Revizyon sou Ekonomize Enèji ak Rediksyon Kabòn nan Sistèm Aere nan Plant Tretman Dlo Ize
Rive nan fen 2020, Lachin te gen 4,326 minisipal -nivo ak pi wo plant tretman dlo ize (WWTP), trete 65.59 milya mèt kib dlo ize chak ane, ak yon konsomasyon elektrisite anyèl 33.77 milya kWh, kontablite pou 0.45% nan konsomasyon elektrisite total nasyonal la. An 2020, konsomasyon elektrisite inite pou chak mèt kib dlo trete se te 0.405 kWh/m³ pou WWTP ki aplike estanda Klas A oswa pi wo a nan "Estanda Egzeyat Polisyon pou Plant Tretman Dlo Minisipal yo" (GB 18918-2002), ak 0.375 kWh/m³ siyifikatif pou estanda sa yo ki pi ba pase mwayèn. nan peyi devlope yo. Malgre ke konsantrasyon an mwayèn enfliyan polyan nan WWTP Chinwa yo se mwens pase 50% nan sa yo ki nan peyi devlope yo, konsomasyon nan elektrisite inite pou chak polyan retire se omwen 100% pi wo. Se poutèt sa, rete konsiderab potansyèl pou ekonomize enèji ak rediksyon kabòn nan WWTP Lachin nan.
Emisyon kabòn ki soti nan WWTP yo gen ladan emisyon dirèk ak endirèk. Dapre "Specifikasyon teknik pou Evalyasyon operasyon ki ba-kabòn nan plant tretman dlo ize" (T/CAEPI 49-2022), emisyon kabòn dirèk yo se sitou CH₄, N₂O, ak CO₂ ki soti nan konbisyon gaz fosil. Emisyon endirèk yo enkli sa ki asosye ak elektrisite, chalè, ak pwodui chimik achte. Jan Panel Entègouvènmantal sou Chanjman Klima (IPCC) defini, CO₂ ki emèt nan pwosesis degradasyon byolojik nan tretman dlo ize pa enkli nan kontablite emisyon kabòn. Pami divès kalite eleman emisyon kabòn nan WWTPs, konsomasyon elektrisite kontribye pwopòsyon ki pi wo a. Jiang Fuhai et al., ki baze sou yon echantiyon 10 WWTP, te jwenn ke pwa kontribisyon nan konsomasyon elektrisite nan emisyon kabòn varye ant 31% ak 64%. Hu Xiang et al., analize 22 WWTP nan basen Chaohu Lake, rapòte ke emisyon kabòn ki soti nan konsomasyon elektrisite te konte pou 61.55% a 73.56%. Pi ba konsantrasyon enfliyan an ak pi wo estanda efluan an, pi wo pwopòsyon an nan emisyon kabòn dirèk, patikilyèman sa yo ki soti nan konsomasyon elektrisite. Sistèm aere yo konsome plis pase 50% elektrisite total yon WWTP. Efikasite operasyonèl nan sistèm aere dirèkteman enpak sou retire nitwojèn ak fosfò. Twòp aere mennen nan konsomasyon nesesè nan sous kabòn andojèn nan dlo ize a, diminye efikasite nan nitwojèn byolojik ak retire fosfò, kidonk ogmante dòz la nan sous kabòn ekstèn ak pwodwi chimik pou retire fosfò, ki an vire ogmante emisyon kabòn nan konsomasyon chimik. Kontinwe, ekonomize enèji nan sistèm aere se kle nan rediksyon kabòn nan WWTPs, fè rechèch sou teknoloji ekonomize enèji sistèm aere trè enpòtan.
1. Rezon pou konsomasyon enèji segondè nan sistèm aere nan WWTP Chinwa
1.1 Chaj aktyèl enfliyan pi ba pase chaj konsepsyon
Chaj enfliyan ki ba gen ladan tou de pousantaj koule ki ba ak konsantrasyon polyan ki ba. Li se yon kòz prensipal nan aere twòp. Twò -aere non sèlman ogmante konsomasyon elektrisite, men tou, twòp sous kabòn andojèn nan dlo ize a epi elve konsantrasyon oksijèn ki fonn nan tank anaerobik ak anoksik, sa ki afekte retire nitwojèn ak fosfò. Sa a nesesite ogmante dòz sous kabòn ak pwodui chimik pou retire fosfò yo, ogmante emisyon kabòn ki asosye yo.
1.1.1 Pousantaj koule ki ba
Tipikman, nan premye ane yo apre konstriksyon yon WWTP, koule enfliyan souvan echwe pou rive nan kapasite konsepsyon akòz devlopman iben an reta oswa konstriksyon rezo egou. Anplis de sa, nan zòn sistèm egou konbine oswa rejyon ki gen gwo dlo lapli ak dlo egou melanje, koule tan sèk-siyifikativman pi ba pase koule move tan-mouye, sa ki lakòz gwo fluctuations koule. Sa a mande pi presi règleman ak kontwòl nan pousantaj aere; otreman, twòp -aere pandan peryòd ki ba-koule komen, sa ki afekte efikasite pou retire kabòn, nitwojèn ak fosfò epi ogmante konsomasyon elektrisite ak pwodui chimik.Figi 1montre varyasyon nan volim tretman dlo ize nan vil Changsha ant sezon sèk ak mouye. Volim tretman sezon mouye-se 30%–40% pi wo pase nan sezon sèk la. Fluctuations sezonye nan volim tretman mande pou kontwòl sistèm aere plis presi.
1.1.2 Konsantrasyon Enfliyan ki ba
Konsantrasyon aktyèl polyan enfliyan yo nan WWTP minisipal Lachin nan yo jeneralman pi ba anpil pase valè konsepsyon. Nan konsepsyon WWTP, kalite enfliyan anjeneral baze sou pwojeksyon nan mitan-a-long-tèm ak rezo egou konplè. Dapre "Standard for Design of Outdoor Wastewater Engineering" (GB 50014-2021), senk -jou demann oksijèn byochimik (BOD₅) pou dlo ize domestik yo kalkile nan 40-60 g / (moun · d), jeneralman pran 40 g / (moun · d). Avèk yon ekoulman dlo ize per capita 200–350 L/(moun·d) nan pifò vil yo, konsantrasyon BOD₅ nan konsepsyon anjeneral varye ant 110 ak 200 mg/L. Estatistik yo montre ke 68% nan WWTP nan peyi Lachin gen yon aktyèl mwayèn chak ane enfliyan BOD₅ pi ba pase 100 mg / L, ak 40% ki gen yon mwayèn anyèl anba a 50 mg / L. Soti nan pèspektiv nan konsantrasyon enfliyan kont aere obligatwa, pifò WWTP Chinwa yo gen sistèm aere ki fèt ak yon sitiyasyon "motè gqo pou yon ti kabwa"-konfigirasyon ak gwo-souffleur kapasite pandan ke demann lè aktyèl la ba. Konfigirasyon sa a fasil mennen nan over-aere ak ogmante konsomasyon enèji.
1.2 Konfigirasyon ki pa rezonab nan kantite ekipman aere
Anpil WWTP yo te konfigirasyon kantite inite ekipman pou aere yo san rezon paske yo pa t konte sou kondisyon fonksyonèl souvan ki ba{0}}chaj yo. Pa egzanp, anpil WWTP ti ak mwayen -tamen konfigirasyon souflè yo nan yon konfigirasyon "2 devwa + 1 sibstiti" (total 3) nan konsepsyon chanm souflè a, ki pi bon nan kondisyon koule konsepsyon ak bon jan kalite. Sepandan, anba kondisyon chaj enfliyan ki ba, opere menm yon sèl soufle nan pwodiksyon minimòm li ka lakòz twòp -aere ak ogmante konsomasyon pouvwa. Pandan ke enstale kondui frekans varyab (VFD) oswa lòt mwayen pou diminye rezèv lè a ka evite twòp -aere, mezi sa yo ka deplase operasyon soufle la lwen zòn ki wo-efikas li yo, diminye efikasite ak gaspiye enèji. Etandone konsantrasyon enfliyan jeneralman ba yo, yo ta dwe konsidere estrateji tankou ogmante kantite souffleur pandan y ap diminye kapasite inite endividyèl yo pou satisfè bezwen regilasyon demann lè pandan peryòd chaj ki ba. Istorikman, bidjè limite ak gwo pri souflè enpòte gwo-pèfòmans te mennen nan mwens-konfigirasyon inite yo. Avèk spirasyon teknoloji domestik -pèfòmans ak pri redwi, kondisyon yo favorab kounye a pou optimize konfigirasyon soufle pou reyalize ekonomize enèji ak rediksyon kabòn.
1.3 Ba Efikasite nan Ekipman Aere
Gen kèk WWTP ki pi ansyen, ki te konstwi ak teknoloji nan epòk yo, anplwaye ekipman aere ki ba-efikasite, gwo-enèji-konsomasyon. Dapre estanda aktyèl teknolojik ak efikasite enèji, ekipman tankou souflè Roots, milti-sufflatè santrifujeur ki ba-vitès, aeratè disk, ak aeratè bwòs yo konsidere kòm yon efikasite ba-, anjeneral ki varye ant 40% ak 65% efikasite-15% a 40% pi ba pase santrifujeur modèn. Anplis de sa, nan WWTP ki sèvi ak aere byen -ti wonn difize nan pwosesis Anaerobic-Anoxic-Oxic (A₂/O) oswa Anoxic-Oxic (A/O), aje oswa bouche difize diminye efikasite transfè oksijèn ak ogmante rezistans, kidonk ogmante konsomasyon enèji.
1.4 Konfigirasyon ki pa rezonab nan mixers nan tank byolojik
Nan twou oksidasyon ak aeratè sifas, ekipman an sèvi tou de aere ak fonksyon melanje / pouse. Sa a se yon konsepsyon rezonab anba kondisyon chaj konsepsyon. Sepandan, nan kondisyon ki ba-chaj, diminye oswa sispann ayerasyon ka nesesè, men pou anpeche labou tabli oswa separasyon likid-solid, yo dwe kenbe ase vitès koule, fòse operasyon kontinyèl nan aeratè ak lakòz twòp -aere, retire pòv eleman nitritif, ak fatra enèji. Pou plis enèji -operasyon efikas nan chaj ki ba, twou oksidasyon yo ta dwe ekipe ak melanje byen konfigirasyon submersible.
Nan pwosesis A₂/O ak A/O, tank aerobic yo anjeneral konplètman kouvri ak difize ti wonn byen -san mixer dedye, konte sou ase aere pou anpeche rezoud. Anba chaj ki ba, diminye aere oswa aplike aere tanzantan pou fè pou evite twòp -aere ka fasilman mennen nan depoze depo, ki afekte tretman an. Pou opere pi efikas nan chaj ki ba, tank A₂/O ak A/O aerobic ta dwe konsidere ajoute mixer apwopriye.
2. Apwòch teknik pou ekonomize enèji ak rediksyon kabòn nan sistèm aere WWTP
2.1 Ranplasman ak gwo -Ekipman Aere Efikasite
WWTP ki toujou ap itilize ekipman ki ba-efikas tankou souffleur Roots, milti-sufflatè santrifujeur ki ba-vitès milti{-vitès, aeratè disk, oswa aeratè bwòs, oswa moun ki gen ekipman ki gen anpil laj e ki pa efikas, ta dwe fè evalyasyon efikasite enèji nan yon fason pou ekonomize enèji-ekonomize enèji ak ranplase yo ak nouvo modèl-rediksyon kabòn,{4}}rediksyon tan. Kounye a, gwo-souffleur vitès tankou yon sèl-etap gwo-souffleur santrifujeur, souffleur mayetik kote yo pote, ak souffleur lè yo itilize nan gwo WWTP tipikman gen efikasite ant 80% ak 85%. Sepandan, mache a kounye a manke ti -kapasite gwo-pwodwi santrifujeur santrifujeur. WWTP ki gen kapasite pi ba pase 2,000 m³/d toujou konte sou ekipman mwens efikas tankou souflè Rasin, ak efikasite jeneralman ant 40% ak 65%, ki endike potansyèl enpòtan pou amelyorasyon. Se poutèt sa, devlope ekipman aere ti -pi efikas pou ekonomize enèji ak rediksyon kabòn nan ti WWTP yo.
2.2 Konvèsyon soti nan Ayerasyon Sifas a Aerasyon Fine-Bubble Difize
Bay yon pwofondè dlo apwopriye, ayerasyon difize ti wonn byen -pi plis enèji-efikas pase aere sifas yo. Konvèti twou oksidasyon soti nan sifas la nan aere ki difize amann-ti wonn ka bay bon rezilta ekonomize enèji-. Soti nan pwojè ranfòsman aplike, konvèsyon sa yo pa sèlman reyalize ekonomi enèji enpòtan, men tou amelyore efikasite retire eleman nitritif byolojik. Etid Chen Chao a te note ke apre yon sèl WWTP konvèti, konsomasyon elektrisite total diminye pa 24.7%, pandan y ap pousantaj retire pou nitwojèn amonyak, COD, ak total fosfò ogmante pa 30.39%, 5.39%, ak 2.09%, respektivman. Xie Jici et al. rapòte ekonomi enèji nan 0.09-0.12 kWh/m³ apre yon konvèsyon menm jan an, ak amelyorasyon siyifikatif nan efikasite retire eleman nitritif byolojik. Nan bon -aere ti wonn, efikasite transfè oksijèn gen yon relasyon pozitif ak pwofondè dlo. Anba yon sèten pwofondè kritik, efikasite li yo ka pi ba pase aere sifas yo. Anjeneral, yon pwofondè dlo ki pi gran pase 4 m konsidere kòm yon kondisyon apwopriye pou konvèti twou oksidasyon nan aere difize ti wonn byen -.
3. Apwòch teknik pou ekonomize enèji ak rediksyon kabòn nan sistèm aere WWTP
3.1 Ranplasman ak gwo -Ekipman Aere Efikasite
WWTP ki toujou ap itilize ekipman ki ba-efikas tankou souffleur Roots, milti-sufflatè santrifujeur ki ba-vitès milti{-vitès, aeratè disk, oswa aeratè bwòs, oswa moun ki gen ekipman ki gen anpil laj e ki pa efikas, ta dwe fè evalyasyon efikasite enèji nan yon fason pou ekonomize enèji-ekonomize enèji ak ranplase yo ak nouvo modèl-rediksyon kabòn,{4}}rediksyon tan. Kounye a, gwo-souffleur vitès tankou yon sèl-etap gwo-souffleur santrifujeur, souffleur mayetik kote yo pote, ak souffleur lè yo itilize nan gwo WWTP tipikman gen efikasite ant 80% ak 85%. Sepandan, mache a kounye a manke ti -kapasite gwo-pwodwi santrifujeur santrifujeur. WWTP ki gen kapasite pi ba pase 2,000 m³/d toujou konte sou ekipman mwens efikas tankou souflè Rasin, ak efikasite jeneralman ant 40% ak 65%, ki endike potansyèl enpòtan pou amelyorasyon. Se poutèt sa, devlope ekipman aere ti -pi efikas pou ekonomize enèji ak rediksyon kabòn nan ti WWTP yo.
3.2 Konvèsyon soti nan Ayerasyon Sifas a Fine-Ayerasyon Bubble Difize
Bay yon pwofondè dlo apwopriye, ayerasyon difize ti wonn byen -pi plis enèji-efikas pase aere sifas yo. Konvèti twou oksidasyon soti nan sifas la nan aere ki difize amann-ti wonn ka bay bon rezilta ekonomize enèji-. Soti nan pwojè ranfòsman aplike, konvèsyon sa yo pa sèlman reyalize ekonomi enèji enpòtan, men tou amelyore efikasite retire eleman nitritif byolojik. Etid Chen Chao a te note ke apre yon sèl WWTP konvèti, konsomasyon elektrisite total diminye pa 24.7%, pandan y ap pousantaj retire pou nitwojèn amonyak, COD, ak total fosfò ogmante pa 30.39%, 5.39%, ak 2.09%, respektivman. Xie Jici et al. rapòte ekonomi enèji nan 0.09-0.12 kWh/m³ apre yon konvèsyon menm jan an, ak amelyorasyon siyifikatif nan efikasite retire eleman nitritif byolojik. Nan bon -aere ti wonn, efikasite transfè oksijèn gen yon relasyon pozitif ak pwofondè dlo. Anba yon sèten pwofondè kritik, efikasite li yo ka pi ba pase aere sifas yo. Anjeneral, yon pwofondè dlo ki pi gran pase 4 m konsidere kòm yon kondisyon apwopriye pou konvèti twou oksidasyon nan aere difize ti wonn byen -.
3.3 Teknoloji aere tanzantan
Pou WWTP ki gen konsantrasyon enfliyan ki ba, ayerasyon tanzantan kontinyèl-koule efikasman abòde pwoblèm nan retire pòv eleman nitritif ak gwo konsomasyon enèji ki te koze pa twòp-aere. Li enplike kontinyèl enfliyan ak koule efluan pandan y ap sistèm nan aere opere nan sik nan aere sou / koupe. Apre rechèch ARAKI et al. 1986 sou aere tanzantan pou retire nitwojèn nan twou oksidasyon, anpil entelektyèl te fè etid eksperimantal. Hou Hongxun et al. te fè yon esè -echèl konplè nan yon WWTP 100,000 m³/d lè l sèvi avèk aere kontinyèl-koule tanzantan nan yon twou oksidasyon, reyalize yon ogmantasyon 20% nan retire total nitwojèn, yon ogmantasyon 49% nan retire total fosfò, ak yon rediksyon 21% nan konsomasyon enèji total plant yo. He Quan et al., nan yon 40,000 m³/d WWTP oksidasyon twou esè lè l sèvi avèk yon 2-èdtan sou / 2{-èdtan koupe sik, te jwenn ke konpare ak aere kontinyèl, aere tanzantan sove 42% nan enèji aere, ogmante retire total nitwojèn pa 9.6%, ak retire total nan sezon fredi 9% anba fosfò. kondisyon tanperati ki ba-. Zheng Wanlin et al., nan yon jijman pwosesis 40,000 m³/d WWTP A₂/O lè l sèvi avèk yon sik sou 3-èdtan / 3 èdtan koupe, kenbe bon jan kalite efluan ki estab ki konfòm ak estanda pandan y ap ekonomize 18.3% nan konsomasyon elektrisite. Kounye a, aplikasyon plen echèl nan aere tanzantan koule kontinyèl yo toujou limite, ak plizyè defi teknik ki rete.
Pou pwosesis A₂/O ki itilize aere ti wonn amann-, de faktè limite aplikasyon lajè aere tanzantan. Premyèman, gwo-souffleur santrifujeur yo pwodwi gwo-desibèl, bri byen file lè demaraj; monte bisiklèt souvan pou operasyon tanzantan kreye polisyon bri. Dezyèmman, sik demaraj souvan-sispann pou blowers mayetik/lè yo lakòz BEARINGS ki pa gen kontak yo kontinye kontakte lojman an, fasil mennen nan domaj kote yo pote, ogmante pousantaj echèk, ak lavi redwi.
Lè w ap aplike aere tanzantan nan twou oksidasyon oswa pwosesis A₂/O, yo dwe asire ase vitès melanje pandan peryòd ki pa -aere, ki kapab mande pou melanje adisyonèl pou anpeche depo depo. Konsantrasyon nitwojèn amonyak ka ogmante rapidman pandan non-aere, sa ki riske depase enstantane. Se poutèt sa, gen plis rechèch ki nesesè pou syantifikman mete ak ajiste sik aere, pi byen amelyore ekonomi enèji ak retire polyan pandan y ap evite depase enstantane nitwojèn amonyak.
Enkyetid WWTP yo konsènan depase potansyèl nitwojèn amonyak enstantane se yon gwo baryè nan aplikasyon lajè nan aere tanzantan. Nan mwa janvye 2022, Ministè Ekoloji ak Anviwònman te pibliye yon konsiltasyon sou yon bouyon amannman nan GB 18918-2002, sitou pwopoze pou ajoute limit maksimòm akseptab pou mezi sèl. Limit mezi sèl pwopoze sa yo siyifikativman pi wo pase limit orijinal mwayèn chak jou yo, pandan y ap mwayèn chak jou yo rete san okenn chanjman. Pa egzanp, pou klas A estanda, yon sèl mezi pi ba pase 10 mg/L (15 mg/L pi ba pase 12 degre) ta akseptab si mwayèn chak jou rete pi ba pase 5 mg/L (8 mg/L anba 12 degre). Si yo aplike, amannman sa a ta ka ede adrese enkyetid regilasyon konsènan depase enstantane nan aere tanzantan, fasilite aplikasyon li nan pwosesis twou oksidasyon.
3.4 Teknoloji aere egzak
Pousantaj koule WWTP ak konsantrasyon enfliyan yo varye anpil, menm pandan tout jounen an, sa ki lakòz demann lè varyab. Konte sèlman sou eksperyans manyèl-ajisteman ki baze sou fè kontwòl egzak difisil epi yo ka konpwomèt estabilite kalite efluan yo. Avèk pwogrè nan done gwo ak entèlijans atifisyèl, konsèp nan aere egzak te parèt. Teknoloji aere egzak yo te aplike nan kèk WWTP, tipikman reyalize 10%-20% ekonomi enèji nan sistèm aere. Konbine aere egzak ak lòt modifikasyon pwosesis ka bay pi bon rezilta. Zhu Jie et al. Enplemante ayerasyon egzak nan yon pwosesis A/O WWTP milti-etap, ki te reyalize 49.8% ekonomi enèji nan sistèm aere a. Ayerasyon egzak ak entèlijan reprezante direksyon enpòtan nan lavni pou ekonomize enèji ak rediksyon kabòn. Limit aktyèl egziste nan kapasite tan reyèl ak presizyon nan akizisyon done ak analiz pou sistèm sa yo. Yo bezwen plis dekouvèt teknolojik nan tan reyèl -kontwòl egzak souflè ak tiyo ak distribisyon lè egzat.
4. Konklizyon
Ekonomize enèji nan sistèm aere se kle nan rediksyon kabòn nan WWTPs. Rezon prensipal pou gwo konsomasyon enèji nan sistèm aere WWTP Chinwa yo se chaj enfliyan ki ba, ki fasil mennen nan plis -aere, gaspiye elektrisite ak ogmante emisyon kabòn ki soti nan ni pouvwa ni pwodwi chimik yo. Lòt rezon enkli ekipman ki aje/ki ba-efikas ak konfigirasyon ki pa rezonab nan ekipman aere ak melanje. Mwayen efikas pou reyalize ekonomize enèji ak rediksyon kabòn gen ladan ranplase ekipman aere ki ba -efikasite ak gwo-efikas, konvèti sifas nan aere difize ti wonn byen-, ak aplike teknoloji tankou aere kontinyèl -koule tanzantan ak aere egzak.