Dearadh agus Cleachtais Ghléasra Íonúcháin Cáilíochta Uisce Xin'an Qianhe a Uasghrádú Bunaithe ar Phróiseas MBBR agus Ocsaídiú Ózóin AAOAO
Tá torthaí suntasacha bainte amach ag Qingdao, mar phríomhchathair lárnach náisiúnta cósta, i rialachas éiceolaíoch. Mar sin féin, i gcomparáid le-cathracha idirnáisiúnta barr, tá dúshláin struchtúracha fós le sárú ag a chóras bainistíochta comhshaoil uisce uirbigh.
Faoi láthair, tá bearnaí idir ráta clúdaigh an ghréasáin píopaí draenála, éifeachtúlacht oibriúcháin na n-áiseanna cóireála fuíolluisce, agus ionchais an phobail maidir le timpeallacht uisce ardchaighdeáin. Tá achar ann freisin ó fhís éiceolaíoch a bhaint amach maidir le "Qingdao Álainn" a thógáil.
Chun aghaidh a thabhairt ar na dúshláin seo, ní mór go práinneach Qingdao bearta córasacha a chur i bhfeidhm ar nós pleanáil eolaíoch, leithdháileadh acmhainní optamaithe, agus infheistíocht bonneagair neartaithe. Tá sé mar aidhm ag na hiarrachtaí seo feabhas cuimsitheach a chur ar éifeachtúlacht an ghréasáin bailithe fuíolluisce agus ar an gcumas cóireála críochfoirt, rud a dhaingneoidh an bunús éiceolaíoch d’fhorbairt inbhuanaithe na cathrach.
Tá tionscadal Gléasra um Íonú Cáilíochta Uisce Xin'an Qianhe suite i gCeantar Nua Chósta an Iarthair i Qingdao. Tá cumas cóireála deartha de 50,000 m³/d aige, limistéar suímh iomlán de 33,154 m², agus infheistíocht iomlán de 182.4 milliún yuan. Críochnaíodh an tuarascáil staidéir féidearthachta don tionscadal i mí an Mhárta 2021, faomhadh an réamhdhearadh agus an buiséad i mí an Mheithimh na bliana céanna, agus cuireadh tús go hoifigiúil leis an tógáil i mí Aibreáin 2023. Tá sé i gcéim na tógála faoi láthair. D'éiligh an dearadh bunaidh go gcomhlíonfadh príomh-pharaiméadair eisilteach na caighdeáin Aicme V a shonraítear i GB 3838-2002 "Caighdeáin Cháilíochta Comhshaoil d'Uisce Dromchla," agus bhí iomlán nítrigine (TN) agus táscairí eile chun caighdeáin Grád A GB 18918-2002 a chomhlíonadh "Caighdeán Sceite Truailleán do Ghléasraí Cóireála Fuíolluisce Bardasach."
I mí an Mhárta 2022, d'eisigh Riarachán Gnóthaí Uisce Qingdao an "Fógra maidir le hObair Uasghrádaithe agus Athchóirithe a Dhéanamh d'Ionraí Cóireála Fuíolluisce Uirbigh i Qingdao." Leis an bhfógra seo bhí gá le hionaid chóireála timpeall Bá Jiaozhou, Bhá Bohai, agus feadh aibhneacha chun uasghrádú a dhéanamh, ag ardú an chaighdeáin sceite go dtí caighdeán uisce dromchla quasi Aicme IV, le TN eisilteach rialaithe idir 10-12 mg/L. Thit scaoileadh an bheartais seo laistigh den eatramh idir réamhcheadú an tionscadail (Meitheamh 2021) agus a thosú fisiceach (Aibreán 2023), rud a chruthaigh bearna theicniúil idir na caighdeáin dearaidh bhunaidh atá ceadaithe cheana féin agus na ceanglais chomhshaoil is déanaí. Mar áis nua cóireála fuíolluisce i gCeantar Nua an Chósta Thiar, chun comhlíonadh a chinntiú nuair a críochnaíodh é, bhí sé ríthábhachtach barrfheabhsú próisis a dhéanamh i gcomhthráth le linn na céime tógála agus plean uasghrádaithe a bheadh indéanta go heacnamaíoch a fhorbairt trí staidéir féidearthachta.
1. Dearadh agus Roghnú na Scéime Próisis
1.1 Cáilíocht Eisilteach Deartha
Uasghrádaíodh caighdeáin eisiltigh an tionscadail ó quasi-Aicme V go dtí sé-Cáilíocht uisce dromchla Aicme IV. Bhí gá le réitigh theicniúla réasúnta chun luachanna táscairí amhail BOD, COD a laghdú tuilleadhCr,TN, NH₃-N, agus TP san eisilteach. Léirítear anailís shonrach iTábla 1.
1.2 Roghnú Scéime Innealtóireachta Teicniúla
Taispeántar sreabhadh próisis an ghléasra atá á dtógáil iFíor 1.
Glacann an gléasra atá á thógáil an próiseas "Umar Bithcheimiceach Réamh-Chóireála + Athraithe AAOAO + Umar Dríodraithe Tánaisteach + Umar Dríodraithe Ard-Éifeachtúlachta + V-Cineál Scagaire + Ocsaídiúchán Ózóin". Tá leagan amach na struchtúr dlúth, rud a fhágann nach bhfuil aon talamh barrachais ann don tionscadal uasghrádaithe, rud a chaithfidh a bheith bunaithe ar an tógáil leanúnach. Díríonn an t-uasghrádú go príomha ar bhaint truailleán ar nós CODCr, NH₃-N, TN, agus TP. Moladh dhá scéim chomparáideacha, mar atá sonraithe iTábla 2.
Scéim 1: AAOAO-MBBR+Ard-Próiseas Umar Dríodraithe Éifeachtúlachta
- Modhnú Córas Bithcheimiceach: Optamaigh struchtúr umar bithcheimiceach AAOAO atá á dtógáil. Feabhas a chur ar acmhainn dínitriúcháin trí mhéid an chrios anocsaigh a leathnú. Ag an am céanna, cuir iompróirí MBBR go háitiúil sa chrios aeróbach chun próiseas ilchodach a dhéanamh, rud a neartóidh éifeachtúlacht bhaint bithcheimiceach NH₃{{{{}}N agus TN.
- Uasghrádú Córas Fisiceimiceach: Struchtúr an umair agus paraiméadair trealaimh tacaíochta an umar dríodraithe ardéifeachtúlachta a bharrfheabhsú chun comhlíonadh TP cobhsaí a chinntiú.
- Feabhsú Ardchóireála: An dáileog a mhéadú san aonad ocsaídiúcháin ózóin chun ábhar orgánach teasfhulangach a dhíghrádú tuilleadh, ag cinntiú CODCrcomhlíonadh urscaoileadh.
Scéim 2: Umar Dríodraithe Ard--Éifeachtúlachta + Próiseas Scagaire Deep Leaba Dhítréitithe
- Optamú Mód Oibríochta: Struchtúr bunaidh umar bithcheimiceach AAOAO a chothabháil. Cuir gléasanna aeraithe inchoigeartaithe leis sa chrios anocsaiceach post-chun aistriú go dinimiciúil idir modhanna anocsacha/aeróbacha bunaithe ar cháilíocht an tionchair, ag cinntiú éifeachtacht cóireála NH₃{-N.
- Uasghrádú Córas Fisiceimiceach: Struchtúr an umair agus paraiméadair trealaimh tacaíochta an umar dríodraithe ardéifeachtúlachta a bharrfheabhsú chun comhlíonadh TP cobhsaí a chinntiú.
- Glacadh le Scagaire Dínitrifying: Tiontaigh an cineál V-scagaire go scagaire leaba dhomhain dínitríoch, ag úsáid dosing foinse carbóin chun cumas bainte TN a fheabhsú.
- Feabhsú Ardchóireála: An dáileog a mhéadú san aonad ocsaídiúcháin ózóin chun ábhar orgánach teasfhulangach a dhíghrádú tuilleadh, ag cinntiú CODCrcomhlíonadh urscaoileadh.
Is féidir leis an dá scéim na ceanglais maidir le baint nítrigine agus fosfar a chomhlíonadh. Úsáideann Scéim 1 modhnuithe ar an umar bithcheimiceach chun baint TN a bhaint amach. Is é an buntáiste a bhaineann leis ná úsáid iomlán a bhaint as an bhfoinse carbóin insilteach. Nuair a athraíonn TN insilteach, is féidir foinse charbóin sheachtrach a chur leis freisin sa chrios anocsach chun TN a bhaint. I gcomparáid leis sin, is gá foinse sheachtrach charbóin a úsáid leis an scagaire dínitríoch leaba domhain a úsáidtear i Scéim 2 agus teastaíonn-cothabháil fhadtéarmach ar ghníomhaíocht mhiocróbach sa scagaire, rud a mhéadaíonn costais oibriúcháin. Cé go bhfuil na costais infheistíochta tógála don dá scéim inchomparáide, bunaithe ar bhreithnithe iltoiseacha lena n-áirítear rialú costais oibriúcháin, cobhsaíocht próisis, agus éifeachtúlacht úsáid foinse carbóin, roghnaíodh Scéim 1-a thairgeann éifeachtúlacht eacnamaíoch agus solúbthacht oibríochtúil araon - mar phróiseas cur chun feidhme an tionscadail uasghrádaithe ar deireadh.
2. Príomhphointí Dearaidh Innealtóireachta
2.1 Modhnú Córas Bithcheimiceach
Is é croí-theicneolaíocht an phróisis MBBR ná gluaiseacht sreabhánaithe éifeachtúil iompróirí ar fuaidreamh a bhaint amach trí dhearadh, rud a chuireann go mór le héifeachtacht bith-dhíghrádaithe an chórais do thruailleáin. Tá cúig phríomhghné sa chóras próisis seo: iompróirí bithscannáin meicniúla ard-neart, struchtúr umar hiodrálach oiriúnaithe, córas aeraithe treo, feiste scáileáin idirghabhála beacht, agus trealamh tiomána sreabhán. Bunaithe ar líon na n-umar coigeartaithe agus ar pharaiméadair dearaidh tionscadal cíosa trealaimh cóireála fuíolluisce 20,000 m³/d (MBBR) oibriúcháin laistigh den chóras séarachais réigiúnach, is é achar dromchla éifeachtach iomlán na n-iompróirí ar fionraí ná thart ar 2,164,000 m². Tá achar dromchla sonrach deartha éifeachtach na n-iompróirí MBBR níos mó ná 750 m²/m³. Taispeántar an tábla ríofa dearaidh don toirt umair AAOAO{-MBBR modhnaitheTábla 3.
2.2 Uasghrádú ar an gCóras Fisiceimiceach
Tá an umar dríodraithe ardéifeachtúlachta deartha chun oibriú in dhá ghrúpa chomhthreomhara. Glacann athchóiriú an aonaid seo le foirm pacáiste próisis, agus soláthraíonn soláthraí an trealaimh ráthaíochtaí teicniúla iomlána próisis agus gealltanais feidhmíochta. Is iad seo a leanas na paraiméadair phróisis lárnacha agus cumraíochtaí trealaimh.
Tá dhá ghrúpa san umar téachta le 4 urrann san iomlán. Is é an méid urrann aonair deartha 2.675 m × 2.725 m × 5.9 m. Timpeall 3.8 nóiméad an buaic-am coinneála, le grádán treoluas (G) Níos mó ná nó cothrom le 250 s-¹. Tá gach corraitheoir cumraithe le haonaid amháin de chumhacht 4 kW.
Tá an umar flocasúcháin comhdhéanta de dhá ghrúpa le iomlán de 2 urrann. Is é an méid urrann aonair deartha 5.65 m × 5.65 m × 5.9 m. Is é an buaic-am coinneála ná timpeall 8.3 nóiméad. Is é 2,575 mm trastomhas istigh an dréachtfheadáin. Tá sé cumraithe le Φ2,500 mm agitators cineál tuirbín, gach ceann acu le cumhacht 7.5 kW.
Tá dhá ghrúpa san umar dríodraithe. Tá achar claonta an fheadáin do ghrúpa amháin thart ar 84 m². Is é 11.7 m trastomhas an umar dríodraithe. Is é an meánráta luchtaithe hiodrálach deartha ar dhromchla claonta an fheadáin ná 12.4 m³/(m²·h), le buaicluach 16.1 m³/(m²·h). Is é an meánráta luchtaithe hiodrálach deartha don chrios dríodraithe ná 7.6 m³/(m²·h), le buaicluach 9.9 m³/(m²·h).
Tá an córas dosing ceimiceach cumraithe mar seo a leanas: Tá leacht Clóiríd Pola-alúmanam Tráchtála (PAC) (10% Al₂O₃) deartha mar théachtach, dáileog ag pointí iolracha sa chuid insilteach den umar téachta. Is é 300 mg/L an dáileog uasta deartha, le dáileog meánach 150–200 mg/L. Úsáidtear caidéil méadraithe meicniúla scairt, atá cumraithe le córas caolaithe 10-ar líne. Tá Polyacrylamide Anionic (PAM) deartha mar an flocculant, a dháileog sa chuid flocasúchán den umar dríodraithe ardéifeachtúlachta. Baintear úsáid as tacar d’aonad ullmhúcháin agus dodáileog PAM leanúnach lán-uathoibríoch, le tiúchan tuaslagáin de 2 g/L. Is é 0.6 mg/L an dáileog uasta deartha, le dáileog meánach de 0.3 mg/L. Is caidéil méadraithe scriú-chineál iad caidéil dosing, atá feistithe le córas caolaithe ar líne 10-huaire freisin.
2.3 Fíorú Turgnamh Ocsaídithe Ózóin ar Scála-Píolótach
Chun indéantacht eisilteach an ghléasra uasghrádaithe a fhíorú go sásódh caighdeáin uisce dromchla Aicme IV (tiúchan COD Níos lú ná nó cothrom le 30 mg/L), roghnaigh an staidéar seo an t-eisilteach tánaisteach ón gcéad agus an dara céim de Ghléasra um Íonú Cáilíochta Uisce Lianwanhe mar ábhar taighde i mí an Mheithimh 2024. Rinneadh turgnamh fíoraithe feidhmíochta don ardphróiseas cóireála "Scagachán Gaineamh + Ozóin" chun cinn. Bhí sé mar aidhm ag an turgnamh infheidhmeacht an phróisis seo maidir le dearadh tionscadail Xin'an agus indéantacht na sprice a mheas.
Bhain an turgnamh seo úsáid as an aonad scagacháin gainimh ar scála beag a bhí ann cheana féin (toilleadh cóireála 1.5 m³/h) laistigh de ghléasra Lianwanhe. Socraíodh -gléas imoibrithe ocsaídiúcháin ózóin píolótach (imoibreoir túir, toirt éifeachtach 0.5 m³) ar{-an suíomh. Rinne an scagaire beag gaineamh an t-eisilteach umar dríodraithe tánaisteach atá ann cheana féin a scagadh, ansin é a ardú le caidéal chun dul isteach sa túr ocsaídiúcháin ózóin ón mbarr. Baineadh úsáid as éifeacht ocsaídeach ózóin chun ábhar orgánach teasfhulangach a bhaint as an insilteach, ag baint amach tuilleadh laghdaithe COD.
2.3.1 Feidhmíocht "Scagachán Gainimh + Ocsaídiú Ózóin" ag Dáileog Ózóin 20 mg/L agus HRT 30 nóiméad
Le linn na céime taighde seo, bhí an tiúchan COD insilteach idir 38.2 agus 43.4 mg/L, le meán 40.4 mg/L. Tar éis cóireála leis an bpróiseas "Scagachán Gainimh + Ocsaídiúchán Ózóin", b'ionann an COD eisilteach deiridh agus 28.8 mg/L. Fuarthas amach sa turgnamh nuair a bhí an tiúchan COD ard, go raibh cásanna fós ann inar theip ar an COD eisilteach an caighdeán a bhaint amach. Ina theannta sin, d'fhan dath an eisiltigh deiridh ón triail phíolótach níos airde ná an t-insilteach, níor chomhlíon sé an caighdeán doirte. Taispeántar sonraí iFíor 2(a).
2.3.2 Feidhmíocht "Scagachán Gainimh + Ocsaídiú Ózóin" ag Dáileog Ózóin 25 mg/L agus HRT 30 nóiméad
Chun tuilleadh feabhais a chur ar bhaint COD agus dath eisilteach a laghdú, lean an chéim seo ag méadú an dáileog ózóin agus an HRT á chothabháil ag 30 min. Sa chéim thurgnamhach seo, bhí an tiúchan COD insilteach idir 36.3 agus 46.2 mg/L, ar an meán 40.4 mg/L. Tar éis cóireála, laghdaíodh an tiúchan COD go 28 mg/L. Bhí dath an eisiltigh deiridh ón tástáil phíolótach fós níos airde ná an t-insilteach, gan an caighdeán urscaoilte a chomhlíonadh. Taispeántar sonraí iFíor 2(b).
2.3.3 Feidhmíocht "Scagachán Gainimh + Ocsaídiú Ózóin" ag Dáileog Ózóin 30 mg/L agus HRT 30 nóiméad
Faoi choinníollacha dáileog ózóin de 30 mg/L agus HRT de 30 nóiméad, léirigh an próiseas "Scagachán Gainimh + Ocsaídiúchán Ózóin" éifeachtacht mhaith cóireála le haghaidh COD eisilteach tánaisteach. Sa chéim tástála seo, bhí an tiúchan COD insilteach idir 38.2 agus 42.2 mg/L, ar an meán 40.2 mg/L. Tar éis cóireála, d'fhan an tiúchan COD eisilteach cobhsaí faoi 30 mg/L, ar an meán 26 mg/L. Sa chéim seo, léirigh an próiseas éifeachtúlacht bhaint dath maith freisin, le dath tomhaiste go comhsheasmhach faoi bhun 20, ag teacht go cobhsaí leis an gcaighdeán urscaoilte. Taispeántar sonraí iFíor 2(c).
2.3.4 Críoch Turgnamhach
Bunaithe ar thorthaí an turgnaimh, faoi na coinníollacha imoibrithe barrmhaithe, ba é an cóimheas idir dáileog ózóin (30 mg/L) agus baint COD (12.2 mg/L) san aonad cóireála ózóin ná 2.45:1.00.
Chruthaigh an turgnamh píolótach gur féidir leis an bpróiseas cóireála chun cinn "Scagachán Gaineamh + Ocsaídiú Ózóin" luach COD an eisilteach tánaisteach ionadaíoch ó ghléasra Lianwanhe a laghdú go héifeachtach. Dá bhrí sin, tá féidearthacht mhaith ag baint leis an bpróiseas "Scagachán Gainimh + Ocsaídiúchán Ózóin" mar an próiseas ardchóireála do thionscadal Xin'an Qianhe agus féadann sé a chinntiú go bhfanann COD eisilteach an tionscadail cobhsaí faoi 30 mg/L.
3. Conclúid
Díríonn an taighde seo ar thrí chroí-mhodúl modhnuithe: glacann an córas cóireála bithcheimiceach próiseas hibrideach AAOAO-MBBR (fás ar fionraí agus ceangailte); déanann an t-aonad cóireála fisiciceimiceach an struchtúr umar agus an roghnú trealaimh don umar dríodraithe ardéifeachtúlachta a bharrfheabhsú; agus déantar an nasc ardchóireála a bhailíochtú trí thurgnamh píolótach ar scála ocsaídiúcháin ózóin.
Trí bharrfheabhsú sineirgisteacha a dhéanamh ar an slabhra próisis seo, tógtar córas cóireála próisis iomlán “Feabhsú Bithcheimiceach – Feabhsú Fisiceimiceach – Ardchosaint”. Ag an am céanna, leanann an dearadh innealtóireachta seo fíoras oibiachtúil na tógála tionscadail atá ar siúl faoi láthair, rud a éilíonn leas iomlán a bhaint as seichimh tógála comhordaithe do gach struchtúr chun úsáid na n-áiseanna atá ann cheana féin a uasmhéadú agus an t-ualach oibre athchóirithe a íoslaghdú.
Úsáideann an tionscadal caighdeán cáilíochta eisilteach an ghléasra atá á thógáil mar thagarmharc do cháilíocht an tionchair dearaidh. Na tiúchan scaoilte CODCrComhlíonfaidh , BOD₅, NH₃-N, agus TP na caighdeáin Aicme IV (TN Níos lú ná nó cothrom le 10/12 mg/L) atá sonraithe i GB 3838-2002 "Caighdeáin Cháilíochta Comhshaoil d'Uisce Dromchla." Comhlíonfaidh táscairí eile caighdeáin Ghrád A GB 18918-2002 "Caighdeán Sceite Truailleán d'Ionaid Chathracha Cóireála Fuíolluisce." Tá scála dearadh 50,000 m³/d ag an tionscadal uasghrádaithe seo, infheistíocht iomlán de 27.507 milliún yuan, costas oibriúcháin 0.3 yuan / m³, costas iomlán de 0.39 yuan / m³, agus praghas uisce oibriúcháin de 0.45 yuan / m³.