiņa. Turklāt katlakmens inhibitori un korozijas inhibitori viegli reaģē ar augstiem -valentiem joniem, ietekmējot floku veidošanos, kā rezultātā samazinās koagulācijas efektivitāte. (3) Membrānas sistēmām ir nepieciešami lieli ieguldījumi būvniecībā, un operatoriem ekspluatācijas un apkopes laikā ir vajadzīgas augstas tehniskās zināšanas.

Visaptveroša notekūdeņu attīrīšanas iekārta noteiktā spēkstacijā izmantoja AO + Fenton reakcijas tvertnes + BAC kombinēto procesu, lai attīrītu cirkulējošu ārējo kanalizāciju. Šis process ne tikai nodrošina labu notekūdeņu kvalitāti un vienkāršu darbību, bet arī ievērojami samazina iekārtas ekspluatācijas izmaksas un aizsargā apkārtējo ekoloģisko vidi.
 

1 Notekūdeņu kvalitātes analīze

Cirkulējošā ārējā drenāža no spēkstacijas galvenokārt nāk no ūdens, ko izmanto dzesēšanas iekārtās, nepārtraukti cirkulējot kondensatorā. Šāda veida notekūdeņiem ir raksturīga zema organisko vielu koncentrācija un slikta bionoārdīšanās spēja. Turklāt, lai novērstu cauruļvada nogulsnēšanos dzesēšanas ūdens recirkulācijas laikā, spēkstacija regulāri pievieno cirkulācijas ūdenim nosēduma inhibitorus un korozijas inhibitorus, kā rezultātā cirkulējošajā dzesēšanas ūdenī ir salīdzinoši augsts kopējā slāpekļa saturs. Citas īpašības ietver augstu sāļumu, augstu -valento jonu, piemēram, Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺, koncentrāciju un salīdzinoši augstu cietību.

Pamatojoties uz šīm notekūdeņu īpašībām, visaptverošajā notekūdeņu attīrīšanas iekārtā vispirms tika uzstādīta AO tvertne, lai no notekūdeņiem noņemtu amonjaka slāpekli un kopējo slāpekli. Pēc tam pēc bioloģiskās attīrīšanas procesa tika uzstādīta Fenton reakcijas tvertne, lai ķīmiskajā reakcijā starp ūdeņraža peroksīdu un dzelzs sulfātu radītu spēcīgus oksidētājus, sadalot nepaklausīgos organiskos savienojumus viegli noārdāmos un samazinot ķīmisko skābekļa patēriņu un kopējo fosforu. Visbeidzot, SS un amonjaka slāpekļa noņemšanai tika izmantota slīpa caurules sedimentācijas tvertne un BAC tvertne, tādējādi panākot atbilstību.

2 Projekta pārskats

2.1. Plūsmas ātrums un ūdens kvalitāte

Plūsmas ātrums ir 220 m³/h. Ieplūstošā ūdens kvalitāte tika noteikta, pamatojoties uz monitoringa datiem, un notekūdeņu kvalitātei jāatbilst "Komunālo notekūdeņu attīrīšanas iekārtu piesārņojošo vielu novadīšanas standarta" (GB18918-2002) A klases izplūdes standartiem. Kā parādīts1. tabula, šī projekta ieplūstošajiem notekūdeņiem ir raksturīgs augsts ĶSP, kopējais slāpeklis, kopējais fosfors un SS, ar salīdzinoši zemu amonjaka slāpekļa un kopējā fosfora saturu.

 2.2 Projekta galvenie izaicinājumi

Notekūdeņi šajā projektā ir cirkulācijas ārējā kanalizācija no elektrostacijas. Galvenās problēmas attīrīšanā ir pretrunīgie piesārņotāji, piemēram, CODcr, kopējais fosfors un kopējais slāpeklis ražošanas notekūdeņos.

(1) Notekūdeņiem ir zema B/C attiecība. Šī projekta faktiskās darbības laikā ieplūde var saturēt ievērojamu daudzumu nepastāvīgu organisko vielu, kuras ir grūti bioloģiski noārdāmas, un B/C attiecība ir aptuveni 0,08, kas ietilpst grūti -to-bioloģiski noārdāmā kategorijā. Šī projekta apstrādes procesā ir jāiekļauj uzlaboti oksidācijas pasākumi, lai palielinātu B/C attiecību un tādējādi uzlabotu bioloģisko noārdīšanos. Tas ir galvenais izaicinājums šī projekta notekūdeņu attīrīšanā.

(2) Notekūdeņos ir augsts makromolekulāro organisko savienojumu līmenis, ko ir grūti atdalīt tikai ar parasto bioloģisko attīrīšanu. Tas ir vēl viens galvenais izaicinājums notekūdeņu attīrīšanai šim projektam.

(3) Lai samazinātu darbības izmaksas un uzlabotu projekta efektivitāti, projektā jāsamazina sūkņu skaits, ko izmanto notekūdeņu un dūņu pacelšanai, un maksimāli jāizmanto gravitācijas plūsma. Tas ir galvenais šī projekta mērķis un ir ļoti nozīmīgs darbības izmaksu samazināšanai.

2.3 Ārstēšanas process

(1) Priekšapstrādes process. Šī projekta notekūdeņi satur daudzu veidu piesārņotājus, tiem ir sarežģīts sastāvs, un tiem ir ievērojamas pH svārstības, padarot visaptverošu attīrīšanu sarežģītu un dārgu. Priekšapstrādes procesā atsevišķi tika uzstādīta izlīdzināšanas tvertne, lai homogenizētu un izlīdzinātu plūsmu, samazinot ūdens kvalitātes svārstību ietekmi uz notekūdeņu attīrīšanas sistēmu.

(2) Bioloģiskās attīrīšanas process. Procesam ir jābūt progresīvam, nobriedušam, efektīvam, viegli lietojamam, ļoti inteliģentam, tam ir jābūt minimālam vietas un ar zemām ekspluatācijas izmaksām. Šim projektam tika izvēlēts "AO" process. Šis process tiek plaši izmantots Ķīnā, un tam ir progresīva un nobriedusi tehnoloģija, augsta attīrīšanas efektivitāte, ērta ražošana, zems atlikušo dūņu daudzums un uzticama notekūdeņu kvalitāte.

(3) Uzlabots ārstēšanas process. "Fenton oksidācijas + slīpas caurules sedimentācijas tvertne + BAC" process tika izvēlēts kā uzlabotais apstrādes process šim projektam. Šajā procesā tiek izmantoti spēcīgi oksidējošie brīvie radikāļi, kas rodas Fenton reakcijas rezultātā, lai oksidētu un sadalītu atlikušos nepaklausīgos organiskos savienojumus, pārvēršot tos organiskos savienojumos, kurus var noārdīt dabiskie mikroorganismi. Vienlaikus tas uzlabo fosfora atdalīšanu, izmantojot ķīmiskus pasākumus, kalpojot kā drošības līdzeklis, lai nodrošinātu pilnīgu fosfora atbilstību. Pēc tam organisko vielu atdalīšana tiek pabeigta ar sedimentāciju slīpās caurules sedimentācijas tvertnē un adsorbciju un bioloģisko noārdīšanos BAC tvertnē, kas atbilst izplūdes standartiem.

(4) Dūņu apstrādes process. Dūņu biezināšanas tvertnei ir liela uzglabāšanas jauda, ​​zems enerģijas patēriņš, zemas ekspluatācijas izmaksas un vienkārša darbība. Skrūvju presei ir zemas aprīkojuma un uzturēšanas izmaksas, tā aizņem minimālu vietu, patērē mazāk ķimikāliju, rada zemu trokšņa līmeni un nodrošina nogulšņu sausumu no 20% līdz 25%, demonstrējot labu atūdeņošanas veiktspēju.

2.4 Procesa plūsmas diagramma

Notekūdeņu attīrīšanas iekārtā tiek izmantots process "AO tvertne + sekundārā sedimentācijas tvertne + Fenton reakcijas tvertne + slīpa caurules sedimentācijas tvertne + BAC + dezinfekcijas tvertne", kā parādīts attēlā1. attēls.

2.5 Procesa vienības un funkcijas

(1) Izlīdzināšanas tvertne. Samazina organiskās slodzes svārstību ietekmi uz turpmākajiem attīrīšanas procesiem, neļauj straujām plūsmas ātruma vai ūdens kvalitātes izmaiņām ietekmēt pakārtotos attīrīšanas procesus (bioloģiskos vai ķīmiskos), kā arī uztur stabilu vidi mikroorganismiem bioloģiskās attīrīšanas procesos un stabilu reakcijas vidi ķīmiskās apstrādes procesos. Tvertnē ir uzstādīti iegremdējamie sūkņi notekūdeņu pacelšanai uz anoksisko tvertni.

(2) AO tvertne. AO tvertne ir aprīkota ar kombinētiem blīvēšanas un iegremdējamiem maisītājiem. Kombinētais iepakojums nodrošina plašu dzīves telpu denitrificējošiem mikroorganismiem un aerobiem mikroorganismiem, savukārt iegremdējamie maisītāji nodrošina vienmērīgu organisko vielu sadalījumu ūdenī. Bezskābekļa tvertnē lielākā daļa amonjaka slāpekļa tiek noņemta. Aerobajā tvertnē tiek atdalīta lielākā daļa organisko vielu, amonjaka slāpeklis tiek pārveidots par nitrātu slāpekli, un tiek radīta aerobā vide fosforu{5} akumulējošiem organismiem, lai uzņemtu fosforu. Fosfora{7}}bagātās dūņas galu galā tiek noņemtas sekundārajā sedimentācijas tvertnē kā dūņas.

(3) Sekundārā sedimentācijas tvertne. Sekundārā sedimentācijas tvertne ir aprīkota ar ceļojošo tilta skrāpi un dūņu sūkņiem. Pēc sedimentācijas dūņas ar kustīgo tilta skrāpi ieskrāpē dūņu tvertnē un pēc tam ar dūņu sūkņiem sūknējas uz dūņu tvertni, ievērojami samazinot SS notekūdeņos.

(4) Fenton reakcijas tvertne. Pie zema pH H₂O2 katalītiski sadalās ar Fe²⁺, veidojot ·OH, kas var oksidēt lielāko daļu organisko savienojumu ūdenī. Tas var arī pilnībā oksidēt organiskos savienojumus, kurus ir grūti apstrādāt ar bioloģiskām vai parastajām ķīmiskajām oksidācijas reakcijām. ·OH reaģē ar notekūdeņu organiskajām vielām, sadalot tās CO₂ un ūdenī, ievērojami samazinot grūti --attīrāmo organisko savienojumu koncentrāciju notekūdeņos un palielinot B/C attiecību, tādējādi uzlabojot nākamās BAC tvertnes attīrīšanas efektivitāti.

(5) Slīpa caurules sedimentācijas tvertne. Slīpās caurules sedimentācijas tvertnē esošais slīpās caurules blīvējums agregē suspendētās cietās vielas un flokus, kas veidojas Fenton reakcijas tvertnē uz slīpo cauruļu virsmas. Caur gravitāciju dūņas nosēžas apakšā un ar dūņu sūkņiem tiek sūknētas uz dūņu biezināšanas tvertni, samazinot SS notekūdeņos.

(6) Starptvertne. Nodrošina stabilu notekūdeņu kvalitāti un plūsmas ātrumu, garantējot vienmērīgu un stabilu filtrāciju bioloģiskajā aktīvās ogles filtrā un uzlabojot BAC tvertnes filtrēšanas efektivitāti.

(7) BAC tvertne un atpakaļskalošanas tvertne. BAC tvertne satur aktīvās ogles filtru materiālus, kuriem ir spēcīga adsorbcijas spēja, kas efektīvi filtrē kaitīgās vielas un mikroorganismus ūdenī un noņem suspendētās cietās vielas. Atgriezeniskās skalošanas tvertne ir aprīkota ar pretskalošanas sūkņiem, lai filtrā izskalotu filtra materiālu, novēršot aizsērēšanu.

(8) Dezinfekcijas tvertne. Tvertnei pievieno nātrija hipohlorītu, lai iznīcinātu kaitīgās baktērijas ūdenī, samazinot kaitīgo baktēriju saturu notekūdeņos.

(9) Dūņu tvertne un skrūvju prese. Dūņas no AO tvertnes, sekundārās sedimentācijas tvertnes, slīpās caurules sedimentācijas tvertnes un BAC tvertnes tiek iesūknētas dūņu tvertnē ar dūņu sūkņiem. Pēc sabiezēšanas dūņas ar dūņu sūkņiem (ar atūdeņošanas laikā pievienotu katjonu PAM) tiek iesūknētas skrūves presē. Izmantojot dūņu biezināšanas tvertni un skrūves presi, dūņu mitruma saturs tiek ievērojami samazināts, atvieglojot noglabāšanu.

2.6. Apvienotā procesa raksturojums

(1) AO tvertnei ir augsta organisko vielu, amonjaka slāpekļa un citu piesārņotāju noņemšanas efektivitāte notekūdeņos. Anoksiskajā tvertnē baktērijas patērē organiskos savienojumus, kas satur C, lai papildinātu savu enerģiju un samazinātu nitrātu slāpekli, kas tiek atgriezts no aerobās tvertnes uz N₂, pabeidzot denitrifikāciju, vienlaikus noņemot daļu BSP₅. Hidrolīzes reakcijas notiek arī bezskābekļa tvertnē, palielinot B/C attiecību notekūdeņos un uzlabojot to bioloģisko noārdīšanos. Aerobajā tvertnē tiek atdalīta lielākā daļa organisko vielu un fosfora, un amonjaka slāpeklis tiek pārveidots par nitrātu slāpekli.

(2) Fenton reakcijas tvertnē tiek izmantoti spēcīgi oksidējoši Fenton reaģenti (Fe²⁺ un H2O2, kas sajaukti noteiktā proporcijā), lai iegūtu ļoti oksidējošu ·OH, kas nodrošina labu oksidācijas apstrādes efektu. Reakcijas produkti CO₂ un ūdens nav-toksiski un nekaitīgi. Procesam ir labas darbības īpašības, salīdzinoši zems attīrīšanas ātrums un izmaksas istabas temperatūrā, augsta oksidācijas efektivitāte, zemas attīrīšanas izmaksas, un tas var ievērojami samazināt notekūdeņu attīrīšanas grūtības.

(3) No uzņēmuma viedokļa, vispirms AO tvertnes un pēc tam Fenton reakcijas tvertnes sakārtošana ievērojami samazina ekspluatācijas izmaksas, salīdzinot ar Fenton reakcijas tvertnes un pēc tam AO tvertnes sakārtošanu. Ja vispirms novietotu Fenton reakcijas tvertni un pēc tam AO tvertni, AO tvertnes organiskā slodze palielinātos, un tai būtu jāapstrādā augstas -valentās organiskās molekulas, kas veidojas, oksidējoties Fenton reakcijas tvertnē nepastāvīgiem organiskiem savienojumiem. Tas radītu nepieciešamību pievienot lielu daudzumu oglekļa avotu darbības laikā, ievērojami palielinot oglekļa avotu iepirkuma izmaksas un ekspluatācijas izmaksas. Vispirms AO tvertnes un pēc tam Fenton reakcijas tvertnes sakārtošana ļauj apstrādāt noārdāmās organiskās vielas priekšējā daļā un nepastāvīgās organiskās vielas aizmugurē, samazinot ekspluatācijas izmaksas, vienlaikus ievērojami samazinot organisko vielu koncentrāciju notekūdeņos.

(4) Ņemot vērā augsto ĶSP, BAC tika izvēlēts kā uzlabots attīrīšanas process, lai vēl vairāk samazinātu organisko vielu daudzumu notekūdeņos. Aktivētajai oglei ir liels īpatnējais virsmas laukums, kas ļauj organiskajām vielām un mikroorganismiem pielipt tai, pagarinot to saskares laiku un tādējādi uzlabojot mikrobu sadalīšanās efektivitāti. Papildus aktīvās ogles tvertnei ir arī aerācijas sistēma, kas ne tikai palielina organisko vielu kustības ātrumu ūdenī, nodrošina mikroorganismiem skābekli un uzlabo attīrīšanas efektivitāti, bet arī veicina kontaktu starp suspendētajiem mikroorganismiem un organiskajām vielām ieplūdē, paaugstinot suspendēto mikroorganismu attīrīšanas efektivitāti.

2.7 Procesa vienības un parametri

Šī projekta procesa vienības un parametri ir parādīti2. tabula.

3 Darbības statuss

Šis projekts tika akceptēts 2022. gada jūnijā, un visi piesārņojošo vielu rādītāji notekūdeņos atbilst noteiktajiem izplūdes standartiem, kas parādīti3. tabula.

4 Ekspluatācijas izmaksas

Šī projekta kopējās darbības izmaksas ir norādītas4. tabula.

5 Ekonomiskie, sociālie un vides ieguvumi

5.1. Ekonomiskie ieguvumi 

Šī projekta īstenošanai ir būtisks ekonomisks ieguvums. Pirmkārt, tas samazina uzņēmuma izmaksas. Ja šis projekts nebūtu, elektrostacijas cirkulējošās ārējās drenāžas attīrīšanai būtu nepieciešams kvalificētām personām uzticēt ārpakalpojumus. Sakarā ar cirkulējošās ārējās drenāžas augsto koncentrāciju un lielo apjomu, apstrādes un transportēšanas izmaksas ir augstas. Ja apstrādi nenodod ārpakalpojumiem kvalificētām struktūrām, attiecīgās iestādes uzliks naudas sodus. Līdz ar to šī projekta īstenošana būtiski samazina uzņēmuma notekūdeņu attīrīšanas izmaksas un iespējamās soda naudas. Otrkārt, tas samazina sociālās izmaksas. Ja cirkulējošā ārējā drenāža tiktu novadīta neattīrīta, radītais ūdens piesārņojums samazinātu lauksaimniecības un zivsaimniecības ražu, ietekmējot apkārtējās lauksaimniecības un zivsaimniecības attīstību. Tādējādi šī projekta īstenošana būtiski samazina sociālās izmaksas. Treškārt, tas netieši samazina rezidentu ārstniecības izdevumus. Bez šī projekta neizbēgami tiktu piesārņota pazemes ūdeņu vide, apdraudot apkārtējo iedzīvotāju veselību un būtiski palielinot viņu ārstniecības izdevumus. Līdz ar to šī projekta īstenošana netieši samazina iedzīvotāju ārstniecības izdevumus. Visbeidzot, tas palielina zemes vērtību. Īstenojot šo projektu, tiek samazināts piesārņojums no elektrostacijas cirkulējošās ārējās drenāžas, padarot apkārtējo zemi pievilcīgāku investīcijām un rūpnīcas celtniecībai.

5.2. Sociālie pabalsti

Šī projekta īstenošanai ir būtisks sociālais ieguvums. Pirmkārt, tas aizsargā apkārtējo ūdens vidi. Tieša cirkulācijas ārējās drenāžas novadīšana ar augstu kaitīgo vielu koncentrāciju radītu lielu kaitējumu apkārtējai ūdens videi un ietekmētu ūdens ekosistēmu. Otrkārt, tas aizsargā tuvumā esošo iedzīvotāju veselību un uzlabo viņu dzīves kvalitāti. Augstā organisko vielu koncentrācija cirkulējošā ārējā drenā padarītu upes melnas un smakas, ja tās izplūst. Turklāt tas būtiski ietekmētu ūdens kvalitāti, padarot neiespējamu ūdensdzīvnieku, piemēram, zivju, izdzīvošanu, izraisot zivju nepatīkamu smaku un ietekmējot apkārtējo iedzīvotāju dzīves vidi un dzīves kvalitāti. Līdz ar to šī projekta īstenošana lielā mērā pasargā tuvējo iedzīvotāju veselību.

5.3. Vides ieguvumi

Šī projekta īstenošana būtiski samazina apkārtējo ūdenstilpņu piesārņojumu no elektrostacijas cirkulējošās ārējās drenāžas un aizsargā tuvējo iedzīvotāju dzīves vidi. Tas samazina CODcr gadā par aptuveni 385 tonnām, BSP₅ par aptuveni 23 tonnām, TN par aptuveni 150 tonnām, TP par aptuveni 3 tonnām un SS par aptuveni 370 tonnām.

6 Secinājums

Šis projekta gadījums parāda, ka AO + Fenton reakcijas tvertnes + BAC kombinētais process efektīvi attīra piesārņotājus cirkulējošā ārējā kanalizācijā no spēkstacijām, panākot stabilu notekūdeņu kvalitāti, kas atbilst noteiktajiem izplūdes standartiem. CODcr samazinājums sasniedz 85%, kopējā slāpekļa samazinājums sasniedz 87%, un kopējā fosfora samazinājums sasniedz 90%. Lai gan BOD₅ un amonjaka slāpekļa noņemšanas rādītāji nav augsti to zemās ieplūstošās koncentrācijas dēļ, tie joprojām atbilst standartiem. Tas parāda, ka AO + Fenton reakcijas tvertnes + BAC kombinētais process nodrošina ievērojamu attīrīšanas efektu un izcilu notekūdeņu kvalitāti spēkstacijas cirkulējošajai ārējās drenāžas sistēmai. Šis kombinētais process var sasniegt augstu automatizācijas pakāpi, tam ir zemas tehniskās prasības, un tas piedāvā vienkāršu darbību un pārvaldību. Tas nodrošina vērtīgu atsauci citiem projektiem, kas apstrādā cirkulācijas ārējo kanalizāciju no spēkstacijām, vienlaikus sniedzot nozīmīgus ekonomiskos, sociālos un vides ieguvumus, kam ir liela nozīme spēkstaciju ilgtspējīgā attīstībā un darbībā.