Uppfærsla á hönnun og framkvæmd Xin'an Qianhe vatnsgæðahreinsistöðvarinnar byggt á AAOAO-MBBR ferlinu og ósonoxun
Qingdao, sem lykilborg við ströndina, hefur náð umtalsverðum árangri í vistfræðilegri stjórnsýslu. Hins vegar, samanborið við alþjóðlegar stórborgir í toppflokki, stendur þéttbýlisvatnsumhverfisstjórnunarkerfi þess enn frammi fyrir skipulagslegum áskorunum.
Eins og er er bil á milli þekjuhlutfalls frárennslisröranetsins, rekstrarhagkvæmni skólphreinsistöðva og væntinga almennings um hágæða vatnsumhverfi.- Það er líka langt frá því að gera sér grein fyrir vistfræðilegri framtíðarsýn að byggja upp „Fallegt Qingdao“.
Til að takast á við þessar áskoranir þarf Qingdao brýn að innleiða kerfisbundnar ráðstafanir eins og vísindalega áætlanagerð, bjartsýni auðlindaúthlutun og styrkt innviðafjárfestingu. Þessar viðleitni miðar að því að efla í heild skilvirkni skólpsöfnunarkerfisins og hreinsunargetu stöðvarinnar og treysta þannig vistfræðilegan grunn fyrir sjálfbæra þróun borgarinnar.
Xin'an Qianhe vatnsgæðahreinsunarverksmiðjan er staðsett á nýja vesturströnd Qingdao. Það hefur hönnuð meðhöndlunargetu upp á 50.000 m³/d, heildarsvæði lóðarinnar 33.154 m² og heildarfjárfesting upp á 182,4 milljónir júana. Hagkvæmniathugunarskýrslu fyrir verkefnið var lokið í mars 2021, frumhönnun og fjárhagsáætlun samþykkt í júní sama ár og framkvæmdir hófust formlega í apríl 2023. Þær eru nú á byggingarstigi. Upprunalega hönnunin krafðist þess að helstu frárennslisfæribreytur uppfylltu Class V staðla sem tilgreindir eru í GB 3838-2002 "Environmental Quality Standards for Surface Water," en heildarköfnunarefni (TN) og aðrir vísbendingar áttu að uppfylla stig A staðla GB 18918-2002 "Lopsstaðall mengunarefna fyrir frárennslisstöðvar sveitarfélaga."
Í mars 2022 gaf Qingdao Water Affairs Administration út „Tilkynningu um framkvæmd uppfærslu og endurbóta á hreinsistöðvum fyrir borgarrennsli í Qingdao. Þessi tilkynning krafðist þess að hreinsistöðvar í kringum Jiaozhou-flóa, Bohai-flóa og meðfram ám gætu lokið uppfærslum, sem hækkaði losunarstaðalinn í hálfgerð- yfirborðsvatnsgæði í flokki IV, með frárennsli TN stjórnað á bilinu 10-12 mg/L. Útgáfa þessarar stefnu féll á bilinu milli bráðabirgðasamþykkis verkefnisins (júní 2021) og efnislegrar upphafs þess (apríl 2023), sem skapaði tæknilega bil á milli þegar samþykktra upprunalegra hönnunarstaðla og nýjustu umhverfiskrafna. Sem ný skólphreinsistöð á Nýja svæðinu vestanhafs, til að tryggja að farið væri að fullnægjandi hætti, varð nauðsynlegt að framkvæma samhliða hagræðingu á ferli á byggingarstigi og þróa efnahagslega framkvæmanlega uppfærsluáætlun með hagkvæmniathugunum.
1. Hönnun og val á ferliskerfi
1.1 Hönnuð frárennslisgæði
Frárennslisstaðlar verkefnisins voru uppfærðir úr hálfgerðum-flokki V í hálfgert-yfirborðsvatnsgæði í flokki IV. Þörf var á sanngjörnum tæknilegum lausnum til að draga enn frekar úr gildi vísbendinga eins og BOD, CODCr,TN, NH₃-N og TP í frárennsli. Sérstök greining er sýnd íTafla 1.
1.2 Verkfræði Tækniáætlun Val
Ferlisflæði verksmiðjunnar í byggingu er sýnt íMynd 1.
Verksmiðjan sem er í smíðum notar ferlið „Formeðferð + breytt AAOAO lífefnatankur + Secondary sedimentation tank + High-Sedimentation Tank + V-Type Filter + Ozon Ozon Oxidation“. Skipulag mannvirkjanna er þétt og skilur ekkert eftir af landsvæði fyrir uppfærsluverkefnið sem þarf því að miðast við áframhaldandi framkvæmdir. Uppfærslan miðar fyrst og fremst að því að fjarlægja mengunarefni eins og CODKr, NH₃-N, TN og TP. Tvö samanburðarkerfi voru lögð til, eins og lýst er íTafla 2.
Skema 1: AAOAO-MBBR + mikil-skilvirkni setgeymisferli
- Lífefnafræðileg kerfisbreyting: Hagræða uppbyggingu AAOAO lífefnatanksins sem er í smíðum. Auka getu denitrification með því að auka rúmmál anoxic svæðisins. Samtímis skaltu bæta við MBBR burðarefnum á staðnum á loftháða svæðinu til að mynda samsett ferli, sem styrkir lífefnafræðilega fjarlægingu NH₃-N og TN.
- Eðlisefnafræðileg kerfisuppfærsla: Fínstilltu uppbyggingu tanks og færibreytur stuðningsbúnaðar há-afkastageymisins til að tryggja stöðugt TP-samræmi.
- Ítarleg meðferðaraukning: Auktu skammtinn í ósonoxunareiningunni til að brjóta niður eldföst lífræn efni enn frekar og tryggja CODKrútskriftarreglum.
Skema 2: Há-skilvirkni botnfallsgeymir + efnasíu fyrir djúpbeðssíu
- Hagræðing rekstrarhams: Haltu upprunalegri uppbyggingu AAOAO lífefnatanksins. Bættu við stillanlegum loftræstingartækjum á eftir-anoxískt svæði til að skipta á milli anoxískra/loftháðra stillinga á grundvelli áhrifagæða, sem tryggir NH₃-N meðferðarvirkni.
- Eðlisefnafræðileg kerfisuppfærsla: Fínstilltu uppbyggingu tanks og færibreytur stuðningsbúnaðar há-afkastageymisins til að tryggja stöðugt TP-samræmi.
- Samþykkt denitrifying síu: Umbreyttu V-gerð síu í djúpbeðssíu með afoxun með því að nota kolefnisgjafa til að auka getu til að fjarlægja TN.
- Ítarleg meðferðaraukning: Auktu skammtinn í ósonoxunareiningunni til að brjóta niður eldföst lífræn efni enn frekar og tryggja CODKrútskriftarreglum.
Bæði kerfin geta uppfyllt kröfur um brottnám köfnunarefnis og fosfórs. Skema 1 notar breytingar á lífefnatankinum til að ná TN-fjarlægingu. Kostur þess liggur í því að nýta kolefnisgjafann að fullu. Þegar innstreymi TN sveiflast er einnig hægt að bæta utanaðkomandi kolefnisgjafa á anoxíska svæðið til að fjarlægja TN. Til samanburðar krefst afnítrandi djúpsían sem notuð er í skema 2 notkun utanaðkomandi kolefnisgjafa og krefst -langtíma viðhalds á örveruvirkni í síunni, sem eykur rekstrarkostnað. Þrátt fyrir að byggingarkostnaður fyrir bæði kerfin sé sambærilegur, byggt á fjölvíddarsjónarmiðum, þar á meðal rekstrarkostnaðarstjórnun, ferlistöðugleika og nýtingu kolefnisgjafa, var Scheme 1-sem býður upp á bæði hagkvæmni og rekstrarsveigjanleika - að lokum valið sem innleiðingarferli fyrir uppfærsluverkefnið.
2. Lykilatriði verkfræðihönnunar
2.1 Lífefnafræðileg kerfisbreyting
Kjarnatækni MBBR ferlisins felst í því að ná fram skilvirkri vökvahreyfingu sviflausna burðarefna í gegnum hönnun og eykur þar með verulega niðurbrotsvirkni kerfisins fyrir mengunarefni. Þetta ferlikerfi samanstendur af fimm lykilþáttum: há-vélrænum-styrkjum líffilmu, aðlagðri vökvatankbyggingu, stefnubundnu loftræstikerfi, nákvæmum hlerunarskjábúnaði og vökvaknúningsbúnaði. Byggt á aðlöguðu tankrúmmáli og hönnunarbreytum 20.000 m³/d leiguverkefnis fyrir skólphreinsibúnað (MBBR) innan svæðis fráveitukerfisins, er reiknað heildarþörf virkt yfirborðsflatarmáls hengdu flutningaskipanna um 2.164.000 m². Hönnuð skilvirkt tiltekið yfirborð MBBR burðarefna er meira en 750 m²/m³. Hönnunarútreikningstafla fyrir breytt AAOAO-MBBR tankrúmmál er sýnd íTafla 3.
2.2 Eðlisefnafræðileg kerfisuppfærsla
Há-afkastageymirinn er hannaður til að starfa í tveimur samhliða hópum. Endurnýjun þessarar einingar tekur upp vinnslupakkaform þar sem búnaðarbirgir veitir fulla-ferla tæknilega ábyrgð og frammistöðuskuldbindingar. Kjarnaferlisbreytur og búnaðarstillingar eru sem hér segir.
Storkutankurinn samanstendur af tveimur hópum með samtals 4 hólfum. Stærð einstaks hólfs er 2.675 m × 2.725 m × 5.9 m. Hámarksvistunartíminn er um það bil 3,8 mínútur, með hraðahalla (G) Stærri en eða jafn og 250 s-¹. Hver hrærivél er stilltur með einni-einingu afl sem er 4 kW.
Flokkunartankurinn samanstendur af tveimur hópum með samtals 2 hólfum. Stærð einstaks hólfs er hannað 5,65 m × 5,65 m × 5,9 m. Hámarks gæsluvarðhaldstími er um það bil 8,3 mínútur. Innra þvermál dragrörsins er 2.575 mm. Hann er stilltur með Φ2.500 mm hrærivélum-, hver með 7,5 kW afli.
Settankurinn samanstendur af tveimur hópum. Hallandi rörflatarmál fyrir einn hóp er um það bil 84 m². Þvermál settanks er 11,7 m. Hönnuð meðaltal vökvahleðsluhraða á hallandi röryfirborðinu er 12,4 m³/(m²·h), með hámarksgildi 16,1 m³/(m²·h). Hönnuð meðaltal vökvahleðsluhraða fyrir botnfallssvæðið er 7,6 m³/(m²·h), með hámarksgildi 9,9 m³/(m²·h).
Efnaskammtakerfið er stillt á eftirfarandi hátt: Commercial Polyaluminium Chloride (PAC) vökvi (10% Al₂O₃) er hannaður sem storkuefni, skammtað á mörgum stöðum í innstreymi hluta storkutanksins. Hannaður hámarksskammtur er 300 mg/L, með meðalskammti 150–200 mg/L. Notaðar eru vélrænar þindarmælisdælur, stilltar með 10-falt þynningarkerfi á netinu. Anjónískt pólýakrýlamíð (PAM) er hannað sem flocculant, skammtað í flokkunarhluta -afkastageymisins. Notað er sett af fullsjálfvirkri samfelldri undirbúnings- og skömmtunareiningu fyrir PAM lausn, með styrkleika lausnarinnar 2 g/L. Hannaður hámarksskammtur er 0,6 mg/L, með meðalskammti 0,3 mg/L. Skömmtunardælur eru skúffudælur, einnig búnar 10-falt þynningarkerfi á netinu.
2.3 Tilrauna-Staðfesting á ósonoxunartilraun
Til að sannreyna hagkvæmni þess að frárennsli uppfærðu verksmiðjunnar uppfyllir stöðugt yfirborðsvatnsstaðla í flokki IV (COD styrkur Minna en eða jafnt og 30 mg/L), valdi þessi rannsókn aukaafrennsli úr fyrsta og öðrum áfanga Lianwanhe vatnsgæðahreinsistöðvarinnar sem rannsóknarviðfangsefni í júní 2024. Framkvæmdasannprófun tilraun fyrir "Sand O-hreinsun" var gerð + framvirkt Ozone O-hreinsunarferli. Tilraunin miðaði að því að meta notagildi þessa ferlis fyrir Xin'an verkefnishönnunina og hvort markmiðið náðist.
Í þessari tilraun var notuð lítil-sandsíun sem fyrir var (meðhöndlunargeta 1,5 m³/klst.) í Lianwanhe verksmiðjunni. -prófunarbúnaður fyrir ósonoxunarhvarf (turn reactor, virkt rúmmál 0,5 m³) var sett upp á -staðnum. Frárennsli efri botnfallstanksins sem fyrir var var síað með litlu sandsíunni, síðan lyft upp með dælu til að komast inn í ósonoxunarturninn ofan frá. Oxunaráhrif ósons voru notuð til að fjarlægja eldföst lífræn efni úr innstreyminu og ná fram frekari COD minnkun.
2.3.1 Framkvæmd "Sandsíun + ósonoxun" við ósonskammt 20 mg/L og hormónauppbótarmeðferð í 30 mín.
Á þessum rannsóknarfasa var styrkur COD á bilinu 38,2 til 43,4 mg/L, að meðaltali 40,4 mg/L. Eftir meðhöndlun með „Sandsíun + ósonoxun“ ferlinu var endanlegt frárennsli COD að meðaltali 28,8 mg/L. Tilraunin leiddi í ljós að þegar COD styrkur var hár, voru enn dæmi um að frárennsli COD uppfyllti ekki staðalinn. Að auki hélst endanlegur litur frárennslis frá tilraunaprófinu hærri en innstreymi, uppfyllti ekki losunarstaðla. Upplýsingar eru sýndar íMynd 2(a).
2.3.2 Framkvæmd "Sandsíun + ósonoxun" við ósonskammt upp á 25 mg/L og hormónauppbótarmeðferð í 30 mín.
Til að bæta COD-fjarlægingu enn frekar og draga úr lit frárennslis, hélt þessi áfangi áfram að auka ósonskammtinn á meðan hormónauppbótarmeðferðinni var haldið í 30 mín. Í þessum tilraunafasa var styrkur COD á bilinu 36,3 til 46,2 mg/L, að meðaltali 40,4 mg/L. Eftir meðferð var styrkur COD lækkaður í 28 mg/L. Endanlegur litur frárennslis frá tilraunaprófinu hélst enn hærri en innstreymi, uppfyllti ekki losunarstaðla. Upplýsingar eru sýndar íMynd 2(b).
2.3.3 Framkvæmd "Sandsíun + ósonoxun" við ósonskammt upp á 30 mg/L og hormónauppbótarmeðferð í 30 mín.
Við skilyrði ósonskammts upp á 30 mg/L og hormónauppbótarmeðferðar í 30 mínútur sýndi „Sand Filtration + Ozone Ozon Oxidation“ ferlið góða meðferðarárangur fyrir afrennsli COD. Í þessum prófunarfasa var styrkur COD á bilinu 38,2 til 42,2 mg/L, að meðaltali 40,2 mg/L. Eftir meðhöndlun hélst styrkur COD í frárennsli stöðugur undir 30 mg/L, að meðaltali 26 mg/L. Í þessum áfanga sýndi ferlið einnig góða virkni litahreinsunar, þar sem mældur litur var stöðugt undir 20 og uppfyllir stöðugt losunarstaðalinn. Upplýsingar eru sýndar íMynd 2(c).
2.3.4 Niðurstaða tilrauna
Byggt á niðurstöðum tilrauna, við ákjósanlegar hvarfaðstæður, var hlutfall ósonskammts (30 mg/L) og COD-fjarlægingar (12,2 mg/L) í ósonmeðferðareiningunni 2,45:1,00.
Tilraunatilraunin sannaði að háþróaða meðferðarferlið „Sandsíun + ósonoxun“ getur í raun dregið úr COD-gildi dæmigerðs frárennslis frá Lianwanhe verksmiðjunni. Þess vegna hefur það góða hagkvæmni að samþykkja "Sandsíun + ósonoxun" ferlið sem háþróaða meðferðarferlið fyrir Xin'an Qianhe verkefnið og getur tryggt að frárennslis COD verkefnisins haldist stöðugt undir 30 mg/L.
3. Niðurstaða
Þessi rannsókn beinist að þremur kjarna breytingaeiningum: lífefnafræðilega meðhöndlunarkerfið notar AAOAO-MBBR blendingsferlið (stöðvaður og tengdur vöxtur) ferli; eðlisefnafræðilega meðhöndlunareiningin hámarkar uppbyggingu tanksins og val á búnaði fyrir-afkastageymi með mikilli skilvirkni; og háþróaða meðferðartengillinn er staðfestur með tilraunaverkefni á-skala ósonoxun.
Með samverkandi hagræðingu þessarar vinnslukeðju er fullbúið-ferlameðferðarkerfi „Lífefnafræðileg aukning – Eðlisefnafræðileg framför – Ítarleg vernd“ smíðað. Samtímis fylgir þessi verkfræðihönnun hlutlægri staðreynd yfirstandandi yfirstandandi framkvæmda, sem krefst samræmdrar hagræðingar á byggingarröðum fyrir öll mannvirki til að hámarka notkun núverandi aðstöðu og lágmarka vinnuálag við endurbætur.
Verkefnið notar frárennslisgæðastaðal verksmiðjunnar sem er í byggingu sem viðmið fyrir áhrif hönnunargæða. Losunarstyrkur CODKr, BOD₅, NH₃-N og TP skulu vera í samræmi við Class IV staðla (TN Minna en eða jafnt og 10/12 mg/L) sem tilgreindir eru í GB 3838-2002 „Environmental Quality Standards for Surface Water“. Aðrir vísbendingar skulu vera í samræmi við stig A staðla GB 18918-2002 "Losunarstaðall mengunarefna fyrir hreinsistöðvar fyrir skólphreinsistöðvar sveitarfélaga." Þetta uppfærsluverkefni hefur hönnunarskala upp á 50.000 m³/d, heildarfjárfesting upp á 27.507 milljónir Yuan, rekstrarkostnaður 0.3 Yuan/m³, heildarkostnaður 0.39 Yuan/m³ og rekstrarvatnsverð 0.45 Yuan/m³.