Sjiņaņas Cjaņhe ūdens kvalitātes attīrīšanas iekārtas dizaina un prakses modernizācija, pamatojoties uz AAOAO{0}}MBBR procesu un ozona oksidēšanu
Qingdao kā galvenā valsts piekrastes centrālā pilsēta ir sasniegusi ievērojamus rezultātus ekoloģiskās pārvaldības jomā. Tomēr, salīdzinot ar augstākā līmeņa-starptautiskajām metropolēm, pilsētas ūdens vides pārvaldības sistēma joprojām saskaras ar strukturālām problēmām.
Pašlaik pastāv atšķirības starp drenāžas cauruļu tīkla pārklājuma līmeni, notekūdeņu attīrīšanas iekārtu darbības efektivitāti un sabiedrības cerībām uz augstas{0}ūdens vides kvalitāti. Ir arī attālums no ekoloģiskās vīzijas īstenošanas par "Skaistās Qingdao" celtniecību.
Lai risinātu šīs problēmas, Qingdao ir steidzami jāīsteno sistemātiski pasākumi, piemēram, zinātniskā plānošana, optimizēta resursu sadale un pastiprināti ieguldījumi infrastruktūrā. Šo centienu mērķis ir vispusīgi uzlabot notekūdeņu savākšanas tīkla un termināļa attīrīšanas jaudas efektivitāti, tādējādi nostiprinot ekoloģisko pamatu pilsētas ilgtspējīgai attīstībai.
Xin'an Qianhe ūdens kvalitātes attīrīšanas rūpnīcas projekts atrodas Qingdao rietumu krasta jaunajā apgabalā. Tā projektētā attīrīšanas jauda ir 50 000 m³/d, kopējā objekta platība ir 33 154 m² un kopējās investīcijas 182,4 miljonu juaņu apmērā. Projekta priekšizpētes ziņojums tika pabeigts 2021. gada martā, provizoriskais projekts un budžets tika apstiprināti tā paša gada jūnijā, un būvniecība oficiāli tika uzsākta 2023. gada aprīlī. Šobrīd tā ir būvniecības stadijā. Sākotnējais projekts paredzēja, ka galvenajiem notekūdeņu parametriem jāatbilst V klases standartiem, kas norādīti GB 3838-2002 "Vides kvalitātes standarti virszemes ūdeņiem", savukārt kopējā slāpekļa (TN) un citiem rādītājiem bija jāatbilst A kategorijas standartiem GB 18918-2002 "Komunālo notekūdeņu attīrīšanas iekārtu piesārņojošo vielu novadīšanas standarts".
2022. gada martā Cjindao ūdens lietu pārvalde izdeva “Paziņojumu par komunālo notekūdeņu attīrīšanas iekārtu modernizācijas un renovācijas darbu veikšanu Cjindao”. Šis paziņojums paredzēja, ka attīrīšanas iekārtās Dzjaodžou līcī, Bohai līcī un gar upēm ir jāpabeidz jauninājumi, paaugstinot izplūdes standartu līdz gandrīz -IV klases virszemes ūdens kvalitātei, notekūdeņu TN kontrolējot no 10 līdz 12 mg/l. Šīs politikas izlaišana notika laika posmā no projekta sākotnējās projekta apstiprināšanas (2021. gada jūnijā) līdz tā fiziskajai uzsākšanai (2023. gada aprīlī), radot tehnisku plaisu starp jau apstiprinātajiem oriģinālajiem projektēšanas standartiem un jaunākajām vides prasībām. Kā jaunai notekūdeņu attīrīšanas iekārtai Rietumkrasta jaunajā apgabalā, lai nodrošinātu atbilstību pēc pabeigšanas, bija nepieciešams vienlaikus veikt procesa optimizāciju būvniecības posmā un izstrādāt ekonomiski pamatotu modernizācijas plānu, izmantojot priekšizpēti.
1. Procesu shēmas projektēšana un izvēle
1.1. Paredzētā notekūdeņu kvalitāte
Projekta notekūdeņu standarti tika paaugstināti no kvazi{0}}V klases uz kvazi-IV klases virszemes ūdens kvalitāti. Bija nepieciešami saprātīgi tehniski risinājumi, lai vēl vairāk samazinātu tādu rādītāju vērtības kā BSP, ĶSPCr,TN, NH₃-N un TP notekūdeņos. Īpaša analīze ir parādīta1. tabula.
1.2. Inženiertehniskās shēmas izvēle
Būvējamās rūpnīcas procesa plūsma ir parādīta1. attēls.
Uzbūvētajā rūpnīcā tiek izmantots process "Pirmapstrāde + modificēta AAOAO bioķīmiskā tvertne + sekundārā sedimentācijas tvertne + augstas -efektivitātes sedimentācijas tvertne + V-tipa filtrs + ozona oksidēšana". Konstrukciju plānojums ir kompakts, neatstājot pārpalikumu zemi labiekārtošanas projektam, kas tāpēc jābalsta uz notiekošo būvniecību. Jaunināšana galvenokārt ir vērsta uz tādu piesārņotāju kā ĶSP noņemšanaKr, NH₃-N, TN un TP. Tika ierosinātas divas salīdzinošās shēmas, kā sīki aprakstīts2. tabula.
1. shēma: AAOAO-MBBR + augstas-efektivitātes sedimentācijas tvertnes process
- Bioķīmiskās sistēmas modifikācija: optimizējiet būvējamās AAOAO bioķīmiskās tvertnes struktūru. Palieliniet denitrifikācijas spēju, paplašinot anoksiskās zonas tilpumu. Vienlaikus pievienojiet MBBR nesējus lokāli aerobajā zonā, lai izveidotu saliktu procesu, stiprinot NH₃-N un TN bioķīmiskās noņemšanas efektivitāti.
- Fizikāli ķīmiskās sistēmas jauninājums: optimizējiet augstas -efektivitātes sedimentācijas tvertnes tvertnes struktūru un atbalsta aprīkojuma parametrus, lai nodrošinātu stabilu TP atbilstību.
- Uzlabota ārstēšanas uzlabošana: Palieliniet devu ozona oksidācijas blokā, lai vēl vairāk noārdītu ugunsizturīgo organisko vielu, nodrošinot ĶSPKrizpildes izpilde.
2. shēma: augstas-efektivitātes sedimentācijas tvertne + denitrifikācijas dziļās slāņa filtra process
- Darbības režīma optimizācija: Saglabājiet AAOAO bioķīmiskās tvertnes sākotnējo struktūru. Pievienojiet regulējamas aerācijas ierīces post-anoksiskajā zonā, lai dinamiski pārslēgtos starp bezoksiskajiem/aerobajiem režīmiem, pamatojoties uz ieplūdes kvalitāti, nodrošinot NH₃-N apstrādes efektivitāti.
- Fizikāli ķīmiskās sistēmas jauninājums: optimizējiet augstas -efektivitātes sedimentācijas tvertnes tvertnes struktūru un atbalsta aprīkojuma parametrus, lai nodrošinātu stabilu TP atbilstību.
- Denitrificējošā filtra pieņemšana: pārveidojiet V-tipa filtru par denitrificējošu dziļas slāņa filtru, izmantojot oglekļa avota dozēšanu, lai uzlabotu TN noņemšanas spēju.
- Uzlabota ārstēšanas uzlabošana: Palieliniet devu ozona oksidācijas blokā, lai vēl vairāk noārdītu ugunsizturīgo organisko vielu, nodrošinot ĶSPKrizpildes izpilde.
Abas shēmas var atbilst prasībām attiecībā uz slāpekļa un fosfora atdalīšanu. 1. shēmā tiek izmantotas bioķīmiskās tvertnes modifikācijas, lai panāktu TN noņemšanu. Tās priekšrocība ir pilnīga ieplūstošā oglekļa avota izmantošana. Ja ieplūstošais TN svārstās, TN noņemšanai bezskābekļa zonā var pievienot arī ārēju oglekļa avotu. Salīdzinājumam, 2. shēmā izmantotajam denitrifikējošajam dziļslāņa filtram ir nepieciešams izmantot ārēju oglekļa avotu, un tam ir nepieciešama ilgstoša mikrobu aktivitātes uzturēšana filtrā, palielinot ekspluatācijas izmaksas. Lai gan būvniecības investīciju izmaksas abām shēmām ir salīdzināmas, pamatojoties uz daudzdimensionāliem apsvērumiem, tostarp darbības izmaksu kontroli, procesa stabilitāti un oglekļa avota izmantošanas efektivitāti, 1. shēma -, kas piedāvā gan ekonomisku efektivitāti, gan darbības elastību, galu galā tika izvēlēta kā modernizācijas projekta īstenošanas process.
2. Galvenie inženiertehniskie projektēšanas punkti
2.1. Bioķīmiskās sistēmas modifikācija
MBBR procesa pamattehnoloģija ir panākt, lai ar konstrukcijas palīdzību panāktu efektīvu piekaramo nesēju plūstošo kustību, tādējādi ievērojami uzlabojot sistēmas bioloģiskās noārdīšanās efektivitāti attiecībā uz piesārņotājiem. Šī procesa sistēma sastāv no pieciem galvenajiem elementiem: augstas -mehāniskās-izturības bioplēves nesējiem, pielāgotas hidrauliskās tvertnes struktūras, virziena aerācijas sistēmas, precīzas pārtveršanas ekrāna ierīces un šķidruma piedziņas iekārtas. Balstoties uz koriģētajiem rezervuāru tilpumiem un projektētajiem parametriem ekspluatācijas 20 000 m³/d notekūdeņu attīrīšanas iekārtu (MBBR) nomas projekta ietvaros reģionālajā kanalizācijas sistēmā, aprēķinātā kopējā nepieciešamā piekaramo nesēju efektīvā virsma ir aptuveni 2 164 000 m². MBBR nesēju projektētā efektīvā īpatnējā virsma ir lielāka par 750 m²/m³. Modificētā AAOAO-MBBR tvertnes tilpuma konstrukcijas aprēķinu tabula ir parādīta3. tabula.
2.2. Fizikāli ķīmiskās sistēmas jaunināšana
Augstas{0}}efektivitātes sedimentācijas tvertne ir paredzēta darbam divās paralēlās grupās. Šīs vienības atjaunošanai tiek izmantota procesa pakotnes veidlapa, kurā aprīkojuma piegādātājs nodrošina pilnīgas -procesa tehniskās garantijas un darbības saistības. Galvenie procesa parametri un aprīkojuma konfigurācijas ir šādas.
Koagulācijas tvertne sastāv no divām grupām ar kopā 4 nodalījumiem. Projektētais viena nodalījuma izmērs ir 2,675 m × 2,725 m × 5,9 m. Maksimālais aiztures laiks ir aptuveni 3,8 minūtes ar ātruma gradientu (G), kas ir lielāks vai vienāds ar 250 s-¹. Katrs maisītājs ir konfigurēts ar vienas-vienības jaudu 4 kW.
Flokulācijas tvertne sastāv no divām grupām ar kopā 2 nodalījumiem. Projektētais viena nodalījuma izmērs ir 5,65 m × 5,65 m × 5,9 m. Maksimālais aizturēšanas laiks ir aptuveni 8,3 minūtes. Vilces caurules iekšējais diametrs ir 2575 mm. Tas ir konfigurēts ar Φ2500 mm turbīnas{13}}tipa maisītājiem, katrs ar jaudu 7,5 kW.
Sedimentācijas tvertne sastāv no divām grupām. Slīpu cauruļu platība vienai grupai ir aptuveni 84 m². Sedimentācijas tvertnes diametrs ir 11,7 m. Projektētā vidējā hidrauliskā slodze uz slīpās caurules virsmas ir 12,4 m³/(m²·h), ar maksimālo vērtību 16,1 m³/(m²·h). Sedimentācijas zonas projektētā vidējā hidrauliskā slodze ir 7,6 m³/(m²·h), ar maksimālo vērtību 9,9 m³/(m²·h).
Ķīmisko vielu dozēšanas sistēma ir konfigurēta šādi: Komerciālais polialumīnija hlorīda (PAC) šķidrums (10% Al2O3) ir paredzēts kā koagulants, ko dozē vairākos punktos koagulācijas tvertnes ieplūdes daļā. Paredzētā maksimālā deva ir 300 mg/l, ar vidējo devu 150–200 mg/l. Tiek izmantoti mehāniskie diafragmas dozēšanas sūkņi, kas konfigurēti ar 10{8}} tiešsaistes atšķaidīšanas sistēmu. Anjonu poliakrilamīds (PAM) ir izveidots kā flokulants, kas tiek ievadīts augstas efektivitātes sedimentācijas tvertnes flokulācijas sadaļā. Tiek izmantots pilnībā automātisks nepārtrauktas PAM šķīduma pagatavošanas un dozēšanas bloks ar šķīduma koncentrāciju 2 g/l. Paredzētā maksimālā deva ir 0,6 mg/l, ar vidējo devu 0,3 mg/l. Dozēšanas sūkņi ir skrūves tipa dozēšanas sūkņi, kas aprīkoti arī ar 10 kārtīgu tiešsaistes atšķaidīšanas sistēmu.
2.3. Izmēģinājuma-Ozona oksidācijas eksperimenta mēroga pārbaude
Lai pārbaudītu modernizētās iekārtas notekūdeņu iespējamību, kas stabili atbilst IV klases virszemes ūdeņu standartiem (ĶSP koncentrācija ir mazāka vai vienāda ar 30 mg/L), šajā pētījumā par pētījuma priekšmetu 2024. gada jūnijā tika izvēlēti sekundārie notekūdeņi no Lianvanes ūdens kvalitātes attīrīšanas iekārtas pirmās un otrās fāzes. veikta. Eksperimenta mērķis bija novērtēt šī procesa pielietojamību Xin'an projekta izstrādē un mērķa sasniedzamību.
Šajā eksperimentā tika izmantota esošā maza{0}}smilšu filtrēšanas iekārta (attīrīšanas jauda 1,5 m³/h) Lianvanes rūpnīcā. Vietnē tika uzstādīta izmēģinājuma-mēroga ozona oksidācijas reakcijas iekārta (torņa reaktors, efektīvais tilpums 0,5 m³). Esošās sekundārās sedimentācijas tvertnes notekūdeņi tika filtrēti ar mazo smilšu filtru, pēc tam pacelti ar sūkni, lai no augšas iekļūtu ozona oksidācijas tornī. Ozona oksidējošā iedarbība tika izmantota ugunsizturīgo organisko vielu noņemšanai no ieplūdes, panākot turpmāku ĶSP samazināšanu.
2.3.1. "Smilšu filtrēšana + ozona oksidēšana" ar ozona devu 20 mg/l un HAT 30 min.
Šajā izpētes fāzē ieplūstošā ĶSP koncentrācija bija robežās no 38,2 līdz 43,4 mg/l, vidēji 40,4 mg/l. Pēc apstrādes ar "smilšu filtrēšanas + ozona oksidācijas" procesu galīgais notekūdeņu ĶSP bija vidēji 28,8 mg/l. Eksperimentā atklājās, ka tad, kad ĶSP koncentrācija bija augsta, joprojām bija gadījumi, kad notekūdeņu ĶSP neatbilda standartam. Turklāt izmēģinājuma testa galīgā notekūdeņu krāsa palika augstāka nekā ieplūstošā krāsa, neatbilstot izplūdes standartam. Sīkāka informācija ir parādīta2. attēls (a).
2.3.2 "Smilšu filtrēšana + ozona oksidēšana" ar ozona devu 25 mg/l un HAT 30 min.
Lai vēl vairāk uzlabotu ĶSP noņemšanu un samazinātu notekūdeņu krāsu, šajā fāzē turpināja palielināt ozona devu, vienlaikus saglabājot HAT 30 minūtes. Šajā eksperimentālajā fāzē ieplūstošā ĶSP koncentrācija svārstījās no 36,3 līdz 46,2 mg/l, vidēji 40,4 mg/l. Pēc apstrādes ĶSP koncentrācija tika samazināta līdz 28 mg / l. Pilottesta galīgā notekūdeņu krāsa joprojām saglabājās augstāka par ieplūstošo, neatbilstot izplūdes standartam. Sīkāka informācija ir parādīta2(b) attēls.
2.3.3. "Smilšu filtrēšana + ozona oksidēšana" ar ozona devu 30 mg/l un HAT 30 min.
Apstākļos, kad ozona deva ir 30 mg/L un HAT 30 minūtes, process "Smilšu filtrēšana + ozona oksidēšana" uzrādīja labu sekundāro notekūdeņu ĶSP apstrādes efektivitāti. Šajā testa fāzē ieplūstošā ĶSP koncentrācija svārstījās no 38,2 līdz 42,2 mg/l, vidēji 40,2 mg/l. Pēc apstrādes notekūdeņu ĶSP koncentrācija palika stabila zem 30 mg/l, vidēji 26 mg/l. Šajā fāzē process arī demonstrēja labu krāsu noņemšanas efektivitāti, izmērot krāsu pastāvīgi zem 20, kas stabili atbilst izlādes standartam. Sīkāka informācija ir parādīta2. attēls (c).
2.3.4. Eksperimentālais secinājums
Pamatojoties uz eksperimentālajiem rezultātiem, optimālos reakcijas apstākļos ozona devas (30 mg/L) attiecība pret ĶSP atdalīšanu (12,2 mg/L) ozona apstrādes blokā bija 2,45:1,00.
Izmēģinājuma eksperiments pierādīja, ka uzlabotais attīrīšanas process "Smilšu filtrēšana + ozona oksidēšana" var efektīvi samazināt Lianvanhe rūpnīcas reprezentatīvo sekundāro notekūdeņu ĶSP vērtību. Tāpēc, pieņemot procesu "Smilšu filtrēšana + ozona oksidēšana" kā uzlaboto attīrīšanas procesu Xin'an Qianhe projektam, ir laba iespēja un var nodrošināt, ka projekta notekūdeņu ĶSP saglabājas stabili zem 30 mg/l.
3. Secinājums
Šis pētījums koncentrējas uz trim galvenajiem modifikācijas moduļiem: bioķīmiskā apstrādes sistēma izmanto AAOAO-MBBR hibrīda (apturētas un pievienotas augšanas) procesu; fizikāli ķīmiskās apstrādes iekārta optimizē tvertnes struktūru un aprīkojuma izvēli augstas efektivitātes sedimentācijas tvertnei; un uzlabotās apstrādes saite ir apstiprināta, izmantojot izmēģinājuma-mēroga ozona oksidācijas eksperimentu.
Izmantojot šīs procesa ķēdes sinerģisku optimizāciju, tiek izveidota pilna -procesa apstrādes sistēma “Bioķīmiskā uzlabošana — fizikāli ķīmiskā uzlabošana — uzlabota aizsardzība”. Vienlaikus šis inženiertehniskais projekts atbilst objektīvajam faktam par notiekošā pašreizējā projekta būvniecības faktu, kas rada nepieciešamību saskaņoti optimizēt visu būvju būvniecības secību, lai maksimāli izmantotu esošās telpas un samazinātu renovācijas darba slodzi.
Projektā kā projektēšanas ietekmes kvalitātes etalons tiek izmantots būvējamās rūpnīcas notekūdeņu kvalitātes standarts. ĶSP izplūdes koncentrācijaKr, BOD₅, NH₃-N un TP atbilst IV klases standartiem (TN mazāks vai vienāds ar 10/12 mg/L), kas norādīti GB 3838-2002 "Vides kvalitātes standarti virszemes ūdeņiem". Pārējiem rādītājiem jāatbilst A kategorijas standartiem GB 18918-2002 "Piesārņojošo vielu novadīšanas standarts sadzīves notekūdeņu attīrīšanas iekārtām". Šī modernizācijas projekta projektēšanas mērogs ir 50 000 m³/d, kopējās investīcijas ir 27,507 miljoni juaņas, ekspluatācijas izmaksas ir 0,3 juaņas/m³, kopējās izmaksas ir 0,39 juaņas/m³ un ekspluatācijas ūdens cena ir 0,45 juaņa/m³.