Penggunaan Proses Gabungan AO-Fenton-BAC dalam Rawatan Perihalan Saliran Luar Beredar Loji Janakuasa

Penggunaan Proses Gabungan AO + Fenton Reaction Tank + BAC untuk Merawat Saliran Luar Beredar di Loji Janakuasa

Sistem air beredar ialah sistem penyejukan penting yang diperlukan untuk operasi loji kuasa. Prinsipnya melibatkan memasukkan air sejuk ke dalam pemeluwap untuk peredaran berterusan bagi menyejukkan unit. Sistem ini mencapai keseimbangan melalui blowdown berterusan dan pengisian semula dengan sumber air baharu. Sebahagian daripada air dalam sistem air beredar menjadi panas dan menghasilkan wap, yang dilepaskan ke atmosfera melalui bahagian atas, manakala sebahagian lagi dilepaskan ke alam sekitar sebagai pengaliran saliran luar dari loji kuasa.

Pada masa ini, kebanyakan loji kuasa domestik menggunakan proses "prarawatan + ultraturasan + osmosis terbalik" untuk merawat saliran luar yang beredar. Walau bagaimanapun, proses ultrafiltrasi dan osmosis songsang mempunyai beberapa masalah: (1) Proses prarawatan yang tidak mencukupi mengakibatkan kesan prarawatan yang lemah, yang mengurangkan kecekapan rawatan proses berikutnya. (2) Semasa operasi, membran kerap dan teruk tersumbat oleh bahan pencemar, memerlukan pengendali melakukan pembersihan kimia membran yang kerap, memendekkan hayat perkhidmatan membran, memerlukan penggantian membran yang kerap, dan mengakibatkan kos penggantian membran yang tinggi. Perencat skala dan perencat kakisan memendakan semasa operasi, menyumbat penapis kartrij dan membran osmosis songsang, yang membawa kepada pembersihan kimia membran yang kerap dan penggantian kartrij penapis semasa operasi. Selain itu, perencat skala dan perencat kakisan mudah bertindak balas dengan-ion valen tinggi, menjejaskan pembentukan flok, mengakibatkan keberkesanan pembekuan yang lemah. (3) Sistem membran memerlukan pelaburan pembinaan yang tinggi dan menuntut kepakaran teknikal yang tinggi daripada pengendali semasa operasi dan penyelenggaraan.

Loji rawatan air sisa yang komprehensif di loji kuasa tertentu menggunakan proses gabungan AO + tangki tindak balas Fenton + BAC untuk merawat saliran luaran yang beredar. Proses ini bukan sahaja mencapai kualiti efluen yang baik dan operasi mudah tetapi juga mengurangkan kos operasi loji dengan ketara dan melindungi persekitaran ekologi sekeliling.
 

1 Analisis Kualiti Air Sisa

Saliran luar yang beredar dari loji janakuasa terutamanya berasal daripada air yang digunakan untuk unit penyejukan melalui peredaran berterusan dalam pemeluwap. Air sisa jenis ini dicirikan oleh kepekatan bahan organik yang rendah dan kebolehbiodegradan yang lemah. Selain itu, untuk mengelakkan penskalaan saluran paip semasa peredaran semula air penyejuk, loji janakuasa kerap menambah perencat skala dan perencat kakisan pada air yang beredar, menghasilkan jumlah kandungan nitrogen yang agak tinggi dalam air penyejuk yang beredar. Ciri-ciri lain termasuk kemasinan tinggi, kepekatan tinggi ion valen-tinggi seperti Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺ dan kekerasan yang agak tinggi.

Berdasarkan ciri-ciri air sisa ini, loji rawatan air sisa yang komprehensif mula-mula memasang tangki AO untuk mengeluarkan nitrogen ammonia dan jumlah nitrogen daripada air sisa. Selepas itu, tangki tindak balas Fenton telah dipasang selepas proses rawatan biologi untuk menjana oksidan kuat melalui tindak balas kimia antara hidrogen peroksida dan ferus sulfat, mengurai sebatian organik recalcitrant kepada yang mudah terdegradasi dan mengurangkan permintaan oksigen kimia dan jumlah fosforus. Akhirnya, tangki pemendapan tiub condong dan tangki BAC digunakan untuk mengeluarkan SS dan nitrogen ammonia, mencapai pematuhan.

2 Gambaran Keseluruhan Projek

2.1 Kadar Aliran dan Kualiti Air

Kadar aliran ialah 220 m³/j. Kualiti air influen ditentukan berdasarkan data pemantauan, dan kualiti efluen mesti mematuhi piawaian pelepasan Kelas A "Standard Pelepasan Bahan Pencemar untuk Loji Rawatan Air Sisa Perbandaran" (GB18918-2002). Seperti yang ditunjukkan dalamJadual 1, air sisa influen dalam projek ini dicirikan oleh CODcr yang tinggi, jumlah nitrogen, jumlah fosforus, dan SS, dengan nitrogen ammonia dan jumlah fosforus yang agak rendah.

 2.2 Cabaran Utama Projek

Air sisa dalam projek ini mengedarkan saliran luar dari loji kuasa. Cabaran utama dalam rawatan adalah bahan pencemar keras seperti CODcr, jumlah fosforus, dan jumlah nitrogen dalam air sisa pengeluaran.

(1) Air sisa mempunyai nisbah B/C yang rendah. Semasa operasi sebenar projek ini, influen mungkin mengandungi sejumlah besar bahan organik keras yang sukar dibiodegradasi, dengan nisbah B/C kira-kira 0.08, yang termasuk dalam kategori sukar-untuk-biodegradasi. Proses rawatan untuk projek ini perlu memasukkan langkah-langkah pengoksidaan lanjutan untuk meningkatkan nisbah B/C dan dengan itu meningkatkan kebolehbiodegradan. Ini merupakan cabaran utama dalam merawat air sisa untuk projek ini.

(2) Air kumbahan mengandungi sebatian organik makromolekul yang tinggi, yang sukar disingkirkan melalui rawatan biologi konvensional sahaja. Ini adalah satu lagi cabaran utama dalam merawat air sisa untuk projek ini.

(3) Untuk mengurangkan kos operasi dan meningkatkan kecekapan projek, reka bentuk harus meminimumkan bilangan pam yang digunakan untuk mengangkat air sisa dan enap cemar, dan menggunakan aliran graviti secara maksimum. Ini mewakili fokus utama untuk projek ini dan sangat penting untuk mengurangkan kos operasi.

2.3 Proses Rawatan

(1) Proses prarawatan. Air sisa dalam projek ini mengandungi banyak jenis bahan pencemar, mempunyai komposisi yang kompleks, dan mempamerkan variasi pH yang ketara, menjadikan rawatan komprehensif sukar dan mahal. Tangki penyamaan dipasang secara berasingan dalam proses prarawatan untuk menyeragamkan dan menyamakan aliran, mengurangkan kesan turun naik kualiti air pada sistem rawatan air sisa.

(2) Proses rawatan biologi. Proses tersebut perlu maju, matang, cekap, mudah dikendalikan, sangat pintar, memerlukan ruang yang minimum dan mempunyai kos operasi yang rendah. Proses "AO" telah dipilih untuk projek ini. Proses ini digunakan secara meluas di China, menampilkan teknologi canggih dan matang, kecekapan penulenan tinggi, pembuatan mudah, pengeluaran sisa enapcemar yang rendah dan kualiti efluen yang boleh dipercayai.

(3) Proses rawatan lanjutan. Proses "Pengoksidaan Fenton + tangki sedimentasi tiub condong + BAC" telah dipilih sebagai proses rawatan lanjutan untuk projek ini. Proses ini menggunakan radikal bebas pengoksidaan kuat yang dihasilkan oleh tindak balas Fenton untuk mengoksida dan menguraikan sisa sebatian organik recalcitrant, menukarkannya kepada sebatian organik yang boleh didegradasi oleh mikroorganisma semula jadi. Pada masa yang sama, ia meningkatkan penyingkiran fosforus melalui langkah kimia, berfungsi sebagai perlindungan untuk memastikan pematuhan fosforus keseluruhan. Selepas itu, penyingkiran bahan organik diselesaikan melalui pemendapan dalam tangki pemendapan tiub condong dan penjerapan dan biodegradasi dalam tangki BAC, memenuhi piawaian pelepasan.

(4) Proses rawatan enap cemar. Tangki penebalan enapcemar mempunyai kapasiti penyimpanan yang kuat, penggunaan kuasa yang rendah, kos operasi yang rendah dan operasi yang mudah. Penekan skru mempunyai peralatan dan kos penyelenggaraan yang rendah, menempati ruang yang minimum, menggunakan kurang bahan kimia, menghasilkan bunyi yang rendah, dan mencapai kekeringan kek enapcemar antara 20% dan 25%, menunjukkan prestasi penyahairan yang baik.

2.4 Gambarajah Aliran Proses

Loji rawatan air sisa menggunakan proses "tangki AO + tangki pemendapan sekunder + tangki tindak balas Fenton + tangki pemendapan tiub condong + BAC + tangki pembasmian kuman", seperti yang ditunjukkan dalamRajah 1.

2.5 Unit dan Fungsi Proses

(1) Tangki penyamaan. Mengurangkan kesan turun naik beban organik pada proses rawatan seterusnya, menghalang perubahan pantas dalam kadar aliran atau kualiti air daripada menjejaskan proses rawatan hiliran (biologi atau kimia), dan mengekalkan persekitaran yang stabil untuk mikroorganisma dalam proses rawatan biologi dan persekitaran tindak balas yang stabil dalam proses rawatan kimia. Pam tenggelam dipasang di dalam tangki untuk mengangkat air sisa ke tangki anoksik.

(2) tangki AO. Tangki AO dilengkapi dengan gabungan pembungkusan dan pengadun tenggelam. Pembungkusan gabungan menyediakan ruang hidup yang luas untuk menyahnitrifikasi mikroorganisma dan mikroorganisma aerobik, manakala pengadun tenggelam memastikan pengedaran seragam bahan organik di dalam air. Dalam tangki anoksik, sebahagian besar nitrogen ammonia dikeluarkan. Dalam tangki aerobik, kebanyakan bahan organik dialihkan, nitrogen ammonia ditukar kepada nitrogen nitrat, dan persekitaran aerobik dicipta untuk organisma terkumpul fosforus-untuk mengambil fosforus. Enap cemar kaya fosforus-akhirnya dialihkan dalam tangki pemendapan sekunder sebagai enap cemar.

(3) Tangki pemendapan sekunder. Tangki pemendapan sekunder dilengkapi dengan pengikis jambatan kembara dan pam enap cemar. Selepas pemendapan, enap cemar dikikis ke dalam corong enap cemar oleh pengikis jambatan bergerak dan kemudian dipam ke tangki enap cemar dengan pam enap cemar, mengurangkan SS dalam air sisa dengan ketara.

(4) Tangki tindak balas Fenton. Pada pH rendah, H₂O₂ diuraikan secara pemangkin oleh Fe²⁺ untuk menghasilkan ·OH, yang boleh mengoksidakan kebanyakan sebatian organik dalam air. Ia juga boleh mengoksidakan sepenuhnya sebatian organik yang sukar dirawat dengan tindak balas pengoksidaan kimia biologi atau konvensional. ·OH bertindak balas dengan bahan organik dalam air buangan, menguraikannya menjadi CO₂ dan air, dengan ketara mengurangkan kepekatan-}untuk-merawat sebatian organik dalam air sisa dan meningkatkan nisbah B/C, dengan itu meningkatkan kecekapan rawatan tangki BAC berikutnya.

(5) Tangki pemendapan tiub condong. Pembungkusan tiub condong dalam tangki pemendapan tiub condong mengagregat pepejal terampai dan flok yang terbentuk dalam tangki tindak balas Fenton pada permukaan tiub condong. Melalui graviti, enap cemar mendap di bahagian bawah dan dipam ke tangki penebalan enap cemar oleh pam enap cemar, mengurangkan SS dalam air sisa.

(6) Tangki perantaraan. Memastikan kualiti dan kadar aliran air sisa yang stabil, menjamin penapisan seragam dan stabil dalam penapis karbon diaktifkan biologi dan meningkatkan kecekapan penapisan tangki BAC.

(7) Tangki BAC dan tangki cuci belakang. Tangki BAC mengandungi media penapis karbon teraktif, yang mempunyai kapasiti penjerapan yang kuat, menapis bahan berbahaya dan mikroorganisma di dalam air dengan berkesan dan mengeluarkan pepejal terampai. Tangki cuci belakang dilengkapi dengan pam cuci belakang untuk mencuci belakang media penapis dalam penapis, mengelakkan penyumbatan.

(8) Tangki pembasmian kuman. Natrium hipoklorit ditambah ke dalam tangki untuk membunuh bakteria berbahaya di dalam air, mengurangkan kandungan bakteria berbahaya dalam air sisa.

(9) Tangki enap cemar dan penekan skru. Enapcemar daripada tangki AO, tangki pemendapan sekunder, tangki pemendapan tiub condong, dan tangki BAC dipam ke dalam tangki enapcemar oleh pam enapcemar. Selepas pekat, enap cemar dipam ke dalam penekan skru oleh pam enap cemar (dengan PAM kationik ditambah semasa penyahairan). Melalui tangki penebalan enapcemar dan penekan skru, kandungan lembapan enapcemar dikurangkan dengan ketara, memudahkan pelupusan.

2.6 Ciri-ciri Proses Gabungan

(1) Tangki AO mempunyai kecekapan penyingkiran yang tinggi untuk bahan organik, nitrogen ammonia, dan bahan pencemar lain dalam air sisa. Dalam tangki anoksik, bakteria menggunakan sebatian organik yang mengandungi C untuk menambah tenaga mereka dan mengurangkan nitrogen nitrat yang dikembalikan daripada tangki aerobik kepada N₂, melengkapkan penyahtelan sambil juga mengeluarkan sebahagian daripada BOD₅. Tindak balas hidrolisis juga berlaku dalam tangki anoksik, meningkatkan nisbah B/C air sisa dan meningkatkan kebolehbiodegradannya. Dalam tangki aerobik, sebahagian besar bahan organik dan fosforus dikeluarkan, dan nitrogen ammonia ditukar kepada nitrogen nitrat.

(2) Tangki tindak balas Fenton menggunakan reagen Fenton pengoksidaan kuat (Fe²⁺ dan H₂O₂ bercampur dalam perkadaran tertentu) untuk menghasilkan ·OH pengoksidaan tinggi, yang memberikan kesan rawatan pengoksidaan yang baik. Hasil tindak balas CO₂ dan air bukan-toksik dan tidak berbahaya. Proses ini mempunyai ciri-ciri operasi yang baik, kelajuan dan kos rawatan yang agak rendah pada suhu bilik, kecekapan pengoksidaan yang tinggi, kos rawatan yang rendah, dan boleh mengurangkan dengan ketara kesukaran rawatan air sisa.

(3) Dari perspektif perusahaan, menyusun tangki AO dahulu dan kemudian tangki tindak balas Fenton dengan ketara mengurangkan kos operasi berbanding dengan menyusun tangki tindak balas Fenton dahulu dan kemudian tangki AO. Jika tangki tindak balas Fenton diletakkan dahulu dan kemudian tangki AO, beban organik pada tangki AO akan meningkat, memerlukannya untuk merawat-molekul organik bervalensi tinggi yang terbentuk daripada pengoksidaan sebatian organik recalcitrant dalam tangki tindak balas Fenton. Ini memerlukan penambahan sejumlah besar sumber karbon semasa operasi, meningkatkan kos perolehan sumber karbon dan kos operasi dengan ketara. Menyusun tangki AO terlebih dahulu dan kemudian tangki tindak balas Fenton membolehkan rawatan bahan organik terurai di bahagian hadapan dan bahan organik recalcitrant di bahagian belakang, mengurangkan kos operasi sambil menurunkan kepekatan bahan organik dalam air sisa dengan ketara.

(4) Memandangkan COD yang tinggi dalam influen, BAC telah dipilih sebagai proses rawatan lanjutan untuk mengurangkan lagi bahan organik dalam air sisa. Karbon teraktif mempunyai luas permukaan khusus yang besar, membenarkan bahan organik dan mikroorganisma melekat padanya, memanjangkan masa sentuhan mereka dan dengan itu meningkatkan kecekapan penguraian mikrob. Sebagai tambahan kepada karbon teraktif, tangki itu juga dilengkapi dengan sistem pengudaraan, yang bukan sahaja meningkatkan kelajuan pergerakan bahan organik di dalam air, membekalkan oksigen kepada mikroorganisma, dan meningkatkan kecekapan penulenan, tetapi juga menggalakkan sentuhan antara mikroorganisma terampai dan bahan organik dalam influen, meningkatkan kecekapan rawatan mikroorganisma terampai.

2.7 Unit dan Parameter Proses

Unit proses dan parameter untuk projek ini ditunjukkan dalamJadual 2.

3 Status Operasi

Projek ini lulus penerimaan pada Jun 2022, dengan semua penunjuk pencemar dalam efluen memenuhi piawaian pelepasan yang ditentukan, ditunjukkan dalamJadual 3.

4 Kos Operasi

Jumlah kos operasi untuk projek ini ditunjukkan dalamJadual 4.

5 Faedah Ekonomi, Sosial dan Alam Sekitar

5.1 Faedah Ekonomi 

Pelaksanaan projek ini mempunyai faedah ekonomi yang ketara. Pertama, ia mengurangkan kos perusahaan. Tanpa projek ini, rawatan pengaliran saliran luar dari loji kuasa akan memerlukan penyumberan luar kepada entiti yang layak. Oleh kerana kepekatan yang tinggi dan jumlah besar saliran luar yang beredar, rawatan penyumberan luar dan kos pengangkutan adalah tinggi. Kegagalan menyumber luar layanan kepada entiti yang layak akan mengakibatkan denda daripada pihak berkuasa yang berkaitan. Oleh itu, pelaksanaan projek ini dengan ketara mengurangkan kos rawatan air sisa perusahaan dan potensi denda. Kedua, ia mengurangkan kos sosial. Jika saliran luar yang beredar dibuang tanpa dirawat, pencemaran air yang terhasil akan mengurangkan hasil pertanian dan perikanan, menjejaskan pembangunan pertanian dan perikanan di sekelilingnya. Oleh itu, pelaksanaan projek ini mengurangkan kos sosial dengan ketara. Ketiga, ia secara tidak langsung mengurangkan perbelanjaan perubatan penduduk. Tanpa projek ini, persekitaran air bawah tanah sudah pasti akan tercemar, membahayakan kesihatan penduduk sekitar dan meningkatkan perbelanjaan perubatan mereka dengan ketara. Justeru, pelaksanaan projek ini secara tidak langsung mengurangkan perbelanjaan perubatan penduduk. Akhirnya, ia meningkatkan nilai tanah. Pelaksanaan projek ini mengurangkan pencemaran daripada saliran luar yang beredar di loji janakuasa, menjadikan tanah sekitar lebih menarik untuk pelaburan dan pembinaan kilang.

5.2 Faedah Sosial

Pelaksanaan projek ini mempunyai faedah sosial yang ketara. Pertama, ia melindungi persekitaran air di sekelilingnya. Pelepasan terus saliran luar yang beredar dengan kepekatan bahan berbahaya yang tinggi akan menyebabkan kemudaratan besar kepada persekitaran air di sekeliling dan menjejaskan ekosistem akuatik. Kedua, ia melindungi kesihatan penduduk berhampiran dan meningkatkan kualiti hidup mereka. Kepekatan bahan organik yang tinggi dalam saliran luar yang beredar akan menyebabkan sungai menjadi hitam dan berbau jika dibuang. Selain itu, ia akan menjejaskan kualiti air dengan ketara, menjadikannya mustahil untuk haiwan akuatik seperti ikan untuk terus hidup, membawa kepada ikan-berbau busuk dan menjejaskan persekitaran hidup serta kualiti hidup penduduk sekitar. Oleh itu, pelaksanaan projek ini sangat melindungi kesihatan penduduk berhampiran.

5.3 Faedah Alam Sekitar

Pelaksanaan projek ini dengan ketara mengurangkan pencemaran badan air di sekeliling daripada saliran luar yang beredar di loji janakuasa dan melindungi persekitaran tempat tinggal penduduk berhampiran. Ia mengurangkan CODcr tahunan sebanyak kira-kira 385 tan, BOD₅ sebanyak kira-kira 23 tan, TN sebanyak kira-kira 150 tan, TP sebanyak kira-kira 3 tan, dan SS sebanyak kira-kira 370 tan.

6 Kesimpulan

Kes projek ini menunjukkan bahawa proses gabungan AO + Fenton tangki tindak balas + BAC berkesan merawat bahan pencemar dalam mengedarkan saliran luar daripada loji kuasa, mencapai kualiti efluen yang stabil yang memenuhi piawaian pelepasan yang ditetapkan. Pengurangan CODcr mencapai 85%, jumlah pengurangan nitrogen mencapai 87%, dan jumlah pengurangan fosforus mencapai 90%. Walaupun kadar penyingkiran untuk BOD₅ dan nitrogen ammonia tidak tinggi disebabkan kepekatan influen yang rendah, ia masih memenuhi piawaian secara konsisten. Ini menunjukkan bahawa proses gabungan tangki tindak balas AO + Fenton + BAC mencapai kesan rawatan yang ketara dan kualiti efluen yang sangat baik untuk loji kuasa yang beredar saliran luaran. Proses gabungan ini boleh mencapai tahap automasi yang tinggi, mempunyai keperluan teknikal yang rendah, dan menawarkan operasi dan pengurusan yang mudah. Ia menyediakan rujukan berharga untuk projek lain yang merawat saliran luaran yang beredar daripada loji janakuasa sambil memberikan faedah ekonomi, sosial dan alam sekitar yang ketara, memegang kepentingan yang besar untuk pembangunan mampan dan operasi loji kuasa.