Visió general del projecte
Introducció del projecte
Un grup determinat de Jiangsu és una empresa integral a nivell nacional situada entre les 500 millors empreses municipals, amb operacions que abasten tèxtils, tenyit i acabat, productes químics, maquinària, materials de construcció i comerç. El 2003, la companyia va encarregar la Universitat de Donghua que dissenyés una planta de tractament d’aigües residuals integrada amb una capacitat diària de 15.000 tones. Després de més de tres anys de funcionament, la planta va complir els estàndards de grau I de la XinaEstàndard integrat de descàrrega d’aigües residuals(GB8978-1996).
No obstant això, el 2007, es va produir una floració cianobacteriana a gran escala al llac Taihu, afectant greument la producció normal i la vida diària a la conca de Taihu. En resposta als requisits del Consell Estatal per reforçar la protecció ambiental de l’aigua a la regió, les plantes de tractament d’aigües residuals dins de la conca de Taihu van ser obligades a millorar la qualitat dels efluents, particularment en termes d’eliminació de nitrogen i fòsfor. Posteriorment, la província de Jiangsu va emetre el * DB32/1072-2007 * estàndard per a les descàrregues principals de contaminants de l'aigua de les plantes de tractament d'aigües residuals urbanes i els sectors industrials clau de la regió de Taihu, que van entrar en vigor l'1 de gener de 2008.
Els requisits de * DB32/1072-2007 * es detallen a les taules 2-5 i 2-6.
Sota aquesta norma, els efluents tractats de la indústria tèxtil i acaben ha de complir els límits següents:
- Demanda química d’oxigen (COD): 50 mg/L
- Nitrogen amoníac (NH₃-N): 5 (8) mg/L
- Nitrogen total (TN): 15 mg/L
- Total de fòsfor (TP): 0,5 mg/L
Per a la tintura tèxtil i l’acabament de la indústria, un sector fortament contaminant amb un consum elevat d’aigua, això representa un estàndard extremadament estricte. Moltes empreses es van enfrontar a reptes importants, amb algunes crisis de supervivència fins i tot. En conseqüència, nombroses empreses tèxtils i de tintura de la conca de Taihu de Jiangsu van iniciar les actualitzacions a les plantes de tractament d'aigües residuals existents o van construir noves instal·lacions per complir la nova normativa.
Pla de disseny d’estalvi d’energia i reducció d’emissions
Tenint en compte els requisits actuals d’estalvi d’energia i reducció d’emissions, només és insuficient les plantes de tractament d’aigües residuals. Les actualitzacions han d’incorporar el control de la font, les pràctiques de producció més netes i la utilització completa dels recursos. A partir de les condicions específiques del grup, aquest pla proposa les mesures següents:
① Aigües residuals tèxtils de llana: Millorar la taxa de recuperació de la lanolina a partir d’aigües residuals d’alta concentració i d’alta turbiditat per reduir la càrrega del tractament d’aigües residuals.
② Reutilització de l'aigua: Recicleu les aigües residuals que pateixen la llana purificada per reduir el consum d’aigua dolça, l’ús del vapor i la dosificació química, aconseguint l’aigua integrada i l’utilització d’energia tèrmica per a l’estalvi d’energia i la reducció d’emissions.
③ Desitjant el control de la font d'aigües residuals: Recuperar els agents de dimensionament de l’alcohol polivinil relativament pur (PVA) de les aigües residuals que es desprenen com a matèries primeres. Els agents de dimensions compostes concentrades es poden tornar a repoblar com a combustible per a l'energia tèrmica. El líquid separat de la recuperació es pot reutilitzar en els banys que es designen, reduint el consum d’alcali, l’ús d’energia i l’abocament contaminant.
④ Rendiment millorat de biofilter: Reoptimitzar els paràmetres de disseny de biofilter per assegurar que els efluents compleixen els estàndards estrictes de grau 1A del * DB32/1072-2007 de Jiangsu * (vegeu Taula 2-6).
Escala de disseny i objectius
Disseny de volum d'aigua
Segons el pla de desenvolupament del grup, el focus es centra en la tintura i l’acabament (taller de blanqueig i tintura). A partir de les tres línies de producció existents, tres línies de producció addicionals s’ampliaran el 2004, aconseguint finalment l’objectiu de deu línies de producció.
Volum total d’aigua: Q (total)=15, 000 m³/d, q=625 m³/h.
Desglossament:
- Aigües residuals tèxtils de llana fina: 3.000 t/d
- Aigües residuals de teixit i tenyit (cotó pur, amplada de cotó-poliester): 2.000 t/d
- Aigües residuals de tintura i impressió (cotó pur, amplada de cotó-poliester): 9.000 t/d
- Les aigües residuals de busseig de llana (llana australiana): 400 t/d
- Aigües residuals domèstiques: 600 t/d
Qualitat de l'aigua influent
El projecte de fase I del grup rep principalment quatre tipus d’aigües residuals: aigües residuals tèxtils de llana fina, aigües residuals de tintura i impressió, aigües residuals de teixit i tenyit i aigües residuals domèstiques. Les característiques de la qualitat de l’aigua d’aquests quatre corrents d’aigües residuals es detallen a la taula 2-7.
Objectius del tractament
La planta de tractament d’aigües residuals compleix els estàndards de grau I de l’estàndard de descàrrega d’aigües residuals integrades de la Xina (GB8978-1996, vegeu la taula 2-8). Per a determinats indicadors específics, els límits de descàrrega més estrictes es descriuen a la província de Jiangsu * DB32/1072-2007 * (principals límits de descàrrega de contaminants de l’aigua per a plantes de tractament d’aigües residuals urbanes i sectors industrials clau a la regió del llac Taihu) (vegeu Taula 2-9).
Aquestes normes d’alta es van finalitzar després de l’aprovació de les autoritats de protecció ambiental.
Recerca en procés de tractament
Estudi del procés de tractament
El projecte de fase I del grup gestiona principalment les aigües residuals tèxtils i les aigües residuals. Basat en investigacions a llarg termini de la Universitat de Donghua sobre diverses tintures tèxtils i finalitats d’aigües residuals, es va identificar que les aigües residuals tèxtils de llana fina del grup inclouen aigües residuals de busseig de llana. Tot i que l’extracció de lanolina dels primers, segons i tercers tancs de recerca redueix significativament CODCR i BOD, l’aigües residuals mixtes finals encara manté un nivell de CODCR superior a 3,2 × 10³ mg/L. Després del pretractament mitjançant flotació o sedimentació de coagulació química, es pot eliminar aproximadament el 90% del bacallà, reduint el CODCR a uns 4.000 mg/L. Tanmateix, quan aquesta aigües residuals es barreja amb les aigües residuals tèxtils de llana fina, el CODCR augmenta de 600-800 mg/L a 1.200-1500 mg/L.
La tintura i l’aigua d’aigües residuals consisteixen principalment en dessecacions d’aigües residuals amb nivells de CODCR fins a diversos milers a desenes de milers de mil·ligrams per litre, juntament amb un pH elevat i un PVA poc biodegradable. Segons les dades proporcionades pel client, les aigües residuals de tintura i impressió presenta nivells de CODCR superiors als 2.500 mg/L. En canvi, les aigües residuals merceritzants tenen un CODCR relativament baix (200-400 mg/L) a causa de la recuperació alcalí, donant lloc a un pH global d’aproximadament 11 per a la tintura i les aigües residuals d’acabat del grup.
El disseny original va complir l’estàndard de descàrrega integrat de les aigües residuals de la Xina (GB8978-1996), que estableix el límit de descàrrega de CODCR a 100 mg/L. Tot i això, la nova norma provincial de Jiangsu requereix reduir el CODCR de 100 mg/L a 60 mg/L. És molt difícil aconseguir una reducció addicional de 40 mg/L en CODCR per a les aigües residuals de tintura tèxtil en condicions de poc substrat. En comparació, les plantes de tractament d’aigües residuals municipals només han de reduir el CODCR de 60 mg/L a 50 mg/L sota el mateix estàndard, una de només 10 mg/L de disminució i aigües residuals municipals són molt més biodegradables. Per tant, simplement adaptar la planta de tractament d’aigües residuals existent és insuficient. Cal prioritzar el control de la font i s’han de millorar els processos de tractament avançats (per exemple, redissenyar paràmetres de biofilter).
El pla de retrofitament de la reducció d’energia, la reducció d’emissions i les aigües residuals del grup inclou les mesures clau següents:
① Aigües residuals tèxtils de llana: Millorar les taxes de recuperació de lanolina de les aigües residuals d’alta concentració, d’alta turbiditat per reduir la càrrega del tractament. Optimitzant els paràmetres de separació centrífuga, la recuperació de lanolina es pot augmentar del 40-45% al 45-50%. El control estricte del contingut de greix i sorra en dipòsits de recerca (taula 2-10) millora encara més l'eficiència de recuperació.
② Reutilització de l'aigua: Recicleu les aigües residuals de recerca de llana purificada per reduir el consum d’aigua dolça, l’ús del vapor i la dosificació química, aconseguint l’aigua integrada i l’utilització d’energia tèrmica. Per exemple, l’aigua removida per sorra del primer dipòsit de recorregut es pot reutilitzar al mateix dipòsit, augmentant la concentració de lanolina per extreure més fàcilment i reduint els costos d’energia de separació centrífuga.
③ Desitjant el control de la font d'aigües residuals: Recuperar agents de dimensionament PVA relativament pur mitjançant la tecnologia de membrana ceràmica per a la seva reutilització com a matèries primeres. Per als agents de dimensionament compost, la concentració de membrana ceràmica a alta temperatura (90 graus) permet la recuperació com a combustible. El líquid clar separat es pot reciclar en banys destinades, reduint els alcalins (soda càustic) i el consum de vapor, tallant significativament la descàrrega de contaminants.
④ Optimització de biofilter: Actualitzeu els mitjans de biofilter de partícules de ceràmica tradicionals a materials lleugers i rendibles de gran porositat, augmentant les taxes de filtració d’adsorció a 6 m/h. Això redueix el CODCR dels efluents de 80 mg/L a menys de 60 mg/L, garantint el compliment dels nous estàndards.
Flux de processos de tractament
El procés adaptat conserva el flux de treball original (figura 2-1), però funciona en condicions influents millorades: les concentracions de CODCR i el pH són significativament més baixes, eliminant la necessitat de dosificació àcida i reduint els costos operatius.
- Aigües residuals de busseig de llana: Després de la recuperació de recursos, CODCR baixa de 4.000 mg/L a 2.000 mg/L (reducció del 50%), permetent funcionar menys bufadors d’aire.
- Desitjant les aigües residuals: El reciclatge de 300–500 t/d d’aigües residuals destinades d’alta concentració redueix el CODCR de les aigües residuals de tintura de 9.000 T/D de 2.500 mg/L a 1.200 mg/L (reducció de més del 50%).
Previsió d’eficiència del tractament
Les eficiències del tractament post-retrofit per a cada unitat es resumeixen a la taula 2-11.
Estimació de la inversió del projecte
El desglossament de la inversió es proporciona a la taula 2-12.
Anàlisi de beneficis econòmics
① Per a les aigües residuals tèxtils de llana, especialment les aigües residuals d’alta concentració, d’alta turbiditat, millorant la taxa de recuperació de lanolina redueix la càrrega del tractament d’aigües residuals. Optimitzant els paràmetres tècnics del procés de reciclatge d’aigües residuals de la llana existent, la taxa de recuperació de la lanolina de separació centrífuga es pot augmentar del 40-45% al 45-50%. Amb la lanolina amb un preu de 12.000 iuans/tona i la fàbrica produint originalment 50-60 tones de lanolina mensual, l’augment del 5-10% de la taxa de recuperació es tradueix en 3-6 tones addicionals de lanolina recuperades al mes. Si suposem un augment mensual de 5 tones, els ingressos anuals de vendes de lanolina augmentarien en aproximadament 720.000 iuans.
② L’augment de la reutilització d’aigües residuals purificades de la llana en el procés de tractament redueix el consum d’aigua de producció, l’ús del vapor i la dosi química, aconseguint una utilització integral de l’aigua i l’energia tèrmica per a la conservació d’energia i la reducció d’emissions. En reciclar l’aigua removida per sorra del primer dipòsit de recorregut al mateix dipòsit, la concentració de lanolina augmenta, millorant l’eficiència d’extracció mentre estalvia energia per a la separació centrífuga. Pel que fa a l’estalvi de vapor, el reciclatge de licors de recerca pot reduir el consum d’energia tèrmica. El consum mitjà mensual de vapor de la fàbrica és de 726 tones, amb un ús d’aigua a 5.100 tones. Amb una taxa de reutilització d’aigües residuals del 70%, es poden reciclar mensualment 3.570 tones d’aigües residuals de recerca. La temperatura de l’aigua que es destaca oscil·la entre els 45 i els 58 graus i s’espera que l’actualització del procés estalviï 2 tones de vapor diàriament. A 148 iuans per tona de vapor, això suposa un estalvi mensual de 60 tones (8.880 iuans) i una reducció anual de costos de vapor de 106.700 iuan. La reutilització diària de 100 tones d’aigües residuals d’espera estalvia 3,8 iuan per tona (2,2 yuan per aigua + 1.6 iuan per despeses de descàrrega), amb la qual cosa es produeix un estalvi anual de 33.000 tones i beneficis addicionals de 125.400 yuan.
③ Per a les aigües residuals que es deslonguen, la implementació del control de la font recuperant agents de dimensionament de PVA relativament purs com a matèries primeres i utilitzant agents de dimensionament compostos concentrats a mesura que el combustible aconsegueixi la recuperació de l’energia tèrmica. El líquid aclarit del procés de separació es pot reutilitzar en banys destinades, estalviant productes químics (alcali) i energia alhora que redueix significativament la descàrrega de contaminants. La fàbrica té dues línies de producció per a la destinació, amb un consum de 2 tones per 10.000 metres de teixit. La producció mensual supera els 3 milions de metres, que requereix més de 600 tones d’alcali. A 1.000 iuans/tones, l'ús alcalí es pot reduir en un 20-50%. Si suposem un estalvi del 20%, això es tradueix en una reducció mensual de costos alcali de 120.000 iuans i estalvis anuals de matèries primeres d’1,44 milions de iuans.
Anàlisi de viabilitat de la conservació de l'energia,Reducció d’emissions i descàrrega de compliment
Mitjançant les millores del procés i les mesures de pretractament d’aigües residuals, la concentració de CODCR influent es pot reduir de 1.800 mg/L a 1.200 mg/L (reducció del 30%), alleugerint la càrrega al sistema de tractament d’aigües residuals i creant condicions per a una optimització addicional de la qualitat efluent. Per complir els nous estàndards d’alta, calen actualitzacions al sistema de tractament d’aigües residuals. Ajustant els paràmetres de disseny del filtre biològic, la concentració final de CODCR dels efluents es pot reduir en un 25%, aconseguint l’objectiu de reducció total d’emissions de CODCR amb beneficis ambientals importants.
El sistema també aconsegueix la reducció d’emissions i la conservació de l’aigua mitjançant el reciclatge d’aigües residuals, alleujant l’escassetat de recursos hídrics alhora que redueix els costos corporatius d’aigua.
Les millores del procés redueixen substancialment la contaminació a la font, recuperen els recursos, permeten una utilització eficaç de materials i una regeneració de recursos, promouen les pràctiques de producció i economia circular més nets per a l’empresa, proporcionant beneficis socials forts alhora que generen rendiments econòmics considerables.