Anvendelse af AO-Fenton-BAC kombineret proces til behandling af kraftværkscirkulerende eksternt dræningsbeskrivelse

Anvendelse af AO + Fenton reaktionstank + BAC kombineret proces til behandling af cirkulerende eksternt dræn i kraftværker

Det cirkulerende vandsystem er et væsentligt kølesystem, der kræves til kraftværksdrift. Dens princip involverer at indføre koldt vand i kondensatoren til kontinuerlig cirkulation for at afkøle enhederne. Systemet opnår balance gennem kontinuerlig nedblæsning og genopfyldning med nye vandkilder. En del af vandet i det cirkulerende vandsystem bliver opvarmet og danner damp, som udledes til atmosfæren gennem toppen, mens en anden del udledes til miljøet som cirkulerende eksternt dræn fra kraftværket.

I øjeblikket bruger de fleste indenlandske kraftværker en "forbehandling + ultrafiltrering + omvendt osmose"-proces til behandling af cirkulerende eksternt dræn. Ultrafiltrering og omvendt osmose-processen har imidlertid flere problemer: (1) Utilstrækkelige forbehandlingsprocesser resulterer i dårlige forbehandlingseffekter, hvilket reducerer behandlingseffektiviteten af ​​efterfølgende processer. (2) Under drift tilstoppes membraner hyppigt og alvorligt af forurenende stoffer, hvilket kræver, at operatører udfører hyppig kemisk membranrensning, forkorter membranens levetid, hvilket nødvendiggør hyppig membranudskiftning og resulterer i høje membranudskiftningsomkostninger. Kalk- og korrosionsinhibitorer udfældes under drift, hvilket tilstopper patronfiltre og omvendt osmosemembraner, hvilket fører til hyppig kemisk membranrensning og udskiftning af filterpatron under drift. Derudover reagerer kedelstensinhibitorer og korrosionshæmmere let med høj-valente ioner, hvilket påvirker flokdannelsen, hvilket resulterer i dårlig koagulationseffektivitet. (3) Membransystemer kræver høje byggeinvesteringer og kræver høj teknisk ekspertise fra operatører under drift og vedligeholdelse.

Et omfattende spildevandsrensningsanlæg på et bestemt kraftværk tog den kombinerede proces til AO + Fenton reaktionstank + BAC til behandling af cirkulerende eksternt dræn. Denne proces opnår ikke kun god spildevandskvalitet og enkel drift, men reducerer også anlæggets driftsomkostninger betydeligt og beskytter det omgivende økologiske miljø.
 

1 Spildevandskvalitetsanalyse

Det cirkulerende udvendige dræn fra kraftværket kommer hovedsageligt fra vand, der bruges til køleaggregater gennem kontinuerlig cirkulation i kondensatoren. Denne type spildevand er karakteriseret ved lav koncentration af organisk stof og dårlig biologisk nedbrydelighed. Derudover tilføjer kraftværket regelmæssigt kalk- og korrosionsinhibitorer til det cirkulerende vand for at forhindre aflejring af rørledninger under recirkulationen af ​​kølevand, hvilket resulterer i et relativt højt totalt nitrogenindhold i det cirkulerende kølevand. Andre karakteristika omfatter høj saltholdighed, høje koncentrationer af høje-valente ioner såsom Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺ og relativt høj hårdhed.

På baggrund af disse spildevandskarakteristika installerede det omfattende spildevandsrensningsanlæg først en AO-tank til at fjerne ammoniak-kvælstof og totalkvælstof fra spildevandet. Efterfølgende blev en Fenton-reaktionstank installeret efter den biologiske behandlingsproces for at generere stærke oxidanter gennem den kemiske reaktion mellem hydrogenperoxid og jernsulfat, nedbrydning af genstridige organiske forbindelser til let nedbrydelige og reducerer det kemiske iltforbrug og totalt fosfor. Til sidst blev en skrå rør sedimentationstank og BAC tank brugt til at fjerne SS og ammoniak nitrogen, hvilket opnåede overensstemmelse.

2 Projektoversigt

2.1 Strømningshastighed og vandkvalitet

Strømningshastigheden er 220 m³/h. Indstrømmende vandkvalitet blev bestemt ud fra overvågningsdata, og spildevandskvaliteten skal overholde klasse A-udledningsstandarderne i "Decharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant" (GB18918-2002). Som vist iTabel 1, er det indgående spildevand i dette projekt karakteriseret ved høj CODcr, total nitrogen, total fosfor og SS, med relativt lavt ammoniak nitrogen og total fosfor.

 2.2 Projektets centrale udfordringer

Spildevandet i dette projekt cirkulerer eksternt dræn fra kraftværket. De vigtigste udfordringer i rensningen er de genstridige forurenende stoffer som CODcr, totalt fosfor og total kvælstof i produktionsspildevandet.

(1) Spildevandet har lavt B/C-forhold. Under den faktiske drift af dette projekt kan influent indeholde en betydelig mængde genstridigt organisk materiale, som er vanskeligt at bionedbryde, med et B/C-forhold på ca. 0,08, hvilket falder ind under kategorien vanskeligt-at-bionedbrydeligt. Behandlingsprocessen for dette projekt skal inkorporere avancerede oxidationsforanstaltninger for at øge B/C-forholdet og derved forbedre den biologiske nedbrydelighed. Dette repræsenterer en central udfordring i rensning af spildevandet til dette projekt.

(2) Spildevandet indeholder høje niveauer af makromolekylære organiske forbindelser, som er vanskelige at fjerne ved konventionel biologisk rensning alene. Dette er endnu en vigtig udfordring i behandlingen af ​​spildevandet til dette projekt.

(3) For at reducere driftsomkostningerne og forbedre projekteffektiviteten bør designet minimere antallet af pumper, der bruges til at løfte spildevand og slam, og udnytte tyngdekraften maksimalt. Dette repræsenterer et centralt fokus for dette projekt og er meget vigtigt for at reducere driftsomkostningerne.

2.3 Behandlingsproces

(1) Forbehandlingsproces. Spildevandet i dette projekt indeholder mange typer forurenende stoffer, har en kompleks sammensætning og udviser betydelig pH-variation, hvilket gør en omfattende rensning vanskelig og omkostningsfuld. En udligningstank blev installeret separat i forbehandlingsprocessen for at homogenisere og udligne flowet, hvilket reducerede indvirkningen af ​​vandkvalitetsudsving på spildevandsbehandlingssystemet.

(2) Biologisk behandlingsproces. Processen skal være avanceret, moden, effektiv, nem at betjene, yderst intelligent, kræve minimal plads og have lave driftsomkostninger. "AO"-processen blev valgt til dette projekt. Denne proces er meget udbredt i Kina og byder på avanceret og moden teknologi, høj rensningseffektivitet, bekvem fremstilling, lav restslamproduktion og pålidelig spildevandskvalitet.

(3) Avanceret behandlingsproces. Processen "Fenton oxidation + skrå rør sedimentationstank + BAC" blev valgt som den avancerede behandlingsproces for dette projekt. Denne proces udnytter de stærke oxiderende frie radikaler, der genereres af Fenton-reaktionen, til at oxidere og nedbryde resterende genstridige organiske forbindelser, og omdanne dem til organiske forbindelser, der kan nedbrydes af naturlige mikroorganismer. Samtidigt forbedrer det fosforfjernelsen gennem kemiske foranstaltninger, der tjener som en sikkerhedsforanstaltning for at sikre fuldstændig fosforoverholdelse. Efterfølgende afsluttes fjernelse af organisk stof gennem sedimentering i skrårørssedimentationstanken og adsorption og biologisk nedbrydning i BAC-tanken, der opfylder udledningsstandarderne.

(4) Slambehandlingsproces. Slamfortykningstanken har stærk lagerkapacitet, lavt strømforbrug, lave driftsomkostninger og enkel betjening. Skruepressen har lave udstyrs- og vedligeholdelsesomkostninger, fylder minimalt, forbruger mindre kemikalier, producerer lavt støjniveau og opnår slamkage tørhed mellem 20% og 25%, hvilket viser god afvandingsydelse.

2.4 Procesflowdiagram

Spildevandsbehandlingsanlægget anvender processen "AO-tank + sekundær sedimentationstank + Fenton reaktionstank + skrå rør sedimentationstank + BAC + desinfektionstank", som vist iFigur 1.

2.5 Procesenheder og funktioner

(1) Udligningsbeholder. Reducerer påvirkningen af ​​organiske belastningsudsving på efterfølgende behandlingsprocesser, forhindrer hurtige ændringer i flowhastighed eller vandkvalitet i at påvirke nedstrømsbehandlingsprocesser (biologisk eller kemisk), og opretholder et stabilt miljø for mikroorganismer i biologiske behandlingsprocesser og et stabilt reaktionsmiljø i kemiske behandlingsprocesser. Dykpumper er installeret i tanken til at løfte spildevand til den iltfattige tank.

(2) AO tank. AO-tanken er udstyret med kombineret pakning og dykblander. Den kombinerede pakning giver rigeligt opholdsrum til denitrificerende mikroorganismer og aerobe mikroorganismer, mens dykblanderne sikrer ensartet fordeling af organisk stof i vandet. I den anoxiske tank fjernes størstedelen af ​​ammoniak-nitrogen. I den aerobe tank fjernes det meste organisk stof, ammoniak-kvælstof omdannes til nitrat-nitrogen, og der skabes et aerobt miljø, hvor fosfor-akkumulerer organismer til at optage fosfor. Det fosfor-rige slam fjernes i sidste ende i den sekundære sedimentationstank som slam.

(3) Sedimentationstank. Den sekundære sedimentationstank er udstyret med en broskraber og slampumper. Efter sedimentering skrabes slam ind i slambeholderen af ​​broskraberen og pumpes derefter til slamtanken med slampumper, hvilket reducerer SS i spildevandet betydeligt.

(4) Fenton reaktionstank. Ved lav pH nedbrydes H₂O₂ katalytisk af Fe²⁺ for at producere ·OH, som kan oxidere de fleste organiske forbindelser i vand. Det kan også fuldstændigt oxidere organiske forbindelser, der er vanskelige at behandle med biologiske eller konventionelle kemiske oxidationsreaktioner. ·OH reagerer med organiske stoffer i spildevandet, nedbryder dem til CO₂ og vand, hvilket reducerer koncentrationen af ​​vanskelige-at-behandlede organiske forbindelser i spildevandet og øger B/C-forholdet, hvorved behandlingseffektiviteten af ​​den efterfølgende BAC-tank forbedres.

(5) Sedimentationstank med skrå rør. Den skrå rørpakning i sedimentationstanken med skrå rør samler suspenderede faste stoffer og flokke dannet i Fenton-reaktionstanken på overfladen af ​​de skrå rør. Gennem tyngdekraften sætter slam sig ned i bunden og pumpes til slamfortykningstanken af ​​slampumper, hvilket reducerer SS i spildevandet.

(6) Mellemtank. Sikrer stabil spildevandskvalitet og strømningshastighed, garanterer ensartet og stabil filtrering i det biologiske aktive kulfilter og forbedrer filtreringseffektiviteten af ​​BAC-tanken.

(7) BAC-tank og tilbageskylningstank. BAC-tanken indeholder aktivt kul-filtermedier, som har en stærk adsorptionskapacitet, der effektivt filtrerer skadelige stoffer og mikroorganismer i vandet og fjerner suspenderede stoffer. Tilbageskylningstanken er udstyret med returskylningspumper til at skylle filtermediet tilbage i filteret, hvilket forhindrer tilstopning.

(8) Desinfektionsbeholder. Natriumhypoklorit tilsættes tanken for at dræbe skadelige bakterier i vandet, hvilket reducerer det skadelige bakterieindhold i spildevandet.

(9) Slamtank og skruepresse. Slam fra AO-tanken, sekundær sedimentationstank, skrårørssedimentationstank og BAC-tank pumpes ind i slamtanken af ​​slampumper. Efter fortykning pumpes slammet ind i skruepressen af ​​slampumper (tilsat kationisk PAM under afvanding). Gennem slamfortykningstanken og skruepressen reduceres slammets fugtindhold betydeligt, hvilket letter bortskaffelsen.

2.6 Karakteristika for den kombinerede proces

(1) AO-tanken har høj fjernelseseffektivitet for organisk materiale, ammoniak-nitrogen og andre forurenende stoffer i spildevandet. I den anoxiske tank indtager bakterier organiske forbindelser indeholdende C for at supplere deres energi og reducere nitratnitrogen, der returneres fra den aerobe tank til N₂, hvilket fuldender denitrifikationen, mens de også fjerner en del af BOD₅. Hydrolysereaktioner forekommer også i den anoxiske tank, hvilket øger B/C-forholdet i spildevandet og forbedrer dets biologiske nedbrydelighed. I den aerobe tank fjernes størstedelen af ​​organisk stof og fosfor, og ammoniak-kvælstof omdannes til nitrat-kvælstof.

(2) Fenton-reaktionstanken bruger stærkt oxiderende Fenton-reagenser (Fe²⁺ og H2O₂ blandet i en vis mængde) til at producere stærkt oxiderende ·OH, som giver gode oxidationsbehandlingseffekter. Reaktionsprodukterne CO₂ og vand er ikke-toksiske og harmløse. Processen har gode driftsegenskaber, relativt lav behandlingshastighed og omkostninger ved stuetemperatur, høj oxidationseffektivitet, lave behandlingsomkostninger og kan betydeligt reducere vanskeligheden ved spildevandsbehandling.

(3) Fra et virksomhedsperspektiv reducerer det at arrangere AO-tanken først og derefter Fenton-reaktionstanken betydeligt driftsomkostningerne sammenlignet med at arrangere Fenton-reaktionstanken først og derefter AO-tanken. Hvis Fenton-reaktionstanken blev placeret først og derefter AO-tanken, ville den organiske belastning på AO-tanken stige, hvilket krævede, at den behandler høj-valente organiske molekyler dannet fra oxidationen af ​​genstridige organiske forbindelser i Fenton-reaktionstanken. Dette ville nødvendiggøre tilføjelsen af ​​store mængder kulstofkilder under drift, hvilket væsentligt øger omkostningerne til indkøb af kulstofkilder og driftsomkostningerne. Arrangering af AO-tanken først og derefter Fenton-reaktionstanken giver mulighed for behandling af nedbrydeligt organisk materiale i den forreste sektion og genstridigt organisk materiale i bagsektionen, hvilket reducerer driftsomkostningerne, samtidig med at koncentrationen af ​​organisk stof i spildevandet sænkes betydeligt.

(4) I betragtning af den høje COD i tilløbsvandet blev BAC valgt som den avancerede behandlingsproces for yderligere at reducere organisk stof i spildevandet. Aktivt kul har et stort specifikt overfladeareal, der tillader organisk materiale og mikroorganismer at klæbe til det, forlænge deres kontakttid og derved forbedre mikrobiel nedbrydningseffektivitet. Ud over aktivt kul er tanken også udstyret med et beluftningssystem, som ikke kun øger bevægelseshastigheden af ​​organisk materiale i vandet, giver ilt til mikroorganismer og forbedrer rensningseffektiviteten, men også fremmer kontakt mellem suspenderede mikroorganismer og organiske stoffer i indløbet, hvilket forbedrer behandlingseffektiviteten af ​​suspenderede mikroorganismer.

2.7 Procesenheder og parametre

Procesenhederne og parametrene for dette projekt er vist iTabel 2.

3 Driftsstatus

Dette projekt blev godkendt i juni 2022, hvor alle forurenende indikatorer i spildevandet opfylder de specificerede udledningsstandarder, vist iTabel 3.

4 Driftsomkostninger

De samlede driftsomkostninger for dette projekt er vist iTabel 4.

5 Økonomiske, sociale og miljømæssige fordele

5.1 Økonomiske fordele 

Gennemførelsen af ​​dette projekt har betydelige økonomiske fordele. For det første reducerer det virksomhedens omkostninger. Uden dette projekt ville behandlingen af ​​cirkulerende eksternt dræn fra kraftværket kræve outsourcing til kvalificerede enheder. På grund af den høje koncentration og store volumen af ​​det cirkulerende ydre dræn, er udgifterne til outsourcing af behandling og transport høje. Undladelse af at outsource behandling til kvalificerede enheder vil resultere i bøder fra relevante myndigheder. Derfor reducerer gennemførelsen af ​​dette projekt betydeligt virksomhedens omkostninger til spildevandsrensning og potentielle bøder. For det andet reducerer det sociale omkostninger. Hvis det cirkulerende ydre dræn blev udledt ubehandlet, ville den resulterende vandforurening reducere landbrugs- og fiskeriudbyttet, hvilket påvirker udviklingen af ​​det omkringliggende landbrug og fiskeri. Gennemførelsen af ​​dette projekt reducerer således de sociale omkostninger betydeligt. For det tredje reducerer det indirekte beboernes lægeudgifter. Uden dette projekt ville grundvandsmiljøet uundgåeligt blive forurenet, hvilket bringer de omkringliggende beboeres sundhed i fare og øger deres lægeudgifter betydeligt. Derfor reducerer implementeringen af ​​dette projekt indirekte beboernes lægeudgifter. Endelig øger det grundværdien. Gennemførelsen af ​​dette projekt reducerer forureningen fra kraftværkets cirkulerende eksterne dræning, hvilket gør det omkringliggende land mere attraktivt for investeringer og fabriksbyggeri.

5.2 Sociale ydelser

Gennemførelsen af ​​dette projekt har betydelige sociale fordele. For det første beskytter det det omgivende vandmiljø. Direkte udledning af cirkulerende eksternt dræn med høje koncentrationer af skadelige stoffer vil medføre stor skade på det omgivende vandmiljø og påvirke det akvatiske økosystem. For det andet beskytter det sundheden for nærliggende beboere og forbedrer deres livskvalitet. Den høje koncentration af organisk stof i det cirkulerende ydre dræn ville medføre, at floder bliver sorte og lugtende, hvis de udledes. Derudover vil det påvirke vandkvaliteten betydeligt, hvilket gør det umuligt for vanddyr som fisk at overleve, hvilket fører til ildelugtende fisk og påvirker de omkringliggende beboeres livsmiljø og livskvalitet. Derfor beskytter implementeringen af ​​dette projekt i høj grad sundheden for nærliggende beboere.

5.3 Miljømæssige fordele

Gennemførelsen af ​​dette projekt reducerer markant forurening af omgivende vandområder fra kraftværkets cirkulerende ydre afløb og beskytter nærboendes boligmiljø. Den reducerer årlig CODcr med ca. 385 tons, BOD₅ med ca. 23 tons, TN med ca. 150 tons, TP med ca. 3 tons og SS med ca. 370 tons.

6 Konklusion

Denne projektcase viser, at den kombinerede AO + Fenton reaktionstank + BAC proces effektivt behandler forurenende stoffer i cirkulerende eksternt dræn fra kraftværker og opnår en stabil spildevandskvalitet, der opfylder specificerede udledningsstandarder. CODcr-reduktion når 85%, total kvælstofreduktion når 87%, og total fosforreduktion når 90%. Selvom fjernelseshastighederne for BOD₅ og ammoniaknitrogen ikke er høje på grund af deres lave indstrømningskoncentrationer, opfylder de stadig standarderne. Dette viser, at AO + Fenton reaktionstank + BAC kombineret proces opnår betydelige behandlingseffekter og fremragende spildevandskvalitet til kraftværkscirkulerende eksternt dræn. Denne kombinerede proces kan opnå en høj grad af automatisering, har lave tekniske krav og tilbyder enkel betjening og styring. Det giver værdifuld reference til andre projekter, der behandler cirkulerende eksternt dræn fra kraftværker, samtidig med at det giver betydelige økonomiske, sociale og miljømæssige fordele, hvilket har stor betydning for en bæredygtig udvikling og drift af kraftværker.