Shahar oqava suvlarini tozalash inshootlarida nozik pufakchali diffuzor membranalarini yangilash va samaradorligini oshirish
Faollashtirilgan loy oqava suvlarini tozalash jarayonining asosiy komponenti bo'lgan aeratsiya tizimi tozalash samaradorligi va foydalanish xarajatlariga bevosita ta'sir qiladi. Statistika shuni ko'rsatadiki, aeratsiya odatdagi WWTP umumiy energiya iste'molining 40% dan 60% gacha bo'lishi mumkin. Kislorodni uzatish uchun asosiy vosita bo'lgan diffuzor membranasi kislorod uzatish samaradorligini (OTE) va energiya iste'mol darajasini belgilaydi. Vaqt o'tishi bilan membranalar odatda qarish, tiqilib qolish va shikastlanishdan aziyat chekadi, bu esa OTEning pasayishiga va energiya sarfini sezilarli darajada oshirishga olib keladi.
Xitoyda yillik tozalash quvvati 60 milliard m³ dan ortiq bo'lgan 4000 dan ortiq shahar OAV mavjud. Aeratsiya tizimlarining yillik elektr energiyasi iste'moli 100 milliard kVt soatdan oshadi. Shu sababli, aeratsiya tizimlarini optimallashtirish va OTEni takomillashtirish "Dual Carbon" maqsadlariga erishish uchun juda muhimdir. Shu bilan birga, mahalliy shahar WWTPlarida diffuzor membranalarini almashtirish bo'yicha empirik tadqiqotlar, ayniqsa energiya iste'moli va tozalash samaradorligini har tomonlama baholash bo'yicha kam.
1. Aeratsiya tizimini optimallashtirishning tadqiqot holati
Xalqaro tadqiqotlar membrana materiallarini takomillashtirish va aeratsiya usullarini yangilashga qaratilgan. Masalan, Germaniyaning Supratec kompaniyasi kislorod uzatish samaradorligi 0,33 ga teng bo'lgan EPDM membranalarini ishlab chiqdi va AQShning EPK tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, mikro-ko'pikli aeratsiya an'anaviy usullarga nisbatan 30% dan ko'proq energiya tejaydi. Xu Pen kabi mahalliy tadqiqotchilar optimallashtirish o'simlik energiyasidan foydalanishni 15% -25% ga kamaytirishi mumkinligini aniqladilar.
Biroq, mavjud tadqiqotlarning kamchiliklari bor: laboratoriya tadqiqotlarining haqiqiy{0}}dunyo holatlaridan ustunligi, uzoq muddatli barqarorlikdan qisqa{1}}muddatli ta'sirga- e'tibor qaratish va keng qamrovli imtiyozlarga nisbatan yagona ko'rsatkichlarni tahlil qilish. Ushbu tadqiqot uzoq{4}}muddatli monitoring orqali membranani almashtirishning davolash samaradorligi va energiya sarfiga har tomonlama ta'sirini tizimli ravishda baholab, tadqiqot bo'shlig'ini bartaraf etadi.
2. Tadqiqot mazmuni va metodikasi
Ushbu tadqiqotda membranani almashtirishdan oldin va keyin (2020 yil iyun - 2022 yil mart) Dongguan, Guangdong shahridagi WWTPda operatsion ma'lumotlarning qiyosiy tahlili ishlatilgan. Asosiy tadqiqot yoʻnalishlari quyidagilardan iborat: ifloslantiruvchi moddalarni yoʻqotish samaradorligidagi oʻzgarishlar, aeratsiya tizimining energiya isteʼmoli xususiyatlari, OTEni takomillashtirish mexanizmlari va texno{3}}iqtisodiy tahlil. Usullar dala monitoringi va laboratoriya tahlilini o'z ichiga oladi.
2.1 Mavzuga umumiy nuqtai
WWTP korpusining loyihaviy quvvati 20 000 m³/kun ni tashkil qiladi, shahar kanalizatsiyasi uchun A²/O jarayonidan foydalanadi, taxminan 150 000 kishiga xizmat ko'rsatadi va 18 000-24 000 m³ haqiqiy suv oqimiga ega. Asl kauchuk nozik pufakchali diffuzerlar 8 yil davomida ishlagan va sezilarli qarishni ko'rsatgan.
2.2 Yangilash rejasi loyihasi
2.2.1 Kislorodga bo'lgan talabni hisoblash
Based on water quality/quantity, the aerobic zone's daily oxygen demand was >275 kg/soat. Xizmat ko'rsatish maydoni, kislorod bilan ta'minlash quvvati va tiqilib qolish ehtimolini hisobga olgan holda, zarur bo'lgan havo ta'minoti 2400–4800 m³/soat (oqim oqimi 1200 m³/soat, havo-suvga-nisbati 2-4) deb hisoblangan. Bu 480 metrli diffuzor trubasiga (har bir metrga 5–10 m³/soat havo ta'minoti) teng bo'lib, xizmat ko'rsatish maydoni har bir metr uchun 2,5 m² dan kam bo'lib, maksimal kislorod ta'minoti 380 kg/soat dan oshadi.
2.2.2 Membranani tanlash
Samaradorlikni taqqoslash asosida (1-jadval), OTE, havo oqimi diapazoni va narxini hisobga olgan holda, EPDM nozik pufakchali membranalar tanlangan. Asosiy parametrlar: OTE 0,33 (originaldan yuqori), havo oqimi 2–15 m³/soat, xizmat muddati 5–8 yil va birlikning tejamkor narxi-.
2.2.3 Ishlab chiqaruvchini tanlash
Mahalliy yetkazib beruvchilar bilan maslahatlashib, mahalliy tajribani inobatga olgandan so‘ng, kislorod bilan ta’minlash, o‘rnatish tuzilishi va narxi bo‘yicha keng qamrovli afzalliklarga ega bo‘lgan EPDM tipidagi diffuzerlar-tanlandi. Ikkita biologik tank bo'ylab jami 484 metr o'rnatildi. Turli modellarning texnik parametrlari ko'rsatilgan2-jadval.
2.2.4 O'zgartirishni amalga oshirish
2021-yil iyun oyida 484 metr uzunlikdagi diffuzerlar-ni o‘z ichiga olgan almashtirish 7 kun davom etdi. Zavod bir tomondan pasaytirilgan quvvatda ishlagan holda uzluksiz ishlashini ta'minladi. 5 m³/soat uchun mo'ljallangan yangi membranalar 4-8 m³/soat tezlikda ishladi.
2.3 Ma'lumotlarni yig'ish va tahlil qilish
To'rt toifa bo'yicha almashtirishdan oldin va keyin 22 oylik operatsion ma'lumotlar to'plangan: suv sifati (oqimdagi/chiqindi COD, NH₃-N), operatsion parametrlar (umumiy havo hajmi, bosim, DO), energiya iste'moli (aeratsiya tizimi elektr energiyasi, aeratsiya kVt/m³) va samaradorlik (OTE, Air-toat).
3. Ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash samaradorligining o'zgarishi
3.1 CODni olib tashlash
-Almashtirishdan keyin CODni olib tashlash sezilarli darajada yaxshilandi. Chiqindilarni COD 14,2 mg / l dan 12,4 mg / l gacha kamaydi va olib tashlash darajasi 93,5% dan 96,0% gacha ko'tarildi. Yangi tizim, shuningdek, o'zgaruvchan KOAH (117-249 mg / l) (1-rasm).
3.2 NH₃-N olib tashlash
NH₃-N uchun yaxshilanish aniqroq bo'ldi. Barqaror oqim darajasi bilan oqava suv NH₃-N o'rtacha 2,3 mg/L dan 0,85 mg/L gacha kamaydi va olib tashlash darajasi 94,1% ga yetdi (1-rasm). Bu aeratsiyaning bir xil taqsimlanishi, nitrifikatorning o'sishi va faolligini rag'batlantirish, barqaror NH₃-N muvofiqligini ta'minlash bilan bog'liq.
4. Aeratsiya tizimining energiya iste'moli xususiyatlari
4.1 Havoning{1}}suvga- nisbati
Havoning{0}}suvga- nisbati 3,4 dan 2,0 dan pastga tushdi, aerob tankdagi DO 0,5–1 mg/L da barqaror bo‘lib qoldi (2-rasm), yuqori samaradorlik va barqarorlikni ko'rsatadi.
4.2 Har kubometr suv uchun aeratsiya energiyasi
Aeratsiya energiyasi iste'moli 0,073 kVt/m³ dan 0,052 kVt/m³ gacha, 28,3% ga kamaydi. Energiyani tejash effekti oylar davomida barqaror edi (3-rasm), barqaror ishonchlilikni ko'rsatmoqda.
4.3 Chiqarilgan ifloslantiruvchi birlik uchun energiya sarfi
Bu ko‘rsatkich 0,32 kVt/kg dan 0,24 kVt/kg gacha, 25% ga kamaydi (4-rasm). Bu shuni ko'rsatadiki, yangi membranalar nafaqat mutlaq energiya sarfini kamaytirdi, balki ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun energiyadan foydalanish samaradorligini ham oshirdi.
5. Kisloroddan foydalanish samaradorligini oshirish mexanizmlari
5.1 Kislorodni uzatish samaradorligining o'zgarishi
OTE 15,10% dan 24,75% gacha ko'tarilib, 63,9% yaxshilandi (5-rasm). Buning sababi mikro{1}}teshiklarning optimallashtirilgan tuzilishi va yangi membranalarning pufakchalarning bir tekis taqsimlanishi, kislorod massasi o‘tkazuvchanligini oshirishdir. Ilg'or nanotexnologiya nozikroq, bir tekis taqsimlangan teshiklarni yaratishga, diffuziya va eruvchanlikni oshirishga imkon berdi.
5.2 Operatsion parametrlarni optimallashtirish
Ko'rsatilgandek3-jadval,-almashtirilgandan so‘ng, umumiy havo hajmi 18,4% ga kamaydi, shu bilan birga DO 0,5–1 mg/L oralig‘ida saqlanadi. Havoning{5}}-suvga nisbati 3,4:1 dan 2,0:1 ga kamaydi, OTE 63,9% ga oshdi va m³ uchun aeratsiya energiyasi 28,3% ga kamaydi. Ushbu keng qamrovli optimallashtirish energiya sarfini, ish samaradorligini va suv sifatini yaxshiladi.
6. Texno{1}}Iqtisodiy tahlil
6.1 Investitsiyalarni qaytarish muddati
Jami sarmoya 163 900 yuanni tashkil etdi (membranalar, transport, montaj, ishga tushirish). 0,021 kVt/m³ energiyani tejash, 0,7 CNY/kVt-soat elektr energiyasi va 24 000 m³ o'rtacha kunlik oqimdan kelib chiqqan holda, yillik elektr tejamkorligi 128 800 CNYni tashkil etadi. Oddiy to'lov muddati taxminan 15 oyni tashkil etadi, bu sezilarli iqtisodiy foyda ko'rsatadi.
6.2 Ekologik manfaatlar
Yillik 8,76 million m³ tozalash asosida yillik elektr energiyasini tejash 184 000 kVt/soatni tashkil etadi, bu CO₂ chiqindilarini 184 tonnaga kamaytirishga teng. Yaxshilangan ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash ekologik foydani oshiradi va oqava suvlarning barqaror muvofiqligini ta'minlaydi, ekologik xavflarni kamaytiradi.
7. Xulosa
EPDM nozik pufakchali diffuzor membranalarini almashtirish OTEni sezilarli darajada 24,75% ga oshirdi va aeratsiya energiya sarfini 28,3% ga kamaytirdi, bu yaxshi texno{2}}iqtisodiy samaradorlikni namoyish etdi. Yangi tizim COD va NH₃-N olib tashlash stavkalarini mos ravishda 96,0% va 94,1% ga oshirdi, tizim yuklarning o‘zgarishiga chidamliligini oshirdi va 15 oylik oddiy o‘zini oqlash muddatiga erishdi. Bu yondashuv sifat va samaradorlikni oshirishga intilayotgan,-energiyani ko‘p talab qiluvchi shahar OAVlar uchun mos keladi va muhim reklama ahamiyatiga ega.