Cymhariaeth o Brosesau AO dau{0}cam AO a thri-cam: Peirianneg Safbwynt
Ar hyn o bryd, mae mwyafrif y gweithfeydd trin dŵr gwastraff (WWTPs) yn Tsieina yn mabwysiadu prosesau sy'n seiliedig ar slwtsh actifedig ar gyfer trin dŵr gwastraff. Ymhlith y rhain, mae bron i hanner yn defnyddio'r broses Anocsig-Ocsig (AO). Mae'r broses AO yn cynnig manteision megis gweithrediad sefydlog a chost isel. Fodd bynnag, mae ei effeithlonrwydd tynnu cyfanswm nitrogen (TN), sydd fel arfer yn amrywio o 60% i 80%, wedi'i gyfyngu gan gymarebau ailgylchu mewnol. Gyda gofynion cenedlaethol cynyddol llym ar gyfer tynnu nitrogen, mae prosesau AO un cam confensiynol yn aml yn ei chael hi'n anodd bodloni'r galw am driniaeth TN. Felly mae prosesau AO aml-gam wedi dod i'r amlwg. Trwy gysylltu dau neu fwy o gamau AO mewn cyfres, mae'r nitrad a gynhyrchir yn y cam aerobig blaenorol yn darparu'r swbstrad ar gyfer dadnitreiddiad yn y cam anocsig dilynol. Mae hyn yn cyflawni'r nod o leihau'r gymhareb ailgylchu fewnol tra'n gwella tynnu TN yn gyffredinol. Fodd bynnag, gall camau gormodol hefyd gynyddu cymhlethdod gweithredol. O ganlyniad, y ffurfweddiadau a gymhwysir amlaf yn Tsieina ar hyn o bryd yw'r prosesau AO dau-gam a thri-cam. Mae'r papur hwn yn cyflwyno dadansoddiad cymharol o brosesau AO dau-gyfnod a thri{-gan ddefnyddio WWTP yn Ne Tsieina fel astudiaeth achos, gyda'r nod o ddarparu cyfeiriad ar gyfer dewis llwybrau technegol mewn prosiectau tebyg.
1 Trosolwg o'r Prosiect
Mae WWTP yn Ne Tsieina yn cwmpasu arwynebedd o 8 hectar. Ei gapasiti dylunio gwreiddiol oedd 90,000 m³/d, ac roedd angen ansawdd elifiant i gwrdd â safon Gradd A y "Safon Gollwng Llygryddion ar gyfer Gweithfeydd Trin Dŵr Gwastraff Dinesig" (GB 18918-2002) a'r "Terfynau Rhyddhau Llygryddion Dŵr" yn Nhalaith Guangdong (DB 44/26{01}) (y cyfeirir ati ar ôl i DB 44/26} "Quasi-Dosbarth V"). Roedd y gwaith yn gweithredu hyd eithaf ei allu. Yn ôl cynllunio perthnasol, roedd angen ehangu. Roedd angen i safonau elifiant y dyfodol, yn seiliedig ar y statws presennol, ystyried gofyniad hirdymor o TN Llai na neu'n hafal i 10 mg/L. O ystyried amodau gwirioneddol y safle yn gynhwysfawr, gosodwyd y raddfa adeiladu sifil ar gyfer yr ehangiad hwn ar 70,000 m³/d. Byddai'r gwaith yn gweithredu ar 50,000 m³/d yn y tymor agos ac yn cyrraedd y raddfa 70,000 m³/d yn y tymor hir, gan ddod â chyfanswm capasiti trin y gwaith i 160,000 m³/d. Dangosir ansawdd y dŵr mewnlifiad ac elifiant a ddyluniwyd ynTabl 1.
Oherwydd cyfyngiadau safle, mabwysiadodd y cynllun rhagarweiniol ar gyfer ehangu'r llwybr proses "Aml-cam AO + Peripheral-Ymylol-Tanc Gwaddodiad Hirsgwar Allan + Uchel-Tanc Gwaddodiad Effeithlonrwydd + Plât Ffibr{{7}Filterand{8}Filter". Adeiladwyd strwythurau sifil yr holl brif unedau ar y raddfa 70,000 m³/d, tra gosodwyd offer ar gyfer y capasiti 50,000 m³/d. Byddai'r tanc biolegol yn defnyddio proses AO aml-gam yn y tymor agos. Yn y tymor hir, byddai ychwanegu cludwyr sydd wedi'u hatal yn creu proses llaid wedi'i actifadu biofilm hybrid i fodloni'r galw am ehangu capasiti o 40%. Ar gyfer y dyluniad hwn, ystyriwyd amodau hydrolig ar gyfer y raddfa 70,000 m³ / d, tra bod triniaeth fiolegol wedi'i chynllunio ar gyfer y raddfa 50,000 m³ / d. Gan fod y prosiect hwn yn bwriadu mabwysiadu proses AO aml-gam, cynhaliwyd cymhariaeth rhwng AO dau gam a thri-cam.
2 Cymhariaeth o Broses AO Dau{1}Cam a Thri-Cam
2.1 Llif Proses
Egwyddor graidd y broses AO aml- yw defnyddio nitrad a gynhyrchwyd yn y cam aerobig blaenorol ar gyfer dadnitreiddiad yn y cam anocsig dilynol, a thrwy hynny leihau'r gymhareb ailgylchu fewnol. Yn ddamcaniaethol, mae mwy o gamau yn arwain at ddileu TN yn well, ond mae rheolaeth yn dod yn fwy cymhleth. Mewn ymarfer peirianneg, AO dau-gam a thri-cham sy'n bennaf. Dangosir llif eu proses ynFfigur 1. Ar gyfer AO dau-gam, mae ailgylchu mewnol fel arfer wedi'i gynllunio o fewn y cam AO cyntaf. Ar gyfer AO tri-cham, ni ddefnyddir ailgylchu mewnol yn gyffredinol. Mae WWTPs yn Beijing sy'n defnyddio'r broses AO dau-gyfnod yn cynnwys Qinghe (400,000 m³/d), Xiaohongmen (500,000 m³/d), Gao'antun (400,000 m³/d), Dingfuzhuang (200,000 m³/d), a Huaifang (600,000,). Mae'r broses hon yn cynnig manteision megis offer syml, costau gweithredu a chynnal a chadw isel, ymwrthedd cryf i lwythi sioc, a chydnawsedd uchel â phrosesau eraill, gan hwyluso uwchraddio yn y dyfodol i fodloni safonau elifiant uwch. Yn ddamcaniaethol, gall AO tri cham mewn cyfres ddileu'r angen am offer ailgylchu mewnol, caniatáu dyraniad mwy rhesymegol o ffynonellau carbon, a lleihau buddsoddiad a chostau gweithredu. Mae'r broses hon yn cael ei chymhwyso'n bennaf mewn senarios gyda ffynonellau carbon digonol a galw uchel am dynnu nitrogen. Mae achosion nodweddiadol yn cynnwys WWTP Qujing yn Yunnan (80,000 m³/d), WWTP Trefol Ardal Ninghe yn Tianjin (90,000 m³/d), WWTP Zhangguizhuang yn Tianjin (200,000 m³/d), a Gwaith Adfer Daoxianghu yn Beijing m³,00 (80,000 m³/d).
2.2 Cymharu Proses
O ystyried nad oes unrhyw dir ychwanegol ar gael ar gyfer uwchraddio’r safle hwn yn y dyfodol, a bod rhai prosiectau lleol newydd eisoes yn gweithredu safon TN elifiant o Llai na neu’n hafal i 10 mg/L, roedd y gymhariaeth proses yn ystyried elifiant tanc biolegol TN o Llai na neu’n hafal i 10 mg/L i gynnwys y posibilrwydd o ofynion elifiant llym pellach yn y dyfodol. Roedd dangosyddion eraill yn cadw at ansawdd elifiant y dyluniad. Yn seiliedig ar y cynllun, ar gyfer y raddfa tymor bron o 50,000 m³/d, uchafswm yr Amser Cadw Hydrolig (HRT) ar gyfer y tanc biolegol oedd 18 awr. Gan gyfuno amodau gwirioneddol y prosiect, canlyniadau efelychiad BioWin, a hwylustod cyplu â chludwyr ataliedig, cynhaliwyd cymhariaeth rhwng prosesau AO dau gam a thri-cam.
2.2.1 Efelychu BioWin
Gosodwyd HRT cychwynnol o 18 awr a'i leihau'n raddol. Yr isafswm HRT a gyflawnodd y gofyniad TN elifiant oedd 14 awr. Ar gyfer y ddau-gam AO, pwynt dosbarthu dylanwadol oedd y parth anaerobig, y parth anocsig cam cyntaf, a'r ail-barth anocsig cam. Ar gyfer y tri cham AO, y pwyntiau dylanwadol oedd y parth anaerobig, yr ail-barth anocsig cam, a'r trydydd-parth anocsig cam.
① Astudio gyda Chymhareb Dosbarthiad Dylanwad Sefydlog
Wrth osod y gymhareb dosbarthu dylanwadol yn 4:3:3 ar gyfer y ddau, cymharodd efelychiadau dri chynllun: dau-gam AO (cymhareb ailgylchu 200%), tri cham AO gyda chyfanswm cymhareb ailgylchu o 200% (100% yn ailgylchu o fewn y cam AO cyntaf + 100 % ailgylchu o'r trydydd parth Oxic i'r trydydd AO {), parth ocsig y trydydd a'r tri oedran cyntaf cymhareb ailgylchu o 100% (ailgylchu o fewn y cam AO cyntaf yn unig). Dangosir y llifau efelychiad ynFfigur 2.
Tabl 2yn dangos y canlyniadau efelychiad ar gyfer cymhareb dylanwadol sefydlog ar HRT=14 h.
O Dabl 2, gellir gweld, ar gyfer dau{1}}gam a thri-cam AO, yr argymhellir sefydlu ailgylchu mewnol yn y cam AO cyntaf i wneud y mwyaf o ddadnitreiddiad yn y parth anocsig cyntaf trwy ddefnyddio'r ffynhonnell garbon yn y mewnlifiad crai. Ar gyfer y tri-cam AO, fe wnaeth sefydlu ailgylchu mewnol o ddiwedd y trydydd cam i'r parth anocsig cyntaf wella'r broses o dynnu TN a TP ychydig, ond gostyngodd effeithlonrwydd tynnu deunydd organig. Dyfaliad yw hwn sy'n cael ei briodoli i'r cynnydd yn y llif cyffredinol yn y tanc biolegol oherwydd yr ailgylchu, a oedd yn cludo ocsigen toddedig i'r parth anocsig, gan effeithio ar yr amgylchedd anocsig. Yn ogystal, gostyngodd yr HRT gwirioneddol ym mhob parth, a chyflymodd y pontio rhwng amodau gweithredu, gan arwain at lai o effeithlonrwydd. Ar gyfer nodweddion dylanwadol fel y rhai yn y prosiect hwn yn Ne Tsieina, lle nad yw'r crynodiad TN yn uchel iawn, gall y ddau gam AO fodloni'r gofynion elifiant yn llawn, heb ddangos unrhyw fantais amlwg ar gyfer y tri{9}cam AO. Ar gyfer senarios gyda COD uchel a dylanwad TN uchel, efallai y byddai'r tri cham AO yn fwy addas.
② Astudiaeth ar Addasu Cymarebau Dosbarthu Dylanwad
Gosodwyd AO dau{0}cam a thri-cam AO gyda chymhareb ailgylchu fewnol o 100% yn y cam AO cyntaf. Cynhaliwyd astudiaethau ar gymarebau dosbarthu dylanwad aml-bwyntiau (1:0:0, 3:7:0, 2:4:4). Yma, mae 1:0:0 yn golygu bod pob dylanwadwr yn dod i mewn ar y blaen; Mae 3:7:0 ar gyfer y tri-cyfnod AO yn golygu bod y mewnlif yn cael ei ddosbarthu i'r parth anaerobig a'r ail gam AO yn unig. Dangosir canlyniadau efelychu ar gyfer cymarebau dosbarthu wedi'u haddasu ynTabl 3.
O Dabl 3, gellir gweld bod y gymhareb ddosbarthu yn cael effaith fach ar ansawdd elifiant. Y duedd gyffredinol yw, wrth i gyfran y mewnlifiad a ddosberthir i gamau diweddarach gynyddu, bod crynodiadau elifiant TN, NH₃{-N, a TP yn codi, a’r galw am awyru hefyd yn cynyddu’n raddol. Pan oedd y gymhareb mewnlifiad yn 3:7:0, dangosodd y tri cham AO tynnu TN ychydig yn well a chymhareb aer i-dŵr ychydig yn is na'r ddau-gam AO. Fodd bynnag, mewn gweithrediad gwirioneddol, mae'r gwahaniaeth hwn yn gyffredinol ddibwys. Ar ben hynny, mae cynyddu cyfran y mewnlifiad i gamau diweddarach, tra'n fuddiol ar gyfer defnyddio ffynhonnell carbon mewn dadnitreiddiad, yn anochel yn cynyddu'r llwyth ar adweithiau biocemegol oherwydd mewnbwn NH₃{{.N, mater organig, a TP. Felly, argymhellir cadw'r cyfluniad dylanwad aml-bwynt a gwneud addasiadau graddol yn seiliedig ar ansawdd dŵr gwirioneddol yn ystod gweithrediad. Mae'n werth nodi, er bod y tri{17}}cam AO yn dangos gwell tynnu TN na'r ddau-gam AO ar gymhareb dylanwadol 2:4:4, wrth i'r mewnlifiad i gamau diweddarach gynyddu, dangosodd elifiant NH₃{-N duedd gynyddol, ac ar yr adeg honno ni allai NH₃{{23}N bellach fodloni'r safon elifiant.
③ Perfformiad Triniaeth Dau-Gam a Thri-Cam AO
Efelychwyd cyfluniad AO tri{0}} gyda HRT=14 h, cymarebau cyfaint cyfartal ar gyfer pob cam (1:1:1), set ailgylchu mewnol 100% yn y cam AO cyntaf, a chymhareb dylanwadol o 4:3:3, o dan ddau amod: gyda 100% yn ailgylchu a chydag ailgylchu ar gau. Cafodd ffurfweddiad AO dau-gyfnod AO ei efelychu gyda HRT=14 h, set ailgylchu fewnol 100%, a chymhareb dylanwadol o 4:3:3. Dangosodd y canlyniadau fod y ddau-gam AO wedi cyflawni'r TN elifiant optimaidd ar 6.29 mg/L; y tri{19}}cam AO gyda 100% o ailgylchu mewnol yn y blaen a gyflawnodd y gorau nesaf sef 7.51 mg/L; perfformiodd y tri-cam AO heb ailgylchu mewnol yn waeth ar 8.52 mg/L. Gallai'r tair senario fodloni'r gofyniad dilysu elifiant (TN Llai na neu'n hafal i 10 mg/L).
Tabl 4yn dangos y gymhariaeth paramedr dylunio rhwng dau-gam a thri-cam AO. Ar gyfer y ddwy broses, gellir gweld bod yr HRT sydd ei angen i gyflawni'r gofyniad TN elifiant yn llai na 18 awr. Mae'r prif wahaniaethau rhwng y ddwy broses fel a ganlyn:
a. Yn ddamcaniaethol, mae terfyn uchaf uwch i'r AO tri cham; hy, os caiff ei weithredu'n iawn, gall costau buddsoddi a gweithredu fod yn is. Mae gan y ddau gam AO lai o eitemau offer a chamau, gan arwain at gostau offer is ac anhawster rheoli gweithredol is.
b. Ar gyfer y prosiect penodol hwn, ers i'r tymor hir gael ei ystyried a bod cyfaint y tanc wedi'i gynllunio ar gyfer HRT 18-awr, byddai'r buddsoddiad sifil yn union yr un fath p'un ai'n mabwysiadu'r ddau gam neu'r tri cham AO. Mae cost offer ar gyfer y tri cham AO yn uwch. Felly, o safbwynt buddsoddi, mae mabwysiadu'r AO dau gam yn fwy darbodus.
c. Ynglŷn â chostau gweithredu, gallai'r AO tri{0}}cam arbed tua 0.002 CNY/m³ drwy ddileu'r gost ynni ailgylchu 100% o alcohol cymysg. O ystyried y gostyngiad posibl mewn effeithlonrwydd defnyddio ffynhonnell carbon mewn gweithrediad gwirioneddol oherwydd amodau anocsig/ocsig bob yn ail yn y tri cham AO, byddai'r gwahaniaeth gwirioneddol mewn costau gweithredu yn debygol o fod hyd yn oed yn llai.
2.2.2 Dadansoddiad o Senario Cludwyr Gohiriedig Tymor Hir
Oherwydd gofynion unigryw'r prosiect hwn, roedd angen i'r tanc biolegol ystyried dichonoldeb a chyfleustra'r cynllun ehangu cynhwysedd hirdymor, hy effaith ychwanegu cludwyr crog.
Craidd y broses MBBR yw cynyddu'r biomas yn yr adweithydd trwy ychwanegu cludwyr crog. Gellir ychwanegu'r rhain at danciau aerobig, anocsig neu anaerobig. Fodd bynnag, o ystyried hylifo cludwyr, byddai eu hychwanegu at danciau anaerobig neu anocsig yn cynyddu gofynion pŵer cymysgu yn sylweddol. Felly, mae ychwanegu at danciau aerobig yn cael ei argymell yn ffafriol. Gellir ychwanegu at y cyfaint ar gyfer parthau anaerobig/anocsig trwy raniad o'r parth aerobig, tra bod y cludwyr ychwanegol yn gwneud iawn am y diffyg cyfaint aerobig. Mewn geiriau eraill, mae'r cyfaint aerobig annigonol yn cael ei ysgwyddo gan arwynebedd arwyneb cynyddol y cludwyr crog, sy'n cael ei gyfrifo yn seiliedig ar drawsnewid llwyth llygrydd i bennu maint y cludwr gofynnol, gan reoli cymhareb llenwi benodol i gael y cyfaint ychwanegol.
Yn seiliedig ar gyfrifiadau, pe bai'n mabwysiadu'r broses AO dau{0}}gyfnod ac yn ychwanegu'r holl gludwyr sydd wedi'u hatal i'r parth aerobig cam cyntaf yn y tymor hir, byddai'r arwynebedd cludwr MBBR gofynnol yn 2,597,708 m², yn costio 12.99 miliwn CNY. Costau offer sefydlog cysylltiedig eraill (gan gynnwys systemau hylifoli MBBR, cymysgwyr pwrpasol, systemau sgrinio, a systemau rheoli deallus) fyddai 6.15 miliwn CNY. Os yn mabwysiadu'r broses AO tri-cham, oherwydd parthau mwy gwasgaredig, byddai angen rhannu'r parth MBBR yn 2 adran (parthau aerobig cam cyntaf ac ail{-). O ganlyniad, byddai'r gost ar gyfer gosod offer sefydlog MBBR cyfatebol (ac eithrio'r cludwyr eu hunain) yn cynyddu ychydig i 7.77 miliwn CNY, tra bod cost y cludwr yn aros yr un fath. Mae hyn yn golygu y byddai mabwysiadu'r AO tri cham yn cynyddu buddsoddiad ôl-osod yn y dyfodol 1.62 miliwn CNY a hefyd yn cynyddu cymhlethdod ôl-osod. Ar ben hynny, y system sgrinio yw'r maes sy'n fwyaf agored i broblemau ar ôl ychwanegu cludwr. Mae'r AO tri cham yn ychwanegu adran ychwanegol o sgriniau, gan gynyddu anhawster gweithredol.
O'r gymhariaeth uchod, oherwydd y rhaniad gormodol yn y tri cham AO, gyda phob rhaniad â chyfaint tebyg, mae ei anhawster ôl-osod yn uwch na'r ddau-gam AO. Mae adeiladu, cymhlethdod gweithredol, ac ychwanegu offer sgrinio hefyd yn arwain at fuddsoddiad uwch na'r ddau-gam AO. Felly, mae mabwysiadu'r ddau gam AO yn fwy ffafriol i gyplu cludwyr sydd wedi'u hatal yn y dyfodol.
2.3 Canlyniad Cymharu
Yn seiliedig ar y dadansoddiad uchod, gall prosesau AO dau-gam a thri-gyfnod gyrraedd y targed o elifiant TN Llai na neu'n hafal i 10 mg/L. O dan amodau ffiniau'r prosiect hwn mae-gofod cyfyngedig, yr angen i wneud y mwyaf o -gyfaint tanciau tymor agos, a'r-cynllun tymor hir i ychwanegu cludwyr sydd wedi'u hatal-mae gan y ddau gam AO fanteision o ran-buddsoddiad tymor agos a chyfleustra rheoli/cynnal a chadw offer. Mae hefyd yn cynnig cydnawsedd uwch ar gyfer ôl-osod yn y dyfodol gyda chludwyr wedi'u hatal, gan arwain at fuddsoddiad cyffredinol is a llai o ôl-osod ac anhawster gweithredol. Felly, ar ôl ystyriaeth gynhwysfawr, argymhellwyd y broses AO dau-gyfnod ar gyfer y dyluniad hwn.
3 Perfformiad Gweithredol
Cyfanswm y buddsoddiad amcangyfrifedig ar gyfer y prosiect hwn yw 304.5721 miliwn CNY, gyda chostau adeiladu o 243.6019 miliwn CNY, sy'n cyfateb i gost adeiladu uned o 3,480.03 CNY / m³. Cost y driniaeth yw 1.95 CNY / m³, a'r gost weithredu yw 1.20 CNY / m³.
Ar gyfer y prosiect hwn, mae gan y tanc biolegol gyfanswm HRT o 18 awr (sy'n cynnwys: parth anaerobig 2 h, parth anocsig cam cyntaf 3.5 h, parth aerobig cam cyntaf 7.5 h, parth degas 0.5 h, ail barth anocsig 2.5 h, ail ran {{{}} parth anocsig effeithiol 2.5 h), ail lefel{ h} parth anocsig dŵr effeithiol 2.5 h, ail lefel{ h} parth anocsig dŵr effeithiol. 8.6 m. Gweithredir cymeriant dŵr adrannol addasadwy, gan ganiatáu addasiadau yn y gymhareb dosbarthu mewnlifiad mewn cynyddiadau o 20% yn ôl yr angen. Mewn gweithrediad gwirioneddol, mae'r crynodiad Solidau Wedi'i Wahardd â Gwirodydd Cymysg (MLSS) yn y tanc biolegol yn amrywio o 3,500 i 4,000 mg/L, mae'r gymhareb dychwelyd llaid yn amrywio o 40% i 100%, ac mae'r gymhareb ailgylchu mewnol hylif cymysg yn amrywio o 100% i 200%. Dangosir gwir ansawdd dylanwadol ac elifiant ynTabl 5, sy'n alinio yn y bôn yn gyson â'r canlyniadau efelychu.
4 Casgliad
Gan ddefnyddio WWTP yn Ne Tsieina fel astudiaeth achos, cynhaliwyd cymhariaeth dechnegol ac economaidd rhwng prosesau AO dau{0} gam a thri- gyda chymorth efelychiad BioWin. Mae'r AO dau{3}}gyfnod, gyda llai o eitemau offer a chamau, costau offer is, ac anhawster rheoli gweithredol is, yn fwy addas ar gyfer amodau yn Ne Tsieina lle nad yw TN dylanwadol yn uchel iawn. Ar gyfer y tri cham AO, roedd sefydlu ailgylchu mewnol o ddiwedd y trydydd cam i'r parth anocsig cyntaf wedi effeithio'n negyddol ar effeithlonrwydd tynnu TN, mwy o anhawster rheoli gweithredol, a chostau buddsoddi uwch. Mae'r dyluniad ar yr un pryd yn bodloni'r gofynion triniaeth tymor agos o 50,000 m³/d a TN Llai na neu'n hafal i 10 mg/L, tra gellir cyflawni'r raddfa tymor hir o 70,000 m³/d trwy gyplu â chludwyr crog. Mae canlyniadau gweithredol gwirioneddol yn gyson i raddau helaeth â chanlyniadau efelychiad BioWin, gydag elifiant TN cyfartalog o 6.86 mg/L, yn bodloni'r gofynion dylunio.