Anvendelse av AO-Fenton-BAC kombinert prosess i behandling av kraftverk sirkulerende ekstern drenering Beskrivelse

Påføring av AO + Fenton Reaction Tank + BAC kombinert prosess for å behandle sirkulerende ekstern drenering i kraftverk

Det sirkulerende vannsystemet er et essensielt kjølesystem som kreves for kraftverksdrift. Prinsippet innebærer å introdusere kaldt vann i kondensatoren for kontinuerlig sirkulasjon for å avkjøle enhetene. Systemet oppnår balanse gjennom kontinuerlig nedblåsing og etterfylling med nye vannkilder. En del av vannet i det sirkulerende vannsystemet blir oppvarmet og genererer damp, som slippes ut til atmosfæren gjennom toppen, mens en annen del slippes ut til miljøet som sirkulerende ekstern drenering fra kraftverket.

For tiden bruker de fleste innenlandske kraftverk en "forbehandling + ultrafiltrering + omvendt osmose"-prosess for behandling av sirkulerende ekstern drenering. Ultrafiltrerings- og omvendt osmoseprosessen har imidlertid flere problemer: (1) Mangelfulle forbehandlingsprosesser resulterer i dårlige forbehandlingseffekter, noe som reduserer behandlingseffektiviteten til påfølgende prosesser. (2) Under drift blir membraner ofte og alvorlig tilstoppet av forurensninger, noe som krever at operatører utfører hyppig kjemisk membranrengjøring, forkorter membranens levetid, nødvendiggjør hyppig membranskifting og resulterer i høye membranutskiftingskostnader. Avleiringshemmere og korrosjonshemmere feller ut under drift, tetter til patronfiltre og omvendt osmosemembraner, noe som fører til hyppig kjemisk rengjøring av membraner og utskifting av filterpatron under drift. I tillegg reagerer avleiringshemmere og korrosjonshemmere lett med høy-valente ioner, noe som påvirker flokkdannelsen, noe som resulterer i dårlig koagulasjonseffektivitet. (3) Membransystemer krever høye konstruksjonsinvesteringer og krever høy teknisk kompetanse fra operatører under drift og vedlikehold.

Et omfattende renseanlegg for avløpsvann ved et bestemt kraftverk tok i bruk AO + Fenton reaksjonstank + BAC kombinert prosess for å behandle sirkulerende ekstern drenering. Denne prosessen oppnår ikke bare god avløpskvalitet og enkel drift, men reduserer også anleggets driftskostnader betydelig og beskytter det omkringliggende økologiske miljøet.
 

1 Analyse av avløpsvannkvalitet

Den sirkulerende utvendige dreneringen fra kraftverket kommer hovedsakelig fra vann som brukes til kjøleaggregater gjennom kontinuerlig sirkulasjon i kondensatoren. Denne typen avløpsvann er preget av lav konsentrasjon av organisk materiale og dårlig biologisk nedbrytbarhet. I tillegg, for å forhindre avleiring av rørledninger under resirkulering av kjølevann, legger kraftverket jevnlig til kalkinhibitorer og korrosjonshemmere til det sirkulerende vannet, noe som resulterer i relativt høyt totalt nitrogeninnhold i det sirkulerende kjølevannet. Andre egenskaper inkluderer høy saltholdighet, høye konsentrasjoner av høye-valente ioner som Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺ og relativt høy hardhet.

Basert på disse avløpsvannkarakteristikkene, installerte det omfattende renseanlegget først en AO-tank for å fjerne ammoniakknitrogen og totalnitrogen fra avløpsvannet. Deretter ble en Fenton-reaksjonstank installert etter den biologiske behandlingsprosessen for å generere sterke oksidanter gjennom den kjemiske reaksjonen mellom hydrogenperoksid og jernsulfat, som bryter ned gjenstridige organiske forbindelser til lett nedbrytbare og reduserer kjemisk oksygenbehov og totalt fosfor. Til slutt ble en sedimentasjonstank med skrå rør og BAC-tank brukt for å fjerne SS og ammoniakknitrogen, for å oppnå samsvar.

2 Prosjektoversikt

2.1 Strømningshastighet og vannkvalitet

Strømningshastigheten er 220 m³/t. Kvaliteten på innflytende vann ble bestemt basert på overvåkingsdata, og avløpskvaliteten må være i samsvar med klasse A-utslippsstandardene til "Utslippsstandarden for forurensende stoffer for kommunalt avløpsrenseanlegg" (GB18918-2002). Som vist iTabell 1, er det innflytende avløpsvannet i dette prosjektet preget av høy CODcr, totalt nitrogen, totalt fosfor og SS, med relativt lavt ammoniakknitrogen og totalt fosfor.

 2.2 Prosjektets hovedutfordringer

Avløpsvannet i dette prosjektet sirkulerer ekstern drenering fra kraftverket. De viktigste utfordringene i behandling er de gjenstridige forurensningene som CODcr, totalt fosfor og totalt nitrogen i produksjonsavløpsvannet.

(1) Avløpsvannet har lavt B/C-forhold. Under den faktiske driften av dette prosjektet kan influent inneholde en betydelig mengde gjenstridig organisk materiale som er vanskelig å biologisk nedbryte, med et B/C-forhold på omtrent 0,08, som faller inn i kategorien vanskelig-å-biologisk nedbrytes. Behandlingsprosessen for dette prosjektet må inkludere avanserte oksidasjonstiltak for å øke B/C-forholdet og dermed forbedre biologisk nedbrytbarhet. Dette representerer en sentral utfordring i å rense avløpsvannet for dette prosjektet.

(2) Avløpsvannet inneholder høye nivåer av makromolekylære organiske forbindelser, som er vanskelig å fjerne gjennom konvensjonell biologisk behandling alene. Dette er en annen nøkkelutfordring i å rense avløpsvannet for dette prosjektet.

(3) For å redusere driftskostnadene og forbedre prosjekteffektiviteten, bør designet minimere antallet pumper som brukes til å løfte avløpsvann og slam, og utnytte tyngdekraftstrømmen maksimalt. Dette representerer et sentralt fokus for dette prosjektet og er svært viktig for å redusere driftskostnadene.

2.3 Behandlingsprosess

(1) Forbehandlingsprosess. Avløpsvannet i dette prosjektet inneholder mange typer forurensninger, har kompleks sammensetning og viser betydelig pH-variasjon, noe som gjør omfattende behandling vanskelig og kostbar. En utjevningstank ble installert separat i forbehandlingsprosessen for å homogenisere og utjevne strømmen, og redusere virkningen av vannkvalitetssvingninger på avløpsvannbehandlingssystemet.

(2) Biologisk behandlingsprosess. Prosessen må være avansert, moden, effektiv, enkel å betjene, svært intelligent, kreve minimalt med plass og ha lave driftskostnader. "AO"-prosessen ble valgt for dette prosjektet. Denne prosessen er mye brukt i Kina, med avansert og moden teknologi, høy renseeffektivitet, praktisk produksjon, lav restslamproduksjon og pålitelig avløpskvalitet.

(3) Avansert behandlingsprosess. Prosessen "Fenton oksidasjon + skrårør sedimentasjonstank + BAC" ble valgt som den avanserte behandlingsprosessen for dette prosjektet. Denne prosessen utnytter de sterke oksiderende frie radikalene som genereres av Fenton-reaksjonen for å oksidere og dekomponere gjenværende gjenstridige organiske forbindelser, og konvertere dem til organiske forbindelser som kan brytes ned av naturlige mikroorganismer. Samtidig forbedrer det fosforfjerning gjennom kjemiske tiltak, og fungerer som en beskyttelse for å sikre total fosforoverholdelse. Deretter fullføres fjerning av organisk materiale gjennom sedimentering i sedimenteringstanken med skrå rør og adsorpsjon og biologisk nedbrytning i BAC-tanken, og oppfyller utslippsstandardene.

(4) Slambehandlingsprosess. Slamfortykningstanken har sterk lagringskapasitet, lavt strømforbruk, lave driftskostnader og enkel betjening. Skruepressen har lave utstyrs- og vedlikeholdskostnader, tar minimalt med plass, bruker mindre kjemikalier, produserer lavt støynivå og oppnår en tørrhet av slamkaken mellom 20 % og 25 %, noe som viser god avvanningsytelse.

2.4 Prosessflytdiagram

Avløpsvannbehandlingsanlegget bruker prosessen "AO-tank + sekundær sedimentasjonstank + Fenton-reaksjonstank + skrårør-sedimentasjonstank + BAC + desinfeksjonstank", som vist iFigur 1.

2.5 Prosessenheter og funksjoner

(1) Utjevningstank. Reduserer påvirkningen av organiske lastsvingninger på påfølgende renseprosesser, hindrer raske endringer i strømningshastighet eller vannkvalitet fra å påvirke nedstrøms behandlingsprosesser (biologisk eller kjemisk), og opprettholder et stabilt miljø for mikroorganismer i biologiske behandlingsprosesser og et stabilt reaksjonsmiljø i kjemiske behandlingsprosesser. Nedsenkbare pumper er installert i tanken for å løfte avløpsvann til den anoksiske tanken.

(2) AO-tank. AO-tanken er utstyrt med kombinert pakning og nedsenkbare blandere. Den kombinerte pakningen gir rikelig med boareal for denitrifiserende mikroorganismer og aerobe mikroorganismer, mens de nedsenkbare blanderne sørger for jevn fordeling av organisk materiale i vannet. I den anoksiske tanken fjernes størstedelen av ammoniakknitrogenet. I den aerobe tanken fjernes det meste av organisk materiale, ammoniakknitrogen omdannes til nitratnitrogen, og det skapes et aerobt miljø for at fosfor-akkumulerer organismer for å ta opp fosfor. Det fosforrike-slammet fjernes til slutt i den sekundære sedimentasjonstanken som slam.

(3) Sedimentasjonstank. Den sekundære sedimentasjonstanken er utstyrt med en broskrape og slampumper. Etter sedimentering skrapes slam inn i slambeholderen av broskraperen og pumpes deretter til slamtanken med slampumper, noe som reduserer SS i avløpsvannet betydelig.

(4) Fenton reaksjonstank. Ved lav pH blir H2O2 katalytisk dekomponert av Fe²+ for å produsere ·OH, som kan oksidere de fleste organiske forbindelser i vann. Det kan også fullstendig oksidere organiske forbindelser som er vanskelige å behandle med biologiske eller konvensjonelle kjemiske oksidasjonsreaksjoner. ·OH reagerer med organiske stoffer i avløpsvannet, dekomponerer dem til CO₂ og vann, reduserer betydelig konsentrasjonen av vanskelig-å-behandle organiske forbindelser i avløpsvannet og øker B/C-forholdet, og forbedrer dermed behandlingseffektiviteten til den påfølgende BAC-tanken.

(5) Sedimentasjonstank med skrå rør. Den skrånende rørpakningen i sedimentasjonstanken med skrå rør samler suspenderte faste stoffer og flokker dannet i Fenton-reaksjonstanken på overflaten av de skråstilte rørene. Gjennom tyngdekraften legger slam seg i bunnen og pumpes til slamfortykningstanken av slampumper, noe som reduserer SS i avløpsvannet.

(6) Mellomtank. Sikrer stabil avløpsvannkvalitet og strømningshastighet, garanterer jevn og stabil filtrering i det biologiske aktivert kullfilteret og forbedrer filtreringseffektiviteten til BAC-tanken.

(7) BAC-tank og tilbakespylingstank. BAC-tanken inneholder filtermedier med aktivt kull, som har sterk adsorpsjonskapasitet, effektivt filtrerer skadelige stoffer og mikroorganismer i vannet og fjerner suspendert stoff. Tilbakespylingstanken er utstyrt med tilbakespylingspumper for å skylle filtermediet tilbake i filteret, og forhindre tilstopping.

(8) Desinfeksjonstank. Natriumhypokloritt tilsettes tanken for å drepe skadelige bakterier i vannet, noe som reduserer det skadelige bakterieinnholdet i avløpsvannet.

(9) Slamtank og skruepresse. Slam fra AO-tanken, sekundærsedimentasjonstanken, skrårørssedimentasjonstanken og BAC-tanken pumpes inn i slamtanken av slampumper. Etter fortykning pumpes slammet inn i skruepressen av slampumper (med kationisk PAM tilsatt under avvanning). Gjennom slamfortykningstanken og skruepressen reduseres fuktighetsinnholdet i slammet betydelig, noe som letter deponering.

2.6 Kjennetegn ved den kombinerte prosessen

(1) AO-tanken har høy fjerningseffektivitet for organisk materiale, ammoniakknitrogen og andre forurensninger i avløpsvannet. I den anoksiske tanken konsumerer bakterier organiske forbindelser som inneholder C for å supplere energien deres og redusere nitratnitrogen som returneres fra den aerobe tanken til N₂, og fullfører denitrifiseringen samtidig som deler av BOD₅ fjernes. Hydrolysereaksjoner forekommer også i den anoksiske tanken, noe som øker B/C-forholdet til avløpsvannet og forbedrer dets biologiske nedbrytbarhet. I den aerobe tanken fjernes det meste av organisk materiale og fosfor, og ammoniakknitrogen omdannes til nitratnitrogen.

(2) Fenton-reaksjonstanken bruker sterke oksiderende Fenton-reagenser (Fe²⁺ og H₂O₂ blandet i en viss andel) for å produsere svært oksiderende ·OH, som gir gode oksidasjonsbehandlingseffekter. Reaksjonsproduktene CO₂ og vann er ikke-toksiske og ufarlige. Prosessen har gode operasjonelle egenskaper, relativt lav behandlingshastighet og kostnad ved romtemperatur, høy oksidasjonseffektivitet, lave behandlingskostnader, og kan redusere vanskeligheten med behandling av avløpsvann betydelig.

(3) Fra et bedriftsperspektiv, å arrangere AO-tanken først og deretter Fenton-reaksjonstanken reduserer driftskostnadene betydelig sammenlignet med å arrangere Fenton-reaksjonstanken først og deretter AO-tanken. Hvis Fenton-reaksjonstanken ble plassert først og deretter AO-tanken, ville den organiske belastningen på AO-tanken øke, noe som krever at den behandler høy-valente organiske molekyler dannet fra oksidasjon av gjenstridige organiske forbindelser i Fenton-reaksjonstanken. Dette vil nødvendiggjøre tilsetning av store mengder karbonkilder under drift, noe som øker kostnadene for anskaffelse av karbonkilder og driftskostnader betydelig. Arrangering av AO-tanken først og deretter Fenton-reaksjonstanken gir mulighet for behandling av nedbrytbart organisk materiale i frontseksjonen og gjenstridig organisk materiale i bakseksjonen, reduserer driftskostnadene samtidig som konsentrasjonen av organisk materiale i avløpsvannet reduseres betydelig.

(4) Tatt i betraktning den høye COD i tilløpsvannet, ble BAC valgt som den avanserte behandlingsprosessen for ytterligere å redusere organisk materiale i avløpsvannet. Aktivt karbon har et stort spesifikt overflateareal som lar organisk materiale og mikroorganismer feste seg til det, forlenger kontakttiden og forbedrer derved mikrobiell nedbrytningseffektivitet. I tillegg til aktivert karbon er tanken også utstyrt med et luftesystem, som ikke bare øker bevegelseshastigheten til organisk materiale i vannet, gir oksygen til mikroorganismer og forbedrer renseeffektiviteten, men fremmer også kontakt mellom suspenderte mikroorganismer og organiske stoffer i innløpet, noe som forbedrer behandlingseffektiviteten til suspenderte mikroorganismer.

2.7 Prosessenheter og parametere

Prosessenhetene og parameterne for dette prosjektet er vist iTabell 2.

3 Driftsstatus

Dette prosjektet ble godkjent i juni 2022, med alle forurensningsindikatorer i avløpet som oppfyller de spesifiserte utslippsstandardene, vist iTabell 3.

4 Driftskostnader

De totale driftskostnadene for dette prosjektet vises iTabell 4.

5 Økonomiske, sosiale og miljømessige fordeler

5.1 Økonomiske fordeler 

Gjennomføringen av dette prosjektet har betydelige økonomiske fordeler. For det første reduserer det bedriftskostnadene. Uten dette prosjektet ville behandlingen av sirkulerende ekstern drenering fra kraftverket kreve utkontraktering til kvalifiserte enheter. På grunn av den høye konsentrasjonen og det store volumet av sirkulerende utvendig drenering, er utkontrakterings- og transportkostnadene høye. Unnlatelse av å sette ut behandling til kvalifiserte enheter vil resultere i bøter fra relevante myndigheter. Derfor reduserer gjennomføringen av dette prosjektet betydelig bedriftens kostnader til behandling av avløpsvann og potensielle bøter. For det andre reduserer det sosiale kostnader. Hvis den sirkulerende ytre dreneringen ble sluppet ut ubehandlet, ville den resulterende vannforurensningen redusere jordbruks- og fiskeriutbyttet, og påvirke utviklingen av omkringliggende landbruk og fiskeri. Dermed reduserer gjennomføringen av dette prosjektet betydelig sosiale kostnader. For det tredje reduserer det indirekte beboernes medisinske utgifter. Uten dette prosjektet ville grunnvannsmiljøet uunngåelig blitt forurenset, satt helsen til omkringliggende beboere i fare og betydelig økt medisinske utgifter. Derfor reduserer implementeringen av dette prosjektet indirekte beboernes medisinske utgifter. Til slutt øker det tomteverdien. Gjennomføringen av dette prosjektet reduserer forurensning fra kraftverkets sirkulerende utvendige drenering, noe som gjør området rundt mer attraktivt for investeringer og fabrikkbygging.

5.2 Sosiale ytelser

Gjennomføringen av dette prosjektet har betydelige samfunnsmessige fordeler. For det første beskytter det det omkringliggende vannmiljøet. Direkte utslipp av sirkulerende ytre drenering med høye konsentrasjoner av skadelige stoffer vil medføre stor skade på det omkringliggende vannmiljøet og påvirke det akvatiske økosystemet. For det andre beskytter det helsen til beboere i nærheten og forbedrer livskvaliteten deres. Den høye organiske stoffkonsentrasjonen i sirkulerende utvendig drenering vil føre til at elver blir svarte og lukter ved utslipp. I tillegg vil det påvirke vannkvaliteten betydelig, og gjøre det umulig for vannlevende dyr som fisk å overleve, føre til illeluktende fisk og påvirke levemiljøet og livskvaliteten til omkringliggende beboere. Derfor beskytter implementeringen av dette prosjektet i stor grad helsen til innbyggere i nærheten.

5.3 Miljøfordeler

Gjennomføringen av dette prosjektet reduserer betydelig forurensning av omkringliggende vannforekomster fra kraftverkets sirkulerende utvendige drenering og beskytter bomiljøet til nærliggende beboere. Den reduserer årlig CODcr med omtrent 385 tonn, BOD₅ med omtrent 23 tonn, TN med omtrent 150 tonn, TP med omtrent 3 tonn, og SS med omtrent 370 tonn.

6 Konklusjon

Denne prosjektsaken demonstrerer at AO + Fenton reaksjonstank + BAC kombinerte prosess effektivt behandler forurensninger i sirkulerende ekstern drenering fra kraftverk, og oppnår stabil avløpskvalitet som oppfyller spesifiserte utslippsstandarder. CODcr-reduksjon når 85 %, total nitrogenreduksjon når 87 %, og total fosforreduksjon når 90 %. Selv om fjerningshastighetene for BOD₅ og ammoniakknitrogen ikke er høye på grunn av deres lave innflytende konsentrasjoner, oppfyller de fortsatt standardene. Dette viser at AO + Fenton reaksjonstank + BAC kombinerte prosess oppnår betydelige renseeffekter og utmerket avløpskvalitet for kraftverk som sirkulerer ekstern drenering. Denne kombinerte prosessen kan oppnå høy grad av automatisering, har lave tekniske krav, og tilbyr enkel betjening og administrasjon. Den gir verdifull referanse for andre prosjekter som behandler sirkulerende ekstern drenering fra kraftverk samtidig som den gir betydelige økonomiske, sosiale og miljømessige fordeler, og har stor betydning for bærekraftig utvikling og drift av kraftverk.