AO-Fenton-BAC-yhdistetyn prosessin soveltaminen voimalaitoksen kiertoveden ulkoisen viemärin käsittelyyn Kuvaus

AO:n + Fentonin reaktiosäiliön + BAC:n yhdistetyn prosessin käyttö kierrättävän ulkoisen viemärin käsittelyyn voimalaitoksissa

Kiertovesijärjestelmä on voimalaitoksen toiminnalle välttämätön jäähdytysjärjestelmä. Sen periaatteena on kylmän veden syöttäminen lauhduttimeen jatkuvaa kiertoa varten yksiköiden jäähdyttämiseksi. Järjestelmä saavuttaa tasapainon jatkuvalla puhalluksella ja uusilla vesilähteillä. Osa kiertovesijärjestelmän vedestä lämpenee ja muodostaa höyryä, joka johdetaan yläosan kautta ilmakehään, kun taas osa pääsee ympäristöön kiertävänä ulkoisena viemärinä voimalaitokselta.

Tällä hetkellä useimmat kotimaiset voimalaitokset käyttävät "esikäsittely + ultrasuodatus + käänteisosmoosi" -prosessia kiertävän ulkoisen viemärin käsittelemiseen. Ultrasuodatus- ja käänteisosmoosiprosessissa on kuitenkin useita ongelmia: (1) Riittämättömät esikäsittelyprosessit johtavat huonoihin esikäsittelyvaikutuksiin, mikä heikentää myöhempien prosessien käsittelytehoa. (2) Käytön aikana epäpuhtaudet tukkivat kalvot usein ja vakavasti, mikä edellyttää käyttäjien toistuvaa kalvon kemiallista puhdistusta, mikä lyhentää kalvon käyttöikää, mikä edellyttää usein kalvojen vaihtoa ja johtaa korkeisiin kalvonvaihtokustannuksiin. Kalkkikiven estäjät ja korroosionestoaineet saostuvat käytön aikana ja tukkivat patruunan suodattimet ja käänteisosmoosikalvot, mikä johtaa usein kalvojen kemialliseen puhdistukseen ja suodatinpatruunan vaihtoon käytön aikana. Lisäksi kalkkikiven estäjät ja korroosionestoaineet reagoivat helposti korkean -valenssisten ionien kanssa, mikä vaikuttaa flokkien muodostumiseen, mikä johtaa huonoon hyytymistehokkuuteen. (3) Kalvojärjestelmät vaativat suuria rakennusinvestointeja ja vaativat käyttäjiltä korkeaa teknistä asiantuntemusta käytön ja huollon aikana.

Tietyn voimalaitoksen kattava jätevedenpuhdistamo otti käyttöön AO + Fenton -reaktiosäiliö + BAC -yhdistelmäprosessin kiertävän ulkoisen viemärin käsittelemiseksi. Tällä prosessilla saavutetaan paitsi hyvä jäteveden laatu ja helppokäyttöisyys, myös alennetaan merkittävästi laitoksen käyttökustannuksia ja suojellaan ympäröivää ekologista ympäristöä.
 

1 Jäteveden laatuanalyysi

Voimalaitoksen kiertävä ulkoinen viemäröinti tulee pääasiassa jäähdytysyksiköissä käytettävästä vedestä jatkuvan kierron kautta lauhduttimessa. Tälle jätevedelle on ominaista alhainen orgaanisen aineksen pitoisuus ja huono biohajoavuus. Lisäksi jäähdytysveden kierrätyksen aikana tapahtuvan putkistojen hilseilyn estämiseksi voimalaitos lisää säännöllisesti kiertoveteen kalkkikiven estoaineita ja korroosionestoaineita, jolloin kiertävän jäähdytysveden kokonaistyppipitoisuus on suhteellisen korkea. Muita ominaisuuksia ovat korkea suolapitoisuus, korkea -valenttien ionien, kuten Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺, korkeat pitoisuudet ja suhteellisen korkea kovuus.

Näiden jäteveden ominaisuuksien perusteella kokonaisvaltainen jätevedenpuhdistamo asensi ensin AO-säiliön ammoniakkitypen ja kokonaistypen poistamiseksi jätevedestä. Myöhemmin biologisen käsittelyprosessin jälkeen asennettiin Fenton-reaktiosäiliö, joka tuottaa vahvoja hapettimia vetyperoksidin ja rautasulfaatin välisessä kemiallisessa reaktiossa, hajottaen orgaaniset yhdisteet helposti hajoaviksi ja vähentäen kemiallista hapen tarvetta ja kokonaisfosforin määrää. Lopuksi käytettiin vinoputken sedimentointisäiliötä ja BAC-säiliötä SS- ja ammoniakkitypen poistamiseen, mikä saavutti vaatimustenmukaisuuden.

2 Hankkeen yleiskatsaus

2.1 Virtausnopeus ja veden laatu

Virtausnopeus on 220 m³/h. Tuloveden laatu määritettiin seurantatietojen perusteella, ja jäteveden laadun tulee täyttää "Yhdyskuntajätevedenpuhdistamojen epäpuhtauksien poistostandardi" (GB18918-2002) luokan A päästöstandardit. Kuten näkyyTaulukko 1, tässä hankkeessa tulevalle jätevedelle on ominaista korkea CODcr, kokonaistyppi, kokonaisfosfori ja SS, suhteellisen alhainen ammoniakkityppi ja kokonaisfosfori.

 2.2 Hankkeen keskeiset haasteet

Tämän hankkeen jätevesi on voimalaitoksen ulkopuolista kiertovesiviemäröintiä. Tärkeimmät puhdistuksen haasteet ovat tuotannon jätevesissä olevat epäpuhtaudet, kuten CODcr, kokonaisfosfori ja kokonaistyppi.

(1) Jäteveden B/C-suhde on alhainen. Tämän projektin varsinaisen toiminnan aikana sisäänvirtausaine voi sisältää huomattavan määrän vastahakoista orgaanista ainesta, jota on vaikea biologisesti hajottaa. B/C-suhde on noin 0,08, mikä kuuluu vaikeasti-biohajoavaan-luokkaan. Tämän projektin käsittelyprosessiin on sisällytettävä kehittyneitä hapetustoimenpiteitä B/C-suhteen lisäämiseksi ja siten biohajoavuuden parantamiseksi. Tämä on keskeinen haaste jätevesien käsittelyssä tässä hankkeessa.

(2) Jätevesi sisältää suuria määriä makromolekyylisiä orgaanisia yhdisteitä, joita on vaikea poistaa pelkällä tavanomaisella biologisella käsittelyllä. Tämä on toinen tärkeä haaste jätevesien käsittelyssä tässä hankkeessa.

(3) Käyttökustannusten alentamiseksi ja projektin tehokkuuden parantamiseksi suunnittelussa tulisi minimoida jäteveden ja lietteen nostamiseen käytettävien pumppujen määrä ja hyödyntää mahdollisimman paljon painovoimavirtausta. Tämä on tämän hankkeen keskeinen painopiste ja erittäin tärkeä käyttökustannusten vähentämisen kannalta.

2.3 Hoitoprosessi

(1) Esikäsittelyprosessi. Tämän hankkeen jätevedet sisältävät monenlaisia ​​epäpuhtauksia, ovat koostumukseltaan monimutkaisia ​​ja vaihtelevat merkittävästi pH:ta, mikä tekee kokonaiskäsittelystä vaikeaa ja kallista. Esikäsittelyprosessiin asennettiin erikseen tasaussäiliö homogenoimaan ja tasoittamaan virtausta, mikä vähentää veden laadun vaihteluiden vaikutusta jätevedenkäsittelyjärjestelmään.

(2) Biologinen käsittelyprosessi. Prosessin on oltava edistynyt, kypsä, tehokas, helppokäyttöinen, erittäin älykäs, vaatia vähän tilaa ja sen käyttökustannukset ovat alhaiset. "AO"-prosessi valittiin tähän projektiin. Tätä prosessia käytetään laajalti Kiinassa, ja siinä on edistynyt ja kypsä tekniikka, korkea puhdistusteho, kätevä valmistus, vähäinen jäännöslietetuotanto ja luotettava jätevesien laatu.

(3) Edistynyt käsittelyprosessi. "Fenton-hapetus + kalteva putki sedimentaatiosäiliö + BAC" -prosessi valittiin tämän projektin edistyneeksi käsittelyprosessiksi. Tämä prosessi hyödyntää Fenton-reaktion synnyttämiä voimakkaita hapettavia vapaita radikaaleja hapettaakseen ja hajottaakseen jäljelle jääviä orgaanisia yhdisteitä ja muuntaa ne orgaanisiksi yhdisteiksi, joita luonnolliset mikro-organismit voivat hajottaa. Samanaikaisesti se tehostaa fosforinpoistoa kemiallisin toimenpitein, mikä toimii suojana fosforin täydellisen noudattamisen varmistamiseksi. Myöhemmin orgaanisen aineksen poisto saatetaan päätökseen sedimentoimalla kaltevassa putkessa olevaan sedimentointisäiliöön sekä adsorptiolla ja biohajoamisella BAC-säiliössä purkamisstandardien mukaisesti.

(4) Lietteen käsittelyprosessi. Lietteen sakeutussäiliöllä on vahva varastointikapasiteetti, alhainen virrankulutus, alhaiset käyttökustannukset ja yksinkertainen käyttö. Ruuvipuristimella on alhaiset laitteisto- ja huoltokustannukset, se vie vähän tilaa, kuluttaa vähemmän kemikaaleja, tuottaa alhaista melua ja saavuttaa lietekakun kuivuuden välillä 20–25 %, mikä osoittaa hyvää vedenpoistotehoa.

2.4 Prosessin kulkukaavio

Jätevedenpuhdistamo käyttää "AO-säiliö + toissijainen sedimentaatiosäiliö + Fenton-reaktiosäiliö + kalteva putken sedimentaatiosäiliö + BAC + desinfiointisäiliö" -prosessia, kuten kuvassa on esitetty.Kuva 1.

2.5 Prosessiyksiköt ja toiminnot

(1) Tasoitussäiliö. Vähentää orgaanisen kuormituksen vaihteluiden vaikutusta myöhempään käsittelyprosesseihin, estää virtausnopeuden tai veden laadun nopeita muutoksia vaikuttamasta jatkokäsittelyprosesseihin (biologisiin tai kemiallisiin) ja ylläpitää vakaata ympäristöä mikro-organismeille biologisissa käsittelyprosesseissa ja vakaata reaktioympäristöä kemiallisissa käsittelyprosesseissa. Säiliöön asennetaan uppopumput jäteveden nostamiseksi hapettomaan säiliöön.

(2) AO-säiliö. AO-säiliö on varustettu yhdistetyillä tiivisteillä ja upposekoittimilla. Yhdistetty pakkaus tarjoaa runsaasti elintilaa denitrifioiville mikro-organismeille ja aerobisille mikro-organismeille, kun taas upotettavat sekoittimet varmistavat orgaanisen aineen tasaisen jakautumisen veteen. Hapettomassa säiliössä suurin osa ammoniakkitypestä poistetaan. Aerobisessa säiliössä suurin osa orgaanisesta aineesta poistetaan, ammoniakkityppi muuttuu nitraattitypeksi ja fosforia{5}}kerääntyville eliöille luodaan aerobinen ympäristö fosforin ottamiseksi. Fosfori-rikas liete poistetaan lopulta toissijaisessa sedimentointisäiliössä lietteenä.

(3) Toissijainen sedimentaatiosäiliö. Toissijainen sedimentointisäiliö on varustettu liikkuvalla siltakaavin ja lietepumpuilla. Sedimentaation jälkeen liete kaavitaan lietesuppiloon liikkuvan siltakaavin avulla ja pumpataan sitten lietesäiliöön lietepumpuilla, mikä vähentää merkittävästi jäteveden SS:ää.

(4) Fenton-reaktiosäiliö. Alhaisessa pH:ssa Fe2⁺ hajottaa H2O2:n katalyyttisesti, jolloin muodostuu ·OH:ta, joka voi hapettaa useimmat vedessä olevat orgaaniset yhdisteet. Se voi myös hapettaa kokonaan orgaaniset yhdisteet, joita on vaikea käsitellä biologisilla tai tavanomaisilla kemiallisilla hapetusreaktioilla. ·OH reagoi jäteveden orgaanisten aineiden kanssa hajottaen ne CO₂:ksi ja vedeksi, mikä vähentää merkittävästi vaikeasti --käsiteltävissä olevien orgaanisten yhdisteiden pitoisuutta jätevedessä ja lisää B/C-suhdetta, mikä parantaa seuraavan BAC-säiliön käsittelytehoa.

(5) Kalteva putken sedimentointisäiliö. Kaltevan putken sedimentointisäiliön kalteva putkitiiviste aggregoi Fentonin reaktiosäiliössä muodostuneita suspendoituneita kiintoaineita ja flokkeja kaltevien putkien pinnalle. Painovoiman vaikutuksesta liete laskeutuu pohjalle ja pumpataan lietepumpuilla lietteen sakeutussäiliöön, mikä vähentää jäteveden SS:ää.

(6) Välisäiliö. Takaa tasaisen jäteveden laadun ja virtausnopeuden, takaa tasaisen ja vakaan suodatuksen biologisessa aktiivihiilisuodattimessa ja parantaa BAC-säiliön suodatustehoa.

(7) BAC-säiliö ja vastahuuhtelusäiliö. BAC-säiliö sisältää aktiivihiilisuodatinmateriaaleja, joilla on vahva adsorptiokyky, joka suodattaa tehokkaasti vedessä olevat haitalliset aineet ja mikro-organismit sekä poistaa suspendoituneita kiintoaineita. Paluuhuuhtelusäiliö on varustettu vastahuuhtelupumpuilla, jotka huuhtelevat suodattimessa olevat suodatinmateriaalit ja estävät tukkeutumisen.

(8) Desinfiointisäiliö. Säiliöön lisätään natriumhypokloriittia, joka tappaa haitalliset bakteerit vedessä ja vähentää haitallisten bakteerien määrää jätevedessä.

(9) Lietesäiliö ja ruuvipuristin. AO-säiliöstä, toissijaisesta sedimentointisäiliöstä, kaltevasta putkesta sedimentointisäiliöstä ja BAC-säiliöstä tuleva liete pumpataan lietesäiliöön lietepumpuilla. Sakeutuksen jälkeen liete pumpataan ruuvipuristimeen lietepumpuilla (johon on lisätty kationinen PAM vedenpoiston aikana). Lietteen sakeutussäiliön ja ruuvipuristimen avulla lietteen kosteuspitoisuus vähenee merkittävästi, mikä helpottaa hävittämistä.

2.6 Yhdistetyn prosessin ominaisuudet

(1) AO-säiliöllä on korkea orgaanisen aineen, ammoniakkitypen ja muiden jäteveden epäpuhtauksien poistotehokkuus. Hapottomassa säiliössä bakteerit kuluttavat C:tä sisältäviä orgaanisia yhdisteitä täydentämään energiaa ja vähentämään aerobisesta säiliöstä palautettua nitraattityppeä N2:ksi, jolloin denitrifikaatio saadaan päätökseen ja samalla poistuu osa BOD5:stä. Hydrolyysireaktioita tapahtuu myös hapettomassa säiliössä, mikä lisää jäteveden B/C-suhdetta ja parantaa sen biohajoavuutta. Aerobisessa säiliössä suurin osa orgaanisesta aineesta ja fosforista poistetaan ja ammoniakkityppi muuttuu nitraattitypeksi.

(2) Fenton-reaktiosäiliössä käytetään voimakkaasti hapettavia Fenton-reagensseja (Fe²⁺ ja H2O2 sekoitettuna tietyssä suhteessa) erittäin hapettavan ·OH:n tuottamiseksi, jolla on hyvät hapettumiskäsittelyvaikutukset. Reaktiotuotteet CO₂ ja vesi eivät ole -myrkyllisiä ja vaarattomia. Prosessilla on hyvät toimintaominaisuudet, suhteellisen alhainen käsittelynopeus ja -kustannukset huoneenlämpötilassa, korkea hapettumistehokkuus, alhaiset käsittelykustannukset ja se voi merkittävästi vähentää jäteveden käsittelyn vaikeutta.

(3) Yrityksen näkökulmasta AO-säiliön ja sen jälkeen Fenton-reaktiosäiliön järjestäminen vähentää merkittävästi käyttökustannuksia verrattuna siihen, että ensin järjestettäisiin Fenton-reaktiosäiliö ja sitten AO-säiliö. Jos ensin sijoitettaisiin Fenton-reaktiosäiliö ja sen jälkeen AO-säiliö, AO-säiliön orgaaninen kuormitus kasvaisi, mikä vaatisi sen käsittelemään korkean -valenttiarvoisia orgaanisia molekyylejä, jotka muodostuvat Fenton-reaktiosäiliössä olevien vastahakoisten orgaanisten yhdisteiden hapettumisesta. Tämä edellyttäisi suurten hiililähteiden lisäämistä käytön aikana, mikä nostaisi merkittävästi hiililähteiden hankintakustannuksia ja käyttökustannuksia. Ensin AO-säiliön ja sitten Fenton-reaktiosäiliön järjestäminen mahdollistaa hajoavan orgaanisen aineen käsittelyn etuosassa ja vastahakoisen orgaanisen aineen käsittelyn takaosassa, mikä vähentää käyttökustannuksia ja alentaa merkittävästi jäteveden orgaanisen aineksen pitoisuutta.

(4) Ottaen huomioon sisäänvirtauksen korkean COD:n, BAC valittiin edistyneeksi käsittelyprosessiksi vähentämään edelleen jäteveden orgaanista ainetta. Aktiivihiilellä on suuri ominaispinta-ala, mikä mahdollistaa orgaanisen aineen ja mikro-organismien kiinnittymisen siihen, pidentää niiden kosketusaikaa ja parantaa siten mikrobien hajoamistehokkuutta. Säiliö on varustettu aktiivihiilen lisäksi myös ilmastusjärjestelmällä, joka ei ainoastaan ​​lisää orgaanisen aineen kulkunopeutta vedessä, tarjoaa happea mikro-organismeille ja parantaa puhdistustehoa, vaan myös edistää suspendoituneiden mikro-organismien ja orgaanisten aineiden välistä kontaktia sisäänvirtauksessa, mikä parantaa suspendoituneiden mikro-organismien käsittelytehoa.

2.7 Prosessiyksiköt ja parametrit

Tämän projektin prosessiyksiköt ja parametrit on esitetty kohdassaTaulukko 2.

3 Käyttötila

Tämä hanke läpäisi hyväksynnän kesäkuussa 2022, ja kaikki jäteveden epäpuhtausindikaattorit täyttivät määritellyt päästöstandardit, jotka näkyvätTaulukko 3.

4 Käyttökustannukset

Tämän projektin kokonaiskäyttökustannukset on esitetty kohdassaTaulukko 4.

5 Taloudelliset, sosiaaliset ja ympäristöhyödyt

5.1 Taloudelliset edut 

Tämän hankkeen toteuttamisesta on merkittäviä taloudellisia etuja. Ensinnäkin se vähentää yrityksen kustannuksia. Ilman tätä hanketta voimalaitoksen kiertovesiviemärien käsittely edellyttäisi ulkoistamista päteville tahoille. Kiertävän ulkoisen viemärin suuren pitoisuuden ja suuren volyymin vuoksi ulkoistaminen hoito- ja kuljetuskustannukset ovat korkeat. Käsittelyn ulkoistamatta jättäminen päteville tahoille johtaisi sakkojen määräämiseen toimivaltaisilta viranomaisilta. Siksi tämän hankkeen toteuttaminen vähentää merkittävästi yrityksen jätevedenkäsittelykustannuksia ja mahdollisia sakkoja. Toiseksi se vähentää sosiaalisia kustannuksia. Jos kiertävä ulkoinen viemäri jätettäisiin pois käsittelemättömänä, vesien saastuminen vähentäisi maatalouden ja kalastuksen tuottoa, mikä vaikuttaisi ympäröivän maatalouden ja kalastuksen kehitykseen. Siten tämän hankkeen toteuttaminen vähentää merkittävästi sosiaalisia kustannuksia. Kolmanneksi se vähentää epäsuorasti asukkaiden sairaanhoitokuluja. Ilman tätä hanketta pohjavesiympäristö olisi väistämättä saastunut, mikä vaarantaisi ympäröivien asukkaiden terveyden ja lisäisi merkittävästi heidän sairaanhoitokulujaan. Siksi tämän hankkeen toteuttaminen vähentää epäsuorasti asukkaiden sairauskuluja. Lopulta se lisää maan arvoa. Hankkeen toteuttaminen vähentää voimalaitoksen kiertovesiviemäröinnin aiheuttamaa saastumista, mikä tekee ympäröivästä maasta houkuttelevampaa investoinneille ja tehdasrakentamiselle.

5.2 Sosiaalietuudet

Tämän hankkeen toteuttamisesta on merkittäviä yhteiskunnallisia etuja. Ensinnäkin se suojelee ympäröivää vesiympäristöä. Suuria haitallisia aineita sisältävien kiertovesiviemäreiden suora purkaminen aiheuttaisi suurta haittaa ympäröivälle vesiympäristölle ja vaikuttaisi vesiekosysteemiin. Toiseksi se suojelee lähialueen asukkaiden terveyttä ja parantaa heidän elämänlaatuaan. Kiertävän ulkokuoren korkea orgaanisen aineksen pitoisuus saisi joet mustumaan ja haisemaan poistuessaan. Lisäksi se vaikuttaisi merkittävästi veden laatuun ja tekisi vesieläinten, kuten kalojen, selviytymisen mahdottomaksi, mikä johtaisi pahanhajuiseen-kaloihin ja vaikuttaisi ympäristön asukkaiden elinympäristöön ja elämänlaatuun. Siksi tämän hankkeen toteuttaminen suojelee suuresti lähellä olevien asukkaiden terveyttä.

5.3 Ympäristöhyödyt

Hankkeen toteuttaminen vähentää merkittävästi ympäröivien vesistöjen saastumista voimalaitoksen kiertovesiviemäröinnin kautta ja suojelee lähialueen asukkaiden elinympäristöä. Se vähentää vuotuista CODcr:tä noin 385 tonnia, BOD₅:tä noin 23 tonnia, TN:ää noin 150 tonnia, TP:tä noin 3 tonnia ja SS:tä noin 370 tonnia.

6 Johtopäätös

Tämä projektitapaus osoittaa, että AO + Fentonin reaktiosäiliö + BAC yhdistetty prosessi käsittelee tehokkaasti epäpuhtauksia voimalaitosten kiertävissä ulkoisissa viemäröinnissä ja saavuttaa vakaan jäteveden laadun, joka täyttää määritellyt poistostandardit. CODcr-vähennys saavuttaa 85 %, typen kokonaisvähennys 87 % ja kokonaisfosforin väheneminen 90 %. Vaikka BOD5- ja ammoniakkitypen poistonopeudet eivät ole korkeita niiden alhaisten sisäänvirtauspitoisuuksien vuoksi, ne täyttävät silti jatkuvasti standardit. Tämä osoittaa, että AO + Fenton reaktiosäiliö + BAC yhdistetty prosessi saavuttaa merkittäviä käsittelyvaikutuksia ja erinomaisen jäteveden laadun voimalaitosten kiertävälle ulkopuoliselle viemäröintille. Tällä yhdistetyllä prosessilla voidaan saavuttaa korkea automaatioaste, sillä on alhaiset tekniset vaatimukset ja se tarjoaa yksinkertaisen käytön ja hallinnan. Se tarjoaa arvokasta referenssiä muille hankkeille, joissa käsitellään voimalaitosten kiertovesiviemäröintiä samalla kun tuotetaan merkittäviä taloudellisia, sosiaalisia ja ympäristöhyötyjä, joilla on suuri merkitys voimalaitosten kestävälle kehitykselle ja toiminnalle.