Shahar oqava suvlarini tozalash inshootidagi nozik-ko‘pikli aeratsiya tizimini qayta jihozlash va ishlashini o‘rganish

Shahar oqava suvlarini tozalash inshootidagi nozik-ko‘pikli aeratsiya tizimini qayta jihozlash va ishlashini o‘rganish

Kirish

Hozirgi vaqtda Xitoyda oqava suvlarni tozalashning asosiy jarayonlari oksidlanish kanali, SBR, faol loy va boshqalarni o'z ichiga oladi. Oksidlanish xandaq jarayoni, ayniqsa, umumiy energiya iste'molining 65% -80% ni tashkil etadigan biologik bo'limda yuqori energiya iste'moli muammosiga ega. Oksidlanish kanali jarayonlarida ishlatiladigan keng tarqalgan aeratsiya uskunalariga aeratsiya cho'tkalari, aeratsiya disklari, vertikal mil aeratorlari va pufakchali aeratorlar kiradi. Misol uchun, ma'lum bir shahardagi shahar oqava suvlarini tozalash inshooti an'anaviy sirt mexanik aeratsiyasidan pastki{6}}ko'pikli aeratsiyaga o'tkazilgandan so'ng, energiya sarfi 20,11% ga kamaydi, tozalovchi suv sifati esa barqarorroq bo'ldi. Bundan tashqari, nozik{9}}ko'pikli aeratsiya kislorodni zonali etkazib berish xususiyatiga ega bo'lib, u oksidlanish kanalining turli joylarida kislorodga bo'lgan talabga muvofiq aniq kislorod ta'minotini ta'minlab, azot va fosforni yo'qotish samaradorligini yanada oshiradi.

Ma'lum bir shahar oqava suvlarini tozalash inshootidagi sirt aeratsiya tizimi o'n yildan ortiq vaqt davomida ishlamoqda, uskunaning eskirishi va foydalanishdagi qiyinchiliklar. Eng so'nggi tushirish standartlariga javob berish qiyin edi, bu texnik ta'mirlashni zudlik bilan amalga oshirdi. Ushbu loyiha tizimni pufakchali shamollatish tizimiga yangiladi, bu esa energiya sarfini sezilarli darajada kamaytiradi, ishlashni optimallashtiradi, uskunaning ishlash muddatini uzaytiradi va energiyani tejash va emissiyani kamaytirish boʻyicha milliy siyosatlarga mos ravishda texnik xizmat koʻrsatish xarajatlarini kamaytiradi. Ushbu taʼmirlash loyihasi uskunani demontaj qilish va oʻrnatishda yashil qurilish amaliyotlarini amalga oshirdi: eski jihozlarni tasniflangan qayta ishlash, yigʻma oʻrnatishni oʻzlashtirish va past shovqinli, past-emissiyali mashinalardan foydalanish, ikki oʻlchovli “qurilish jarayoni”ga erishish va oqava suvni barqaror rivojlantirishni qoʻllab-quvvatlash.

1 Loyiha haqida umumiy ma'lumot

1.1 Hozirgi vaziyat

Ma'lum bir shahardagi oqava suvlarni tozalash inshootining umumiy quvvati kuniga 50 000 tonna bo'lib, uch bosqichda qurilgan. Faza I oksidlanish kanali jarayonini, II bosqich va ilg'or tozalash loyihasini ham oksidlanish kanali jarayonini qabul qildi, keyinchalik koagulyatsion cho'kma + mato muhitini filtrlash + ultrabinafsha dezinfeksiya jarayonidan foydalangan holda ilg'or ishlov berish. III bosqich o'zgartirilgan A²O jarayonini qabul qildi. Hozirgi vaqtda oqava suv DB32/1072-2018 standartiga javob beradi.

1.2 Mavjud muammolar

1.2.1 Tashqi quvurlar tarmog'iga ta'siri

Ushbu zavodning quvurlar tarmog'ining yig'ish doirasidagi oqava suvlar ko'plab sanoat korxonalarining hissalarini o'z ichiga oladi. Kundalik ish paytida sanoat korxonalarining g'ayritabiiy oqava suvlarining ta'siri bo'lishi mumkin, bu esa biologik tankdagi DO qiymatining juda past bo'lishiga, hatto 0 mg / L ga etishiga olib keladi va ishlab chiqarish talablariga javob bermaydi. Ayni paytda, tashqi sharoitlarning o'zgarishi sababli, xizmat ko'rsatish hududidagi ko'proq sanoat korxonalari chiqindi suvlarni quvur tarmog'iga oqizayotganligi sababli, bu zavod kelajakda yanada jiddiy ta'sir qiluvchi suv sifatiga duch keladi. Oqim o'zgargandan so'ng, biologik tankdagi erigan kislorod sezilarli darajada kamayadi va aylanadigan disklardan shamollatish hajmini sozlash diapazoni cheklanadi. Ba'zi davrlarda aerobik tankdagi DO 0 mg / L ga etadi, bu esa o'simlikni javob sifatida tozalash quvvatini kamaytirishga majbur qiladi, biologik tankning aerob muhitiga va tozalash quvvatiga sezilarli ta'sir qiladi.

1.2.2 Aeratsiya tankidagi past DO

Aeratorlarning past kislorodli samaradorligini keltirib chiqaradigan aylanadigan diskdagi nosozliklar tufayli, haqiqiy ishlab chiqarish jarayonida, tarixiy operatsion ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, aeratsiya tankining o'rtasi va chiqishidagi asboblardan olingan o'rtacha DO qiymatlari 1 mg / L dan oshmaydi, eng pasti esa 0 mg / L ga etadi, bu esa biokimyoviy reaksiya samaradorligiga jiddiy ta'sir qiladi.

1.2.3 Yuqori energiya iste'moli

Ushbu o'simlikning I va II fazali biologik tanklari oksidlanish ariq shaklida. Oksidlanishning I bosqichida 18,5 kVt quvvatga ega 8 ta aylanadigan diskli aerator ishlatiladi, sirt aeratorining umumiy quvvati 148 kVt. Oksidlanishning II bosqichi toʻrt kanalli “Karrusel” ariq turi boʻlib, unda 13 ta Hitachi oʻz-oʻzidan ishlaydigan aeratorlar, shu jumladan 11 kVt 2 toʻplam, 18,5 kVt 2 va 9 toʻplam 15 kVt ishlatiladi, sirt aeratorining umumiy quvvati 194 kVt. Oddiy ish sharoitida, etarli miqdorda suv hajmini ta'minlash uchun, mavjud kislorod ta'minoti uskunasining past kislorodli samaradorligi tufayli barcha aeratorlar to'liq yoqilgan bo'lishi kerak.

I va II fazali aeratorlar uchun bir tonna suv uchun quvvat sarfi: (18,5 kVt*7+194)*24*0,75/25,000=0.2392 RMB/tonna. Atrofdagi bir nechta maishiy chiqindi suv tozalash inshootlarida biologik tizimning energiya iste'moli bo'yicha o'tkazilgan tadqiqotga asoslanib, quyi pufakchali aeratsiya tizimidan foydalangan holda kuniga 25 000 tonna shahar maishiy chiqindi suv zavodi uchun energiya sarfi odatda 0,09–0,1 RMB/tonnani tashkil qiladi. Aylanadigan diskli aeratorning energiya sarfi pastki nozik pufakchali aeratsiya tizimidan 2,4–2,7 baravar ko'p, bu nisbatan yuqori energiya sarfini ko'rsatadi.

1.2.4 Uskunaning ishdan chiqishining yuqori darajasi

Aylanadigan diskli aeratorlar qarigan sari, uskunaning ishdan chiqish darajasi asta-sekin o'sib boradi. Ushbu zavodda 11 yillik ishlagandan so'ng, aylanadigan diskni shamollatish tizimi disk deformatsiyasini rivojlantirdi, bu esa uskunaning yuqori yuklanishi va sezilarli tebranishini keltirib chiqardi. Uzoq muddatli{3}}foydalanish pastki bo'shashishga olib keldi, natijada ikkala uchida noto'g'ri hizalanish va boshqa muammolar yuzaga keldi, bu esa podshipniklarning eskirishini va yuqori nosozliklarni keltirib chiqaradi. Asosiy vallar, pervaneler, muftalar va tayanch viteslar bir necha marta ta'mirlandi yoki almashtirildi, asosan almashtirish nuqtasiga yetdi. O'z-o'zidan ishlaydigan aeratorlarning podshipniklari va aerator bosh pichoqlari- qattiq eskirgan. Oxirgi statistik ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, zavodda har yili 30 ga yaqin aylanuvchi diskli aeratorlar va o'z-o'zidan ishlaydigan aeratorlar-ta'mirlangan.

2 Retrofit texnik yechimini loyihalash

Umumiy qayta jihozlash yondashuvi quyidagilardan iborat: asl aylanuvchi diskli aeratorlarni olib tashlang va ularni mos ravishda puflagichlar qo'shilgan pastki-ko'pikli aeratsiya bilan almashtiring; biologik tankning samarali suv chuqurligini oshirish uchun biologik tankning oqava suv oqimini ko'tarish; mahalliylashtirilgan loy to'planishiga yo'l qo'ymaslik uchun asl kanal strukturasidan foydalangan holda aerob qismida mikserlarni qo'shing.

2.1 Aeratorni tanlash va joylashtirish

2.1.1 Aerator diskining parametrlari

EPDM membrana aerator diski DD330 modelida ko'rsatilganidek tanlangan1-rasm, ma'lum parametrlar bilan ko'rsatilgan1-jadval.

2.1.2 Aerator diskining joylashuvi

Aerator disklari soni: I faza tankining pastki to'r maydoni 864 m², II faza tankining pastki aniq maydoni 1,412 m², o'rtacha xizmat ko'rsatish maydoni 0,8 m² / disk, xavfsizlik koeffitsienti 1,05–1,10. Aerator disklarining yakuniy umumiy soni aniqlandi: I bosqich 1150 disk, II bosqich 1900 disk.

Joylashtirish printsipi: muntazam uchburchak panjara shaklida teng taqsimlangan. O'lik zonalardan qochish uchun tank devoridan 0,3 m dan katta yoki unga teng bo'lgan masofa; kanal bo'linmasi devoridan bo'sh joy texnik xizmat ko'rsatishni osonlashtirish uchun 0,4 m dan katta yoki unga teng. DO zonali nazoratiga erishish uchun har bir zonada bitta elektr havo nazorat valfi bilan suv oqimi yo'nalishi bo'ylab bo'linish. Har bir disk uchun xizmat ko'rsatish maydonini 0,8 m² dan kam yoki unga teng bo'lgan holda 1,5 m oralig'ida mahalliy darajada rostlagan holda loy nasosining assimilyatsiya qilish portlari, namuna olish oluklari va kabel yotqizishdan saqlaning.

O'rnatish balandligi va quvurlarning tasnifi: membrana diskining yuqori yuzasi tankning pastki qismidan 0,25 m masofada joylashgan bo'lib, fanning ko'tarilishini oldini olish uchun minimal suv sathida 5,0 m dan katta yoki teng bo'lishini ta'minlaydi. Filial quvurlari teshilgan havo taqsimoti bilan ABS DN50 dan foydalanadi; magistral quvurlar halqa shaklida joylashtirilgan, havo tezligi 10–12 m·s⁻¹ da boshqariladi, material SS304. Har 10 ta disk uchun bir juft gardishli tez ulash moslamalari mavjud bo'lib, bu tankni to'kib tashlamasdan texnik xizmat ko'rsatish uchun umumiy ko'tarish imkonini beradi.

2.2 Blower tizimini optimallashtirish

2.2.1 Puflagichlarni qo'shish

Asosiy agregatlar sifatida import qilingan havo suspenziyali puflagichlar sotib olindi va zanglamaydigan po'latdan havo o'tkazgichlari qo'shilgan yangi shamollash xonasi qurildi.

2.2.2 Puflagichni tanlash

Zavodning haqiqiy ish sharoitlaridan kelib chiqqan holda va kelajakdagi suv sifati o'zgarishlarini hisobga olgan holda, qayta jihozlash rejasida ta'sir qiluvchi COD kontsentratsiyasi dizayn qiymatidan sezilarli darajada farq qilmaydi, o'rtacha konsentratsiyasi taxminan 320 mg / L. BOD kontsentratsiyasi III bosqichning 150 mg/L loyihaviy qiymati asosida hisoblab chiqilgan va boshqa ta'sir ko'rsatkichlari III bosqich loyihaviy oqim konsentrasiyalari asosida hisoblangan. Zavodning I va II bosqichlari uchun zarur bo'lgan ish havosi hajmi 103,7 m³ / min (6 225,1 m³ / soat, ikkita navbatchi va bitta kutish, bitta blokli havo hajmi 50 m³ / min).

Turli omillarni har tomonlama hisobga olgan holda, I va II bosqichlar uchun asosiy bloklar sifatida import qilingan ikkita NX75-C060 havo suspenziyali puflagichlar sotib olindi. Dastlabki loyni suvsizlantirish ustaxonasining janubiy tomonida joylashgan, oksidlanish kanaliga zanglamaydigan po'latdan yasalgan havo o'tkazgichlari qo'shilgan yangi shamollatgich xonasini qurish kerak edi. Blower parametrlari: havo bosimi 0,049 MPa, havo hajmi 50 m³ / min, ushbu ish sharoitida maksimal chiqish quvvati 64,3 kVt.

2.2.3 Aeratsiya tizimini qayta jihozlash

Shamollatish usuli pastki shamollatishga o'zgartirildi. I va II fazali biologik tanklar mos keladigan miqdordagi diskli aeratorlar va UPVC aeratsiya quvurlaridan foydalanadi. Qayta tiklashning o'ziga xos yondashuvi: I bosqichda biologik tankda 780 to'plam DD330 diskli aerator va UPVC aeratsiya quvurlaridan foydalanish kutilmoqda, II faza biologik tankida 1276 to'plam DD330 diskli aerator va UPVC aeratsiya quvurlari ishlatilishi kutilmoqda, bitta aeratorning ish havo hajmi 3,45 m³/soat. Aerator boshining tartibi ko'rsatilgan2 va 3-rasmlar.

2.3 Jarayon parametrlarini optimallashtirish

2.3.1 Oksidlanish kanalini rayonlashtirish va DO nazorati strategiyasi

Oksidlanish ariqining suv oqimi yo'nalishi bo'yicha aeratsiya uchastkasi to'rtta zonaga bo'linadi. 1-mintaqa: 0,3-0,5 mg/L, 2-zona: 0,2-0,3 mg/l, 3-zona: 1,5-2,0 mg/l, 4-zona: 1,0-1,5 mg/l. Ammiak azotini qayta ishlash moslamasi 2-zona 3-zona oʻrtasida nitrifikatsiya reaksiyasining eng yuqori tezligi nuqtasiga oʻrnatilgan boʻlib, natijada chiqindi suv NH₃-N 1,5 mg/L dan kam yoki unga teng boʻlishini nazorat qiladi.

2.3.2 Aeratsiya davrini optimallashtirish

Mavjud SCADA tizimiga "intervalent aeratsiya" moduli qo'shildi, bu aerobik qismning o'rtasida DO ning 0,2 mg/L da qolishini ta'minlash uchun DO onlayn asbob + vaqt ikkilamchi yopiq tsiklini tashkil etdi. Agar DO<0.2 mg/L at the end of the air-off period, an additional 5 minutes of micro-aeration is automatically added (to protect mixers). After the cycle count reaches 12 times (6×24/120=12), the blower is forced to rest for 30 minutes (to prevent overheating from frequent start-stop cycles).

3 Qayta tiklash effektlarini tahlil qilish

Ushbu muhandislik qayta jihozlashning umumiy jarayonga ta'siri qayta jihozlashdan oldin va keyin chiqindi ifloslantiruvchi moddalardagi o'zgarishlarni taqqoslash orqali o'rganildi.

3.1 Qayta tiklashdan oldin va keyin oqava suv sifatini taqqoslash

Qayta jihozlashdan oldin va keyin oqava suv sifati, ko'rsatilganidek, barqaror bo'lishga moyil edi4-rasm. Qayta jihozlashdan oldin va keyin o'rtacha chiqindi suv KOD 30 mg/L dan past bo'lib qoldi, TP asosan 0,3 mg/L dan kam yoki unga teng bo'lib qoldi, NH₃-N 1,5 mg/L dan kam yoki unga teng, TN esa 10 mg/L atrofida o'zgarib turdi. Umumiy suv sifati 4-sinf er usti suvi standartlariga yetdi, bu zavod uchun talab qilinadigan oqizish standartlaridan ancha yuqori.

Qayta jihozlashning suv sifatiga mumkin bo'lgan ta'sirini yanada intuitiv tahlil qilish uchun, qayta jihozlashdan oldingi va keyingi bir yillik oqava suv sifati tendentsiyalari- solishtirildi.5-rasm. Rasmdan ko'rinib turibdiki, ta'sir qiluvchi suv konsentratsiyasining o'zgarishi ta'sirini hisobga olmagan holda, qayta jihozlashdan keyin COD va TP chiqindi suvlari kontsentratsiyasining o'zgarishi qayta jihozlashdan oldingiga qaraganda barqarorroq bo'lgan. Azot ko'rsatkichlarining o'rtacha qiymatlari qayta jihozlashdan oldingi bilan solishtirganda oshgan bo'lsa-da, umumiy tendentsiya nisbatan barqaror bo'lib, o'simlikning umumiy energiya iste'moli va kimyoviy tejashga olib keldi.

3.2 Qayta tiklashdan oldin va keyin ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlashni taqqoslash

Aeratsiya tizimining takomillashtirilishi tufayli zavodning umumiy elektr energiyasi iste'moli avvalgiga nisbatan 1,7% ga kamaydi, tozalash quvvati esa 8,33% ga oshdi va tegishli ifloslantiruvchi moddalarni kamaytirish ham oshdi.6-rasm. Hisoblashdan so'ng, CODni kamaytirish 948,5 tonnaga, TP 7,0 tonnaga, NH₃-N 100,4 tonnaga va TN 125,9 tonnaga oshdi.

Haqiqiy ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash ham shunga mos ravishda o'zgardi, ko'rsatilganidek2-jadval. Qayta jihozlashdan so'ng, NH₃-N olib tashlash tezligining pasayishi bundan mustasno, boshqa barcha ko'rsatkichlar uchun olib tashlash tezligi oshdi.

3.3 Qayta tiklashdan oldin va keyin energiya iste'molini taqqoslash

Ushbu qayta jihozlash loyihasining energiya sarfi ko'rsatilgan3-jadval. Qayta jihozlashdan so'ng, I fazali biologik tanklar aeratsiya tizimi uchun bir tonna suv uchun quvvat sarfi 67,3% ga, II bosqich uchun esa 80,9% ga kamaydi. Bir tonna suv uchun zavodning umumiy oʻrtacha quvvat isteʼmoli 55,3% ga kamaydi, bu esa sezilarli energiya tejash effektini- koʻrsatdi. Bir tonna suv uchun stansiyaning umumiy quvvat iste'moli 0,21 kVt·soat/m³ ga kamaydi, bu butun mamlakat bo'ylab shunga o'xshash oksidlanish jarayonlari uchun energiya iste'moli qiymatlari oralig'ida (0,292±0,192) kVt·soat/m³. Umumiy zavod uchun qayta jihozlashdan oldin va keyin ifloslantiruvchi birlik og'irligi uchun quvvat sarfi ko'rsatilgan4-jadval. Zavodning umumiy aeratsiya tizimini qayta jihozlashdan so'ng, qayta ishlangan 1 kg COD uchun energiya iste'moli 26,2% ga, 1 kg TP uchun 15,7% ga, 1 kg NH₃-N uchun 29,3% ga kamaydi va 1 kg TN uchun 29,3% ga kamaydi.

3.4 Qayta tiklashdan oldin va keyin kimyoviy taqqoslash

Qayta jihozlashdan oldin, aeratsiya tizimining tez-tez nosozliklari tufayli biologik tizimdagi DO ni nazorat qilish qiyin edi va azot indikatori standartlariga javob berish, olib tashlash samaradorligini ta'minlash uchun tashqi uglerod manbasini qo'shishni talab qildi. Qayta jihozlashdan so'ng, tashqi uglerod manbasini qo'shish, asosan, endi kerak emas edi. Qayta tiklashdan so'ng, biologik fosforni olib tashlash va denitrifikatsiya qilish samaradorligi sezilarli darajada yaxshilandi va fosforni olib tashlash kimyoviy PAC va loyni suvsizlantirish kimyoviy PAM mos ravishda kamaydi. Yillik kimyoviy xarajatlar avvalgiga nisbatan taxminan 167 000 RMB ga kamaydi. Maxsus o'zgarishlar bo'limda ko'rsatilgan5-jadval.

3.5 Qayta tiklashdan oldin va keyin investitsiyalarni taqqoslash

Qayta jihozlashdan oldin, sirt aeratorlarining yillik narxi 1,6281 million RMB ni tashkil etdi, yillik uskunani ta'mirlash xarajatlari 250 000 RMB dan kam emas. Qayta jihozlashdan so'ng, shamollatgichlar va mikserlarning yillik narxi 714,600 RMBni tashkil etdi. Ushbu hisob-kitobga ko'ra, yillik elektr energiyasini tejash 913,500 RMB, shuningdek, yillik ta'mirlash xarajatlari 250,000 RMB, jami 1,1635 million RMB yillik tejashni tashkil etdi. Jami 3,704 million RMB sarmoyaga asoslanib, to'lov muddati 3,18 yilni tashkil etadi.

3.6 Jarayonning barqarorligi

Qayta tiklashdan oldin, noto'g'ri ishlash davrida biologik idishdagi erigan kislorod asosan 1,0 mg / L dan past bo'lgan. Qayta jihozlashdan so'ng, biologik idishdagi erigan kislorod o'rtacha 1,5-2,0 mg / L ni tashkil etdi. Oqim kontsentratsiyasi va jarayon talablariga qarab, erigan kislorodni sozlash diapazoni 1,0-2,5 mg / L bo'lishi mumkin. Oqim kontsentratsiyasi yuqori bo'lsa, biologik idishdagi normal erigan kislorod miqdori ham shamollatgichning chiqishini sozlash orqali saqlanishi mumkin. Shuning uchun, qayta jihozlashdan so'ng, oqava suvlarning barqaror muvofiqligi shartlari qondiriladi.

4 Xulosa

Before technical renovation, this plant faced common problems with the oxidation ditch process: aging rotating discs → attenuation of oxygenation efficiency → insufficient DO, along with skyrocketing energy consumption and failure rates. Replacing them with a bottom fine-bubble aeration-mixer-blower system can reversely amplify the oxygen mass transfer coefficient, increase HRT in section A, and improve zonal oxygen supply precision, simultaneously enhancing denitrification without adding carbon sources. For similar plants: any oxidation ditch that has been in operation for ≥10 years, with aeration power consumption per ton of water >0,23 kVt·soat, tez-tez bajaring<1 mg/L, and annual repair cost increases >15%, bu texnik yangilanishni takrorlashi mumkin. 55,3% elektr tejamkorligi, 3,18{6}}yilning o‘zini oqlash muddati va bu misoldagi ifloslantiruvchi moddalarni kamaytirish stavkalarining 3%–5% ga oshgan marjinal foydasiga asoslanib, yangilashga investitsiyalar yuqori xavfsizlik chegarasiga ega va uglerodni kamaytirish potentsialini darhol ochishi mumkin, bu esa yashil va past uglerodli oksidlanish uchun takrorlanadigan va etarli sharoitlarni ta'minlaydi.