Надоградња дизајна и праксе постројења за пречишћавање квалитета воде Ксин'ан Кианхе на основу ААОАО-МББР процеса и оксидације озона
Ћингдао, као кључни национални приморски централни град, постигао је значајне резултате у еколошком управљању. Међутим, у поређењу са-међународним метрополама највишег нивоа, њен систем управљања урбаним водним окружењем и даље се суочава са структуралним изазовима.
Тренутно постоје разлике између степена покривености мрежом дренажних цеви, оперативне ефикасности постројења за пречишћавање отпадних вода и очекивања јавности за високо{0}}квалитетно водно окружење. Постоји и дистанца од реализације еколошке визије изградње „Лепог Ћингдаоа“.
Да би се суочио са овим изазовима, Ћингдао хитно треба да примени систематске мере као што су научно планирање, оптимизована алокација ресурса и ојачана улагања у инфраструктуру. Ови напори имају за циљ свеобухватно унапређење ефикасности мреже за прикупљање отпадних вода и капацитета терминала за пречишћавање, чиме се учвршћују еколошки темељи за одрживи развој града.
Пројекат постројења за пречишћавање квалитета воде Ксин'ан Кианхе налази се у новој области западне обале Кингдаоа. Има пројектовани капацитет третмана од 50.000 м³/д, укупну површину локације од 33.154 м² и укупну инвестицију од 182,4 милиона јуана. Извештај о студији изводљивости за пројекат је завршен у марту 2021. године, идејни пројекат и буџет су одобрени у јуну исте године, а изградња је званично почела у априлу 2023. Тренутно је у фази изградње. Првобитни дизајн је захтевао да кључни параметри ефлуента испуњавају стандарде класе В специфициране у ГБ 3838-2002 „Стандарди квалитета животне средине за површинске воде“, док су укупни азот (ТН) и други индикатори морали да задовоље стандарде класе А ГБ 18918-2002 „Стандард за испуштање загађивача за отпадне воде за Муу“.
У марту 2022. године, Управа за водопривреду Ћингдао издала је „Обавештење о извођењу радова на унапређењу и реновирању градских постројења за пречишћавање отпадних вода у Кингдау“. Ово обавештење захтевало је постројења за пречишћавање око залива Јиаозхоу, залива Бохаи и дуж река да заврше надоградњу, подижући стандард испуштања на квази{2}}квази{2}}квази квалитет површинске воде класе ИВ, са ТН ефлуента контролисаним између 10-12 мг/Л. Објављивање ове политике пало је у интервал између одобрења прелиминарног пројекта (јун 2021.) и његовог физичког почетка (април 2023.), стварајући технички јаз између већ одобрених оригиналних стандарда дизајна и најновијих еколошких захтева. Као ново постројење за пречишћавање отпадних вода у новој области Западне обале, да би се осигурала усклађеност по завршетку, постало је императив да се истовремено спроведе оптимизација процеса током фазе изградње и развије економски изводљив план надоградње кроз студије изводљивости.
1. Дизајн и избор шеме процеса
1.1 Пројектовани квалитет отпадних вода
Стандарди за отпадне воде пројекта су надограђени са квази-класе В на квази-класу ИВ квалитета површинске воде. Потребна су разумна техничка решења за даље смањење вредности индикатора као што су БПК, ЦОДЦр,ТН, НХ₃-Н и ТП у ефлуенту. Специфична анализа је приказана уТабела 1.
1.2 Избор инжењерско-техничке шеме
Приказан је ток процеса постројења у изградњиСлика 1.
Постројење у изградњи усваја процес „Претходна обрада + модификовани ААОАО биохемијски резервоар + секундарни седиментациони резервоар + високо-таложни резервоар + В- филтер типа + оксидација озона“. Распоред објеката је компактан, не оставља вишак земљишта за пројекат надоградње, који стога мора бити заснован на изградњи која је у току. Надоградња је првенствено усмерена на уклањање загађивача као што је ЦОДЦр, НХ₃-Н, ТН и ТП. Предложене су две упоредне шеме, као што је детаљно описано уТабела 2.
Шема 1: ААОАО-МББР + високо-процес таложника за седиментацију
- Модификација биохемијског система: Оптимизујте структуру ААОАО биохемијског резервоара у изградњи. Повећајте капацитет денитрификације проширењем запремине аноксичне зоне. Истовремено, додајте МББР носаче локално у аеробну зону да бисте формирали композитни процес, јачајући ефикасност биохемијског уклањања НХ₃-Н и ТН.
- Надоградња физичко-хемијског система: Оптимизујте структуру резервоара и параметре пратеће опреме високо{0}}ефикасног таложника да бисте обезбедили стабилну усклађеност са ТП.
- Напредно побољшање третмана: Повећајте дозу у јединици за оксидацију озона да бисте даље разградили ватросталну органску материју, обезбеђујући ЦОДЦрусклађеност са пражњењем.
Шема 2: Високо{1}}ефикасан седиментациони резервоар + процес денитрификационог филтера дубоког слоја
- Оптимизација режима рада: Одржавајте оригиналну структуру ААОАО биохемијског резервоара. Додајте подесиве уређаје за аерацију у пост-аноксичну зону да бисте се динамички пребацивали између аноксичних/аеробних режима на основу утицајног квалитета, обезбеђујући ефикасност третмана НХ₃-Н.
- Надоградња физичко-хемијског система: Оптимизујте структуру резервоара и параметре пратеће опреме високо{0}}ефикасног таложника да бисте обезбедили стабилну усклађеност са ТП.
- Усвајање филтера за денитрификацију: Претворите филтер типа В- у денитрификујући филтер дубоког слоја, користећи дозирање извора угљеника да бисте побољшали способност уклањања ТН-а.
- Напредно побољшање третмана: Повећајте дозу у јединици за оксидацију озона да бисте даље разградили ватросталну органску материју, обезбеђујући ЦОДЦрусклађеност са пражњењем.
Обе шеме могу испунити захтеве за уклањање азота и фосфора. Шема 1 користи модификације биохемијског резервоара да би се постигло уклањање ТН. Његова предност лежи у потпуном коришћењу утицајног извора угљеника. Када утицај ТН варира, спољни извор угљеника се такође може додати у аноксичну зону за уклањање ТН. За поређење, денитрификујући филтер дубоког слоја који се користи у Шеми 2 захтева коришћење спољног извора угљеника и захтева дуготрајно-одржавање микробне активности у филтеру, повећавајући оперативне трошкове. Иако су инвестициони трошкови изградње за обе шеме упоредиви, на основу вишедимензионалних разматрања, укључујући контролу оперативних трошкова, стабилност процеса и ефикасност коришћења извора угљеника, шема 1-која нуди и економску ефикасност и оперативну флексибилност – је на крају изабрана као процес имплементације за пројекат надоградње.
2. Кључне тачке инжењерског пројектовања
2.1 Модификација биохемијског система
Основна технологија МББР процеса лежи у постизању ефикасног флуидизованог кретања суспендованих носача кроз дизајн, чиме се значајно повећава ефикасност биоразградње система за загађиваче. Овај процесни систем се састоји од пет кључних елемената: носача биофилма високе{1}}механичке-носаче, прилагођене структуре хидрауличног резервоара, система усмерене аерације, прецизног уређаја за пресретање и опреме за погон течности. На основу прилагођених запремина резервоара и пројектних параметара оперативног пројекта изнајмљивања опреме за пречишћавање отпадних вода од 20.000 м³/д (МББР) у оквиру регионалног канализационог система, израчуната укупна потребна ефективна површина висећих носача је приближно 2.164.000 м². Пројектована ефективна специфична површина МББР носача је већа од 750 м²/м³. Приказана је табела прорачуна дизајна за модификовану запремину резервоара ААОАО-МББРТабела 3.
2.2 Надоградња физичко-хемијског система
Високо{0}}ефикасни таложник је дизајниран да ради у две паралелне групе. Реновирање ове јединице усваја форму пакета процеса, при чему добављач опреме пружа потпуне-техничке гаранције процеса и обавезе у погледу перформанси. Основни параметри процеса и конфигурације опреме су следећи.
Резервоар за коагулацију састоји се од две групе са укупно 4 одељка. Дизајнирана величина једног одељка је 2,675 м × 2,725 м × 5,9 м. Максимално време задржавања је приближно 3,8 минута, са градијентом брзине (Г) већим или једнаким 250 с-¹. Свака мешалица је конфигурисана са једном јединицом-снагом од 4 кВ.
Флокулациони резервоар се састоји од две групе са укупно 2 одељка. Дизајнирана величина једног одељка је 5,65 м × 5,65 м × 5,9 м. Максимално време задржавања је приближно 8,3 минута. Унутрашњи пречник вучне цеви је 2.575 мм. Конфигурисан је са мешалицом турбинског- типа Φ2,500 мм, свака снаге 7,5 кВ.
Таложник се састоји од две групе. Површина косих цеви за једну групу је приближно 84 м². Пречник таложника је 11,7 м. Пројектована просечна брзина хидрауличког оптерећења на косој површини цеви је 12,4 м³/(м²·х), са вршном вредношћу од 16,1 м³/(м²·х). Пројектована просечна стопа хидрауличког оптерећења за зону седиментације је 7,6 м³/(м²·х), са вршном вредношћу од 9,9 м³/(м²·х).
Систем за дозирање хемикалија је конфигурисан на следећи начин: Течност комерцијалног полиалуминијум хлорида (ПАЦ) (10% Ал₂О₃) је дизајнирана као коагулант, дозирана на више тачака у улазном делу резервоара за коагулацију. Дизајнирана максимална доза је 300 мг/Л, са просечном дозом од 150-200 мг/Л. Користе се механичке мембранске пумпе за дозирање, конфигурисане са 10-путним онлајн системом за разблаживање. Ањонски полиакриламид (ПАМ) је дизајниран као флокулант, дозиран у одељку за флокулацију високо{15}}ефикасног таложника. Користи се комплет потпуно аутоматске континуалне јединице за припрему и дозирање ПАМ раствора, са концентрацијом раствора од 2 г/Л. Дизајнирана максимална доза је 0,6 мг/Л, са просечном дозом од 0,3 мг/Л. Дозирне пумпе су пумпе за дозирање завојног типа, такође опремљене 10-струким онлајн системом за разблаживање.
2.3 Пилот-Верификација експеримента са оксидацијом озона
Да би се потврдила изводљивост ефлуента унапређеног постројења који стабилно испуњава стандарде површинске воде класе ИВ (концентрација ЦОД мања или једнака 30 мг/Л), ова студија је одабрала секундарни ефлуент из прве и друге фазе постројења за пречишћавање воде Лианванхе као предмет истраживања у јуну 2024. године. спроведено. Експеримент је имао за циљ да процени применљивост овог процеса на дизајн пројекта Ксин'ан и остваривост циља.
Овај експеримент је користио постојећу малу{0}}јединицу за филтрирање песка (капацитет третмана 1,5 м³/х) у фабрици Лианванхе. Пилот-уређај за реакцију оксидације озона (торањ реактор, ефективна запремина 0,5 м³) постављен је на-лицу места. Постојећи ефлуент из секундарног таложника филтриран је малим пешчаним филтером, а затим подигнут пумпом да уђе у торањ за оксидацију озона са врха. Оксидирајући ефекат озона је коришћен за уклањање ватросталне органске материје из инфлуента, чиме се постиже даље смањење ХПК.
2.3.1 Извођење „филтрације песка + оксидације озона“ при дози озона од 20 мг/Л и ХРТ од 30 мин
Током ове фазе истраживања, утицајна концентрација ХПК се кретала од 38,2 до 43,4 мг/Л, са просеком од 40,4 мг/Л. После третмана поступком „Филтрација песка + оксидација озоном“, коначни ефлуент ЦОД је у просеку износио 28,8 мг/Л. Експеримент је открио да када је концентрација ЦОД-а била висока, још увек је било случајева када отпадни ЦОД није испунио стандард. Поред тога, коначна боја ефлуента из пилот теста остала је виша од инфлуента, не испуњавајући стандард за испуштање. Детаљи су приказани уСлика 2(а).
2.3.2 Перформансе „филтрације песка + оксидације озона“ при дози озона од 25 мг/Л и ХРТ од 30 мин
Да би се додатно побољшало уклањање ЦОД-а и смањила боја ефлуента, ова фаза је наставила да повећава дозу озона уз одржавање ХРТ-а на 30 мин. У овој експерименталној фази, инфлуентна концентрација ЦОД се кретала од 36,3 до 46,2 мг/Л, у просеку 40,4 мг/Л. Након третмана, концентрација ЦОД је смањена на 28 мг/Л. Коначна боја ефлуента из пилот теста је и даље остала виша од инфлуента, не испуњавајући стандард за испуштање. Детаљи су приказани уСлика 2(б).
2.3.3 Перформансе "филтрације песка + оксидације озона" при дози озона од 30 мг/Л и ХРТ од 30 мин
У условима дозе озона од 30 мг/Л и ХРТ од 30 мин, процес "Филтрација песком + оксидација озона" показао је добру ефикасност третмана за секундарне ефлуентне ЦОД. У овој фази испитивања, утицајна концентрација ЦОД се кретала од 38,2 до 42,2 мг/Л, у просеку 40,2 мг/Л. После третмана, концентрација ЦОД у ефлуенту је остала стабилна испод 30 мг/Л, у просеку 26 мг/Л. У овој фази, процес је такође показао добру ефикасност уклањања боје, са измереном бојом константно испод 20, стабилно испуњавајући стандард пражњења. Детаљи су приказани уСлика 2(ц).
2.3.4 Експериментални закључак
На основу експерименталних резултата, у оптималним реакционим условима, однос дозирања озона (30 мг/Л) према уклањању ЦОД (12,2 мг/Л) у јединици за третман озоном био је 2,45:1,00.
Пилот експеримент је доказао да напредни процес третмана „Филтрација песка + оксидација озона“ може ефикасно смањити вредност КПК репрезентативног секундарног ефлуента из фабрике Лианванхе. Стога, усвајање процеса „Филтрација песка + оксидација озоном“ као напредног процеса третмана за пројекат Ксин'ан Кианхе има добру изводљивост и може осигурати да ЦОД отпадних вода пројекта остане стабилан испод 30 мг/Л.
3. Закључак
Ово истраживање се фокусира на три основна модула модификације: систем биохемијског третмана усваја ААОАО-МББР хибридни процес (суспендовани и везани раст); јединица за физичко-хемијски третман оптимизује структуру резервоара и избор опреме за високо{1}}ефикасну таложницу; а веза за напредни третман је потврђена кроз пилот-експеримент оксидације озона.
Кроз синергистичку оптимизацију овог ланца процеса, конструисан је комплетан-систем третмана процеса „Биохемијско побољшање – Физичкохемијско побољшање – Напредна заштита“. Истовремено, овај инжењерски пројекат прати објективну чињеницу текуће изградње пројекта, захтевајући координирану оптимизацију секвенци изградње за све објекте како би се максимално искористило постојеће објекте и минимизирало радно оптерећење реновирања.
Пројекат користи стандард квалитета ефлуента постројења у изградњи као репер за квалитет утицаја на пројектовање. Концентрације ЦОД-а у пражњењуЦр, БОД₅, НХ₃-Н и ТП морају бити у складу са стандардима класе ИВ (ТН мањи од или једнаки 10/12 мг/Л) наведеним у ГБ 3838-2002 „Стандарди квалитета животне средине за површинске воде“. Остали индикатори морају бити у складу са стандардима разреда А ГБ 18918-2002 „Стандарди за испуштање загађујућих материја за комунална постројења за пречишћавање отпадних вода“. Овај пројекат надоградње има пројектовану скалу од 50.000 м³/д, укупну инвестицију од 27,507 милиона јуана, оперативни трошак од 0,3 јуана/м³, укупан трошак од 0,39 јуана/м³ и оперативну цену воде од 0,45 јуана/м³.