Tilviksrannsókn á MBBR+ACCA ferli fyrir uppfærslu og endurbyggingu frárennslisstöðvar í þéttbýli
Með hliðsjón af uppsveiflu hagkerfisins í Kína hefur hraði iðnvæðingar og þéttbýlis aukist verulega. Þessu ferli fylgir óhjákvæmilega ár-á-ári í losun iðnaðarafrennslis og skólps frá heimilum, sem eykur vatnsmengunarvandamál og hefur áhrif á sjálfbæra vistfræðilega siðmenningarbyggingu Kína. Með víðtækri innleiðingu aðgerðaáætlunar um varnir og varnir gegn mengun vatns hafa strangari losunarkröfur verið gerðar á skólphreinsistöðvar þéttbýlis um land allt. Staðbundnir staðlar í sumum borgum hafa náð hálfgerðum-vatnsgæði í flokki IV og fyrir frárennsli sem losað er í viðkvæm vatnshlot, eru ákveðnir einstakir vísbendingar smám saman að nálgast III flokks staðalinn fyrir yfirborðsvatn. Hins vegar eru leifar mengunarefna í skólpvatni þéttbýlis eftir líffræðilega meðhöndlun fyrst og fremst ó-lífbrjótanleg lífræn efnasambönd með lélegt niðurbrjótanleika. Að treysta eingöngu á hefðbundna líffræðilega aukningu tækni hefur orðið ófullnægjandi til að uppfylla sífellt strangari losunarstaðla.
Virkjað kók er með mjög þróað mesoporous kerfi sem getur aðsogað stórsameindamengun í vatni. Með miklum vélrænni styrk, stöðugleika, góðum aðsogsframmistöðu og tiltölulega hagkvæmum kostnaði, hefur það verið mikið notað við meðhöndlun iðnaðarafrennslisvatns sem er erfitt að niðurbrjóta. Á undanförnum árum hefur síunartækni sem notar virkjað kók sem miðil einnig fundið ákveðna notkun í háþróaðri meðhöndlun frárennslisstöðva sveitarfélaga, sem hefur náð góðum árangri í fullkomnum fjarlægingu mengunarefna. Með því að sameina verkfræðilegt dæmi úr uppfærsluverkefni í skólphreinsistöð í Henan héraði, tók höfundurinn upp MBBR+ACCA (Activated Coke Circulating Adsorption) ferlið til að uppfæra meðhöndlun skólps frá þéttbýli. Frárennsli COD, NH₃-N og TP vísbendingar uppfylltu GB 3838-2002 Class III vatnsstaðalinn, sem gefur tilvísun fyrir uppfærsluverkefni á öðrum skólphreinsistöðvum.
1. Grunnástand frárennslisstöðvarinnar
Heildarhönnunargeta þessa skólphreinsistöðvar er 50.000 m³/d, sem samanstendur af I. áfanga hönnunargetu upp á 18.000 m³/d og Phase II hönnunargetu upp á 32.000 m³/d. Það meðhöndlar fyrst og fremst skólp frá þéttbýli og lítið magn af frárennslisvatni frá iðnaði. Uppfærslu lauk árið 2012, þar sem frárennslið uppfyllti 1A staðalinn í losunarstaðli mengunarefna fyrir hreinsistöðvar sveitarfélaga GB 18918-2002. Aðalferlið er fjölþrepa AO + denitrification sía + háþéttni settankur. Ferlisflæðið er sýnt íMynd 1.
Eins og er er skólphreinsistöðin í fullri afköstum. Byggt á núverandi rekstrargögnum, með góðu viðhaldi verksmiðjunnar, er hægt að halda frárennslisgæðum stöðugt á GB 18918-2002 Grade 1A staðli. Styrkur frárennslis fyrir COD, BOD₅, NH₃-N, TN og TP er á bilinu 21,77-42,34 mg/L, 1,82-4,15 mg/L, 0,13-1,67 mg/L, 8,86-15,74 mg/L, og 0,41 mg/L, í sömu röð og 0,41 mg/L.
Fyrir uppfærsluna stóð verksmiðjan frammi fyrir eftirfarandi vandamálum: 1) Öldrun og skemmdir skjáir í formeðferðarhlutanum hleyptu einhverju fljótandi rusli inn í líffræðilegu tankana, stífluðu auðveldlega dælur og höfðu áhrif á síðari meðferð; 2) Óstöðugt TN flutningur við lágt vetrarhitastig og verulegar sveiflur í gæðum og magni vatns; 3) Ófullnægjandi tankrúmmál í I. stigs líffræðilegum kerum og óeðlileg skipting á súrefnislausu svæði, sem leiðir til lélegrar TN-fjarlægingarskilvirkni og hás efnaskammta fyrir síðari kolefnisuppsprettu viðbót; 4) Upprunalega loftunarkerfið notaði gamaldags hefðbundna miðflóttablásara með mikilli orkunotkun; 5) Alvarleg stífla á síumiðlum í denitrification síunum, ófullnægjandi bakþvottur og erfiðleikar við stöðugan rekstur; 6) Tíðar bilanir í blöndunar- og hræribúnaði í botnfallsgeymum með -þéttleika; 7) Tíðar bilanir í tveimur núverandi beltasíupressum fyrir afvötnun seyru, hátt rakainnihald afvatnaðrar seyru, mikið seyrurúmmál og hár losunarkostnaður seyru; 8) Skortur á lyktareftirlitsaðstöðu fyrir formeðferð og seyrumeðferðarkerfi; 9) Úrelt miðstýringarkerfi með takmarkaða gagnageymslugetu og tap á flestum fjarstýringaraðgerðum.
2. Hönnun vatnsgæði
Að teknu tilliti til margra ára gagna um vatnsgæði frá verksmiðjunni, með 90% öryggisstigi og með ákveðnum framlegð, voru áhrif hönnunargæðisins ákvörðuð. Byggt á umhverfisgæðakröfum viðtökuvatnshlotsins, verða uppfærðar frárennsli COD, BOD₅, NH₃-N og TP að uppfylla GB 3838-2002 Class III vatnsstaðalinn, en TN og SS munu fylgja upprunalega staðlinum. Hönnunaráhrif og frárennsliseiginleikar eru sýndir íTafla 1.
3. Uppfærsla hugtaks og vinnsluflæðis
3.1 Uppfærsluhugmynd
Samkvæmt hönnunargæði frárennslis setur þessi uppfærsla hærri kröfur fyrir COD, BOD₅, NH₃-N og TP. Með hliðsjón af núverandi ferli álversins, eiginleika vatnsgæða og núverandi vandamála er áherslan lögð á aukið fjarlægingu COD, NH₃-N og TP á sama tíma og tryggt er að TN fjarlæging sé stöðug. Ennfremur, takmarkað tiltækt pláss innan núverandi verksmiðju krefst þess að fullnýta möguleika núverandi mannvirkja með endurnýjun búnaðar, aðferðastyrkingu og endurnýjun, með það að markmiði að fjarlægja COD, NH₃-N, TN og TP. Þess vegna getur það í raun bætt meðferðarstöðugleika og höggþol með því að nota upprunalegu-fjölþrepa AO tankana og bæta við svifandi burðarefni til að mynda blendingslíffilmu-virkjað seyru MBBR ferli. Langur seyrualdur líffilmu á burðarefni er hentugur til að vaxa nítrefni og viðhalda háum styrk nítrunar, sem eykur verulega nítrunargetu kerfisins. Þétta líffilman inni í burðarefninu hefur langan seyrualdur, hýsir umtalsverða hópa af nítrunar- og denitrifying bakteríum, sem gerir samtímis nítrunar-denitrification (SND) kleift og styrkir þannig TN-eyðingu. Þess vegna hentar MBBR ferlið vel-fyrir uppfærslu þessarar verksmiðju.
Byggt á svipaðri reynslu af uppfærsluverkefnum, til að tryggja stöðugt samræmi við COD og TP, er enn þörf á viðbótarverndarmeðferðaraðstöðu ofan á núverandi ferli ásamt MBBR. Virkjað kók, sem gljúpt efni, sýnir marktækari aðsogsárangur samanborið við virkt kolefni, fjarlægir í raun COD, SS, TP, lit, osfrv. Þar að auki getur líffræðilega virkjað kók notað áfastar örverur til að brjóta niður lífræn efni, sem gerir endurnýjun aðsogsstaða kleift á meðan mengunarefni eru aðsogast. Þessi kraftmikla jafnvægisbúnaður gerir ráð fyrir viðvarandi og stöðugri kerfisvirkni. Activated Coke Circulating Adsorption (ACCA) ferlið notar virkjað kók sem miðil, samþættir síun og aðsog. Það notar þjappað loft til að lyfta og þrífa síumiðilinn. Með öfugri -flæðisskipulagningu og samræmdu flæðishönnun, tryggir það fulla snertingu á milli virkjaðs kóks og frárennslisvatns, sem nær fullkomnum framförum í vatnsgæði og tryggir stöðugt frárennslisreglur.
Fyrir öldrun og gallaðan búnað verksmiðjunnar verður þeim skipt út fyrir tæknilega háþróaðan,-orkuhagkvæman búnað til að draga úr rekstrarkostnaði. Nánar tiltekið verður formeðferðarskjánum skipt út fyrir innri fóðruðum skjám til að stöðva hár og trefjar og koma í veg fyrir stíflu á MBBR burðarvörnum.
3.2 Ferlisflæði
Uppfært vinnsluflæði er sýnt íMynd 2. Til að uppfylla kröfur um höfuðhæð var nýrri lyftudælustöð bætt við. Ný smíðuð V-gerð sía þjónar sem formeðferðareining fyrir síðari virkjaða kókásog, sem tryggir stöðugleika ACCA kerfisins. Hrávatn fer í gegnum skjái og grisjuhólf til að fjarlægja fljótandi efni, hár og agnir áður en það fer í hybrid MBBR líffræðilega tanka til að auka nitureyðingu. Blandaði vökvinn fer síðan í aukahreinsiefni til að aðskilja fast efni. Vökvanum er lyft í gegnum nýju dælustöðina upp í denitrification síur og há-settanka. Frárennslinu er síðan lyft með nýju dælustöðinni í V-gerð síu og tveggja-þrepa virkjaða koksaðsogsgeyma til háþróaðrar meðhöndlunar, til að fjarlægja COD, TP, SS, lit osfrv. Loka frárennslið er sótthreinsað fyrir losun.
4. Hönnunarfæribreytur helstu meðferðareininga
4.1 Líffræðilegir tankar
Núverandi Fase I lífrænir tankar eru skipt í tvo hópa með tiltölulega lítið tankrúmmál en trausta uppbyggingu. Þess vegna voru tankveggir hækkaðir um 0,5 m fyrir þessa uppfærslu, en uppfylltu kröfur um höfuð. Eftir endurnýjun er virkt heildarmagn 10.800 m³, með heildarhormónauppbótarmeðferð upp á 14,4 klst og anoxískt svæði upp á 6,4 klst. Líffræðilegu tankarnir sem fyrir eru í II. áfanga eru með virkt rúmmál 19.600 m³, heildarhormónauppbótarmeðferð upp á 14,7 klst. og súrefnislaus svæði upp á 6,8 klst. Þetta verkefni fólst í því að skipta um loftræstikerfi og sumum öldruðum kafblöndunartækjum í bæði fasa I og II líffræðilegum kerum, og bæta við upphengdum burðarefnum og varðveisluskjám. Burðarefnin eru úr pólýúretani eða öðrum hágæða samsettum efnum, með 24 mm rúmmetraforskrift, ákveðnu yfirborði 4.000 m²/m³ og fyllingarhlutfalli upp á 20%. AOR líffræðilega meðhöndlunarkerfisins er 853,92 kg O₂/klst., með loftgjafahraða 310,36 Nm³/mín.
4.2 Lyftudælustöð og frárennslistankur
Ný lyftidælustöð var smíðuð til að dæla frárennsli úr há-setitankunum yfir í V-síuna til frekari meðhöndlunar. Afrennslistankur geymir bakskotsskolpvatn frá síunum. Litlar dælur eru notaðar til að dæla afrennslisvatninu jafnt inn í Phase II líffræðilegu tankana til að forðast högghleðslu. Þrjár aukalyftardælur voru settar upp (2 vakt + 1 biðstöðu, Q=1,300 m³/klst, H=12 m, N=75 kW), með breytilegri tíðni drifstýringu (VFD). Afrennslisgeymirinn er búinn 2 flutningsdælum (einni skyldubundinni + 1 biðstöðu, Q=140 m³/klst., H=7 m, N=5.5 kW) og einni djúpblöndunartæki (N=2.2 kW) til að koma í veg fyrir botnfall.
4,3 V-Tegundarsía
Ný V-gerð sía var smíðuð með burðarstærð 36,9 m (L) × 29,7 m (B) × 8,0 m (H). Það notar einsleita kvarssandsíumiðla. Síunni er skipt í 6 hólf sem raðað er í tvær raðir. Úttaksrör hvers klefa er með rafmagnsstýriloka til að stjórna stöðugri vatnshæðaraðgerð. Hægt er að stjórna bakþvottaferlinu með PLC. Hönnunarsíunarhraði er 7,0 m/klst., þvingaður síunarhraði er 8,4 m/klst. og síunarflatar- stakra frumna er 49,4 m². Styrkur bakskolvatns er 11 m³/(m²·klst), styrkur bakskolunarlofts er 55 m³/(m²·klst) og yfirborðssópstyrkur er 7 m³/(m²·h). Lengd bakþvottar er 10 mínútur. Bakskolunarlotan er 24 klukkustundir (stillanleg), þvott er eina klefa í einu. Stærð kvarssands er 1-1,6 mm með k₈₀ < 1,3. Notaðar eru -steyptar einlitar síuplötur.
4.4 Virkjað kók aðsogstankar
Nýr virkjaður kók aðsogstankur var smíðaður með burðarstærð 49,5 m (L) × 30,15 m (B) × 11,0 m (H). Það notar tveggja-síunarstillingar með samtals 36 frumum, 18 frumum á hverju stigi. Hámarkssíunarhraði er 6,02 m³/(m²·klst), að meðaltali 4,63 m³/(m²·klst). Fyrsta-þrep eins-stærð frumu eru L×B×H=5.0 m × 5,0 m × 11,0 m, með snertitíma tóms rúms (EBCT) sem er 1,4 klst. Annað-þrep eins-stærð frumu eru L×B×H=5.0 m × 5,0 m × 9,5 m, með EBCT 1,08 klst. Kerfið notar 2.000 tonn af virku kók með kornastærð 2-8 mm, búið færanlegum kókþvottavélum, vatnsdreifendum, inntaks-/úttaksstýrum o.fl.
4.5 Virkjað kókbygging
Nýtt virkt kókhús var reist til að geyma virkt kók og veita því í aðsogstankana. Byggingarmál eru 33,5 m (L) × 13,0 m (B) × 6,5 m (H). Helstu aukabúnaður inniheldur: 1 virkan titringsskjá fyrir kókafvötnun, 3 kókfóðurdælur (2 vakt + 1 biðstöðu, Q=40 m³/klst., H=25 m, N=7.5 kW), 2 síuvökvadælur (1 vakt {{14}/5} í biðstöðu, H{10}} m³/klst., N=18.5 kW), 2 loftþjöppur (1 virka + 1 biðstaða, Q=7.1 m³/mín., N=37 kW), og loftmóttakari (V=2 m³, P=0.8 MPa).
4.6 Plata-og-Afvötnunarherbergi fyrir ramma
Nýtt afvötnunarherbergi fyrir plötu-og-grind var byggt við hlið núverandi seyruafvötnunarherbergis. Vegna plásstakmarkana var eitt sett af plötu-og-ramma síupressu (síuflatarmál 300 m²) stillt, sem þjónaði sem varabúnaður fyrir beltasíupressuna. Aukaaðstaða er einn loftræstitankur (virkt rúmmál 80 m³). Seyrumagnið er 6.150 kg DS/d, með rakainnihaldi þykknaðrar fóðurseðju 97% og rakainnihald afvatnaðrar köku 60%. Helstu aukabúnaður inniheldur: 2 straumdælur (1 vakt + 1 biðstaða, Q=60 m³/klst, H=120 m, N=7.5 kW), 2 pressuvatnsdælur (1 vakt + 1 biðstaða, Q=12 m³/klst, H{{1} m³/klst, H{}{24} var dæla (Q=20 m³/klst., H=70 m, N=7.5 kW), 2 skömmtunardælur (1 vakt + 1 biðstaða, Q=4 m³/klst., H=60 m, N=3 kW), 1 loftþjöppusett af N{{{37}mín. loftmóttökugeymir (V=5 m³, P=1.0 MPa) og 1 sett af PAM undirbúningseiningu (Q=2 m³/klst., N=1.5 kW).
4.7 Lyktareftirlitskerfi
Nýju lyktarstýringarkerfi fyrir lífsíun var bætt við með hönnunarloftstreymi upp á 12.000 m³/klst. Glerstyrkt plaströr (GRP) eru notuð til að safna og meðhöndla lykt frá formeðferðar- og seyrumeðferðarkerfum. Ryðfrítt stál rammar og PC þolborð eru notuð til að innsigla formeðferðarbúnað.
4.8 Aðrar uppfærslur á aðstöðu
- Skipt út fyrir 2 innbættir fínir skjáir með 5 mm ljósopi, með skrúfufæriböndum og þvottavatnsgeymi, V=10 m³ og 2 þvottavatnsdælur (1 virka + 1 biðstaða, Q=25 m³/klst, H=70 m, N=11 kW).
- Skipt út fyrir 4 skilvirkari loftfjöðrunarblásara, VFD-stýrða (3 virka + 1 biðstöðu, Q=130 m³/mín., P=63 kPa, N=150 kW).
- Skipt var út síumiðlinum í núverandi denitrification síum fyrir 1.800 m³ af keramikmiðli (kornastærð 3-5 mm).
- Skipt var um 2 blöndunarhrærara í há-setitankanna (hraði 60-80 rpm, N=5.5 kW), 4 flokkunarhrærarar (hraði 10-20 rpm, N=2.2 kW) og slöngusettara (260 m²).
- Skipt var um beltasíupressu fyrir 2 m breitt belti og samsvarandi loftþjöppu, 1 sett.
- Með því að nota upprunalega miðlæga stjórnklefann, uppfærðan búnað, tæki og komið á miðlægri stjórn, kom á fót-vítt gagnasamskiptakerfi verksmiðjunnar til að ná gagnasamskiptum milli miðlæga stjórnstöðvarinnar og tengivirkja, sem og sjálfvirkni í framleiðsluferlistýringu.
5. Rekstrarafköst og tæknilegar-hagvísar
5.1 Rekstrarafkoma
Eftir að þessu uppfærsluverkefni hefur verið lokið hafa allar meðferðareiningar starfað stöðugt. Vöktunargögn aðrennslis- og frárennslisvatns fyrir árið 2023 eru sýnd íTafla 2.
Eins og sýnt er var meðalstyrkur frárennslis fyrir COD, NH₃-N, TN, TP og SS 11,2, 0,18, 8,47, 0,15 og 2,63 mg/L, með meðalhraða brottflutnings upp á 95,16%, 99,45%, 7,9%, 7,9%, 7,9% 97,38%, í sömu röð. Frárennsli COD, NH₃-N og TP uppfylltu stöðugt GB 3838-2002 Class III vatnsstaðalinn.
Uppfært verkefni hefur verið starfrækt í tæp tvö ár. Niðurstöður benda til þess að MBBR+ACCA ferlið sé stöðugt, skilvirkt og framleiðir hágæða frárennsli, sem sýnir mikla mótstöðu gegn höggálagi og lágum-hitaskilyrðum. Jafnvel með lágmarkshitastig vetrarvatns upp á 9,4 gráður og verulegar sveiflur í vatnsgæði héldust gæði frárennslis stöðug og uppfylltu losunarstaðla. Fyrir og eftir uppfærsluna jókst kolefnisskammturinn ekki, samt var TN-fjarlæging aukin verulega. Þetta er vegna þess að annars vegar nítrandi örverur sem festar eru við MBBR-berana vaxa og safnast fyrir í stöðugu loftháðu umhverfi, sem leiðir til fullkomnari nítrunar. Á hinn bóginn var nítrat fjarlægt frekar í uppfærðum MBBR tönkum og súrefnislausum tönkum. Loka ACCA kerfið virkar sem vörn, aðsogar og fjarlægir þrjósk COD, TP, SS o.s.frv., sem gerir frárennslisgæði stöðugra. Þar að auki, eftir framkvæmd verkefnisins, getur verksmiðjan framleitt hágæða endurunnið vatn, sem leggur grunninn að endurnýtingu vatns í framtíðinni.
5.2 Tæknilegar-hagvísar
Heildarfjárfesting fyrir þetta verkefni var 86.937.600 RMB, sem samanstendur af byggingar- og uppsetningarkostnaði upp á 74.438.500 RMB, annar kostnaður upp á 7.593.500 RMB, viðbragðskostnaður upp á 4.101.600 RMB og upphafsveltufé upp á 804.000 RMB. Eftir stöðugan kerfisrekstur er viðbótarrafmagnskostnaður fyrir alla verksmiðjuna 0,11 RMB/m³, virkjaður kókkostnaður er 0,39 RMB/m³, sem leiðir til hækkunar á rekstrarkostnaði um það bil 0,50 RMB/m³.
6. Niðurstaða
- Þetta verkefni innleiddi endurnýjun búnaðar, ferlareflingu og endurnýjun á núverandi skólphreinsistöð og bætti við háþróaðri meðhöndlun, sem bætti skilvirkni í fjarlægingu COD, NH₃-N, TN og TP.
- Eftir uppfærsluna, með því að nota aðal "MBBR+ACCA" ferlið, batnaði frárennsli COD, NH₃-N og TP stöðugt frá gráðu 1A í yfirborðsvatnsflokk III staðal og TN flutningur var verulega aukinn.
- Æfingin sýnir að þetta ferli virkar stöðugt og skilvirkt, er ónæmt fyrir álagsáföllum, framleiðir hágæða frárennsli og bætir við rekstrarkostnaði upp á um það bil 0,50 RMB/m³. Það getur þjónað sem viðmiðun fyrir uppfærsluverkefni og endurnýtingarverkefni á vatni í öðrum skólphreinsistöðvum.