Amelyorasyon ak pwogrè efikasite nan manbràn difize jarèt amann nan plant tretman dlo ize minisipal yo
Sistèm aere a, yon eleman debaz nan pwosesis tretman dlo ize labou aktive, afekte dirèkteman efikasite tretman ak depans operasyonèl yo. Estatistik yo montre ke aere ka konte pou 40% a 60% nan konsomasyon enèji total yon WWTP tipik. Manbràn difize a, mwayen kle pou transfè oksijèn, detèmine efikasite transfè oksijèn (OTE) ak nivo konsomasyon enèji. Apre yon tan, manbràn souvan soufri soti nan aje, bouche, ak domaj, ki mennen nan diminye OTE ak siyifikativman ogmante itilizasyon enèji.
Lachin gen plis pase 4,000 WWTP minisipal ak yon kapasite tretman anyèl ki depase 60 milya m³. Konsomasyon elektrisite anyèl sistèm aere depase 100 milya kWh. Se poutèt sa, optimize sistèm aere ak amelyore OTE enpòtan anpil pou reyalize objektif "Doub Kabòn". Sepandan, etid anpirik sou ranplasman manbràn difize nan WWTP minisipal domestik yo ra, patikilyèman konsènan evalyasyon konplè sou konsomasyon enèji ak efikasite tretman.
1. Rechèch Estati Optimizasyon Sistèm Ayerasyon
Rechèch entènasyonal konsantre sou amelyorasyon materyèl manbràn ak inovasyon metòd aere. Pou egzanp, Supratec Almay la te devlope manbràn EPDM ak yon efikasite transfè oksijèn 0.33, ak etid US EPA yo endike mikwo-aere ti wonn ekonomize plis pase 30% enèji konpare ak metòd tradisyonèl yo. Chèchè domestik tankou Hu Peng te jwenn optimize ka diminye itilizasyon enèji plant pa 15%-25%.
Sepandan, rechèch ki deja egziste yo gen enpèfeksyon: dominasyon etid laboratwa sou ka reyèl-monde yo, konsantre sou efè a kout tèm sou estabilite alontèm-, ak analiz de endikatè sèl sou benefis konplè. Etid sa a, atravè siveyans alontèm-, sistematik evalye enpak konplè ranplasman manbràn sou efikasite tretman ak konsomasyon enèji, abòde yon twou nan rechèch.
2. Rechèch kontni ak metodoloji
Etid sa a te itilize yon analiz konparatif done operasyonèl anvan ak apre ranplasman manbràn (jen 2020 - mas 2022) nan yon WWTP nan Dongguan, Guangdong. Domèn rechèch kle yo enkli: chanjman nan efikasite retire polyan, karakteristik konsomasyon enèji sistèm aere, mekanis amelyorasyon OTE, ak analiz tekno-ekonomik. Metòd ki enplike siveyans jaden ak analiz laboratwa.
2.1 Apèsi sou sijè a
Ka WWTP a gen yon kapasite konsepsyon de 20,000 m³/d, sèvi ak yon pwosesis A²/O pou dlo egou minisipal, sèvi apeprè 150,000 moun, e li gen yon aktyèl koule chak jou nan 18,000-24,000 m³. Difizeur ti wonn amann kawotchou orijinal yo te nan operasyon pou 8 ane, ki montre siyifikatif aje.
2.2 Amelyorasyon Plan Design
2.2.1 Kalkil demann oksijèn
Based on water quality/quantity, the aerobic zone's daily oxygen demand was >275 kg/h. Lè nou konsidere zòn sèvis, kapasite rezèv oksijèn, ak potansyèl bouche, yo te kalkile rezèv lè nesesè a se 2,400–4,800 m³/h (enfliyan 1,200 m³/h, Air-a-Rapò Dlo 2–4). Sa a egalize a 480 mèt nan tib difize (pwovizyon lè 5-10 m³ / h pou chak mèt), ak yon zòn sèvis anba 2.5 m² pou chak mèt, sa ki pèmèt yon rezèv oksijèn maksimòm ki depase 380 kg / h.
2.2.2 Seleksyon manbràn
Ki baze sou konparezon pèfòmans (Tablo 1), konsidere OTE, ranje airflow, ak pri, EPDM manbràn ti wonn amann yo te chwazi. Paramèt kle: OTE 0.33 (pi wo pase orijinal), koule lè 2-15 m³ / h, lavi sèvis 5-8 ane, ak yon pri -pri inite efikas.
2.2.3 Seleksyon manifakti
Apre yo fin konsilte founisè domestik yo ak konsidere eksperyans lokal yo, yo te chwazi paddle-difize EPDM pou avantaj konplè yo nan rezèv oksijèn, estrikti enstalasyon, ak pri. Yo te enstale yon total de 484 mèt atravè de tank byolojik. Paramèt teknik diferan modèl yo montre nanTablo 2.
2.2.4 Aplikasyon Ranplasman
Ranplasman an nan mwa jen 2021 te pran 7 jou, ki te enplike 484 mèt difize paddle-tip. Plant lan kenbe operasyon kontinyèl pa kouri nan kapasite redwi sou yon bò. Nouvo manbràn yo, ki fèt pou 5 m³/h, opere nan 4-8 m³/h.
2.3 Koleksyon done ak analiz
22 mwa done operasyon yo te kolekte anvan ak apre ranplasman atravè kat kategori: kalite dlo (enfliyan/eflu COD, NH₃-N), paramèt operasyonèl (total volim lè, presyon, DO), konsomasyon enèji (elektrik sistèm aere, aere kWh/m³), ak efikasite (OTE, Air-a{3}Rapò).
3. Chanjman nan Efikasite pou retire polyan
3.1 COD Retire
Apre-ranplasman, retire COD amelyore anpil. COD efluan diminye soti nan 14.2 mg / L a 12.4 mg / L, ak pousantaj retire ogmante soti nan 93.5% a 96.0%. Nouvo sistèm nan demontre tou pi bon estabilite malgre fluktuent COD enfliyan (117-249 mg / L) (Figi 1).
3.2 NH₃-N retire
Amelyorasyon te pi pwononse pou NH₃-N. Avèk nivo enfliyan ki estab, efluan NH₃-N diminye soti nan yon mwayèn de 2.3 mg / L a 0.85 mg / L, ak pousantaj retire rive nan 94.1% (Figi 1). Sa a se atribiye a distribisyon plis inifòm aere, ankouraje kwasans ak aktivite nitrifier, asire ki estab NH₃-N konfòmite.
4. Karakteristik Konsomasyon Enèji Sistèm Aere
4.1 Rapò lè-a-Dlo
Rapò lè -a-dlo a diminye soti nan 3.4 a pi ba pase 2.0, pandan y ap tank aerobic DO te rete estab nan 0.5-1 mg/L (Figi 2), ki endike pi wo efikasite ak estabilite.
4.2 Enèji aere pou chak mèt kib dlo
Konsomasyon enèji aere diminye soti nan 0.073 kWh/m³ a 0.052 kWh/m³, yon rediksyon nan 28.3%. Efè ekonomize enèji a te estab pandan plizyè mwa (Figi 3), ki montre fyab konsistan.
4.3 Konsomasyon enèji pou chak inite polyan yo retire
Sa a metrik diminye soti nan 0.32 kWh / kg a 0.24 kWh / kg, yon rediksyon 25% (Figi 4). Sa a endike nouvo manbràn yo pa sèlman redwi itilizasyon enèji absoli, men tou amelyore efikasite itilizasyon enèji pou retire polyan.
5. Mekanis pou amelyore efikasite itilizasyon oksijèn
5.1 Chanjman nan efikasite transfè oksijèn
OTE ogmante de 15.10% a 24.75%, yon amelyorasyon 63.9% (Figi 5). Sa a se akòz estrikti optimize mikwo-pore a ak distribisyon ti wonn ki pi inifòm nan nouvo manbràn yo, amelyore transfè mas oksijèn. Nanoteknoloji avanse pèmèt pi rafine, pi inifòm distribiye porositë, ogmante difizyon ak solubilite.
5.2 Optimizasyon paramèt operasyonèl yo
Jan yo montre nanTablo 3, apre-ranplasman, volim lè total diminye pa 18.4% pandan w ap kenbe DO ant 0.5-1 mg/L. Rapò lè-a-dlo a te redwi soti nan 3.4:1 a 2.0:1, OTE te ogmante pa 63.9%, ak enèji aere pou chak m³ diminye pa 28.3%. Optimize konplè sa yo te amelyore itilizasyon enèji, efikasite operasyon, ak kalite dlo.
6. Tekno-Analiz Ekonomik
6.1 Peryòd ranbousman envestisman
Envestisman total la te 163,900 CNY (manbràn, transpò, enstalasyon, komisyonin). Dapre ekonomi enèji 0.021 kWh/m³, yon pri elektrisite 0.7 CNY/kWh, ak yon koule mwayèn chak jou 24,000 m³, ekonomi elektrisite anyèl se 128,800 CNY. Peryòd ranbousman senp la se apeprè 15 mwa, sa ki endike benefis ekonomik enpòtan.
6.2 Benefis anviwònman
Ki baze sou tretman anyèl 8.76 milyon m³, ekonomi elektrisite anyèl yo se 184,000 kWh, ekivalan a diminye emisyon CO₂ pa 184 tòn. Amelyore retire polyan amelyore benefis anviwònman an epi asire konfòmite efluan ki pi estab, diminye risk anviwònman an.
7. Konklizyon
Ranplase ak EPDM amann difize jarèt manbràn siyifikativman ogmante OTE a 24.75% ak redwi konsomasyon enèji aere pa 28.3%, demontre bon pèfòmans teknolojik-ekonomik. Nouvo sistèm nan ogmante pousantaj retire COD ak NH₃-N a 96.0% ak 94.1%, respektivman, amelyore rezistans sistèm nan chaj fluctuations, ak reyalize yon peryòd ranbousman senp nan apeprè 15 mwa. Apwòch sa a apwopriye pou WWTP minisipal ki gen enèji-entansif k ap chèche amelyore kalite ak efikasite, ki montre gwo valè pwomosyon.