Примена комбинованог процеса АО-Фентон-БАЦ у третману електране циркулишуће спољне дренаже Опис

Примена АО + Фентон реакционог резервоара + БАЦ комбинованог процеса за третман циркулишуће спољне дренаже у електранама

Систем циркулације воде је суштински систем за хлађење потребан за рад електране. Његов принцип укључује увођење хладне воде у кондензатор за континуирану циркулацију ради хлађења јединица. Систем постиже равнотежу кроз континуирано издувавање и допуњавање новим изворима воде. Део воде у систему циркулације воде се загрева и ствара пару, која се преко врха испушта у атмосферу, док се други део испушта у околину као циркулишућа спољна дренажа из електране.

Тренутно већина домаћих електрана користи процес "предтретман + ултрафилтрација + реверзна осмоза" за третман циркулишуће спољне дренаже. Међутим, процес ултрафилтрације и реверзне осмозе има неколико проблема: (1) Неадекватни процеси предтретмана резултирају лошим ефектима предтретмана, што смањује ефикасност третмана наредних процеса. (2) Током рада, мембране су често и озбиљно зачепљене загађивачима, што захтева од оператера да често врше хемијско чишћење мембране, скраћујући радни век мембране, што захтева честу замену мембране и резултира високим трошковима замене мембране. Инхибитори каменца и инхибитори корозије се таложе током рада, зачепљују филтере кертриџа и мембране за реверзну осмозу, што доводи до честог хемијског чишћења мембране и замене филтер кертриџа током рада. Поред тога, инхибитори каменца и инхибитори корозије лако реагују са високо{8}}валентним јонима, утичући на формирање коагула, што доводи до лоше ефикасности коагулације. (3) Мембрански системи захтевају велике инвестиције у изградњу и захтевају високу техничку стручност од оператера током рада и одржавања.

Свеобухватно постројење за пречишћавање отпадних вода у одређеној електрани усвојило је комбиновани процес АО + Фентон реакциони резервоар + БАЦ за третман циркулишуће спољне дренаже. Овај процес не само да постиже добар квалитет ефлуента и једноставан рад, већ и значајно смањује оперативне трошкове постројења и штити околно еколошко окружење.
 

1 Анализа квалитета отпадних вода

Циркулишућа спољна дренажа из електране углавном долази од воде која се користи за расхладне јединице кроз континуирану циркулацију у кондензатору. Ову врсту отпадних вода карактерише ниска концентрација органске материје и лоша биоразградивост. Додатно, да би се спречило стварање каменца у цевоводу током рециркулације расхладне воде, електрана редовно додаје инхибиторе каменца и инхибиторе корозије у циркулишућу воду, што резултира релативно високим укупним садржајем азота у циркулишућој води за хлађење. Остале карактеристике укључују висок салинитет, високе концентрације високо-валентних јона као што су Фе³⁺, Ца²⁺, Мг²⁺, Ал³⁺ и релативно високу тврдоћу.

На основу ових карактеристика отпадних вода, свеобухватно постројење за пречишћавање отпадних вода прво је инсталирало АО резервоар за уклањање амонијачног азота и укупног азота из отпадних вода. Након тога, Фентон реакциони резервоар је инсталиран након процеса биолошког третмана како би се генерисали јаки оксиданти кроз хемијску реакцију између водоник пероксида и гвожђе сулфата, разграђујући непослушна органска једињења у лако разградива и смањујући хемијску потребу за кисеоником и укупним фосфором. Коначно, за уклањање СС и амонијачног азота коришћени су таложник са косим цевима и БАЦ резервоар, чиме је постигнута усклађеност.

2 Преглед пројекта

2.1 Брзина протока и квалитет воде

Проток је 220 м³/х. Квалитет улазне воде је одређен на основу података мониторинга, а квалитет ефлуента мора бити у складу са стандардима за испуштање класе А „Стандарда за испуштање загађујућих материја за комунално постројење за пречишћавање отпадних вода“ (ГБ18918-2002). Као што је приказано уТабела 1, доводне отпадне воде у овом пројекту карактерише висок ЦОДцр, укупни азот, укупни фосфор и СС, са релативно ниским садржајем амонијачног азота и укупног фосфора.

 2.2 Кључни изазови пројекта

Отпадне воде у овом пројекту циркулишу спољну дренажу из електране. Кључни изазови у третману су непослушни загађивачи као што су ЦОДцр, укупни фосфор и укупни азот у производним отпадним водама.

(1) Отпадне воде имају низак Б/Ц однос. Током стварног рада овог пројекта, инфлуент може да садржи значајну количину непослушне органске материје коју је тешко биоразградити, са Б/Ц односом од приближно 0,08, што спада у категорију тешко-за-биоразградњу. Процес третмана за овај пројекат треба да укључи напредне мере оксидације како би се повећао Б/Ц однос и тиме побољшала биоразградивост. Ово представља кључни изазов у ​​пречишћавању отпадних вода за овај пројекат.

(2) Отпадне воде садрже високе нивое макромолекуларних органских једињења, која се тешко уклањају само конвенционалним биолошким третманом. Ово је још један кључни изазов у ​​пречишћавању отпадних вода за овај пројекат.

(3) Да би се смањили оперативни трошкови и побољшала ефикасност пројекта, дизајн треба да минимизира број пумпи које се користе за подизање отпадних вода и муља и максимално искористи гравитациони ток. Ово представља кључни фокус овог пројекта и веома је значајно за смањење оперативних трошкова.

2.3 Процес третмана

(1) Процес претходног третмана. Отпадне воде у овом пројекту садрже многе врсте загађивача, имају сложен састав и показују значајне пХ варијације, што свеобухватно пречишћавање чини тешким и скупим. Резервоар за изједначавање је посебно инсталиран у процесу предтретмана како би се хомогенизовао и изједначио проток, смањујући утицај флуктуација квалитета воде на систем за пречишћавање отпадних вода.

(2) Процес биолошког третмана. Процес треба да буде напредан, зрео, ефикасан, лак за руковање, високо интелигентан, да захтева минималан простор и да има ниске оперативне трошкове. За овај пројекат је одабран „АО“ процес. Овај процес се широко користи у Кини, са напредном и зрелом технологијом, високом ефикасношћу пречишћавања, практичном производњом, ниском производњом заосталог муља и поузданим квалитетом отпадних вода.

(3) Напредни процес лечења. Процес "Фентонова оксидација + таложник са косим цевима + БАЦ" је одабран као напредни процес третмана за овај пројекат. Овај процес користи јаке оксидирајуће слободне радикале настале Фентоновом реакцијом за оксидацију и разлагање заосталих непослушних органских једињења, претварајући их у органска једињења која се могу разградити природним микроорганизмима. Истовремено, побољшава уклањање фосфора хемијским мерама, служећи као заштита да се осигура потпуна усклађеност са фосфором. Након тога, уклањање органске материје се завршава седиментацијом у таложници са косим цевима и адсорпцијом и биоразградњом у БАЦ резервоару, испуњавајући стандарде за испуштање.

(4) Процес третмана муља. Резервоар за згушњавање муља има снажан капацитет складиштења, ниску потрошњу енергије, ниске оперативне трошкове и једноставан рад. Вијчана преса има ниске трошкове опреме и одржавања, заузима минималан простор, троши мање хемикалија, производи ниску буку и постиже сувоћу талога између 20% и 25%, показујући добре перформансе одводње.

2.4 Дијаграм тока процеса

Постројење за пречишћавање отпадних вода усваја процес "АО резервоар + секундарни резервоар за седиментацију + Фентон реакциони резервоар + нагнута цев за седиментацију + БАЦ + резервоар за дезинфекцију", као што је приказано уСлика 1.

2.5 Процесне јединице и функције

(1) Резервоар за изједначавање. Смањује утицај флуктуација органског оптерећења на накнадне процесе третмана, спречава брзе промене у брзини протока или квалитету воде да утичу на низводне процесе третмана (биолошке или хемијске), и одржава стабилно окружење за микроорганизме у процесима биолошког третмана и стабилно реакционо окружење у процесима хемијског третмана. Потопљене пумпе су уграђене у резервоар за подизање отпадних вода у аноксични резервоар.

(2) АО резервоар. АО резервоар је опремљен комбинованим паковањем и потапајућим мешалицама. Комбиновано паковање обезбеђује довољно животног простора за денитрификационе микроорганизме и аеробне микроорганизме, док потопљене мешалице обезбеђују равномерну дистрибуцију органске материје у води. У аноксичном резервоару се уклања већина амонијачног азота. У аеробном резервоару се уклања већина органске материје, амонијачни азот се претвара у нитратни азот и ствара се аеробно окружење да организми који акумулирају фосфор-усвоје фосфор. Муљ богат-фосфором се на крају уклања у секундарном седиментационом резервоару као муљ.

(3) Секундарни таложник. Секундарни таложник је опремљен покретним мостом за стругање и муљним пумпама. Након седиментације, муљ се струга у резервоар за муљ помоћу покретног моста, а затим се пумпама за муљ пумпа у резервоар за муљ, значајно смањујући СС у отпадној води.

(4) Фентон реакциони резервоар. При ниском пХ, Х₂О₂ се каталитички разлаже од Фе²⁺ да би се произвео ·ОХ, који може оксидирати већину органских једињења у води. Такође може потпуно оксидирати органска једињења која је тешко третирати биолошким или конвенционалним реакцијама хемијске оксидације. ·ОХ реагује са органским супстанцама у отпадној води, разлажући их на ЦО₂ и воду, значајно смањујући концентрацију-тешких-органских једињења у отпадној води и повећавајући Б/Ц однос, чиме се побољшава ефикасност третмана накнадног БАЦ резервоара.

(5) Таложник са косом цеви. Паковање косих цеви у таложници са косим цевима агрегира суспендоване чврсте материје и флокуле формиране у Фентон реакционом резервоару на површини косих цеви. Уз помоћ гравитације, муљ се таложи на дну и пумпама се пумпа у резервоар за згушњавање муља, смањујући СС у отпадној води.

(6) Средњи резервоар. Обезбеђује стабилан квалитет отпадне воде и брзину протока, гарантујући уједначену и стабилну филтрацију у филтеру са биолошким активним угљем и побољшавајући ефикасност филтрације БАЦ резервоара.

(7) БАЦ резервоар и резервоар за повратно испирање. БАЦ резервоар садржи медиј за филтрирање са активним угљем, који има јак капацитет адсорпције, ефикасно филтрира штетне супстанце и микроорганизме у води и уклања суспендоване чврсте материје. Резервоар за повратно испирање је опремљен пумпама за повратно испирање за повратно испирање филтерског медија у филтеру, спречавајући зачепљење.

(8) Резервоар за дезинфекцију. Натријум хипохлорит се додаје у резервоар да убије штетне бактерије у води, смањујући садржај штетних бактерија у отпадној води.

(9) Резервоар за муљ и вијчана преса. Муљ из АО резервоара, секундарног таложника, косих цевних таложника и БАЦ резервоара се пумпа у резервоар за муљ помоћу пумпи за муљ. Након згушњавања, муљ се пумпама за муљ пумпа у вијчану пресу (са катјонским ПАМ-ом који се додаје током одводњавања). Кроз резервоар за згушњавање муља и вијчану пресу, садржај влаге у муљу се значајно смањује, што олакшава одлагање.

2.6 Карактеристике комбинованог процеса

(1) АО резервоар има високу ефикасност уклањања органских материја, амонијачног азота и других загађивача у отпадној води. У аноксичном резервоару, бактерије конзумирају органска једињења која садрже Ц да би допунили своју енергију и смањили нитратни азот који се враћа из аеробног резервоара у Н₂, довршавајући денитрификацију, а истовремено уклањајући део БПК₅. Реакције хидролизе се такође дешавају у аноксичном резервоару, повећавајући Б/Ц однос отпадне воде и побољшавајући њену биоразградљивост. У аеробном резервоару се уклања већина органске материје и фосфора, а амонијачни азот се претвара у нитратни азот.

(2) Фентон реакциони резервоар користи јаке оксидирајуће Фентонове реагенсе (Фе²⁺ и Х₂О₂ помешане у одређеној пропорцији) да произведе високо оксидирајући ·ОХ, што обезбеђује добре ефекте оксидационог третмана. Производи реакције ЦО₂ и вода су не-токсични и безопасни. Процес има добре оперативне карактеристике, релативно ниску брзину и цену третмана на собној температури, високу ефикасност оксидације, ниске трошкове третмана и може значајно смањити потешкоће у третману отпадних вода.

(3) Из перспективе предузећа, уређење АО резервоара, а затим реакционог резервоара Фентон значајно смањује оперативне трошкове у поређењу са уређивањем прво Фентон реакционог резервоара, а затим АО резервоара. Ако би се прво поставио Фентон реакциони резервоар, а затим АО резервоар, органско оптерећење АО резервоара би се повећало, што би захтевало од њега да третира високо-валентне органске молекуле настале оксидацијом непослушних органских једињења у Фентоновом реакционом резервоару. Ово би захтевало додавање великих количина извора угљеника током рада, што би значајно повећало трошкове набавке извора угљеника и оперативне трошкове. Постављање АО резервоара, а затим Фентон реакционог резервоара, омогућава третман разградивих органских материја у предњем делу и непослушних органских материја у задњем делу, смањујући оперативне трошкове уз значајно смањење концентрације органске материје у отпадној води.

(4) Узимајући у обзир висок ЦОД у инфлуенту, БАЦ је одабран као напредни процес третмана за даље смањење органске материје у отпадној води. Активни угаљ има велику специфичну површину, омогућавајући органској материји и микроорганизмима да се приањају за њу, продужавајући време њиховог контакта и на тај начин побољшавајући ефикасност микробне разградње. Поред активног угља, резервоар је опремљен и системом за аерацију, који не само да повећава брзину кретања органске материје у води, обезбеђује кисеоник микроорганизмима и побољшава ефикасност пречишћавања, већ и промовише контакт суспендованих микроорганизама и органских супстанци у дотоку, побољшавајући ефикасност третмана суспендованих микроорганизама.

2.7 Процесне јединице и параметри

Процесне јединице и параметри за овај пројекат су приказани уТабела 2.

3 Статус операције

Овај пројекат је прошао пријем у јуну 2022. године, са свим индикаторима загађивача у ефлуенту који испуњавају наведене стандарде за испуштање, приказане уТабела 3.

4 Оперативни трошкови

Укупни оперативни трошкови за овај пројекат су приказани уТабела 4.

5 Економске, социјалне и еколошке користи

5.1 Економске користи 

Реализација овог пројекта има значајне економске користи. Прво, смањује трошкове предузећа. Без овог пројекта, третман циркулационе спољне дренаже из електране би захтевао ангажовање квалификованих субјеката. Због велике концентрације и велике запремине циркулационе спољне дренаже, трошкови третмана и транспорта су високи. Пропуст да се третман екстернализује квалификованим субјектима би резултирао новчаним казнама од стране надлежних органа. Стога, имплементација овог пројекта значајно смањује трошкове пречишћавања отпадних вода предузећа и потенцијалне казне. Друго, смањује социјалне трошкове. Ако се циркулишућа спољна дренажа испушта нетретирана, резултирајуће загађење воде би смањило приносе у пољопривреди и рибарству, што би утицало на развој околне пољопривреде и рибарства. Тиме се реализацијом овог пројекта значајно смањују друштвени трошкови. Треће, то индиректно смањује медицинске трошкове становника. Без овог пројекта, животна средина подземних вода би неминовно била загађена, угрожавајући здравље околних становника и значајно повећавајући њихове медицинске трошкове. Дакле, реализација овог пројекта индиректно смањује медицинске трошкове штићеника. Коначно, повећава вредност земљишта. Реализацијом овог пројекта смањује се загађење из циркулационе спољне дренаже електране, чинећи околно земљиште атрактивнијим за инвестиције и изградњу фабрике.

5.2 Социјална давања

Реализација овог пројекта има значајне друштвене користи. Прво, штити околно водено окружење. Директно испуштање циркулационе спољне дренаже са високим концентрацијама штетних материја нанело би велику штету околној воденој средини и утицало на водени екосистем. Друго, штити здравље оближњих становника и побољшава њихов квалитет живота. Висока концентрација органске материје у циркулишућој спољној дренажи довела би до тога да реке постану црне и смрдљиве ако се испусте. Поред тога, то би значајно утицало на квалитет воде, онемогућавајући опстанак водених животиња као што су рибе, што би довело до неугодног-смрда рибе и утицало на животну средину и квалитет живота околних становника. Стога се реализацијом овог пројекта у великој мери штити здравље околних становника.

5.3 Користи за животну средину

Реализацијом овог пројекта значајно се смањује загађење околних водних тијела из циркулационе спољне дренаже електране и штити животна средина околних становника. Смањује годишњи ЦОДцр за приближно 385 тона, БПК₅ за приближно 23 тоне, ТН за приближно 150 тона, ТП за приближно 3 тоне и СС за приближно 370 тона.

6 Закључак

Овај пројектни случај показује да комбиновани процес АО + Фентон реакциони резервоар + БАЦ ефикасно третира загађиваче у циркулишућој спољној дренажи из електрана, постижући стабилан квалитет ефлуента који испуњава одређене стандарде за испуштање. Смањење ЦОДцр достиже 85%, смањење укупног азота достиже 87%, а смањење укупног фосфора достиже 90%. Иако стопе уклањања БПК₅ и амонијачног азота нису високе због њихових ниских концентрација утицаја, они и даље доследно испуњавају стандарде. Ово показује да комбиновани процес АО + Фентон реакциони резервоар + БАЦ постиже значајне ефекте третмана и одличан квалитет ефлуента за спољну дренажу која циркулише у електрани. Овај комбиновани процес може постићи висок степен аутоматизације, има ниске техничке захтеве и нуди једноставан рад и управљање. Пружа драгоцену референцу за друге пројекте који третирају циркулишућу спољну дренажу из електрана, истовремено испоручујући значајне економске, социјалне и еколошке користи, имајући велики значај за одрживи развој и рад електрана.