Uporaba kombiniranega postopka AO-Fenton-BAC pri čiščenju krožne zunanje drenaže elektrarne Opis

Uporaba kombiniranega postopka AO + Fenton Reaction Tank + BAC za obdelavo obtočne zunanje drenaže v elektrarnah

Sistem obtočne vode je bistven hladilni sistem, potreben za delovanje elektrarne. Njegov princip vključuje dovajanje hladne vode v kondenzator za neprekinjeno kroženje za hlajenje enot. Sistem dosega ravnotežje s stalnim izpihovanjem in dopolnjevanjem z novimi vodnimi viri. Del vode v sistemu obtočne vode se segreje in tvori paro, ki se skozi vrh odvaja v ozračje, drugi del pa se odvaja v okolje kot obtočna zunanja drenaža iz elektrarne.

Trenutno večina domačih elektrarn uporablja postopek "predhodna obdelava + ultrafiltracija + reverzna osmoza" za čiščenje krožeče zunanje drenaže. Vendar pa ima postopek ultrafiltracije in reverzne osmoze več težav: (1) Neustrezni postopki predobdelave povzročijo slabe učinke predobdelave, kar zmanjša učinkovitost obdelave nadaljnjih procesov. (2) Med delovanjem so membrane pogosto in močno zamašene zaradi onesnaževal, zaradi česar morajo operaterji izvajati pogosto kemično čiščenje membrane, skrajšanje življenjske dobe membrane, zahteva pogosto menjavo membrane in posledično visoke stroške zamenjave membrane. Zaviralci vodnega kamna in zaviralci korozije se med delovanjem obarjajo, zamašijo kartušne filtre in membrane za reverzno osmozo, kar vodi do pogostega kemičnega čiščenja membran in menjave filtrirnih kartuš med delovanjem. Poleg tega zaviralci vodnega kamna in zaviralci korozije zlahka reagirajo z visoko-valentnimi ioni, kar vpliva na tvorbo kosmičev, kar ima za posledico slabo učinkovitost koagulacije. (3) Membranski sistemi zahtevajo visoke gradbene naložbe in zahtevajo visoko tehnično strokovno znanje operaterjev med delovanjem in vzdrževanjem.

Celovita čistilna naprava v določeni elektrarni je sprejela kombinirani postopek AO + reakcijski rezervoar Fenton + BAC za čiščenje krožne zunanje drenaže. S tem postopkom ne dosežemo le dobre kakovosti odplak in enostavnega delovanja, temveč tudi občutno znižamo obratovalne stroške naprave in zaščitimo okoliško ekološko okolje.
 

1 Analiza kakovosti odpadne vode

Krožna zunanja drenaža iz elektrarne v glavnem prihaja iz vode, ki se uporablja za hlajenje enot z neprekinjenim kroženjem v kondenzatorju. Za tovrstno odpadno vodo je značilna nizka koncentracija organskih snovi in ​​slaba biorazgradljivost. Poleg tega elektrarna za preprečevanje vodnega kamna v cevovodu med recirkulacijo hladilne vode redno dodaja zaviralce vodnega kamna in zaviralce korozije v obtočno vodo, kar ima za posledico relativno visoko vsebnost skupnega dušika v obtočni hladilni vodi. Druge značilnosti vključujejo visoko slanost, visoke koncentracije visoko{3}}valentnih ionov, kot so Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺, in relativno visoko trdoto.

Na podlagi teh značilnosti odpadne vode je celovita čistilna naprava najprej vgradila rezervoar AO za odstranjevanje dušika iz amonijaka in celotnega dušika iz odpadne vode. Kasneje je bil po procesu biološke obdelave nameščen Fentonov reakcijski rezervoar za ustvarjanje močnih oksidantov s kemično reakcijo med vodikovim peroksidom in železovim sulfatom, ki razgrajujejo neposlušne organske spojine v zlahka razgradljive in zmanjšujejo kemično povpraševanje po kisiku in skupni fosfor. Nazadnje sta bila uporabljena nagnjena cevna sedimentacijska posoda in posoda za BAC za odstranitev SS in dušika iz amonijaka, s čimer je bila dosežena skladnost.

2 Pregled projekta

2.1 Pretok in kakovost vode

Pretok je 220 m³/h. Kakovost dotočne vode je bila določena na podlagi podatkov spremljanja, kakovost odplak pa mora biti skladna s standardi izpustov razreda A "Standarda za izpuste onesnaževal za komunalne čistilne naprave" (GB18918-2002). Kot je prikazano vTabela 1, je za dotočno odpadno vodo v tem projektu značilen visok CODcr, skupni dušik, skupni fosfor in SS, z relativno nizkim dušikom v amoniaku in skupnim fosforjem.

 2.2 Ključni izzivi projekta

Odpadna voda v tem projektu je krožna zunanja drenaža iz elektrarne. Ključni izziv pri čiščenju so nepopustljiva onesnaževala, kot so CODcr, skupni fosfor in skupni dušik v proizvodni odpadni vodi.

(1) Odpadna voda ima nizko B/C razmerje. Med dejanskim delovanjem tega projekta lahko dotok vsebuje precejšnjo količino nepokorne organske snovi, ki jo je težko biološko razgraditi, z razmerjem B/C približno 0,08, kar spada v kategorijo težko--biološko razgradljive. Postopek obdelave za ta projekt mora vključevati napredne oksidacijske ukrepe za povečanje razmerja B/C in s tem izboljšanje biorazgradljivosti. To predstavlja ključni izziv pri čiščenju odpadne vode za ta projekt.

(2) Odpadna voda vsebuje visoke ravni makromolekularnih organskih spojin, ki jih je težko odstraniti samo s konvencionalno biološko obdelavo. To je še en ključni izziv pri čiščenju odpadne vode za ta projekt.

(3) Da bi zmanjšali obratovalne stroške in izboljšali učinkovitost projekta, bi morala zasnova čim bolj zmanjšati število črpalk, ki se uporabljajo za dvigovanje odpadne vode in blata, ter čim bolj izkoristiti gravitacijski tok. To predstavlja ključni poudarek za ta projekt in je zelo pomembno za zmanjšanje operativnih stroškov.

2.3 Postopek zdravljenja

(1) Postopek predobdelave. Odpadna voda v tem projektu vsebuje veliko vrst onesnaževal, ima zapleteno sestavo in kaže precejšnje razlike v pH, zaradi česar je celovito čiščenje težko in drago. V procesu predobdelave je bil ločeno nameščen izenačevalni rezervoar za homogenizacijo in izravnavo pretoka, s čimer se zmanjša vpliv nihanj kakovosti vode na sistem čiščenja odpadne vode.

(2) Postopek biološke obdelave. Proces mora biti napreden, zrel, učinkovit, enostaven za uporabo, visoko inteligenten, zahtevati minimalen prostor in imeti nizke operativne stroške. Za ta projekt je bil izbran postopek "AO". Ta postopek se pogosto uporablja na Kitajskem in vključuje napredno in zrelo tehnologijo, visoko učinkovitost čiščenja, priročno proizvodnjo, nizko proizvodnjo ostankov blata in zanesljivo kakovost odplak.

(3) Napredni postopek zdravljenja. Postopek "Fentonova oksidacija + nagnjena cevna sedimentacijska posoda + BAC" je bil izbran kot napredni postopek obdelave za ta projekt. Ta proces uporablja močne oksidativne proste radikale, ki nastanejo s Fentonovo reakcijo, da oksidirajo in razgradijo ostanke neposlušnih organskih spojin ter jih pretvorijo v organske spojine, ki jih lahko razgradijo naravni mikroorganizmi. Hkrati s kemičnimi ukrepi izboljša odstranjevanje fosforja in služi kot zaščita za zagotavljanje popolne skladnosti s fosforjem. Nato je odstranitev organske snovi zaključena s sedimentacijo v nagnjeni cevni sedimentacijski posodi ter adsorpcijo in biorazgradnjo v posodi BAC, ki ustreza standardom izpusta.

(4) Postopek obdelave blata. Rezervoar za zgoščevanje blata ima veliko skladiščno zmogljivost, nizko porabo energije, nizke obratovalne stroške in preprosto upravljanje. Vijačna stiskalnica ima nizke stroške opreme in vzdrževanja, zavzame malo prostora, porabi manj kemikalij, proizvaja nizko raven hrupa in doseže suhost pogače med 20 % in 25 %, kar dokazuje dobro zmogljivost odstranjevanja vode.

2.4 Diagram poteka procesa

Čistilna naprava uporablja postopek "AO rezervoar + sekundarni sedimentacijski rezervoar + Fentonov reakcijski rezervoar + nagnjeni cevni sedimentacijski rezervoar + BAC + dezinfekcijski rezervoar", kot je prikazano vSlika 1.

2.5 Procesne enote in funkcije

(1) Izenačevalni rezervoar. Zmanjšuje vpliv nihanj organske obremenitve na nadaljnje postopke čiščenja, preprečuje, da bi hitre spremembe pretoka ali kakovosti vode vplivale na nadaljnje postopke čiščenja (biološke ali kemične) in ohranja stabilno okolje za mikroorganizme v postopkih biološkega čiščenja in stabilno reakcijsko okolje v postopkih kemijskega čiščenja. V rezervoarju so nameščene potopne črpalke za dvig odpadne vode v anoksični rezervoar.

(2) Rezervoar AO. Rezervoar AO je opremljen s kombiniranim tesnilom in potopnimi mešalniki. Kombinirana embalaža zagotavlja dovolj življenjskega prostora za denitrifikacijske mikroorganizme in aerobne mikroorganizme, medtem ko potopni mešalniki zagotavljajo enakomerno porazdelitev organskih snovi v vodi. V anoksičnem rezervoarju se odstrani večina amonijevega dušika. V aerobnem rezervoarju se večina organskih snovi odstrani, amonijev dušik se pretvori v nitratni dušik in ustvari se aerobno okolje za fosfor-organizme, ki kopičijo fosfor. S fosforjem-bogato blato se na koncu odstrani v sekundarnem usedalniku kot blato.

(3) Sekundarni usedalnik. Sekundarni usedalnik je opremljen s potujočim mostnim strgalom in črpalkami za blato. Po sedimentaciji se blato postrga v lijak za blato s strgalom na potujočem mostu in nato s črpalkami za blato prečrpa v rezervoar za blato, kar znatno zmanjša SS v odpadni vodi.

(4) Fentonov reakcijski rezervoar. Pri nizkem pH H₂O₂ katalitično razgradi Fe²⁺, da nastane ·OH, ki lahko oksidira večino organskih spojin v vodi. Prav tako lahko popolnoma oksidira organske spojine, ki jih je težko obdelati z biološkimi ali običajnimi kemičnimi oksidacijskimi reakcijami. ·OH reagira z organskimi snovmi v odpadni vodi, jih razgradi na CO₂ in vodo, kar bistveno zmanjša koncentracijo organskih spojin, ki jih je--za obdelavo, v odpadni vodi in poveča razmerje B/C, s čimer se izboljša učinkovitost čiščenja poznejšega rezervoarja BAC.

(5) Sedimentacijski rezervoar z nagnjeno cevjo. Tesnilo nagnjene cevi v sedimentacijskem rezervoarju z nagnjenimi cevmi združuje suspendirane trdne snovi in ​​kosmiče, ki nastanejo v Fentonovem reakcijskem rezervoarju na površini nagnjenih cevi. Zaradi gravitacije se blato usede na dno in ga črpalke za blato prečrpajo v rezervoar za zgoščevanje blata, kar zmanjša SS v odpadni vodi.

(6) Vmesni rezervoar. Zagotavlja stabilno kakovost in pretok odpadne vode, zagotavlja enotno in stabilno filtracijo v biološkem filtru z aktivnim ogljem in izboljša učinkovitost filtracije rezervoarja BAC.

(7) Rezervoar BAC in rezervoar za povratno pranje. Rezervoar BAC vsebuje filtrirne medije z aktivnim ogljem, ki imajo močno adsorpcijsko zmogljivost, učinkovito filtrirajo škodljive snovi in ​​mikroorganizme v vodi ter odstranjujejo suspendirane trdne snovi. Rezervoar za povratno pranje je opremljen s črpalkami za povratno pranje za povratno pranje filtrirnega medija v filtru, kar preprečuje zamašitev.

(8) Rezervoar za dezinfekcijo. Natrijev hipoklorit se doda v rezervoar, da uniči škodljive bakterije v vodi in zmanjša vsebnost škodljivih bakterij v odpadni vodi.

(9) Rezervoar za blato in vijačna stiskalnica. Blato iz rezervoarja AO, sekundarnega usedalnika, usedalnika s poševnimi cevmi in rezervoarja BAC se črpa v rezervoar blata s črpalkami za blato. Po zgostitvi se blato črpa v vijačno stiskalnico s črpalkami za blato (s kationskim PAM-om, ki je dodan med odvodnjavanjem). Z rezervoarjem za zgoščevanje blata in vijačno stiskalnico se vsebnost vlage v blatu znatno zmanjša, kar olajša odstranjevanje.

2.6 Značilnosti kombiniranega postopka

(1) Rezervoar AO ima visoko učinkovitost odstranjevanja organskih snovi, amonijevega dušika in drugih onesnaževal v odpadni vodi. V anoksični posodi bakterije porabijo organske spojine, ki vsebujejo C, da dopolnijo svojo energijo in zmanjšajo nitratni dušik, vrnjen iz aerobne posode, na N₂, s čimer dokončajo denitrifikacijo in hkrati odstranijo del BPK5. Reakcije hidrolize potekajo tudi v anoksičnem rezervoarju, kar poveča razmerje B/C odpadne vode in izboljša njeno biorazgradljivost. V aerobnem rezervoarju se odstrani večina organskih snovi in ​​fosforja, dušik iz amoniaka pa se pretvori v dušik iz nitrata.

(2) Fentonova reakcijska posoda uporablja močne oksidativne Fentonove reagente (Fe²⁺ in H₂O₂, pomešana v določenem razmerju) za proizvodnjo visoko oksidirajočega ·OH, kar zagotavlja dobre učinke oksidacijske obdelave. Produkta reakcije CO₂ in voda sta ne-toksična in neškodljiva. Postopek ima dobre operativne lastnosti, relativno nizko hitrost čiščenja in stroške pri sobni temperaturi, visoko učinkovitost oksidacije, nizke stroške čiščenja in lahko znatno zmanjša težave pri čiščenju odpadne vode.

(3) Z vidika podjetja ureditev najprej AO rezervoarja in nato Fentonovega reakcijskega rezervoarja bistveno zmanjša operativne stroške v primerjavi z ureditvijo Fentonovega reakcijskega rezervoarja najprej in nato AO rezervoarja. Če bi najprej postavili Fentonov reakcijski rezervoar in nato rezervoar AO, bi se organska obremenitev rezervoarja AO povečala, kar bi zahtevalo obdelavo visoko{2}}valentnih organskih molekul, ki nastanejo pri oksidaciji neposlušnih organskih spojin v Fentonovem reakcijskem rezervoarju. To bi zahtevalo dodajanje velikih količin virov ogljika med delovanjem, kar bi znatno povečalo stroške nabave virov ogljika in operativne stroške. Razporeditev najprej rezervoarja AO in nato Fentonovega reakcijskega rezervoarja omogoča obdelavo razgradljive organske snovi v sprednjem delu in nepopustljive organske snovi v zadnjem delu, kar zmanjša obratovalne stroške, hkrati pa znatno zniža koncentracijo organske snovi v odpadni vodi.

(4) Glede na visoko KPK v dotoku je bil BAC izbran kot napreden postopek čiščenja za nadaljnje zmanjšanje organskih snovi v odpadni vodi. Aktivno oglje ima veliko specifično površino, ki omogoča, da se nanj oprimejo organske snovi in ​​mikroorganizmi, kar podaljša njihov kontaktni čas in s tem izboljša učinkovitost mikrobne razgradnje. Poleg aktivnega oglja je rezervoar opremljen tudi s sistemom prezračevanja, ki ne samo poveča hitrost gibanja organskih snovi v vodi, zagotavlja kisik mikroorganizmom in izboljša učinkovitost čiščenja, temveč tudi spodbuja stik med suspendiranimi mikroorganizmi in organskimi snovmi v dotoku, kar poveča učinkovitost čiščenja suspendiranih mikroorganizmov.

2.7 Procesne enote in parametri

Procesne enote in parametri za ta projekt so prikazani vTabela 2.

3 Stanje delovanja

Ta projekt je bil sprejet junija 2022, pri čemer so vsi indikatorji onesnaževal v odplakah ustrezali določenim standardom izpustov, prikazanim vTabela 3.

4 Operativni stroški

Skupni operativni stroški za ta projekt so prikazani vTabela 4.

5 Ekonomske, družbene in okoljske koristi

5.1 Gospodarske koristi 

Izvedba tega projekta ima pomembne gospodarske koristi. Prvič, zmanjša stroške podjetja. Brez tega projekta bi bilo za obdelavo obtočne zunanje drenaže iz elektrarne potrebno zunanje izvajanje kvalificiranih subjektov. Zaradi visoke koncentracije in velike količine krožeče zunanje drenaže so stroški zunanjega izvajanja čiščenja in transporta visoki. Če zdravljenja ne bi oddali kvalificiranim subjektom, bi pristojni organi prejeli globe. Zato izvedba tega projekta bistveno zmanjša stroške čiščenja odpadne vode podjetja in morebitne kazni. Drugič, zmanjšuje socialne stroške. Če bi krožečo zunanjo drenažo odvajali neobdelano, bi posledično onesnaženje vode zmanjšalo kmetijske in ribiške donose, kar bi vplivalo na razvoj okoliškega kmetijstva in ribištva. Tako se z izvedbo tega projekta bistveno zmanjšajo družbeni stroški. Tretjič, posredno zmanjšuje zdravstvene stroške stanovalcev. Brez tega projekta bi bilo neizogibno onesnaženo okolje podzemne vode, kar bi ogrozilo zdravje okoliških prebivalcev in znatno povečalo njihove zdravstvene stroške. Zato izvedba tega projekta stanovalcem posredno zmanjšuje zdravstvene stroške. Končno poveča vrednost zemljišča. Izvedba tega projekta zmanjša onesnaženje iz krožne zunanje drenaže elektrarne, zaradi česar je okoliško zemljišče bolj privlačno za naložbe in gradnjo tovarn.

5.2 Socialne ugodnosti

Izvedba tega projekta ima pomembne družbene koristi. Prvič, varuje okoliško vodno okolje. Neposredno odvajanje krožne zunanje drenaže z visokimi koncentracijami škodljivih snovi bi povzročilo veliko škodo okoliškemu vodnemu okolju in vplivalo na vodni ekosistem. Drugič, varuje zdravje bližnjih stanovalcev in izboljšuje njihovo kakovost življenja. Visoka koncentracija organske snovi v krožeči zunanji drenaži bi povzročila, da bi reke postale črne in smrdeče, če bi se izpustile. Poleg tega bi to znatno vplivalo na kakovost vode, zaradi česar bi vodnim živalim, kot so ribe, onemogočilo preživetje, povzročilo-neprijeten vonj po ribah ter vplivalo na življenjsko okolje in kakovost življenja okoliških prebivalcev. Zato je z izvedbo tega projekta močno varovano zdravje bližnjih prebivalcev.

5.3 Okoljske koristi

Z izvedbo tega projekta se bistveno zmanjša onesnaženje okoliških vodnih teles iz obtočne zunanje drenaže elektrarne in zaščiti bivalno okolje bližnjih prebivalcev. Letno zmanjša CODcr za približno 385 ton, BPK5 za približno 23 ton, TN za približno 150 ton, TP za približno 3 tone in SS za približno 370 ton.

6 Zaključek

Ta primer projekta dokazuje, da kombinirani postopek AO + Fenton reakcijska posoda + BAC učinkovito čisti onesnaževala v krožeči zunanji drenaži iz elektrarn, s čimer se doseže stabilna kakovost odplak, ki ustreza določenim standardom izpustov. Zmanjšanje CODcr doseže 85 %, skupno zmanjšanje dušika doseže 87 % in skupno zmanjšanje fosforja doseže 90 %. Čeprav stopnje odstranitve za BPK5 in dušik iz amonijaka niso visoke zaradi nizkih dotočnih koncentracij, še vedno dosledno izpolnjujejo standarde. To dokazuje, da kombinirani postopek AO + Fentonove reakcijske posode + BAC dosega pomembne učinke čiščenja in odlično kakovost odplak za krožno zunanjo drenažo elektrarne. Ta kombinirani proces lahko doseže visoko stopnjo avtomatizacije, ima nizke tehnične zahteve in ponuja preprosto delovanje in upravljanje. Zagotavlja dragoceno referenco za druge projekte, ki obravnavajo krožno zunanjo drenažo iz elektrarn, hkrati pa zagotavljajo pomembne gospodarske, družbene in okoljske koristi, ki imajo velik pomen za trajnostni razvoj in delovanje elektrarn.