A Xin'an Qianhe vízminőség-tisztító üzem tervezésének és gyakorlatának korszerűsítése az AAOAO-MBBR folyamaton és az ózonoxidáción alapul
Qingdao, mint kulcsfontosságú nemzeti tengerparti központi város, jelentős eredményeket ért el az ökológiai irányítás terén. A legfelső szintű-nemzetközi metropoliszokhoz képest azonban városi vízkörnyezet-gazdálkodási rendszere továbbra is strukturális kihívásokkal néz szembe.
Jelenleg hiányosságok mutatkoznak a vízelvezető csőhálózat lefedettsége, a szennyvíztisztító létesítmények működési hatékonysága és a jó{0}minőségű vízi környezettel kapcsolatos lakossági elvárások között. A "Gyönyörű Qingdao" építésének ökológiai víziójának megvalósításától is távol van.
E kihívások kezelése érdekében Csingdaónak sürgősen szisztematikus intézkedéseket kell végrehajtania, mint például a tudományos tervezés, az optimalizált erőforrás-elosztás és az infrastrukturális beruházások megerősítése. Ezen erőfeszítések célja a szennyvízgyűjtő hálózat és a terminál tisztítási kapacitásának átfogó növelése, megszilárdítva ezzel a város fenntartható fejlődésének ökológiai alapjait.
A Xin'an Qianhe vízminőség-tisztító üzem projektje Qingdao nyugati partvidékének új területén található. Tervezett kezelési kapacitása 50 000 m³/nap, teljes területe 33 154 m², teljes beruházása pedig 182,4 millió jüan. A projekt megvalósíthatósági tanulmánya 2021 márciusában készült el, az előzetes tervet és a költségvetést ugyanazon év júniusában hagyták jóvá, a kivitelezés pedig hivatalosan 2023 áprilisában kezdődött meg. Jelenleg az építési fázisban van. Az eredeti terv szerint a legfontosabb szennyvíz paramétereknek meg kell felelniük a GB 3838-2002 "Környezeti minőségi szabványok a felszíni vizekre" dokumentumban meghatározott V. osztályú szabványoknak, míg az összes nitrogénnek (TN) és más mutatóknak meg kellett felelniük a GB 18918-2002 "Szennyezőanyag-kibocsátási szabvány a települési szennyvíz számára" című dokumentumban.
2022 márciusában a Qingdao Vízügyi Igazgatóság kiadta a „Közleményt a városi szennyvíztisztító telepek korszerűsítési és felújítási munkáinak elvégzéséről Csingdaóban”. Ez a közlemény megkövetelte a Jiaozhou-öböl, a Bohai-öböl és a folyók menti szennyvíztisztító telepek korszerűsítését, a kibocsátási szabvány kvázi -IV. osztályú felszíni vízminőségre való emelését, 10-12 mg/L között szabályozott szennyvíz TN-vel. Ennek a szabályzatnak a kiadása a projekt előzetes tervjóváhagyása (2021. június) és fizikai megkezdése (2023. április) közötti időszakra esett, így technikai rés keletkezett a már jóváhagyott eredeti tervezési szabványok és a legújabb környezetvédelmi követelmények között. Új szennyvíztisztító létesítményként a nyugati parti új területen, a megfelelőség biztosítása érdekében a befejezéskor elengedhetetlenné vált, hogy az építési szakaszban egyidejűleg optimalizálják a folyamatokat, és megvalósíthatósági tanulmányokon keresztül egy gazdaságilag megvalósítható korszerűsítési tervet dolgozzanak ki.
1. Folyamatséma tervezése és kiválasztása
1.1 Tervezett szennyvízminőség
A projekt szennyvíz szabványait kvázi-V. osztályról kvázi-IV. osztályú felszíni vízminőségre javították. Ésszerű műszaki megoldásokra volt szükség az olyan mutatók értékeinek további csökkentéséhez, mint a BOI, KOICr,TN, NH₃-N és TP a szennyvízben. A specifikus elemzést a1. táblázat.
1.2 Mérnöki műszaki séma kiválasztása
Az épülő üzem folyamatfolyama a képen látható1. ábra.
Az épülő üzem az "előkezelés + módosított AAOAO biokémiai tartály + másodlagos ülepítő tartály + a nagy-hatékonyságú ülepítő tartály + a V- típusú szűrő + ózonoxidáció" eljárást alkalmazza. Az építmények elrendezése kompakt, nem hagy többletterületet a korszerűsítési projekthez, ezért ennek a folyamatban lévő építkezésen kell alapulnia. A frissítés elsősorban a szennyező anyagok, például a KOI eltávolítását célozzaKr, NH₃-N, TN és TP. Két összehasonlító sémát javasoltak, amint azt részletezi2. táblázat.
1. séma: AAOAO-MBBR + nagy-hatékonyságú ülepítőtartályos folyamat
- Biokémiai rendszermódosítás: Az épülő AAOAO biokémiai tartály szerkezetének optimalizálása. Növelje a denitrifikációs kapacitást az anoxikus zóna térfogatának bővítésével. Ezzel egyidejűleg adjon hozzá MBBR-hordozókat lokálisan az aerob zónába, hogy összetett folyamatot hozzon létre, erősítve az NH₃-N és a TN biokémiai eltávolítási hatékonyságát.
- Fizikai-kémiai rendszer frissítése: Optimalizálja a nagy hatékonyságú ülepítő tartály tartályszerkezetét és támogató berendezés-paramétereit, hogy biztosítsa a stabil TP-megfelelőséget.
- Speciális kezelés javítása: Növelje az adagolást az ózon oxidáló egységben a tűzálló szerves anyagok további lebontása érdekében, biztosítva a KOIKrmentesítés megfelelősége.
2. séma: Nagy{1}}hatékonyságú ülepítő tartály + denitrifikáló mélyágyas szűrő eljárás
- Üzemmód optimalizálása: Az AAOAO biokémiai tartály eredeti szerkezetének megőrzése. Adjon hozzá állítható levegőztető eszközöket a poszt-anoxikus zónához, hogy dinamikusan váltson az anoxikus/aerob üzemmódok között a befolyás minősége alapján, így biztosítva az NH₃-N kezelés hatékonyságát.
- Fizikai-kémiai rendszer frissítése: Optimalizálja a nagy hatékonyságú ülepítő tartály tartályszerkezetét és támogató berendezés-paramétereit, hogy biztosítsa a stabil TP-megfelelőséget.
- Denitrifikáló szűrő elfogadása: A V- típusú szűrőt denitrifikáló mélyágyas szűrővé alakítsa, szénforrás adagolásával a TN eltávolítási képességének javítása érdekében.
- Speciális kezelés javítása: Növelje az adagolást az ózon oxidáló egységben a tűzálló szerves anyagok további lebontása érdekében, biztosítva a KOIKrmentesítés megfelelősége.
Mindkét séma kielégíti a nitrogén- és foszforeltávolítás követelményeit. Az 1. séma a biokémiai tartály módosításait alkalmazza a TN eltávolítása érdekében. Előnye abban rejlik, hogy teljes mértékben kihasználja a befolyó szénforrást. Amikor a beáramló TN ingadozik, külső szénforrás is hozzáadható az anoxikus zónához a TN eltávolítására. Összehasonlításképpen, a 2. sémában használt denitrifikáló mélyágyas szűrő külső szénforrás alkalmazását teszi szükségessé, és a szűrőben a mikrobiális aktivitás hosszú távú fenntartását{6}}követeli meg, ami növeli az üzemeltetési költségeket. Bár az építési beruházási költségek mindkét rendszer esetében összehasonlíthatók, többdimenziós megfontolások alapján, ideértve a működési költségszabályozást, a folyamatstabilitást és a szénforrás-felhasználás hatékonyságát, a korszerűsítési projekt megvalósítási folyamataként végül a gazdasági hatékonyságot és a működési rugalmasságot egyaránt kínáló 1. sémát választották.
2. Kulcsfontosságú mérnöki tervezési pontok
2.1 Biokémiai rendszermódosítás
Az MBBR folyamat alapvető technológiája a felfüggesztett hordozók hatékony fluidizált mozgásának megvalósításában rejlik a tervezésen keresztül, ezáltal jelentősen javítva a rendszer biológiai lebontási hatékonyságát a szennyező anyagok tekintetében. Ez a folyamatrendszer öt kulcselemből áll: nagy-mechanikus-szilárdságú biofilm hordozók, adaptált hidraulikus tartályszerkezet, irányított levegőztető rendszer, precíz elfogó képernyő eszköz és folyadékhajtó berendezés. A regionális szennyvízhálózaton belüli üzemi 20.000 m³/d szennyvíztisztító berendezés (MBBR) bérbeadási projekt beállított tartálytérfogatai és tervezési paraméterei alapján a függesztett hordozók számított összes szükséges effektív felülete körülbelül 2.164.000 m². Az MBBR hordozók tervezett effektív fajlagos felülete nagyobb, mint 750 m²/m³. A módosított AAOAO-MBBR tartálytérfogat tervezési számítási táblázata itt látható3. táblázat.
2.2 Fiziko-kémiai rendszer frissítése
A nagy hatékonyságú ülepítő tartályt úgy tervezték, hogy két párhuzamos csoportban működjön. Ennek az egységnek a felújítása folyamatcsomag-formát alkalmaz, és a berendezés szállítója teljes körű-folyamat-technikai garanciákat és teljesítmény-kötelezettségvállalásokat nyújt. Az alapvető folyamatparaméterek és berendezések konfigurációi a következők.
A koagulációs tartály két csoportból áll, összesen 4 rekesszel. A tervezett egyrekesz mérete 2,675 m × 2,725 m × 5,9 m. A maximális visszatartási idő körülbelül 3,8 perc, a sebességgradiens (G) nagyobb vagy egyenlő, mint 250 s-¹. Minden keverőegység egyetlen,{10}}4 kW teljesítményű egységre van beállítva.
A flokkulációs tartály két csoportból áll, összesen 2 rekesszel. A tervezett egyrekeszes mérete 5,65 m × 5,65 m × 5,9 m. A maximális visszatartási idő körülbelül 8,3 perc. A szívócső belső átmérője 2575 mm. Φ2500 mm-es turbina{13}}típusú keverőkkel van felszerelve, amelyek mindegyike 7,5 kW teljesítményű.
Az ülepítő tartály két csoportból áll. A ferde csőfelület egy csoporthoz körülbelül 84 m². Az ülepítő tartály átmérője 11,7 m. A tervezett átlagos hidraulikus terhelés a ferde csőfelületen 12,4 m³/(m²·h), csúcsértéke 16,1 m³/(m²·h). Az ülepítési zóna tervezett átlagos hidraulikus terhelése 7,6 m³/(m²·h), csúcsértéke 9,9 m³/(m²·h).
A vegyszeradagoló rendszer a következőképpen van felszerelve: Kereskedelmi polialumínium-klorid (PAC) folyadék (10% Al2O3) koagulánsként van kialakítva, amelyet a koaguláló tartály bemeneti szakaszának több pontján adagolnak. A tervezett maximális dózis 300 mg/l, átlagos dózisa 150-200 mg/l. Mechanikus membrános adagolószivattyúkat használnak, amelyek 10{8}}-szeres online hígítórendszerrel vannak konfigurálva. Az anionos poliakrilamidot (PAM) flokkulálószernek tervezték, amelyet a nagy hatékonyságú ülepítő tartály flokkulációs részébe adagolnak. Teljesen automatikus, folyamatos PAM oldatkészítő és adagoló egység készletet használunk, 2 g/l oldatkoncentrációval. A tervezett maximális adag 0,6 mg/l, az átlagos dózis 0,3 mg/l. Az adagolószivattyúk csavaros adagolószivattyúk, 10-szeres online hígítórendszerrel is ellátva.
2.3 Pilot-Scale Ózonoxidation Experiment Verification
Annak igazolására, hogy a korszerűsített üzem szennyvize stabilan megfelel a IV. osztályú felszíni víz szabványoknak (KOI-koncentráció legfeljebb 30 mg/L), ez a tanulmány a Lianwanhe Vízminőség-tisztító Üzem első és második fázisának másodlagos szennyvizét választotta ki kutatási alanynak 2024 júniusában. végzett. A kísérlet célja ennek a folyamatnak a Xin'an projekttervezésre való alkalmazhatóságának és a cél elérhetőségének értékelése volt.
Ebben a kísérletben a Lianwanhe-i üzem meglévő kisméretű homokszűrőjét (1,5 m³/h tisztítási kapacitás) használták. A helyszínen egy kísérleti-méretű ózonoxidációs reakcióberendezést (toronyreaktor, 0,5 m³ effektív térfogat) állítottak fel. A meglévő másodlagos ülepítő tartály szennyvizét a kis homokszűrő megszűrte, majd szivattyúval felemelve az ózonoxidációs toronyba felülről került. Az ózon oxidáló hatását a tűzálló szerves anyagok eltávolítására használtuk a befolyóból, további KOI-csökkentést érve el.
2.3.1 A "homokszűrés + ózonoxidáció" teljesítménye 20 mg/l ózondózis és 30 perces HRT mellett
Ebben a kutatási fázisban a befolyó KOI-koncentráció 38,2 és 43,4 mg/L között mozgott, átlagosan 40,4 mg/L. A "homokszűrés + ózonoxidáció" eljárással végzett kezelés után a végső elfolyó KOI átlagosan 28,8 mg/l volt. A kísérlet azt találta, hogy amikor a KOI-koncentráció magas volt, még mindig voltak olyan esetek, amikor a kifolyó KOI nem felelt meg a szabványnak. Ezenkívül a kísérleti tesztből származó végső kifolyó szín magasabb maradt, mint a befolyó, és nem felelt meg a kibocsátási szabványnak. A részletek a következőben jelennek meg2(a) ábra.
2.3.2 A "homokszűrés + ózonoxidáció" teljesítménye 25 mg/l ózondózis és 30 perces HRT mellett
A KOI-eltávolítás további javítása és a szennyvíz színének csökkentése érdekében ez a fázis tovább növelte az ózon adagját, miközben a HRT-t 30 percig tartotta. Ebben a kísérleti fázisban a befolyó KOI koncentráció 36,3 és 46,2 mg/L között volt, átlagosan 40,4 mg/L. A kezelés után a KOI koncentráció 28 mg/l-re csökkent. A kísérleti teszt végső kifolyó színe még mindig magasabb maradt, mint a befolyó, nem felelt meg a kibocsátási szabványnak. A részletek a következőben jelennek meg2(b) ábra.
2.3.3 A "homokszűrés + ózonoxidáció" teljesítménye 30 mg/l ózondózis és 30 perces HRT mellett
30 mg/l ózondózis és 30 perces HRT mellett a "homokszűrés + ózonoxidáció" eljárás jó kezelési hatékonyságot mutatott a másodlagos szennyvíz KOI tekintetében. Ebben a tesztfázisban a befolyó KOI-koncentráció 38,2 és 42,2 mg/L között volt, átlagosan 40,2 mg/l. A kezelés után a kifolyó KOI-koncentráció stabilan 30 mg/L alatt maradt, átlagosan 26 mg/l. Ebben a fázisban az eljárás is jó színeltávolítási hatékonyságot mutatott, a mért szín folyamatosan 20 alatt volt, ami stabilan megfelel a kisülési szabványnak. A részletek a következőben jelennek meg2(c) ábra.
2.3.4 Kísérleti következtetés
A kísérleti eredmények alapján optimális reakciókörülmények között az ózondózis (30 mg/L) és a KOI eltávolítás (12,2 mg/L) aránya az ózonkezelő egységben 2,45:1,00 volt.
A kísérleti kísérlet bebizonyította, hogy a "homokszűrés + ózonoxidáció" fejlett kezelési eljárással hatékonyan csökkenthető a Lianwanhe-i üzem reprezentatív másodlagos szennyvíz KOI-értéke. Ezért a "homokszűrés + ózonoxidáció" eljárás alkalmazása a Xin'an Qianhe projekt fejlett kezelési eljárásaként jól megvalósítható, és biztosíthatja, hogy a projekt szennyvíz KOI-ja stabilan 30 mg/l alatt maradjon.
3. Következtetés
Ez a kutatás három alapvető módosítási modulra összpontosít: a biokémiai kezelőrendszer az AAOAO-MBBR hibrid (felfüggesztett és csatolt növekedési) eljárást alkalmazza; a fizikai-kémiai kezelőegység optimalizálja a tartály szerkezetét és a berendezés kiválasztását a nagy hatékonyságú ülepítő tartályhoz; és a speciális kezelési linket egy kísérleti-léptékű ózonoxidációs kísérleten keresztül validáljuk.
Ennek a folyamatláncnak a szinergikus optimalizálása révén létrejön a „Biokémiai javítás – Fizikokémiai javítás – Fejlett védelem” teljes folyamatkezelési rendszere-. Ezzel egyidejűleg ez a mérnöki terv követi a folyamatban lévő, jelenlegi projektépítés objektív tényét, ami szükségessé teszi az építési sorrend összehangolt optimalizálását minden szerkezet esetében a meglévő létesítmények maximális kihasználása és a felújítási munkaterhelés minimalizálása érdekében.
A projekt az épülő üzem szennyvízminőségi szabványát használja a tervezési befolyásoló minőség mércéjeként. A KOI kisülési koncentrációiKr, BOD₅, NH₃-N és TP-nek meg kell felelnie a GB 3838-2002 „Környezeti minőségi szabványok felszíni vizekre” dokumentumban meghatározott IV. osztályú szabványoknak (TN kisebb vagy egyenlő, mint 10/12 mg/L). Az egyéb mutatóknak meg kell felelniük a GB 18918-2002 „Szennyezőanyagok kibocsátási szabványa a települési szennyvíztisztító telepeken” című dokumentumban található A. Ennek a korszerűsítési projektnek a tervezési léptéke 50 000 m³/d, a teljes beruházás 27,507 millió jüan, a működési költsége 0,3 jüan/m³, a teljes költsége 0,39 jüan/m³, az üzemi víz ára pedig 0,45 jüan/m³.