Notkun á AO-Fenton-BAC samsett ferli við meðhöndlun á ytra frárennsli í hringrás virkjunar Lýsing

Notkun á AO + Fenton hvarftank + BAC samsett ferli til að meðhöndla ytra frárennsli í hringrás í orkuverum

Hringrásarvatnskerfið er nauðsynlegt kælikerfi sem þarf til virkjunarstarfsemi. Meginreglan þess felur í sér að köldu vatni er sett inn í eimsvalann fyrir stöðuga hringrás til að kæla einingarnar. Kerfið nær jafnvægi með stöðugri blástur og áfyllingu með nýjum vatnsgjöfum. Hluti vatnsins í hringrásarvatnskerfinu hitnar og myndar gufu sem berst út í andrúmsloftið í gegnum toppinn en annar hluti rennur út í umhverfið sem ytra frárennsli í hringrás frá virkjuninni.

Eins og er, nota flestar innlendar virkjanir "formeðferð + ofsíun + öfug himnuflæði" ferli til að meðhöndla ytra frárennsli í blóðrás. Hins vegar hefur ofsíun og öfugt himnuflæðisferlið nokkur vandamál: (1) Ófullnægjandi formeðferðarferli leiða til lélegra formeðferðaráhrifa, sem dregur úr meðferðarskilvirkni síðari ferla. (2) Meðan á notkun stendur eru himnur oft og alvarlega stíflaðar af mengunarefnum, sem krefst þess að rekstraraðilar framkvæmi tíðar efnahreinsun himnunnar, styttir endingartíma himnunnar, þarfnast tíðar himnuskipta og leiðir til mikils himnuskiptakostnaðar. Hreinsunarhemlar og tæringarhemlar falla út meðan á notkun stendur, stífla skothylkissíur og himnur í öfugri himnuflæði, sem leiðir til tíðrar efnahreinsunar á himnu og skipti um síuhylki meðan á notkun stendur. Auk þess bregðast kalkhindrar og tæringarhemlar auðveldlega við há-gildar jónir, sem hafa áhrif á hrúgumyndun, sem leiðir til lélegrar storkuvirkni. (3) Himnukerfi krefjast mikillar byggingarfjárfestingar og krefjast mikillar tækniþekkingar frá rekstraraðilum meðan á rekstri og viðhaldi stendur.

Alhliða skólphreinsistöð í tiltekinni virkjun tók upp AO + Fenton hvarftank + BAC sameinaða ferlið til að meðhöndla ytra frárennsli í hringrás. Þetta ferli nær ekki aðeins góðum frárennslisgæðum og einföldum rekstri heldur dregur einnig verulega úr rekstrarkostnaði verksmiðjunnar og verndar nærliggjandi vistfræðilegt umhverfi.
 

1 Gæðagreining frárennslis

Ytra frárennsli í hringrás frá virkjuninni kemur aðallega frá vatni sem notað er í kælieiningar í gegnum stöðuga hringrás í eimsvalanum. Þessi tegund afrennslisvatns einkennist af lágum styrk lífrænna efna og lélegu niðurbrjótanleika. Þar að auki, til að koma í veg fyrir að leiðslur slípast við endurhringingu kælivatns, bætir virkjunin reglulega kalkhindranir og tæringartálmar við hringrásarvatnið, sem leiðir til tiltölulega hátt heildarniturmagn í hringrásarkælivatninu. Aðrir eiginleikar eru há selta, hár styrkur hár-gildra jóna eins og Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺ og tiltölulega mikil hörku.

Byggt á þessum eiginleikum frárennslis, setti alhliða skólphreinsistöðin fyrst upp AO tank til að fjarlægja ammoníak köfnunarefni og heildarköfnunarefni úr frárennslisvatninu. Í kjölfarið var Fenton hvarftankur settur upp eftir líffræðilega meðhöndlunarferlið til að mynda sterk oxunarefni í gegnum efnahvörf milli vetnisperoxíðs og járnsúlfats, sundra þrjóskandi lífrænum efnasamböndum í auðbrjótanlegt efni og draga úr efnafræðilegri súrefnisþörf og heildar fosfór. Að lokum var botnfallsgeymir og BAC tankur notaður til að fjarlægja SS og ammoníak köfnunarefni, til að ná samræmi.

2 Verkefnayfirlit

2.1 Rennslishraði og vatnsgæði

Rennsli er 220 m³/klst. Gæði innrennslisvatns voru ákvörðuð út frá vöktunargögnum og frárennslisgæði verða að vera í samræmi við frárennslisstaðla A-flokks „Lopsstaðal mengunarefna fyrir hreinsistöð sveitarfélaga“ (GB18918-2002). Eins og sýnt er íTafla 1, aðrennsli frárennslisvatns í þessu verkefni einkennist af háu CODcr, heildarköfnunarefni, heildarfosfór og SS, með tiltölulega lágu ammoníaksköfnunarefni og heildarfosfór.

 2.2 Helstu áskoranir verkefnisins

Frárennslisvatnið í þessu verkefni er utanaðkomandi frárennsli frá virkjuninni. Helstu áskoranir í meðhöndlun eru þrjósk mengunarefni eins og CODcr, heildarfosfór og heildarköfnunarefni í frárennslisvatni framleiðslunnar.

(1) Afrennslisvatnið hefur lágt B/C hlutfall. Við raunverulegan rekstur þessa verkefnis getur innflæðið innihaldið umtalsvert magn af þrjóskandi lífrænum efnum sem erfitt er að brjóta niður, með B/C hlutfallið um það bil 0,08, sem fellur í þann flokk sem er erfitt að-lífbrjóta niður. Meðferðarferlið fyrir þetta verkefni þarf að fela í sér háþróaðar oxunarráðstafanir til að auka B/C hlutfallið og bæta þar með lífbrjótanleika. Þetta er lykiláskorun við að hreinsa frárennslisvatnið fyrir þetta verkefni.

(2) Afrennslisvatnið inniheldur mikið magn af stórsameinda lífrænum efnasamböndum, sem erfitt er að fjarlægja með hefðbundinni líffræðilegri meðferð eingöngu. Þetta er önnur lykiláskorun við hreinsun frárennslis fyrir þetta verkefni.

(3) Til að draga úr rekstrarkostnaði og bæta skilvirkni verkefnisins ætti hönnunin að lágmarka fjölda dæla sem notaðar eru til að lyfta frárennsli og seyru og nýta þyngdarflæði sem mest. Þetta er lykiláhersla fyrir þetta verkefni og er mjög mikilvægt til að lækka rekstrarkostnað.

2.3 Meðferðarferli

(1) Formeðferðarferli. Afrennslisvatnið í þessu verkefni inniheldur margar tegundir mengunarefna, hefur flókna samsetningu og hefur umtalsverða sýrustigsbreytingu sem gerir alhliða hreinsun erfiða og kostnaðarsama. Jöfnunartankur var sérstaklega settur upp í formeðferðinni til að jafna og jafna flæðið, sem minnkar áhrif sveiflna í vatnsgæði á skólphreinsikerfið.

(2) Líffræðilegt meðferðarferli. Ferlið þarf að vera háþróað, þroskað, skilvirkt, auðvelt í notkun, mjög gáfulegt, krefjast lágmarks pláss og hafa lágan rekstrarkostnað. "AO" ferlið var valið fyrir þetta verkefni. Þetta ferli er mikið notað í Kína, með háþróaðri og þroskaðri tækni, mikilli hreinsunarskilvirkni, þægilegri framleiðslu, lítilli leifar af seyruframleiðslu og áreiðanlegum gæðum frárennslis.

(3) Ítarlegt meðferðarferli. „Fenton oxun + botnfallstankur með hallandi rörum + BAC“ ferlið var valið sem háþróaða meðferðarferlið fyrir þetta verkefni. Þetta ferli notar sterka oxandi sindurefna sem myndast við Fenton-hvarfið til að oxa og brjóta niður leifar af óþrjótandi lífrænum efnasamböndum og breyta þeim í lífræn efnasambönd sem hægt er að brjóta niður af náttúrulegum örverum. Samtímis eykur það fosfórfjarlægingu með efnafræðilegum ráðstöfunum, sem þjónar sem vörn til að tryggja að fosfór samræmist algjörlega. Í kjölfarið er fjarlæging lífrænna efna lokið með botnfalli í botnfallsgeymi með halla rör og aðsog og lífrænt niðurbrot í BAC tankinum, sem uppfyllir losunarstaðla.

(4) Meðhöndlun seyru. Seyruþykkingartankurinn hefur mikla geymslugetu, litla orkunotkun, lágan rekstrarkostnað og einfalda aðgerð. Skrúfupressan hefur lágan búnað og viðhaldskostnað, tekur lágmarks pláss, eyðir minna efna, framleiðir lágan hávaða og nær þurrk á milli 20% og 25%, sem sýnir góða afvötnunarafköst.

2.4 Ferlisflæðismynd

Afrennslishreinsistöðin notar ferlið „AO tankur + efri botnfallstankur + Fenton hvarftankur + botnfallsgeymir með halla rör + BAC + sótthreinsunartankur“, eins og sýnt er íMynd 1.

2.5 Ferlaeiningar og aðgerðir

(1) Jöfnunartankur. Dregur úr áhrifum lífrænna álagssveiflna á síðari meðhöndlunarferla, kemur í veg fyrir að hraðar breytingar á rennsli eða vatnsgæðum hafi áhrif á niðurstreymismeðferðarferla (líffræðilega eða efnafræðilega) og viðheldur stöðugu umhverfi fyrir örverur í líffræðilegum meðhöndlunarferlum og stöðugu hvarfumhverfi í efnameðferðarferlum. Dælur eru settar niður í tankinn til að lyfta frárennslisvatni í súrefnislausan tankinn.

(2) AO tankur. AO tankurinn er búinn samsettum pakkningum og dýfanlegum blöndunartækjum. Samanlögð pökkunin veitir nægilegt rými fyrir afoxun örvera og loftháðra örvera, en kafblöndunartækin tryggja jafna dreifingu lífrænna efna í vatninu. Í súrefnislausu tankinum er meirihluti ammoníak köfnunarefnis fjarlægður. Í loftháða tanknum er flest lífrænt efni fjarlægt, ammoníak köfnunarefni breytist í nítrat köfnunarefni og loftháð umhverfi skapast fyrir fosfór-uppsöfnun lífvera til að taka upp fosfór. Fosfór-eðjan er að lokum fjarlægð í seyru sem seyru.

(3) Seinni botnfallstankur. Seinni botnfallsgeymirinn er búinn ferðabrúarsköfu og seyrudælum. Eftir botnfall er seyru skafað inn í seyrutankinn með ferðabrúarsköfunni og síðan dælt í seyrutankinn með seyrudælum, sem dregur verulega úr SS í frárennslisvatninu.

(4) Fenton hvarftankur. Við lágt pH er H₂O₂ niðurbrotið af Fe²⁺ til að mynda ·OH, sem getur oxað flest lífræn efnasambönd í vatni. Það getur líka algjörlega oxað lífræn efnasambönd sem erfitt er að meðhöndla með líffræðilegum eða hefðbundnum efnaoxunarhvörfum. ·OH hvarfast við lífræn efni í frárennslisvatninu, brotnar þau niður í CO₂ og vatn, dregur verulega úr styrk -að-meðhöndlunar lífrænna efna í frárennslisvatninu og eykur B/C hlutfallið og bætir þar með meðhöndlunarskilvirkni næsta BAC tanks.

(5) Botnfallsgeymir með hallandi rörum. Hallandi rörpökkunin í botnfallsgeymi halla rörsins safnar saman sviflausnum og flokkum sem myndast í Fenton hvarftankinum á yfirborði hallandi röranna. Í gegnum þyngdarafl sest seyru í botninn og er dælt í seyruþykknunartankinn með seyrudælum og minnkar SS í frárennslisvatninu.

(6) Millitankur. Tryggir stöðug gæði frárennslisvatns og rennsli, tryggir samræmda og stöðuga síun í líffræðilegu virku kolefnissíunni og bætir síunarvirkni BAC tanksins.

(7) BAC tankur og bakþvottatankur. BAC tankurinn inniheldur virkt kolefnissíuefni, sem hefur mikla aðsogsgetu, síar skaðleg efni og örverur í vatninu á áhrifaríkan hátt og fjarlægir sviflausn. Bakskolunargeymirinn er búinn bakþvottadælum til að bakþvo síuefni í síunni og koma í veg fyrir stíflu.

(8) Sótthreinsunartankur. Natríumhýpóklórít er bætt við tankinn til að drepa skaðlegar bakteríur í vatninu og draga úr skaðlegum bakteríuinnihaldi frárennslisvatnsins.

(9) Seyrutankur og skrúfapressa. Seyru frá AO tankinum, seinni geyminum, botnfallsgeyminum og BAC tankinum er dælt inn í seyrutankinn með seyru dælum. Eftir þykknun er seyru dælt í skrúfupressuna með seyrudælum (með katjónískum PAM bætt við við afvötnun). Í gegnum seyruþykkingartankinn og skrúfupressuna minnkar rakainnihald seyru verulega, sem auðveldar förgun.

2.6 Einkenni hins sameinaða ferlis

(1) AO tankurinn hefur mikla flutningsskilvirkni fyrir lífræn efni, ammoníak köfnunarefni og önnur mengunarefni í frárennslisvatninu. Í súrefnislausa tankinum neyta bakteríur lífrænna efnasambanda sem innihalda C til að bæta við orku þeirra og draga úr nítratköfnunarefni sem skilar sér frá loftháða tanknum í N₂, sem klárar denitrification á sama tíma og fjarlægja hluta af BOD₅. Vatnsrofsviðbrögð eiga sér einnig stað í súrefnislausu tankinum, sem eykur B/C hlutfall afrennslisvatnsins og bætir lífbrjótanleika þess. Í loftháða tankinum er meirihluti lífrænna efna og fosfórs fjarlægður og ammoníak köfnunarefni breytist í nítrat köfnunarefni.

(2) Fenton hvarftankurinn notar sterk oxandi Fenton hvarfefni (Fe²⁺ og H₂O₂ blandað í ákveðnu hlutfalli) til að framleiða mjög oxandi ·OH, sem gefur góð oxunarmeðferðaráhrif. Hvarfefnin CO₂ og vatn eru ó-eitruð og skaðlaus. Ferlið hefur góða rekstrareiginleika, tiltölulega lágan meðferðarhraða og kostnað við stofuhita, mikla oxunarvirkni, lágan meðferðarkostnað og getur dregið verulega úr erfiðleikum við meðhöndlun skólps.

(3) Frá sjónarhóli fyrirtækis, að raða AO tankinum fyrst og síðan Fenton hvarftankinum dregur verulega úr rekstrarkostnaði samanborið við að raða Fenton hvarftankinum fyrst og síðan AO tankinum. Ef Fenton hvarftankurinn væri settur fyrst og síðan AO tankurinn myndi lífræna álagið á AO tankinn aukast, sem krefst þess að hann meðhöndlar há-gildar lífrænar sameindir sem myndast við oxun þrjóskandi lífrænna efnasambanda í Fenton hvarftankinum. Þetta myndi krefjast þess að bæta við miklu magni af kolefnisgjöfum meðan á rekstri stendur, sem eykur kostnað við öflun kolefnisgjafa og rekstrarkostnað verulega. Að raða AO tankinum fyrst og síðan Fenton hvarftankinum gerir kleift að meðhöndla niðurbrjótanlegt lífrænt efni í framhlutanum og þrjóskandi lífrænt efni í afturhlutanum, sem dregur úr rekstrarkostnaði en lækkar umtalsvert styrk lífrænna efna í frárennslisvatninu.

(4) Með hliðsjón af háum COD í innstreyminu var BAC valið sem háþróaða meðferðarferlið til að draga enn frekar úr lífrænum efnum í frárennslisvatninu. Virkt kolefni hefur stórt tiltekið yfirborð sem gerir lífrænum efnum og örverum kleift að festast við það, lengja snertingartíma þeirra og þar með bæta niðurbrotsvirkni örvera. Auk virks kolefnis er tankurinn einnig búinn loftræstikerfi, sem eykur ekki aðeins hreyfihraða lífrænna efna í vatninu, veitir súrefni til örvera og bætir hreinsunarvirkni, heldur stuðlar einnig að snertingu milli sviflausna örvera og lífrænna efna í innstreymi, sem eykur meðferðarskilvirkni svifgerðra örvera.

2.7 Ferlieiningar og færibreytur

Ferlaeiningar og færibreytur fyrir þetta verkefni eru sýndar íTafla 2.

3 Aðgerðarstaða

Þetta verkefni var samþykkt í júní 2022, þar sem allir mengunarvísar í frárennsli uppfylltu tilgreinda losunarstaðla, sýndir íTafla 3.

4 Rekstrarkostnaður

Heildarrekstrarkostnaður vegna þessa verkefnis er sýndur íTafla 4.

5 Efnahagslegur, félagslegur og umhverfislegur ávinningur

5.1 Efnahagslegur ávinningur 

Framkvæmd þessa verkefnis hefur verulegan efnahagslegan ávinning. Í fyrsta lagi dregur það úr fyrirtækjakostnaði. Án þessa verkefnis myndi meðferð ytra frárennslis í hringrás frá virkjuninni krefjast útvistun til hæfra aðila. Vegna mikils styrks og mikils rúmmáls ytra frárennslis í hringrás er útvistunarkostnaður og flutningskostnaður hár. Takist ekki að útvista meðferð til viðurkenndra aðila myndi það leiða til sekta frá viðeigandi yfirvöldum. Þess vegna dregur framkvæmd þessa verkefnis verulega úr skólphreinsunarkostnaði fyrirtækisins og hugsanlegum sektum. Í öðru lagi dregur það úr félagslegum kostnaði. Ef ytra frárennslið í hringrásinni væri losað ómeðhöndlað myndi vatnsmengunin sem af þessu hlýst draga úr afrakstri landbúnaðar og fiskveiða og hafa áhrif á þróun landbúnaðar og sjávarútvegs í kring. Þannig dregur framkvæmd þessa verkefnis verulega úr félagslegum kostnaði. Í þriðja lagi lækkar það óbeint lækniskostnað íbúa. Án þessa verkefnis myndi grunnvatnsumhverfið óhjákvæmilega mengast, sem stofna heilsu íbúa í kring í hættu og auka lækniskostnað þeirra verulega. Því lækkar framkvæmd þessa verkefnis óbeint lækniskostnað íbúa. Að lokum eykur það landverðmæti. Framkvæmd þessa verkefnis dregur úr mengun frá ytri frárennsli virkjunarinnar í hringrás og gerir landið í kring eftirsóknarverðara fyrir fjárfestingar og verksmiðjuframkvæmdir.

5.2 Félagslegar bætur

Framkvæmd þessa verkefnis hefur verulegan samfélagslegan ávinning. Í fyrsta lagi verndar það nærliggjandi vatnsumhverfi. Bein losun ytra frárennslis í hringrás með háum styrk skaðlegra efna myndi valda miklum skaða á umhverfi vatnsins og hafa áhrif á lífríki vatnsins. Í öðru lagi verndar það heilsu íbúa í nágrenninu og eykur lífsgæði þeirra. Hár styrkur lífrænna efna í ytra frárennsli í hringrás myndi valda því að ár yrðu svartar og lyktandi ef þær losna. Þar að auki myndi það hafa veruleg áhrif á vatnsgæði, gera vatnadýrum eins og fiskum ómögulegt að lifa af, leiða til illa lyktandi fiska og hafa áhrif á lífsumhverfi og lífsgæði íbúa í kring. Þess vegna verndar framkvæmd þessa verkefnis mjög heilsu íbúa í nágrenninu.

5.3 Umhverfishagur

Framkvæmd þessa verkefnis dregur verulega úr mengun nærliggjandi vatnshlota frá ytri frárennsli virkjunarinnar í hringrás og verndar búsetu íbúa í nágrenninu. Það minnkar árlega CODcr um um það bil 385 tonn, BOD₅ um það bil 23 tonn, TN um um það bil 150 tonn, TP um um það bil 3 tonn og SS um um það bil 370 tonn.

6 Niðurstaða

Þetta verkefnatilvik sýnir að AO + Fenton hvarftankur + BAC sameina ferlið meðhöndlar á áhrifaríkan hátt mengunarefni í ytri frárennsli í hringrás frá virkjunum og nær stöðugum frárennslisgæði sem uppfyllir tilgreinda losunarstaðla. CODcr minnkun nær 85%, heildar nitur minnkun nær 87% og heildar fosfór minnkun nær 90%. Þrátt fyrir að fjarlægingarhlutfall fyrir BOD₅ og ammoníak köfnunarefni sé ekki hátt vegna lágs styrkleika þeirra, uppfylla þau samt stöðugt staðla. Þetta sýnir að AO + Fenton hvarftankur + BAC sameina ferlið nær umtalsverðum meðhöndlunaráhrifum og framúrskarandi frárennslisgæði fyrir raforkuver sem dreifir ytra frárennsli. Þetta sameinaða ferli getur náð mikilli sjálfvirkni, hefur litlar tæknilegar kröfur og býður upp á einfaldan rekstur og stjórnun. Það veitir dýrmæta viðmiðun fyrir önnur verkefni sem meðhöndla ytra frárennsli í hringrás frá virkjunum á sama tíma og það skilar verulegum efnahagslegum, félagslegum og umhverfislegum ávinningi, sem hefur mikla þýðingu fyrir sjálfbæra þróun og rekstur virkjana.