Uwchraddio Dyluniad ac Arfer Gwaith Puro Ansawdd Dŵr Xin'an Qianhe yn Seiliedig ar Broses AAOAO-MBBR ac Ocsidiad Osôn
Mae Qingdao, fel dinas ganolog arfordirol genedlaethol allweddol, wedi cyflawni canlyniadau sylweddol mewn llywodraethu ecolegol. Fodd bynnag, o gymharu â-metropolisau rhyngwladol haen uchaf, mae ei system rheoli amgylchedd dŵr trefol yn dal i wynebu heriau strwythurol.
Ar hyn o bryd, mae bylchau rhwng cyfradd cwmpas y rhwydwaith pibellau draenio, effeithlonrwydd gweithredol cyfleusterau trin dŵr gwastraff, a disgwyliadau'r cyhoedd ar gyfer amgylchedd dŵr o ansawdd uchel. Mae yna hefyd bellter o wireddu'r weledigaeth ecolegol o adeiladu "Qingdao Beautiful."
Er mwyn mynd i'r afael â'r heriau hyn, mae angen ar frys Qingdao i weithredu mesurau systematig megis cynllunio gwyddonol, optimeiddio dyraniad adnoddau, a chryfhau buddsoddiad seilwaith. Nod yr ymdrechion hyn yw gwella effeithlonrwydd y rhwydwaith casglu dŵr gwastraff a'r gallu i drin terfynol yn gynhwysfawr, a thrwy hynny gadarnhau'r sylfaen ecolegol ar gyfer datblygiad cynaliadwy'r ddinas.
Mae prosiect Gwaith Puro Ansawdd Dŵr Xin'an Qianhe wedi'i leoli yn Ardal Newydd Arfordir y Gorllewin yn Qingdao. Mae ganddo gapasiti triniaeth wedi'i ddylunio o 50,000 m³/d, cyfanswm arwynebedd safle o 33,154 m², a chyfanswm buddsoddiad o 182.4 miliwn yuan. Cwblhawyd yr adroddiad astudiaeth dichonoldeb ar gyfer y prosiect ym mis Mawrth 2021, cymeradwywyd y dyluniad rhagarweiniol a'r gyllideb ym mis Mehefin yr un flwyddyn, a dechreuodd y gwaith adeiladu yn swyddogol ym mis Ebrill 2023. Mae yn y cyfnod adeiladu ar hyn o bryd. Roedd y dyluniad gwreiddiol yn ei gwneud yn ofynnol i baramedrau elifiant allweddol fodloni'r safonau Dosbarth V a nodir yn GB 3838-2002 "Safonau Ansawdd Amgylcheddol ar gyfer Dŵr Wyneb," tra bod cyfanswm nitrogen (TN) a dangosyddion eraill i gwrdd â safonau Gradd A GB 18918-2002 "Safon Gollwng Llygryddion ar gyfer Gweithfeydd Trin Dŵr Gwastraff Dinesig."
Ym mis Mawrth 2022, cyhoeddodd Gweinyddiaeth Materion Dŵr Qingdao y "Hysbysiad ar Wneud Gwaith Uwchraddio ac Adnewyddu ar gyfer Planhigion Trin Dŵr Gwastraff Trefol yn Qingdao." Roedd yr hysbysiad hwn yn gofyn am weithfeydd trin o amgylch Bae Jiaozhou, Bae Bohai, ac ar hyd afonydd i gwblhau gwaith uwchraddio, gan godi'r safon gollwng i led-ansawdd dŵr wyneb Dosbarth IV, gydag elifiant TN wedi'i reoli rhwng 10-12 mg/L. Roedd rhyddhau'r polisi hwn yn disgyn o fewn yr egwyl rhwng caniatâd dylunio rhagarweiniol y prosiect (Mehefin 2021) a'i gychwyn ffisegol (Ebrill 2023), gan greu bwlch technegol rhwng y safonau dylunio gwreiddiol a gymeradwywyd eisoes a'r gofynion amgylcheddol diweddaraf. Fel cyfleuster trin dŵr gwastraff newydd yn Ardal Newydd Arfordir y Gorllewin, er mwyn sicrhau cydymffurfiaeth ar ôl ei gwblhau, daeth yn hanfodol cynnal optimeiddio prosesau ar yr un pryd yn ystod y cyfnod adeiladu a datblygu cynllun uwchraddio economaidd ymarferol trwy astudiaethau dichonoldeb.
1. Dyluniad a Dethol y Cynllun Proses
1.1 Ansawdd Elifiant Cynlluniedig
Uwchraddiwyd safonau elifiant y prosiect o led-Dosbarth V i led-ansawdd dŵr wyneb Dosbarth IV. Roedd angen atebion technegol rhesymol i leihau gwerthoedd dangosyddion fel BOD, COD ymhellachCr,TN, NH₃-N, a TP yn yr elifiant. Dangosir dadansoddiad penodol ynTabl 1.
1.2 Dewis Cynllun Technegol Peirianneg
Dangosir llif proses y gwaith sy'n cael ei adeiladu ynFfigur 1.
Mae'r gwaith sy'n cael ei adeiladu yn mabwysiadu'r broses "Pretreatment + Modified AAOAO Biochemical Tank + Secondary Sdimentation Tank + High -Effeithlonrwydd Tanc Gwaddod + V-Math Hidlo + Osôn Ocsidiad". Mae gosodiad y strwythurau yn gryno, gan adael dim tir dros ben ar gyfer y prosiect uwchraddio, a rhaid felly fod yn seiliedig ar y gwaith adeiladu parhaus. Mae'r uwchraddiad yn bennaf yn targedu cael gwared ar lygryddion fel CODCr, NH₃-N, TN, a TP. Cynigiwyd dau gynllun cymharol, fel y manylir ynTabl 2.
Cynllun 1: AAOAO-MBBR+ Uchel-Proses Tanc Gwaddodi Effeithlonrwydd
- Addasu System Biocemegol: Optimeiddio strwythur y tanc biocemegol AAOAO sy'n cael ei adeiladu. Gwella gallu dadnitreiddiad trwy ehangu cyfaint y parth anocsig. Ar yr un pryd, ychwanegwch gludwyr MBBR yn lleol yn y parth aerobig i ffurfio proses gyfansawdd, gan gryfhau effeithlonrwydd tynnu biocemegol NH₃{{{{}}N a TN.
- Uwchraddio System Ffisicocemegol: Optimeiddio strwythur y tanc a pharamedrau offer ategol y tanc gwaddodi effeithlonrwydd uchel i sicrhau cydymffurfiad TP sefydlog.
- Gwelliant Triniaeth Uwch: Cynyddu'r dos yn yr uned ocsidiad osôn i ddiraddio mater organig anhydrin ymhellach, gan sicrhau CODCrcydymffurfiaeth rhyddhau.
Cynllun 2: Tanc Gwaddodiad Uchel-Effeithlonrwydd + Proses Hidlo Gwelyau Dwfn dadnitreiddio
- Optimeiddio Modd Gweithredu: Cynnal strwythur gwreiddiol y tanc biocemegol AAOAO. Ychwanegu dyfeisiau awyru addasadwy yn y parth post anocsig i newid yn ddeinamig rhwng moddau anocsig/aerobig yn seiliedig ar ansawdd dylanwadol, gan sicrhau effeithiolrwydd triniaeth NH₃{-N.
- Uwchraddio System Ffisicocemegol: Optimeiddio strwythur y tanc a pharamedrau offer ategol y tanc gwaddodi effeithlonrwydd uchel i sicrhau cydymffurfiad TP sefydlog.
- Mabwysiadu Hidlydd dadnitreiddio: Trosi'r hidlydd math V yn hidlydd gwely dwfn dadnitreiddio, gan ddefnyddio dos ffynhonnell carbon i wella gallu tynnu TN.
- Gwelliant Triniaeth Uwch: Cynyddu'r dos yn yr uned ocsidiad osôn i ddiraddio mater organig anhydrin ymhellach, gan sicrhau CODCrcydymffurfiaeth rhyddhau.
Gall y ddau gynllun fodloni'r gofynion ar gyfer tynnu nitrogen a ffosfforws. Mae Cynllun 1 yn defnyddio addasiadau i'r tanc biocemegol i gael gwared â TN. Ei fantais yw gwneud defnydd llawn o'r ffynhonnell garbon dylanwadol. Pan fydd TN dylanwadol yn amrywio, gellir ychwanegu ffynhonnell carbon allanol hefyd yn y parth anocsig ar gyfer tynnu TN. Mewn cymhariaeth, mae'r hidlydd gwely dwfn dadnitreiddio a ddefnyddir yng Nghynllun 2 yn golygu bod angen defnyddio ffynhonnell carbon allanol ac mae angen cynnal a chadw gweithgaredd microbaidd yn yr hidlydd yn y tymor hir, gan gynyddu costau gweithredu. Er bod y costau buddsoddi mewn adeiladu ar gyfer y ddau gynllun yn gymaradwy, yn seiliedig ar ystyriaethau amlddimensiwn gan gynnwys rheoli costau gweithredol, sefydlogrwydd prosesau, ac effeithlonrwydd defnyddio ffynonellau carbon, Cynllun 1-sy’n cynnig effeithlonrwydd economaidd a hyblygrwydd gweithredol – a ddewiswyd yn y pen draw fel y broses weithredu ar gyfer y prosiect uwchraddio.
2. Pwyntiau Dylunio Peirianneg Allweddol
2.1 Addasu System Biocemegol
Mae technoleg graidd proses MBBR yn ymwneud â sicrhau symudiad hylifol effeithlon o gludwyr crog trwy ddyluniad, a thrwy hynny wella effeithlonrwydd bioddiraddio'r system ar gyfer llygryddion yn sylweddol. Mae'r system broses hon yn cynnwys pum elfen allweddol: cludwyr biofilm mecanyddol cryfder uchel, strwythur tanc hydrolig wedi'i addasu, system awyru cyfeiriadol, dyfais sgrin rhyng-gipio manwl gywir, ac offer gyrru hylif. Yn seiliedig ar gyfeintiau tanc wedi'u haddasu a pharamedrau dylunio prosiect rhentu offer trin dŵr gwastraff (MBBR) gweithredol o 20,000 m³/d o fewn y system garthffosiaeth ranbarthol, cyfanswm arwynebedd arwyneb effeithiol cyfrifedig y cludwyr crog yw tua 2,164,000 m². Mae arwynebedd arwyneb penodol effeithiol cynlluniedig y cludwyr MBBR yn fwy na 750 m²/m³. Mae'r tabl cyfrifo dyluniad ar gyfer cyfaint tanc AAOAO{-MBBR wedi'i addasu i'w weld ynTabl 3.
2.2 Uwchraddio System Ffisicocemegol
Mae'r tanc gwaddodi effeithlonrwydd uchel wedi'i gynllunio i weithredu mewn dau grŵp cyfochrog. Mae adnewyddu'r uned hon yn mabwysiadu ffurflen pecyn proses, gyda'r cyflenwr offer yn darparu gwarantau technegol proses ac ymrwymiadau perfformiad llawn. Mae paramedrau'r broses graidd a chyfluniadau offer fel a ganlyn.
Mae'r tanc ceulo yn cynnwys dau grŵp gyda chyfanswm o 4 adran. Maint yr adran sengl a ddyluniwyd yw 2.675 m × 2.725 m × 5.9 m. Yr amser cadw brig yw tua 3.8 munud, gyda graddiant cyflymder (G) Yn fwy na neu'n hafal i 250 s-¹. Mae pob cynhyrfwr wedi'i ffurfweddu gydag un uned-pŵer o 4 kW.
Mae'r tanc flocculation yn cynnwys dau grŵp gyda chyfanswm o 2 adran. Maint y compartment sengl a ddyluniwyd yw 5.65 m × 5.65 m × 5.9 m. Yr amser cadw brig yw tua 8.3 munud. Diamedr mewnol y tiwb drafft yw 2,575 mm. Mae wedi'i ffurfweddu â chynhyrfwyr math tyrbin Φ2,500 mm, pob un â phŵer o 7.5 kW.
Mae'r tanc gwaddodiad yn cynnwys dau grŵp. Mae arwynebedd y tiwb ar oleddf ar gyfer un grŵp tua 84 m². Diamedr y tanc gwaddodi yw 11.7 m. Y gyfradd llwytho hydrolig gyfartalog wedi'i dylunio ar wyneb y tiwb ar oleddf yw 12.4 m³/(m²·h), gyda gwerth brig o 16.1 m³/(m²·h). Y gyfradd llwytho hydrolig gyfartalog ddyluniwyd ar gyfer y parth gwaddodi yw 7.6 m³/(m²·h), gyda gwerth brig o 9.9 m³/(m²·h).
Mae'r system dosio cemegol wedi'i ffurfweddu fel a ganlyn: Mae hylif Clorid Polyalwminiwm Masnachol (PAC) (10% Al₂O₃) wedi'i ddylunio fel y ceulydd, wedi'i ddosio ar sawl pwynt yn adran fewnlifol y tanc ceulo. Y dos uchaf a gynlluniwyd yw 300 mg/L, gyda dos cyfartalog o 150–200 mg/L. Defnyddir pympiau mesur diaffram mecanyddol, wedi'u ffurfweddu â system wanhau ar-lein 10-plyg. Mae Polyacrylamid Anionig (PAM) wedi'i ddylunio fel y fflocwlant, wedi'i ddosio yn adran fflocwleiddio'r tanc gwaddodi effeithlonrwydd uchel. Defnyddir set o uned paratoi a dosio hydoddiant PAM di-dor cwbl awtomatig, gyda chrynodiad hydoddiant o 2 g/L. Y dos uchaf a ddyluniwyd yw 0.6 mg/L, gyda dos cyfartalog o 0.3 mg/L. Mae pympiau dosio yn bympiau mesur sgriw, sydd hefyd â system wanhau ar-lein 10-plyg.
2.3 Peilot-Dilysiad Arbrawf Ocsidiad Osôn ar Raddfa
Er mwyn gwirio dichonoldeb elifiant y gwaith wedi'i uwchraddio yn cwrdd â safonau dŵr wyneb Dosbarth IV yn sefydlog (crynodiad COD Llai na neu'n hafal i 30 mg/L), dewisodd yr astudiaeth hon yr elifiant eilaidd o gam cyntaf ac ail gam Gwaith Puro Ansawdd Dŵr Lianwanhe fel y pwnc ymchwil ym mis Mehefin 2024. Cynhaliwyd arbrawf dilysu perfformiad ar gyfer y broses trin uwch o Hidlo Tywod + Osôn Ocsid. Nod yr arbrawf oedd gwerthuso perthnasedd y broses hon i ddyluniad prosiect Xin'an a chyraeddadwyedd y targed.
Defnyddiodd yr arbrawf hwn yr uned hidlo tywod graddfa fach bresennol (capasiti triniaeth 1.5 m³/h) o fewn gwaith Lianwanhe. Cafodd dyfais adweithio ocsidiad osôn ar raddfa beilot (adweithydd twr, cyfaint effeithiol 0.5 m³) ei sefydlu ar-safle. Cafodd yr elifiant tanc gwaddodiad eilaidd presennol ei hidlo gan y hidlydd tywod bach, yna ei godi gan bwmp i fynd i mewn i'r tŵr ocsideiddio osôn o'r brig. Defnyddiwyd effaith ocsideiddio osôn i dynnu deunydd organig anhydrin o'r mewnlif, gan leihau COD ymhellach.
2.3.1 Perfformiad "Hidlo Tywod + Ocsidiad Osôn" ar Dos Osôn o 20 mg/L a HRT o 30 munud
Yn ystod y cyfnod ymchwil hwn, roedd y crynodiad COD dylanwadol yn amrywio o 38.2 i 43.4 mg/L, gyda chyfartaledd o 40.4 mg/L. Ar ôl triniaeth gan y broses "Hidlo Tywod + Ocsidiad Osôn", roedd COD yr elifiant terfynol yn 28.8 mg/L ar gyfartaledd. Canfu'r arbrawf, pan oedd y crynodiad COD yn uchel, fod yna achosion o hyd lle methodd COD yr elifiant â chyrraedd y safon. Yn ogystal, roedd lliw elifiant terfynol y prawf peilot yn parhau i fod yn uwch na'r mewnlif, heb gyrraedd y safon gollwng. Dangosir y manylion ynFfigur 2(a).
2.3.2 Perfformiad "Hidlo Tywod + Ocsidiad Osôn" ar Dos Osôn o 25 mg/L a HRT o 30 munud
Er mwyn gwella tynnu COD ymhellach a lleihau lliw elifiant, parhaodd y cam hwn i gynyddu'r dos osôn wrth gynnal yr HRT ar 30 munud. Yn y cyfnod arbrofol hwn, roedd y crynodiad COD dylanwadol yn amrywio o 36.3 i 46.2 mg / L, gyda chyfartaledd o 40.4 mg / L. Ar ôl triniaeth, gostyngwyd y crynodiad COD i 28 mg/L. Roedd lliw elifiant terfynol y prawf peilot yn dal i fod yn uwch na'r mewnlif, heb gyrraedd y safon rhyddhau. Dangosir y manylion ynFfigur 2(b).
2.3.3 Perfformiad "Hidlo Tywod + Ocsidiad Osôn" ar Dos Osôn o 30 mg/L a HRT o 30 munud
O dan amodau dos osôn o 30 mg/L a HRT o 30 munud, dangosodd y broses "Hidlo Tywod + Ocsidiad Osôn" effeithiolrwydd triniaeth da ar gyfer COD elifiant eilaidd. Yn y cyfnod prawf hwn, roedd y crynodiad COD dylanwadol yn amrywio o 38.2 i 42.2 mg / L, gyda chyfartaledd o 40.2 mg / L. Ar ôl triniaeth, arhosodd crynodiad COD yr elifiant yn sefydlog o dan 30 mg/L, sef 26 mg/L ar gyfartaledd. Yn y cam hwn, roedd y broses hefyd yn dangos effeithiolrwydd tynnu lliw da, gyda lliw wedi'i fesur yn gyson o dan 20, gan gyrraedd y safon rhyddhau yn sefydlog. Dangosir y manylion ynFfigur 2(c).
2.3.4 Casgliad Arbrofol
Yn seiliedig ar y canlyniadau arbrofol, o dan yr amodau adwaith gorau posibl, y gymhareb dos osôn (30 mg/L) i dynnu COD (12.2 mg/L) yn yr uned trin osôn oedd 2.45:1.00.
Profodd yr arbrawf peilot y gall y broses driniaeth uwch "Hidlo Tywod + Ocsidiad Osôn" leihau gwerth COD yr elifiant eilaidd cynrychioliadol o blanhigyn Lianwanhe yn effeithiol. Felly, mae gan fabwysiadu'r broses "Hidlo Tywod + Ocsidiad Osôn" fel y broses drin uwch ar gyfer prosiect Xin'an Qianhe ddichonoldeb da a gall sicrhau bod COD elifiant y prosiect yn aros yn sefydlog o dan 30 mg/L.
3. Casgliad
Mae'r ymchwil hwn yn canolbwyntio ar dri modiwl addasu craidd: mae'r system trin biocemegol yn mabwysiadu'r broses hybrid AAOAO (twf a ataliwyd ac atodedig); mae'r uned trin ffisigocemegol yn gwneud y gorau o strwythur y tanc a'r dewis o offer ar gyfer y tanc gwaddodiad effeithlonrwydd uchel; ac mae'r cyswllt triniaeth uwch yn cael ei ddilysu trwy arbrawf ocsidiad osôn ar raddfa beilot.
Trwy optimeiddio synergaidd y gadwyn broses hon, llunnir system trin proses lawn o "Gwella Biocemegol - Gwelliant Ffisicocemegol - Diogelu Uwch". Ar yr un pryd, mae'r dyluniad peirianneg hwn yn dilyn ffaith wrthrychol y gwaith adeiladu prosiect cyfredol parhaus, sy'n golygu bod angen optimeiddio cydlynol o ddilyniannau adeiladu ar gyfer yr holl strwythurau i wneud y mwyaf o'r defnydd o gyfleusterau presennol a lleihau llwyth gwaith adnewyddu.
Mae'r prosiect yn defnyddio safon ansawdd elifiant y gwaith sy'n cael ei adeiladu fel meincnod ar gyfer ansawdd dylanwadol dylunio. Crynodiadau rhyddhau CODCrBydd , BOD₅, NH₃-N, a TP yn cydymffurfio â'r safonau Dosbarth IV (TN Llai na neu'n hafal i 10/12 mg/L) a nodir yn GB 3838-2002 "Safonau Ansawdd Amgylcheddol ar gyfer Dŵr Wyneb." Bydd dangosyddion eraill yn cydymffurfio â safonau Gradd A GB 18918-2002 "Safon Gollwng Llygryddion ar gyfer Gweithfeydd Trin Dŵr Gwastraff Trefol." Mae gan y prosiect uwchraddio hwn raddfa ddylunio o 50,000 m³/d, cyfanswm buddsoddiad o 27.507 miliwn yuan, cost gweithredu o 0.3 yuan / m³, cyfanswm cost o 0.39 yuan / m³, a phris dŵr gweithredu o 0.45 yuan / m³.