Notkun BIOLAK ferli við uppfærslu á skólphreinsistöð í hálfgerða-flokk IV staðla
BIOLAK ferlið var kynnt til Kína snemma á 21. öld og fékk víðtæka notkun í skólphreinsun sveitarfélaga vegna einfaldrar uppbyggingar og lágs fjárfestingarkostnaðar. Á undanförnum árum, með hertum losunarstöðlum og aukinni sjálfvirkni, standa flestar núverandi BIOLAK verksmiðjur frammi fyrir uppfærslu. Aukabætur eins og að bæta við upphengdum burðarefnum, endurbæta tanka og endurskilgreina virknisvæði eru framkvæmdar til að bæta köfnunarefnis- og fosfórfjarlægingu. Þó að nýbyggðar verksmiðjur noti aðallega A²/O og oxunarskurðarferli, þá eru fáar skýrslur um raunverulegan árangur BIOLAK, sérstaklega samkvæmt ströngum losunarstöðlum. BIOLAK ferlið notar sveiflukenndar loftræstingarkeðjur til að búa til tímabundin anoxísk og loftháð svæði, sem virka í meginatriðum sem margra- A/O ferli. Með hagræðingu í rekstri geta frárennslisgæði stöðugt uppfyllt hálfgert-Class IV yfirborðsvatnsstaðalinn.
1 Bakgrunnur verkefnisins
Skolphreinsistöð í Hebei héraði notar BIOLAK ferlið sem kjarnatækni sína. Innstreymi er á bilinu 18.000 til 22.000 m³/d, að meðaltali 19.000 m³/d, meðhöndlar aðallega skólp frá þéttbýli og lítið magn af frárennslisvatni frá landbúnaði. Hönnuð aðrennslis- og frárennsliseiginleikar eru sýndir íTafla 1. Upprunalega losunarstaðallinn var A-staðallinn *"Losunarstaðall mengunarefna fyrir hreinsistöðvar fyrir skólphreinsistöðvar sveitarfélaga" (GB 18918-2002)*. Eftir uppfærslu sem fól í sér skiptingu loftfirrt svæðis til að auka denitrification og affosfórun, uppfyllir verksmiðjan nú lykileftirlitssvæðismörkum *"Vatnsmengunarlosunarstaðla fyrir Daqing River Basin" (DB13/2795-2018)*. Fyrir utan heildarköfnunarefni, uppfylla allir aðrir vísbendingar flokka IV staðla sem tilgreindir eru í *"Umhverfisgæðastaðlar fyrir yfirborðsvatn" (GB 3838-2002)*. Ferlisflæðið er sýnt íMynd 1.
Verksmiðjan notar natríumhýpóklórít til sótthreinsunar. Eðja er afvötnuð með háþrýstiplötu og rammasíun í undir 60% rakainnihaldi áður en hún er flutt til sam-vinnslu í sementsofnum.
Framlag hverrar meðferðareiningar til að fjarlægja mengunarefni var reiknað út frá massajafnvægi, með sérstökum aðferðum sem vísað var til úr heimildum.
2 Hagræðingaraðgerðir rekstrarstýringar
Margvíslegar hagræðingaraðgerðir voru gerðar í rekstri til að auka stöðugleika frárennslis og ná fram orku- og kostnaðarsparnaði.
2.1 Aukið eftirlit með uppleystum súrefni (DO).
Núverandi BIOLAK endurbyggingarverkefni benda oft á veikt svæðisskipulag þess sem margra- A/O afbrigði, sem leiðir til lítillar skilvirkni denitrification. Í þessu verkefni var hámarks DO við lok loftunarsvæðisins haldið við 0,5–1,0 mg/L, lægra en hefðbundnar DO eftirlitskröfur, á sama tíma og ammoníak köfnunarefni í frárennsli var tryggt.
2.2 Aukið eftirlit með vinnslugögnum
Til að leiðbeina DO-stýringu og skömmtun utanaðkomandi kolefnisgjafa var fylgst með nítratköfnunarefni og ammoníakköfnunarefni við enda loftfirrta svæðisins og BIOLAK tanksins til að ákvarða ákjósanleg eftirlitssvið. Á meðan á notkun stóð var skömmtun utanaðkomandi kolefnisgjafa minnkað eða hætt þegar nítratköfnunarefni við enda loftfirrtra svæðisins var<2 mg/L, and increased when it was ≥2 mg/L. Similarly, blower output was reduced to lower DO to 0.5 mg/L when ammonia nitrogen at the end of the BIOLAK tank was ≤0.5 mg/L, and increased to raise DO to 1.0 mg/L when it was ≥0.5 mg/L. Adjustments to carbon source dosage and blower frequency were made every 8–16 hours, with each adjustment ranging from 5% to 15%.
2.3 Stilling innri frárennslisstjórnunarmarkmiða
Til að tryggja stöðugt fylgni voru sett innra eftirlitsmarkmið við 30%–80% af losunarmörkum, miðað við erfiðleika við að hafa stjórn á hverju mengunarefni. Farið var yfir þessi innri mörk olli tafarlausum breytingum á ferlibreytum til að skila styrk frárennslis á viðunandi svið. Árleg innra eftirlitsmarkmið fyrir COD, ammoníaksköfnunarefni, heildarnitur og heildarfosfór voru 15 mg/L, 0,5 mg/L, 12 mg/L og 0,12 mg/L, í sömu röð.
2.4 Viðhalda viðeigandi seyrustyrk
Sóun seyru var stillt eftir rennsli, álagi og árstíð. Seyruhaldstími (SRT) var haldið við 15–25 daga og styrkur blandaða vökva sviflausna (MLSS) við 2.500–4.500 mg/L. Nánar tiltekið var MLSS stjórnað við 2.500–3.500 mg/L sumar og haust, með seyruálagi um 0,06 kgCOD/(kgMLSS·d), og við 3.500–4.500 mg/L að vetri og vori, með seyruálagi um 0,04 kgMLSSCOD/(kgMLSSCOD/(kg).
2.5 Aðlögun virkni háþróaðrar meðferðareininga
Lágt hitastig á veturna hafði áhrif á flokkun og setmyndun. Ótímabær bakþvottur á síum af gerðinni V- gæti leitt til aukins svifefna í frárennsli og COD. Þess vegna, meðan á vetrarstarfi stendur, var tíðni bakþvottar aukin á grundvelli storknunarárangurs og seyrulosun úr storku-botnfallsgeyminum var aukinn til að draga úr styrk svifefna í frárennsli.
3 Meðferðarárangur
Árleg innstreymi COD var á bilinu 109 til 248 mg/L, að meðaltali 176 mg/L. Frárennsli COD var á bilinu 9,5 til 20,1 mg/L, að meðaltali 12,1 mg/L. Þegar COD frárennslis fór yfir innra eftirlitsmarkmið (15 mg/L) var tíðni bakskolunar síunnar aukin til að draga úr sviflausnum. Mælt er með því að uppfæra-botnfallsgeyminn í -mikilþéttni eða segulmagnaðir-setlagsgeymir til að ná betri storkuvirkni.
Árlegt innstreymi ammoníak köfnunarefnis var á bilinu 17,8 til 54,9 mg/L, að meðaltali 31,9 mg/L. Ammoníak köfnunarefni frárennslis var á bilinu 0,12 til 1,30 mg/L, að meðaltali 0,5 mg/L. Þegar það fór yfir markmið innra eftirlits var loftun stillt í samræmi við hagræðingarráðstafanir. Frárennslisgæði uppfylltu stöðugt lykileftirlitssvæðismörkin *DB13/2795-2018* allt árið.
Vegna lágs styrks kolefnisgjafa var áherslan lögð á að hámarka vinnsluaðstæður til að auka nitur- og fosfóreyðingu með því að stefna að orku- og kostnaðarsparnaði.
3.1 DO Control Optimization og heildar nitur fjarlæging
Árlegt heildarköfnunarefni (TN) var á bilinu 20,3 til 55,6 mg/L (sjáMynd 2), að meðaltali 42,1 mg/L. Frárennsli TN var á bilinu 2,5 til 14,2 mg/L, að meðaltali 8,8 mg/L, innan innra eftirlitsmarkmiðsins (12 mg/L). Meðalhlutfall TN-fjarlægingar var 79,1%. Með endurvinnsluhlutfalli seyru upp á 90% (engin endurvinnsla á blönduðum vökva) var fræðileg afköst 47,4%, sem gefur til kynna að afrennsli hafi einnig átt sér stað á öðrum vinnslusvæðum fyrir utan loftfirrta valbúnaðinn. Breytingar á köfnunarefni meðfram meðferðarlestinni í dæmigerðri lotu eru sýndar íMynd 3.
Í dæmigerðri hringrás var innstreymi TN 42,0 mg/L, þar sem summa ammoníak og nítratköfnunarefnis var 35,2 mg/L. Eftir loftfirrta valið var TN 16,7 mg/L, sem leiddi til 43,5% brottnámshlutfalls með massajafnvægi, í samræmi við fræðilegt gildi. BIOLAK tankurinn stuðlaði að 24,0% TN flutningi. Frárennsli TN minnkaði enn frekar í seinni botnfallsgeyminum, sem stuðlaði að aukinni 11,3% flutningi, aðallega vegna þess að langur vökvasöfnunartími þess (8,6 klukkustundir) gerir ráð fyrir innrænum kolefnisgjafa-drifinni denitrification. Aðrar einingar lögðu til 1,9% brottflutning. TN endanlegt frárennsli var 8,1 mg/L, með 80,7% brottflutningshlutfalli.
Starfsreynsla sýnir að DO-stýring skiptir sköpum til að fjarlægja TN í BIOLAK ferlinu. Í hefðbundnum ferlum er DO venjulega mældur í lok loftháðs svæðis í rásarbyggingu þar sem DO er tiltölulega einsleitt yfir þversniðið. Hins vegar, í BIOLAK tankinum, er loftunarsvæðisendinn næstum 70 metrar á breidd, þar sem DO eykst frá brekkubrúninni að miðju, munurinn er 0,5–1,0 mg/L. Þess vegna krefst staðsetning DO rannsaka vandlega.
Með því að hafa strangt eftirlit með hámarks DO við lok BIOLAK loftunarsvæðisins var í raun tryggt súrefnislaust umhverfi sem nauðsynlegt var fyrir denitrification. Samtímis nitrification og denitrification (SND) með því að nýta innræna kolefnisgjafa náðist, sem leiddi til árangursríkrar TN-fjarlægingar.
3.2 Fjarlæging fosfórs og hagræðingu í rekstri
Árlegt innstreymi heildarfosfórs (TP) var á bilinu 1,47 til 4,80 mg/L (sjáMynd 4), að meðaltali 2,99 mg/L. TP frárennsli var á bilinu 0,04 til 0,17 mg/L. Skammtur fosfórfjarlægingarefnis var stilltur út frá innra eftirlitsmarkmiðinu (0,12 mg/L). Meðalstyrkur TP frárennslis var 0,07 mg/L, uppfyllti stöðugt losunarstaðla, með meðalhraða TP brottflutnings upp á 98,3%.
Breytingar á fosfati meðfram meðferðarlestinni í dæmigerðri lotu eru sýndar íMynd 5.
Innflæðisfosfat var 2,70 mg/L og afturleðjufosfat var 0,58 mg/L, sem gerir fræðilegt fosfat sem fer inn í loftfirrta valbúnaðinn 1,70 mg/L. Eftir loftfirrtan fosfórlosun frá fjölfosfat-uppsöfnunarlífverum (PAO), náði fosfatsþéttni 3,2 mg/L. Styrkhlutfall fosfats (hámark á loftfirrtu svæði / innstreymi) var 1,9, sem gefur til kynna marktæka losun. Aðalástæðan var áhrifarík denitrification við lágar DO aðstæður, sem leiddi til lágs nítratstyrks í skilaeðjunni á loftfirrt svæði, viðhalda góðu loftfirrtu umhverfi (ORP almennt undir -200 mV) og stuðla að losun fosfórs.
Eftir BIOLAK loftunarsvæðið varð veruleg fosfórupptaka, sem minnkaði fosfatstyrkinn í lokin í 0,3 mg/L, og náði líffræðilegri fosfóreyðingu upp á 88,9%. Eftir botnfalls- og stöðugleikatankana jókst fosfatstyrkur í 0,64 mg/L. Greining bendir til þess að þetta hafi verið vegna langrar hormónauppbótarmeðferðar í botnfallstankinum og strangt stjórnaðs DO í BIOLAK tankinum, sem skapaði loftfirrt ástand í botnfallsgeyminum og olli auka fosfórlosun. Eftir efnaskömmtun í storkueiningunni var frárennslisfosfat minnkað í 0,06 mg/L. Þess vegna, með tilliti til efnahagslegs kostnaðar og rekstrarflækjustigs, er það raunhæf hagræðingarstefna fyrir svipaðar plöntur að fórna líffræðilegri fosfóreyðingu skilvirkni til að auka denitrification.
4 Rekstrarkostnaður
Beinn rekstrarkostnaður felur í sér rafmagn, efni og losun seyru. Miðað við árstölur var sértæk orkunotkun 0,66 kWh/m³. Með raforkuverði upp á 0,65 CNY/kWst (miðað við samsettan hámarks-/off-hámarksverð), var raforkukostnaðurinn 0,429 CNY/m³. Þessi eyðsla er í hærri kantinum samkvæmt „Matsstaðli fyrir rekstrargæði hreinsistöðva fráveituvatns sveitarfélaga“, aðallega vegna örlítið minni súrefnisnýtingarnýtingar skilvirkni loftræstikerfisins. Efnakostnaður, þar á meðal natríumasetat, fosfóreyðandi efni, PAM, natríumhýpóklórít og afvötnunarefni, nam alls 0,151 CNY/m³. Sérstök notkun og kostnaður er sýndur íTafla 2.
Seyru kemur aðallega frá líffræðilegum og efnafræðilegum uppsprettum (storknunartanki). Háþrýstisíun á plötum og ramma er notuð með kalki og járnklóríði sem kæliefni. Kalkskammtur er um 25% af þurrleðjunni. Afvötnuð kaka hefur 60% rakainnihald. Dagleg afvötnuð seyruframleiðsla er um 9 tonn, með sértækri þurrleðju uppskeru um 0,15%. Flutningur seyru kostar 250 CNY/tonn, sem leiðir til kostnaðar við losun seyru upp á um 0,118 CNY/m³. Þess vegna er beinn heildarkostnaður við framleiðslu 0,698 CNY/m³.
5 Niðurstöður
① Afrennslishreinsistöð í Hebei héraði, sem notar BIOLAK ferlið til að meðhöndla skólp frá sveitarfélögum, var starfrækt samfellt í eitt ár þar sem gæði frárennslis uppfylltu stöðugt lykileftirlitssvæðismörk *DB13/2795-2018* (Quasi-Class IV yfirborðsvatnsstaðall).
② Sem afbrigði af fjöl- A/O ferlinu leiddi stjórnun hámarks DO við lok BIOLAK loftunarsvæðisins við 0,5–1,0 mg/L til 24,0% TN-fjarlægingarhraða á BIOLAK svæðinu og 11,3% í botnfallsgeyminum. Þetta náði samtímis nítrunar-denitrification og innrænum kolefnisgjafa, sem sýnir verulegan hæfileika til að fjarlægja köfnunarefni.
③ Beinn rekstrarkostnaður fyrir BIOLAK ferlið var 0,698 CNY/m³. Rekstrarhagræðingarráðstafanir, þar á meðal eftirlit með ferligögnum og setningu sanngjarnra innra eftirlitsmarkmiða, geta veitt tilvísanir til að hagræða rekstur og ná fram orku-/kostnaðarsparnaði í sambærilegum skólphreinsistöðvum.