Alhliða lausnir fyrir DO frávik

Óeðlilegur styrkur uppleysts súrefnis (DO) er algengt og krefjandi vandamál í skólphreinsistöðvum, sem hefur ekki aðeins áhrif á gæði frárennslis heldur getur hugsanlega komið af stað keðjuverkun seyrufyllingar og aukinnar orkunotkunar. Auk hefðbundinna loftræstingarstillinga og vatnsformeðferðarráðstafana veitir eftirfarandi háþróaðar lausnir fyrir DO frávik úr þremur víddum: neyðarnýjungatækni, endurskipulagningu og fínstillingu kerfis og þverfaglegri tæknisamþættingu.

(I) Aukin loftunartækni
Nanobubble loftun tækni
Meginregla og kostir: Nanobúlur, með þvermál aðeins 10-200 nm, hafa stórt tiltekið yfirborð, hægan hækkunarhraða og mikla upplausnarvirkni. Í samanburði við hefðbundnar loftræstingaraðferðir getur nanobúluloftun aukið súrefnisnýtingu upp í yfir 80%, sem er 2-3 sinnum meiri en örgljúp loftun. Í neyðartilvikum með skyndilegri lækkun á styrk DO geta nanobúlur hratt aukið uppleyst súrefnismagn í vatninu án þess að hafa áhrif á örverusamfélagið.

Umsóknartilfelli: Kemísk skólphreinsistöð varð fyrir skyndilegri aukningu á styrk lífrænna efna að innstreymi, sem olli því að styrkur uppleysts súrefnis (DO) lækkaði úr 2,5 mg/L í 0,8 mg/L. Eftir neyðarvirkjun nanobúluloftunarkerfisins fór styrkur DO aftur yfir 2 mg/L á aðeins 30 mínútum og fór aftur í eðlilegt gildi eftir 2 klukkustundir, og forðast hættuna á að frárennsli fari yfir staðla.

Neyðarkerfi fyrir hreint súrefnisloftun

Viðeigandi sviðsmyndir: Þegar hefðbundin loftræstikerfi geta ekki mætt súrefnisþörf í neyðartilvikum er hægt að nota hreina súrefnisloftun sem neyðaruppbót. Hár-styrkur súrefnis er veitt í gegnum geymslutanka fyrir fljótandi súrefni eða súrefnisgjafa og sprautað beint inn í líffræðilega meðhöndlunartankinn, sem eykur verulega styrk DO á stuttum tíma. Súrefnisflutningsskilvirkni hreins súrefnisloftunar er 5-10 sinnum meiri en loftloftunar, sem gerir það sérstaklega hentugur til neyðarmeðferðar á höggum með miklum álagi eða bilun í loftunarbúnaði.

Varúðarráðstafanir: Strangt eftirlit með súrefnissprautunarhraða er nauðsynlegt fyrir hreina súrefnisloftun til að forðast of háan DO styrk sem leiði til örverueitrunar. Ennfremur er hreint súrefni tiltölulega dýrt og ætti aðeins að nota sem skammtíma-neyðarráðstöfun, ekki fyrir langtíma-samfellda notkun. Á hámarks losunartímabilum þar sem gerjunargeymir hreinsa skólp, notaði skólphreinsistöð brugghúss hreina súrefnisloftun til að viðhalda stöðugum styrk uppleystu súrefnis (DO) um það bil 3 mg/L, sem tryggir skilvirkt niðurbrot lífrænna efna.

(II) Örveruaukið úrbótatækni
Markviss skömmtun hagnýtra örveruefna:
Val og notkun lyfs: Sérstök virk örveruefni eru valin til að auka á grundvelli mismunandi tegunda DO frávika. Til dæmis, þegar DO neysla er hæg vegna ófullnægjandi seyruvirkni, getur það að bæta við mjög skilvirkum niðurbrjótandi örverum (eins og Bacillus og Pseudomonas) hratt aukið efnaskiptagetu örvera og aukið súrefnisnotkun. Þegar styrkur DO er of hár er örverueyðandi örverum bætt við til að nýta afoxunarviðbrögð til að neyta umfram súrefnis.

Þróun sérsniðinna örveruefna: Sumar skólphreinsistöðvar eru í samstarfi við rannsóknarstofnanir til að þróa sérsniðin samsett örveruefni byggð á áhrifavatnsgæðum og uppbyggingu örverusamfélagsins. Lyfjahreinsistöð, með greiningu á seyruörverusamfélagi sínu, uppgötvaði skort á stofnum sem brjóta niður ákveðin sýklalyf. Eftir markvissa notkun á samsettu örveruefni minnkaði styrkur DO úr 5 mg/L í 2,8 mg/L, en sýklalyfjafjarlægingin jókst um 40%. Rapid Biofilm Construction Technology

Val á burðarefni og aðferð við myndun líffilmu: Líffræðilegum burðarefnum í svifum (svo sem pólýúretansvampur eða keramsít) er bætt í líffræðilega meðferðartankinn. Hröð líffilmumyndunartækni er notuð til að búa til líffilmu á yfirborði burðarins. Örverusamfélagið í líffilmunni hefur stöðuga uppbyggingu, sterka höggþol og getur viðhaldið virkni jafnvel við aðstæður með miklum sveiflum í styrk DO. Með því að nota loftun og blöndun ásamt sáningu á ríkjandi bakteríutegundum er hægt að ljúka myndun líffilmu innan 7-10 daga, sem eykur meðferðargetu líffræðilega kerfisins um 20%-30%.

Niðurstöður umsóknar: Frárennslisstöð sveitarfélags varð fyrir minni seyruvirkni og of miklu ammoníaksköfnunarefni í frárennsli sínu vegna-langtíma sveiflur í styrk DO. Með því að bæta við líffræðilegum keramsítberum og sáningu með nítrandi bakteríum, varð DO styrkurinn stöðugur við 2-3 mg/L eftir myndun líffilmu, og ammoníak köfnunarefnisfjarlægingarhlutfallið jókst úr 60% í 95%, sem jók verulega frárennslisgæði.

(I) Uppfærsla og umbreyting ferli leiðar

Fjöl-þreps AO ferli fínstilling

Segmentað innflæði og nákvæm loftun: Með því að uppfæra hefðbundið AO ferli í fjöl-þreps AO ferli, með skiptingu innflæðis og óháðrar loftunarstýringar, er náð nákvæmri stjórnun á DO styrk á mismunandi svæðum. Til dæmis, á fyrsta-stigi anoxískt svæði er DO styrknum stjórnað til<0.5 mg/L to enhance denitrification; in the aerobic zone, the aeration rate is adjusted according to the influent load to stabilize the DO concentration at 2-4 mg/L. After adopting the multi-stage AO process, a wastewater treatment plant reduced the DO concentration fluctuation range from ±1 mg/L to ±0.3 mg/L, and the denitrification efficiency increased by 30%.

Viðbót á millisetlagstanki: Með því að bæta millibotnfallsgeymi við fjöl-þreps AO ferlið nær aðskildri stjórn á skilum seyru og blönduðu áfengi. Millibotnfallsgeymirinn getur fjarlægt seyru, dregið úr seyrustyrknum á næsta loftháða svæði og dregið úr súrefnisnotkun; á sama tíma getur blönduð áfengi flutt meira nítrat inn í súrefnislausa svæðið, sem bætir skilvirkni denitrification. Frárennslisvirki í iðnaðargarði minnkaði styrk DO á loftháða svæðinu um 0,5 mg/L og minnkaði orkunotkun fyrir loftun um 15% með því að bæta við botnfallsgeymi.

MBR Process Deep Optimization: Uppsetning himnueiningarinnar og aðlögun loftunaraðferðar: Í himnulífreactor (MBR) getur fínstilling á himnueiningunni og loftunaraðferðinni í raun stjórnað DO styrkdreifingu. Sambland af botnloftun og hliðarloftun er notuð til að mæta súrefnisþörf örvera á sama tíma og klippikraftur myndast til að koma í veg fyrir að himnur gróist. Á sama tíma gerir netvöktun á DO styrk í himnutankinum kleift að stilla-rauntíma loftunarhraða, sem kemur í veg fyrir of mikla loftun sem gæti leitt til hás DO styrks. Eftir hagræðingu varð styrkur DO í MBR kerfi skólphreinsistöðvar matvælavinnslu stöðugri við 1,5-2,5 mg/L og himnuhreinsunarferillinn var lengdur úr 30 dögum í 60 daga.

MBR tengt háþróuðum oxunarferlum: Þegar DO styrkur í MBR kerfinu er óeðlilegur vegna þrjóskandi lífrænna efna í innstreymi, eru háþróaðir oxunarferli (eins og ósonoxun og Fenton oxun) tengdir til að formeðhöndla innstreymi. Háþróuð oxun getur brotið niður óþrjótandi lífræn efni í auðbrjótanleg efni, dregið úr lífefnafræðilegri meðferðarálagi og stöðugleika DO styrks. Eftir að hafa tekið upp MBR-ósontengda ferlið, sá litunar- og prentunarhreinsistöð DO styrkur þess jókst úr 1,2 mg/L í 2,2 mg/L og hlutfall COD-fjarlægingar jókst úr 75% í 90%.

(II) Endurheimt og endurvinnsla orku
Loftfirrt melting seyru fyrir orkuframleiðslu og loftun
Aðferðarregla: Umfram seyru er flutt inn í loftfirrta meltingartankinn. Lífgasið sem myndast er notað til að framleiða rafmagn í gegnum efnarafala, sem gefur orku til loftræstibúnaðarins. Samtímis er meltingarefnið eftir loftfirrta meltingu ríkt af næringarefnum eins og köfnunarefni og fosfór, sem hægt er að skila aftur í lífefnatankinn til að fylla á örverunæringarefni, stuðla að örveruefnaskiptum og koma á stöðugleika DO styrks. Afrennslishreinsistöð, með loftfirrtri meltingu seyru til raforkuframleiðslu, uppfyllti 30% af raforkuþörf loftræstikerfisins og sparaði um það bil 800.000 Yuan í raforkukostnaði árlega, en bætti samtímis stöðugleika DO styrks um 25%.

Stýring á endurkomu meltingarefnis: Stýrðu endurkomuhraða meltingarefnisins stranglega til að forðast óhóflegan örveruvöxt vegna of mikils næringarefna, sem myndi auka súrefnisnotkun. Með því að fylgjast með styrk köfnunarefnis og fosfórs í líffræðilega meðhöndlunargeyminum er hlutfall endurrásar gróðurs á lífgasi stillt, almennt stjórnað við 5%-10% af innflæðishraða.

Endurheimt úrgangshita og hitastýring vatns

Afgangshitaendurvinnslukerfið safnar úrgangshita sem myndast við skólphreinsun (svo sem varmaleiðni frá loftræstibúnaði og varmamyndun frá loftfirrtri meltingu), breytir því í heitt vatn í gegnum varmadælukerfi til að stjórna hitastigi vatnsins í líffræðilega meðhöndlunartankinum. Vatnshiti er afgerandi þáttur sem hefur áhrif á súrefnisleysni og örveruvirkni. Að viðhalda hitastigi vatnsins við 20-30 gráður hjálpar til við að koma á stöðugleika súrefnisleysni og hámarka virkni örvera. Afrennslishreinsistöð í norðurhluta Kína, í gegnum úrgangshitaendurvinnslukerfi sitt, hækkaði vatnshitastigið í lífrænum hreinsitanki sínum úr 12 gráðum í 22 gráður á veturna, jók styrk uppleysts súrefnis (DO) um 0,8 mg/L og bætti meðferðarskilvirkni um 20%.

Vatnshitastig og DO Co-stýring: Sam-stjórnunarlíkan er komið á milli vatnshitastigs og DO styrks. Þegar hitastig vatnsins hækkar er loftunarhraðinn aukinn á viðeigandi hátt til að vega upp á móti minnkandi súrefnisleysni; þegar vatnshitastigið lækkar minnkar loftunarhraði til að koma í veg fyrir of háan DO styrk. Þessi kraftmikla stýring tryggir að DO styrkurinn haldist stöðugur innan viðeigandi sviðs.

(I) Notkun IoT og Big Data Technologies

DO Concentration Intelligent Prediction and Early Warning System

Multi-upprunagagnasamrunagreining: Með því að samþætta fjöl-uppsprettuupplýsingar eins og gæði vatns, vatnsmagn, rekstrarfæribreytur loftræstingarbúnaðar og veðurfræðileg gögn, er DO styrksspálíkan komið á fót með stórum gagnagreiningu. Þetta líkan getur spáð fyrir um þróun DO styrks með 24 klukkustunda fyrirvara. Þegar áætlaður DO styrkur mun fara yfir eðlilegt svið kallar það sjálfkrafa af sér snemmbúna viðvörun og ýtir undir hagræðingartillögur. Snjalla viðvörunarkerfið í skólphreinsistöð náði 95% nákvæmni, sem minnkaði viðbragðstímann við meðhöndlun DO styrk frá 2 klukkustundum í 30 mínútur.

Fjarstýring og ómönnuð aðgerð: Byggt á IoT tækni er fjarstýring á loftræstibúnaði og ómannaðri stjórnun lífrænna meðferðargeyma náð. Rekstraraðilar geta fylgst með DO styrk og rekstrarstöðu búnaðar í rauntíma í gegnum farsíma APP eða tölvu, og fjarstillt færibreytur eins og loftunarhraða og afturhlutfall seyru. Eftir að hafa tekið upp ómannaða aðgerðakerfið, sá skólphreinsistöð á fjallasvæði DO styrkleikastöðugleika aukast í 98% og launakostnaður lækkaði um 60%. Digital Twin System Simulation og Optimization

Bygging sýndar lífefnatanks: Sýndarlíkan af lífefnatankinum er smíðað með stafrænni tvíburatækni til að líkja eftir DO styrkdreifingu og efnaskiptaferlum örvera við mismunandi áhrifaaðstæður og rekstrarbreytur. Með sýndartilraunum eru færibreytur eins og loftunaraðferðir og skilahlutfall seyru fínstilltar og ákjósanlegri lausn er síðan beitt við raunverulega framleiðslu. Afrennslishreinsistöð, með stafrænu tvíburakerfishermi, komst að því að að stilla bil loftræstingarhaussins úr 1,2 metrum í 1 metra bætti DO styrk einsleitni um 20% og raunveruleg áhrif eftir breytingu voru í samræmi við niðurstöður uppgerðarinnar.

Bilunarhermi og neyðaræfingar: Óeðlilegar atburðarásir fyrir DO styrk (svo sem bilun í loftræstingu og álagshögg) eru líkt eftir í stafræna tvíburakerfinu og sýndar neyðaræfingar eru gerðar til að bæta viðbragðsgetu rekstraraðila. Með endurteknum æfingum kynntust rekstraraðilar betur meðhöndlunarferli vegna DO-frávika og raunverulegur neyðarviðbragðstími var styttur um 40%.

(II) Nýtt efni og háþróaður búnaður

Greindur loftunarhimnuefni

Eiginleikar og kostir efnisins: Nýja snjalla loftunarhimnuefnið er með mikla gropleika, mikla súrefnisflutningsskilvirkni og sterka-græðslugetu. Snjöll húðunin á himnuyfirborðinu stillir sjálfkrafa svitaholastærð í samræmi við DO styrk. Þegar DO styrkurinn er of hár, minnka svitaholurnar, sem dregur úr súrefnisflutningi; þegar DO styrkurinn er of lágur stækka svitaholurnar og eykur súrefnisflutninginn. Súrefnisflutningsskilvirkni greindar loftunarhimnunnar er meira en 50% hærri en hefðbundinna loftunarhausa, en dregur úr orkunotkun um 30%.

Notkunarhorfur: Snjallloftunarhimnuefnið er nú á tilraunastigi- og búist er við að það nái fram notkun í stórum-skala á næstu 3-5 árum. Niðurstöður tilraunakvarða frá rannsóknastofnun sýna að sveiflusvið DO styrkleika í líffræðilega meðhöndlunartankinum sem notar skynsamlega loftunarhimnuna er aðeins ±0,2 mg/L og meðferðaráhrifin eru marktækt betri en hefðbundin loftræstikerfi.

Neðansjávar DO styrkur raun-tímaeftirlitsvélmenni

Eiginleikar: Neðansjávarvélmennið er búið DO skynjara með mikilli-nákvæmni, vatnsgæðagreiningartæki og myndavél. Það getur sjálfstætt siglt innan líffræðilega meðhöndlunartanksins og fylgst með DO styrk og vatnsgæðabreytum á mismunandi svæðum í rauntíma. Vélmennið sendir gögn í miðlæga stjórnklefann með þráðlausum samskiptum, sem gerir rekstraraðilum kleift að átta sig á DO styrkdreifingunni á skynsamlegan hátt og bera kennsl á svæði með óeðlilegt DO stig.

Nýstárleg umsókn: Eftir að hafa kynnt neðansjávar DO vöktunarvélmenni, uppgötvaði stór skólphreinsistöð dautt svæði með lágum DO styrk í horni líffræðilega hreinsitanksins. Með því að stilla útsetningu loftunarhaussins var ójöfn DO styrkdreifing eytt, sem bætti heildarmeðferðarskilvirkni um 10%.

Ályktun: Til að leysa óeðlilega DO styrk krefst þess að brjótast í gegnum hefðbundna hugsun og sameina nýstárlega tækni í neyðartilvikum, endurbyggingu og hagræðingu kerfis og þverfaglegrar tæknisamþættingar til að byggja upp fjölbreyttar og fjöl-lausnir. Allt frá -neyðarráðstöfunum til skamms tíma eins og nanobúluloftun og notkun virkra bakteríuefna, til langtíma-kerfisfínstillingar í gegnum ferlauppfærslur og orkuendurheimt, og enn frekar til háþróaðrar-tækni eins og IoT forrita og nýrrar efnisþróunar, hver tækni gefur nýjar hugmyndir til að leysa óeðlilega DO styrk. Í framtíðinni, með stöðugum tækniframförum og nýsköpun, mun DO styrkleikastýring verða nákvæmari og skilvirkari, sem veitir trausta tryggingu fyrir stöðugum rekstri skólphreinsistöðva og að vatnsgæðastaðlar náist.