معالجة مياه الصرف الصحي للنبيذ باستخدام عملية الأكسدة بالتلامس البيولوجي A²O: دراسة حالة للتصميم الهندسي والتطبيقي

1 مخاطر ومصادر وخصائص مياه الصرف الصحي النبيذ

مع نمو الاقتصاد الصيني وزيادة دخل الفرد، تحسن مستوى استهلاك سوق النبيذ في الصين بسرعة، وتطورت صناعة النبيذ بسرعة، وظهر عدد كبير من مصانع النبيذ. وفي الوقت نفسه، أدى إنتاج النبيذ المزدهر إلى توليد كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي. وبما أن هذه المؤسسات تقع في الغالب في مناطق الضواحي النائية، وتفتقر إلى مرافق الصرف الصحي الكاملة، فإن التصريف المباشر للملوثات العضوية عالية التركيز التي تحتوي على السكريات والكحول ومركبات الأحماض العضوية يؤثر بشكل خطير على البيئة.

التدفق العام للعملية لإنتاج النبيذ هو تقريبًا:

الفرز والإزالة ← السحق ← التخمير الكحولي ← الضغط ← التخمير المالوليك ← المزج ← التعتيق ← التثبيت ← التعبئة ← المنتج النهائي. تأتي مياه الصرف الصحي المصرفة بشكل رئيسي من السحق والضغط والتخمير والتنظيف ومراحل أخرى أثناء المعالجة. تتميز مياه الصرف الصحي الناتجة عن إنتاج النبيذ بخصائص التركيز العالي واللون العالي ونسبة SS العالية وصعوبة ترسيب المواد العالقة. نوعية مياهها عادة ما تكون حمضية، وتتقلب نوعية وكمية المياه بشكل كبير خلال موسم المعالجة، مما يدل على التغيرات الموسمية الواضحة بين موسم الضغط وموسم عدم الضغط.

2 تصميم تدفق العملية

2.1 خلفية المشروع واختبار جودة المياه المؤثرة

شركة النبيذ الموجودة في نينغشيا هي شركة لصناعة النبيذ. مياه الصرف الصحي المتولدة أثناء الإنتاج والتشغيل تأتي بشكل رئيسي من الورشة وصرف تنظيف خزان النبيذ، الذي يحتوي على كمية معينة من النبيذ، بدون مياه صرف صناعية خاصة. تنتمي مياه الصرف الصحي إلى مياه الصرف الصحي العضوية عالية التركيز القابلة للتحلل ومياه الصرف الصحي المنزلية. يتم عرض معلمات جودة المياه التي تم اختبارها فيالجدول 1.

2.2 أهداف التصميم

ويعتزم هذا المشروع اعتماد عملية ذات صلة. هدف التصميم هو أنه بعد المعالجة، ستفي مياه الصرف الصحي ومياه الصرف الصحي المنزلية المتولدة بمعايير جودة مياه "الري الزراعي الجاف" في "معيار جودة مياه الري في الأراضي الزراعية" (GB5084-2005)، بحيث يمكن للمؤسسة تصريف الملوثات وفقًا للقانون وتلبية معايير التصريف.

2.3 اختيار العملية

في ضوء خصائص مياه الصرف الصحي للنبيذ، تم اختيار عملية "الأكسدة بالتلامس البيولوجي A²O"، بمقياس 5 م3/يوم ومساحة أرضية 100 م2. يظهر في الشكل اتجاه تدفق مياه الصرف الصحي في منشأة معالجة مياه الصرف الصحيالشكل 1.

2.4 تصميم تدفق العملية

2.4.1 نظرة عامة على العملية

تمر مياه الصرف الصحي المحلية للمشروع من خلال خزان للصرف الصحي للترسيب والمعالجة المسبقة للترشيح، ثم تمر مع مياه الصرف الصحي المنتجة المجمعة في خزان التخزين عبر شاشة شريطية للترشيح. بعد الترشيح، يتم إرساله بواسطة مضخة الرفع إلى خزان المعادلة. بعد التجانس والمساواة في خزان المعادلة، يدخل إلى وحدة المعالجة البيولوجية A²O. تشتمل هذه الوحدة بشكل أساسي على خزان لاهوائي، وخزان نقص الأكسجين، وخزان هوائي، حيث تتم التفاعلات البيولوجية مثل تحلل المواد العضوية، والنترجة ونزع النتروجين، وإطلاق وامتصاص الفوسفور لتنقية نوعية مياه الصرف الصحي.

2.4.2 تصميم العملية

(1) ترسيب وترشيح خزان الصرف الصحي: تدخل مياه الصرف الصحي المنزلية إلى خزان الصرف الصحي عبر خطوط الأنابيب. يستخدم خزان الصرف الصحي مبادئ الترسيب والتخمير اللاهوائي لإزالة المواد العضوية العالقة من مياه الصرف الصحي المنزلية.

(2) خزان التخزين: تدخل مياه الصرف الصحي المنتجة إلى خزان التخزين من خلال خطوط الأنابيب للتخزين. يعتمد خزان التخزين تصميمًا مستطيلًا مغلقًا، والذي يمكن أن يتجنب بشكل فعال انبعاث الغازات ذات الرائحة.

(3) غربال شريطي: يقوم بشكل أساسي بتصفية المواد الصلبة العالقة الكبيرة في مياه الصرف الصحي لضمان التشغيل السلس لوحدات المضخة وهياكل ومعدات المعالجة اللاحقة.

(4) خزان المعادلة: من أجل توفير أفضل الظروف للمعالجة اللاحقة، يجب تعديل معدل التدفق وجودة مياه الصرف الصحي. إن التجانس والمساواة في معدل التدفق وجودة المياه لا يؤدي فقط إلى تحسين قابلية معالجة مياه الصرف الصحي، وتقليل حمل التأثير الذي قد يحدث أثناء مرحلة المعالجة الكيميائية الحيوية، وتخفيف المواد السامة للكائنات الحية الدقيقة، ولكن أيضًا تبريد المياه ذات درجة الحرارة العالية التي يتم تصريفها على المدى القصير. يتم تركيب جهاز التحكم في مستوى السائل في خزان المعادلة، ومن ثم يتم إرسال الإشارة من خلال أداة التحكم في مستوى السائل، ويتم إرسال مياه الصرف الصحي بواسطة مضخة الرفع إلى الخزان اللاهوائي.

(5) الخزان اللاهوائي: تستخدم العملية اللاهوائية سلسلة من الحواجز المثبتة رأسيًا لجعل مياه الصرف الصحي المعالجة تتدفق لأعلى ولأسفل على طول الحواجز في المفاعل. وبمساعدة الغاز الحيوي المتولد في المفاعل أثناء عملية المعالجة، تخضع المواد الصلبة الميكروبية في المفاعل لحركات التمدد والترسيب لأعلى ولأسفل في كل حجرة تشكلها الحواجز. في هذا الوقت، يتحرك تدفق الماء في المفاعل بأكمله أفقيًا بسرعة بطيئة نسبيًا. نظرًا لأن مياه الصرف الصحي تتدفق حول الحواجز تحت تأثير الحواجز، فإن الطول الإجمالي لمسار التدفق في المفاعل يزيد. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لتأثير الحواجز وترسيب الحمأة، يتم الاحتفاظ بالمواد الصلبة البيولوجية بشكل فعال في المفاعل. تتطلب هذه العملية أيضًا تسخينًا متداولًا. تبقى مياه الصرف الصحي في هذا الخزان لمدة 4 ساعات للمعالجة.

(6) خزانات الأكسجين والهوائية: تستخدم هذه العملية مادة حشو معدلة مستحثة بيولوجيًا باعتبارها جوهرًا. عن طريق تغيير البيئة الدقيقة، يتم حث السلالات البكتيرية على التحور في اتجاه محدد، بحيث تتكاثر البكتيريا المؤكسدة للأمونيا اللاهوائية بشكل مستمر، مما يحقق أكسدة الأمونيا اللاهوائية المستقرة. لا تتطلب هذه العملية إضافة مواد كيميائية، حيث تؤدي بشكل أساسي إلى التباين الوراثي للكائنات الحية الدقيقة. يتم تعبئة الخزان الكيميائي الحيوي الهوائي بتعبئة بيولوجية مجوفة مزدوجة المجال، بحيث تتم العمليات الهوائية واللاهوائية في وقت واحد. تبقى مياه الصرف الصحي في خزان الأكسجين لمدة 4 ساعات ثم تدخل إلى الخزان الهوائي للمعالجة، مع وقت معالجة يبلغ حوالي 8 ساعات.

(7) خزان الترسيب الثانوي: بعد المعالجة الهوائية ونقص الأكسجين، تتدفق مياه الصرف الصحي إلى هذا الخزان بنفسها. تستقر كمية كبيرة من الحمأة المنشطة المفقودة والأغشية البكتيرية المتساقطة في هذا الخزان. يتم ضخ الرواسب بشكل دوري بواسطة مضخة إرجاع وإعادتها إلى الخزان اللاهوائي لمزيد من معالجة الهضم اللاهوائي، مما يقلل من محتوى المواد العضوية والمواد الصلبة العالقة في مياه الصرف الصحي المصرفة. بعد الترسيب، يتم إرجاع الحمأة إلى خزان الأكسجين لإعادة استخدامها، ثم تدخل مياه الصرف الصحي إلى خزان المياه النظيفة عبر خطوط الأنابيب. تبقى مياه الصرف الصحي في هذا الخزان لمدة ساعتين.

(8) خزان المياه النظيفة: بعد المعالجة، تدخل مياه الصرف الصحي إلى خزان المياه النظيفة لتطهيرها بالأشعة فوق البنفسجية. يعمل هذا الخزان على تخزين مياه الصرف الصحي المعالجة المطابقة للمعايير. يمكن استخدام مياه الصرف الصحي في الري بالتنقيط لأشجار الغابات.

يتم عرض تدفق العملية ونقاط توليد التلوث في منشأة معالجة مياه الصرف الصحي في الشكلالشكل 2.

3 النتائج والتحليل

يبلغ حجم محطة معالجة مياه الصرف الصحي بالمشروع 5 متر مكعب في اليوم، وعملية المعالجة هي "عملية الأكسدة بالتلامس البيولوجي A²O". من خلال مراقبة نتائج العملية، يتم عرض المعلمات الرئيسية لجودة المياهالجدول 2. تتوافق جودة المياه المتدفقة مع معايير الزراعة الجافة في "معيار جودة مياه الري في الأراضي الزراعية" (GB5084-2005). يتم استخدام مياه الصرف الصحي للري بالتنقيط لأشجار الغابات، مما يضمن قيام المؤسسة بتصريف الملوثات وفقًا للقانون وتلبية معايير التصريف، مع فوائد وآفاق اقتصادية عالية.

4 الاستنتاج

في هذه الورقة، وفقًا لخصائص مياه الصرف الصحي للنبيذ، تم اختيار عملية الأكسدة بالتلامس البيولوجي A²O بمرونة باعتبارها العملية الأساسية للتصميم الهندسي ذي الصلة. تظهر بيانات مراقبة التشغيل أن مياه الصرف الصحي العضوية عالية التركيز التي تحتوي على النبيذ يمكن معالجتها بشكل فعال من خلال هذه العملية، ويتم تحسين جودة المياه السائلة بشكل كبير. تتميز عملية الأكسدة بالتلامس البيولوجي A²O بمزايا كفاءة الإزالة العالية لـ COD ونيتروجين الأمونيا، والتشغيل المستقر، والمقاومة القوية لأحمال الصدمات، والتشغيل والإدارة المريحين، وتكاليف التشغيل المنخفضة. هذا هو اتجاه تطوير تكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصحي لإنتاج النبيذ. توفر هذه الورقة حلاً ممكنًا ومرجعًا مستقرًا وموثوقًا لعملية معالجة مياه الصرف الصحي للنبيذ، ولها قيمة تطبيقية معينة وأهمية توجيهية هندسية.