Primjena AO-Fenton-BAC kombiniranog procesa u obradi cirkulirajuće vanjske drenaže elektrane Opis

Primjena AO + Fenton Reaction Tank + BAC kombiniranog procesa za obradu cirkulirajuće vanjske drenaže u elektranama

Sustav cirkulacijske vode bitan je sustav hlađenja potreban za rad elektrane. Njegov princip uključuje uvođenje hladne vode u kondenzator za kontinuiranu cirkulaciju radi hlađenja jedinica. Sustav postiže ravnotežu kroz kontinuirano propuhivanje i nadopunjavanje novim izvorima vode. Dio vode u sustavu cirkulacijske vode se zagrijava i stvara paru koja se kroz vrh ispušta u atmosferu, dok se dio ispušta u okoliš kao cirkulirajuća vanjska drenaža iz elektrane.

Trenutačno većina domaćih elektrana koristi postupak "predtretman + ultrafiltracija + reverzna osmoza" za obradu cirkulirajuće vanjske drenaže. Međutim, postupak ultrafiltracije i reverzne osmoze ima nekoliko problema: (1) Neadekvatni procesi prethodne obrade rezultiraju lošim učincima prethodne obrade, što smanjuje učinkovitost obrade naknadnih procesa. (2) Tijekom rada, membrane su često i ozbiljno začepljene zagađivačima, zahtijevajući od operatera često kemijsko čišćenje membrane, skraćujući radni vijek membrane, zahtijevajući čestu zamjenu membrane i rezultirajući visokim troškovima zamjene membrane. Inhibitori kamenca i korozije talože se tijekom rada, začepljuju filtere uložaka i membrane reverzne osmoze, što dovodi do čestog kemijskog čišćenja membrane i zamjene uložaka filtera tijekom rada. Osim toga, inhibitori kamenca i korozije lako reagiraju s visoko-valentnim ionima, utječući na stvaranje pahuljica, što rezultira slabom učinkovitošću koagulacije. (3) Membranski sustavi zahtijevaju velika ulaganja u izgradnju i zahtijevaju visoku tehničku stručnost operatera tijekom rada i održavanja.

Sveobuhvatno postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda u određenoj elektrani usvojilo je kombinirani postupak AO + Fenton reakcijski spremnik + BAC za pročišćavanje cirkulirajuće vanjske odvodnje. Ovim postupkom ne samo da se postiže dobra kvaliteta otpadnih voda i jednostavan rad, već se također značajno smanjuju troškovi rada postrojenja i štiti okolni ekološki okoliš.
 

1 Analiza kvalitete otpadnih voda

Cirkulirajuća vanjska drenaža iz elektrane uglavnom dolazi od vode koja se koristi za hlađenje jedinica kroz kontinuiranu cirkulaciju u kondenzatoru. Ovu vrstu otpadnih voda karakterizira niska koncentracija organske tvari i slaba biorazgradivost. Osim toga, kako bi se spriječilo stvaranje kamenca u cjevovodu tijekom recirkulacije rashladne vode, elektrana redovito dodaje inhibitore kamenca i korozije u cirkulirajuću vodu, što rezultira relativno visokim ukupnim sadržajem dušika u cirkulirajućoj rashladnoj vodi. Ostale karakteristike uključuju visoku slanost, visoke koncentracije visoko{3}}valentnih iona kao što su Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺ i relativno visoku tvrdoću.

Na temelju ovih karakteristika otpadnih voda, sveobuhvatno postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda prvo je instaliralo AO spremnik za uklanjanje amonijačnog dušika i ukupnog dušika iz otpadne vode. Naknadno je nakon procesa biološke obrade instaliran Fenton reakcijski spremnik za stvaranje jakih oksidansa kroz kemijsku reakciju između vodikovog peroksida i željeznog sulfata, razgradnju neposlušnih organskih spojeva u lako razgradive i smanjenje kemijske potražnje za kisikom i ukupnog fosfora. Konačno, za uklanjanje SS-a i amonijačnog dušika korišteni su nagnuti cijevni taložnik i BAC spremnik, čime je postignuta usklađenost.

2 Pregled projekta

2.1 Protok i kvaliteta vode

Protok je 220 m³/h. Kakvoća ulazne vode određena je na temelju podataka praćenja, a kvaliteta otpadne vode mora biti u skladu sa standardima za ispuštanje klase A "Standarda za ispuštanje onečišćujućih tvari za komunalna postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda" (GB18918-2002). Kao što je prikazano uTablica 1, ulaznu otpadnu vodu u ovom projektu karakterizira visok CODcr, ukupni dušik, ukupni fosfor i SS, s relativno niskim amonijačnim dušikom i ukupnim fosforom.

 2.2 Ključni izazovi projekta

Otpadne vode u ovom projektu cirkuliraju vanjskom odvodnjom iz elektrane. Ključni izazovi u pročišćavanju su neposlušni zagađivači kao što su CODcr, ukupni fosfor i ukupni dušik u proizvodnim otpadnim vodama.

(1) Otpadne vode imaju nizak B/C omjer. Tijekom stvarnog rada ovog projekta, influent može sadržavati značajnu količinu neposlušne organske tvari koju je teško biorazgraditi, s B/C omjerom od približno 0,08, što spada u kategoriju teško--biorazgradivosti. Proces obrade za ovaj projekt mora uključivati ​​napredne mjere oksidacije kako bi se povećao omjer B/C i time poboljšala biorazgradivost. Ovo predstavlja ključni izazov u pročišćavanju otpadnih voda za ovaj projekt.

(2) Otpadne vode sadrže visoke razine makromolekularnih organskih spojeva koje je teško ukloniti samo konvencionalnim biološkim tretmanom. Ovo je još jedan ključni izazov u pročišćavanju otpadnih voda za ovaj projekt.

(3) Kako bi se smanjili operativni troškovi i poboljšala učinkovitost projekta, dizajn bi trebao minimalizirati broj pumpi koje se koriste za podizanje otpadne vode i mulja i maksimalno iskoristiti gravitacijski protok. To predstavlja ključni fokus za ovaj projekt i vrlo je značajno za smanjenje operativnih troškova.

2.3 Proces liječenja

(1) Proces prethodne obrade. Otpadne vode u ovom projektu sadrže mnoge vrste zagađivača, složenog su sastava i pokazuju značajne pH varijacije, što sveobuhvatno pročišćavanje čini teškim i skupim. Spremnik za izjednačavanje odvojeno je instaliran u procesu predtretmana kako bi se homogenizirao i ujednačio protok, smanjujući utjecaj fluktuacija kvalitete vode na sustav pročišćavanja otpadnih voda.

(2) Proces biološke obrade. Proces mora biti napredan, zreo, učinkovit, jednostavan za rukovanje, visoko inteligentan, zahtijevati minimalan prostor i imati niske operativne troškove. Za ovaj projekt odabran je proces "AO". Ovaj se proces naširoko koristi u Kini, a uključuje naprednu i zrelu tehnologiju, visoku učinkovitost pročišćavanja, praktičnu proizvodnju, nisku proizvodnju zaostalog mulja i pouzdanu kvalitetu otpadnih voda.

(3) Napredni proces obrade. Proces "Fenton oksidacija + nagnuti cijevni taložnik + BAC" odabran je kao napredni proces obrade za ovaj projekt. Ovaj proces koristi jake oksidirajuće slobodne radikale nastale Fenton reakcijom za oksidaciju i razgradnju zaostalih neposlušnih organskih spojeva, pretvarajući ih u organske spojeve koje mogu razgraditi prirodni mikroorganizmi. Istovremeno, poboljšava uklanjanje fosfora putem kemijskih mjera, služeći kao zaštita za osiguravanje potpune usklađenosti fosfora. Nakon toga, uklanjanje organske tvari se dovršava taloženjem u nagnutom cijevnom sedimentacijskom spremniku te adsorpcijom i biorazgradnjom u BAC spremniku, zadovoljavajući standarde ispuštanja.

(4) Proces obrade mulja. Spremnik za zgušnjavanje mulja ima snažan skladišni kapacitet, nisku potrošnju energije, niske operativne troškove i jednostavan rad. Pužna preša ima niske troškove opreme i održavanja, zauzima minimalan prostor, troši manje kemikalija, proizvodi nisku buku i postiže suhoću kolača od mulja između 20% i 25%, pokazujući dobre performanse odvodnjavanja.

2.4 Dijagram toka procesa

Postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda usvaja proces "AO spremnik + sekundarni spremnik za taloženje + Fenton reakcijski spremnik + kosi cijevni spremnik za taloženje + BAC + spremnik za dezinfekciju", kao što je prikazano uSlika 1.

2.5 Procesne jedinice i funkcije

(1) Spremnik za izjednačavanje. Smanjuje utjecaj fluktuacija organskog opterećenja na naknadne procese obrade, sprječava brze promjene u brzini protoka ili kvaliteti vode da utječu na nizvodne procese obrade (biološke ili kemijske) i održava stabilno okruženje za mikroorganizme u procesima biološke obrade i stabilnu reakcijsku okolinu u procesima kemijske obrade. U spremnik su ugrađene potopne pumpe za podizanje otpadne vode u anoksični spremnik.

(2) AO spremnik. AO spremnik je opremljen kombiniranim pakiranjem i potopnim miješalicama. Kombinirano pakiranje pruža dovoljno životnog prostora za denitrifikacijske mikroorganizme i aerobne mikroorganizme, dok potopne miješalice osiguravaju jednoliku distribuciju organske tvari u vodi. U anoksičnom spremniku uklanja se većina amonijačnog dušika. U aerobnom spremniku uklanja se većina organske tvari, amonijačni dušik se pretvara u nitratni dušik i stvara se aerobno okruženje za organizam-akumulacije fosfora za preuzimanje fosfora. Mulj-bogat fosforom na kraju se uklanja u sekundarnom taložniku kao mulj.

(3) Sekundarni taložnik. Sekundarni taložnik opremljen je pokretnim mostnim strugačem i pumpama za mulj. Nakon taloženja, mulj se struže u spremnik mulja strugačem na putujućem mostu, a zatim pumpama za mulj pumpa u spremnik mulja, značajno smanjujući SS u otpadnoj vodi.

(4) Fenton reakcijski spremnik. Pri niskom pH, H₂O₂ se katalitički razgrađuje pomoću Fe²⁺ da proizvede ·OH, koji može oksidirati većinu organskih spojeva u vodi. Također može potpuno oksidirati organske spojeve koje je teško tretirati biološkim ili konvencionalnim kemijskim reakcijama oksidacije. ·OH reagira s organskim tvarima u otpadnoj vodi, razlažući ih na CO₂ i vodu, značajno smanjujući koncentraciju organskih spojeva koje je teško --tretirati u otpadnoj vodi i povećavajući omjer B/C, čime se poboljšava učinkovitost obrade naknadnog BAC spremnika.

(5) Taložnik s kosom cijevi. Pakiranje nagnute cijevi u taložniku nagnute cijevi agregira suspendirane krutine i flokule nastale u Fenton reakcijskom spremniku na površini nagnutih cijevi. Uz pomoć gravitacije, mulj se taloži na dno i crpkama za mulj pumpa u spremnik za zgušnjavanje mulja, smanjujući SS u otpadnoj vodi.

(6) Srednji spremnik. Osigurava stabilnu kvalitetu otpadne vode i protok, jamči jednoliku i stabilnu filtraciju u biološkom filtru s aktivnim ugljenom i poboljšava učinkovitost filtracije BAC spremnika.

(7) BAC spremnik i spremnik za povratno ispiranje. Spremnik BAC sadrži filterski medij s aktivnim ugljenom, koji ima snažan adsorpcijski kapacitet, učinkovito filtrira štetne tvari i mikroorganizme u vodi i uklanja suspendirane krutine. Spremnik za povratno ispiranje opremljen je pumpama za povratno ispiranje za povratno ispiranje filterskog medija u filtru, čime se sprječava začepljenje.

(8) Spremnik za dezinfekciju. Natrijev hipoklorit dodaje se u spremnik kako bi ubio štetne bakterije u vodi, smanjujući sadržaj štetnih bakterija u otpadnoj vodi.

(9) Spremnik za mulj i pužna preša. Mulj iz AO spremnika, sekundarnog taložnika, koso-cijevnog taložnika i BAC spremnika pumpa se u spremnik mulja pumpama za mulj. Nakon zgušnjavanja, mulj se pomoću pumpi za mulj pumpa u pužnu prešu (s kationskim PAM-om koji se dodaje tijekom odvodnjavanja). Kroz spremnik za zgušnjavanje mulja i pužnu prešu značajno se smanjuje sadržaj vlage u mulju, što olakšava zbrinjavanje.

2.6 Karakteristike kombiniranog procesa

(1) AO spremnik ima visoku učinkovitost uklanjanja organskih tvari, amonijačnog dušika i drugih onečišćujućih tvari u otpadnoj vodi. U anoksičnom spremniku bakterije troše organske spojeve koji sadrže C kako bi nadopunile svoju energiju i smanjile nitratni dušik vraćen iz aerobnog spremnika na N₂, dovršavajući denitrifikaciju dok također uklanjaju dio BPK5. Reakcije hidrolize također se događaju u anoksičnom spremniku, povećavajući B/C omjer otpadne vode i poboljšavajući njenu biorazgradivost. U aerobnom spremniku uklanja se većina organske tvari i fosfora, a amonijačni dušik se pretvara u nitratni dušik.

(2) Fenton reakcijski spremnik koristi jake oksidirajuće Fenton reagense (Fe²⁺ i H₂O₂ pomiješani u određenom omjeru) za proizvodnju visoko oksidirajućeg ·OH, što daje dobre učinke tretmana oksidacijom. Produkti reakcije CO₂ i voda nisu-toksični i bezopasni. Proces ima dobre radne karakteristike, relativno nisku brzinu i cijenu obrade na sobnoj temperaturi, visoku učinkovitost oksidacije, niske troškove obrade i može značajno smanjiti poteškoće pročišćavanja otpadnih voda.

(3) Iz perspektive poduzeća, postavljanje prvo AO spremnika, a zatim Fentonovog reakcijskog spremnika značajno smanjuje operativne troškove u usporedbi s postavljanjem prvo Fentonovog reakcijskog spremnika, a zatim AO spremnika. Ako se Fenton reakcijski spremnik postavi prvi, a zatim AO spremnik, organsko opterećenje na AO spremniku bi se povećalo, zahtijevajući od njega obradu visoko-valentnih organskih molekula nastalih oksidacijom neposlušnih organskih spojeva u Fenton reakcijskom spremniku. To bi zahtijevalo dodavanje velikih količina izvora ugljika tijekom rada, što bi značajno povećalo troškove nabave izvora ugljika i operativne troškove. Raspored prvo AO spremnika, a zatim Fentonovog reakcijskog spremnika omogućuje obradu razgradive organske tvari u prednjem dijelu i otporne organske tvari u stražnjem dijelu, smanjujući operativne troškove uz značajno smanjenje koncentracije organske tvari u otpadnoj vodi.

(4) S obzirom na visok KPK u dotoku, BAC je odabran kao napredni proces obrade za daljnje smanjenje organske tvari u otpadnoj vodi. Aktivni ugljen ima veliku specifičnu površinu, što omogućuje prianjanje organskih tvari i mikroorganizama na njega, produžujući vrijeme kontakta i time poboljšavajući učinkovitost mikrobne razgradnje. Osim aktivnog ugljena, spremnik je opremljen i sustavom prozračivanja, koji ne samo da povećava brzinu kretanja organske tvari u vodi, osigurava kisik mikroorganizmima i poboljšava učinkovitost pročišćavanja, već također potiče kontakt između suspendiranih mikroorganizama i organskih tvari u dotoku, povećavajući učinkovitost tretmana suspendiranih mikroorganizama.

2.7 Procesne jedinice i parametri

Procesne jedinice i parametri za ovaj projekt prikazani su uTablica 2.

3 Radni status

Ovaj je projekt prošao prihvaćanje u lipnju 2022., sa svim pokazateljima onečišćujućih tvari u otpadnim vodama u skladu s navedenim standardima ispuštanja, prikazanim uTablica 3.

4 Operativni troškovi

Ukupni operativni troškovi za ovaj projekt prikazani su uTablica 4.

5 Ekonomske, društvene i ekološke koristi

5.1 Ekonomske koristi 

Provedba ovog projekta ima značajne ekonomske koristi. Prvo, smanjuje troškove poduzeća. Bez ovog projekta, tretman cirkulirajuće vanjske odvodnje iz elektrane zahtijevao bi outsourcing kvalificiranih subjekata. Zbog visoke koncentracije i velikog volumena cirkulirajuće vanjske drenaže, vanjski troškovi obrade i transporta su visoki. Nepovjeravanje tretmana kvalificiranim subjektima rezultiralo bi novčanim kaznama nadležnih tijela. Stoga se realizacijom ovog projekta značajno smanjuju troškovi pročišćavanja otpadnih voda poduzeća i potencijalne kazne. Drugo, smanjuje društvene troškove. Ako bi se cirkulirajuća vanjska drenaža ispustila neobrađena, rezultirajuće onečišćenje vode smanjilo bi prinose poljoprivrede i ribarstva, utječući na razvoj okolne poljoprivrede i ribarstva. Dakle, realizacija ovog projekta značajno smanjuje društvene troškove. Treće, neizravno smanjuje medicinske troškove stanovnika. Bez ovog projekta neizbježno bi došlo do zagađenja okoliša podzemnih voda, ugrožavanja zdravlja okolnih stanovnika i značajno povećanja njihovih troškova liječenja. Stoga se realizacijom ovog projekta neizravno smanjuju troškovi liječenja štićenika. Konačno, povećava vrijednost zemljišta. Provedba ovog projekta smanjuje onečišćenje iz optočne vanjske odvodnje elektrane, čineći okolno zemljište privlačnijim za ulaganja i izgradnju tvornica.

5.2 Društvena davanja

Provedba ovog projekta ima značajne društvene koristi. Prvo, štiti okolni vodeni okoliš. Izravno ispuštanje cirkulirajuće vanjske drenaže s visokim koncentracijama štetnih tvari izazvalo bi veliku štetu okolnom vodnom okolišu i utjecalo na vodni ekosustav. Drugo, štiti zdravlje okolnih stanovnika i poboljšava njihovu kvalitetu života. Visoka koncentracija organske tvari u cirkulirajućoj vanjskoj drenaži uzrokovala bi da rijeke postanu crne i smrdljive ako se ispuste. Osim toga, značajno bi utjecalo na kvalitetu vode, onemogućavajući preživljavanje vodenih životinja poput riba, što bi dovelo do smrdljivog-riba i utjecalo na životni okoliš i kvalitetu života okolnih stanovnika. Stoga se realizacijom ovog projekta uvelike štiti zdravlje okolnih stanovnika.

5.3 Prednosti za okoliš

Provedbom ovog projekta značajno se smanjuje onečišćenje okolnih vodnih tijela iz optočne vanjske odvodnje elektrane i štiti životni okoliš okolnih stanovnika. Smanjuje godišnji CODcr za približno 385 tona, BPK5 za približno 23 tone, TN za približno 150 tona, TP za približno 3 tone i SS za približno 370 tona.

6 Zaključak

Ovaj slučaj projekta pokazuje da AO + Fenton reakcijski spremnik + BAC kombinirani proces učinkovito tretira zagađivače u cirkulirajućoj vanjskoj odvodnji iz elektrana, postižući stabilnu kvalitetu otpadnih voda koja zadovoljava specificirane standarde ispuštanja. Smanjenje CODcr doseže 85%, ukupno smanjenje dušika doseže 87%, a ukupno smanjenje fosfora doseže 90%. Iako stope uklanjanja za BPK5 i amonijačni dušik nisu visoke zbog njihovih niskih utjecajnih koncentracija, one još uvijek dosljedno zadovoljavaju standarde. Ovo pokazuje da kombinirani proces AO + Fenton reakcijski spremnik + BAC postiže značajne učinke pročišćavanja i izvrsnu kvalitetu otpadnih voda za cirkulirajuću vanjsku drenažu elektrane. Ovaj kombinirani proces može postići visok stupanj automatizacije, ima niske tehničke zahtjeve i nudi jednostavan rad i upravljanje. Pruža vrijednu referencu za druge projekte koji tretiraju cirkulirajuću vanjsku drenažu iz elektrana, istovremeno pružajući značajne ekonomske, društvene i ekološke koristi, imajući veliki značaj za održivi razvoj i rad elektrana.