Analýza porúch a schéma renovácie prevzdušňovacieho systému
Úvod
Theprevzdušňovací systém, ako jedna zo súčastí biologického systému čistenia odpadových vôd, primárne slúži na dodávanie kyslíka potrebného na mikrobiálny metabolizmus a reguláciu koncentrácie rozpusteného kyslíka (DO) v biologickej nádrži. Víry generované stúpajúcimi bublinami a poruchy spôsobené ich prasknutím zabezpečujú účinné premiešanie aktivovaného kalu, čím sa zabráni usadzovaniu kalu. V prípade kontaktných biologických nádrží obsahujúcich médium prevzdušňovanie tiež podporuje odstraňovanie starého biofilmu z povrchu média, čím uľahčuje obnovu biofilmu a zvyšuje jeho aktivitu.
Štúdie ukazujú, že zmeny koncentrácie DO v biologickej nádrži vedú k zmenám v druhu, množstve, stave zoogloe, biologickej aktivite a metabolických typoch mikrobiálnych spoločenstiev. V dôsledku toho sú ovplyvnené reakčné rýchlosti a účinnosti biochemických procesov, ako je biologické odstraňovanie uhlíka, biologické odstraňovanie dusíka a odstraňovanie biologického fosforu, čím sa mení účinnosť odstraňovania znečisťujúcich látok, ako sú organické látky, amoniakálny dusík, celkový fosfor a celkový dusík v odpadovej vode. Prevádzkový stav prevzdušňovacieho systému priamo ovplyvňuje účinnosť odstraňovania mikrobiálnych znečisťujúcich látok, čím ovplyvňuje celkový čistiaci výkon čistiarne odpadových vôd (ČOV).
Preto je udržiavanie prevzdušňovacieho systému v dobrom prevádzkovom stave prvoradou úlohou prevádzky a údržby ČOV.
1. Materiály a metódy
1.1 Prehľad ČOV
ČOV s projektovanou kapacitou15,000 m³/d. Navrhnuté ukazovatele prítoku znečisťujúcich látok sú uvedené vTabuľka 1, a normy pre odpadové vody spĺňajú normu stupňa A "Štandard vypúšťania znečisťujúcich látok pre komunálne čističky odpadových vôd" (GB 18918-2002). Hlavným procesom liečby je:Predbežná úprava + koagulácia-sedimentácia + biologický systém + sekundárna sedimentačná nádrž + pokročilá liečba.
Spočiatku kvôli nedostatočne rozvinutým zberným sieťam a prebiehajúcej výstavbe okolitých podnikov fungoval závod prerušovane z dôvodu nízkeho prítoku. Keď sa okolité podniky sprevádzkovali, zvýšil sa prítok a zaťaženie znečisťujúcimi látkami, čo viedlo k prechodu systému prevzdušňovania biologických nádrží na nepretržitú 24-hodinovú prevádzku s rýchlosťou prevzdušňovania upravenou na základe prítoku a zaťaženia. Počas tohto obdobia fungovala biologická nádrž aj prevzdušňovací systém stabilne, pričom všetky parametre odpadovej vody konzistentne spĺňali normy.
1.1.1 Popis biologickej nádrže
Biologický systém má podobné usporiadanie akotradičný proces A²/Ozahŕňajúce anaeróbne, anoxické a oxické zóny. Anaeróbne a anoxické zóny sú rozdelené do dvoch sekcií tandemového procesu s rovnakým objemom, zatiaľ čo oxická zóna je rozdelená na štyri. V anaeróbnej a anoxickej zóne je inštalovaných šesť ponorných miešačiek. Pevné rozptyľovače jemných bublín sú inštalované v spodnej časti sekcií v anoxickej a oxickej zóne, pričom nad difúzormi sú pripevnené imitujúce médiá na mikrobiálny rast. Prevzdušňovací systém používa dúchadlá na privádzanie stlačeného vzduchu do jemných{5}}bublinových difúzorov cez bočnice. Rýchlosť prevzdušňovania v každej bočnici je regulovaná ventilmi. Sú nainštalované tri dúchadlá, ktoré pracujú v 2-pracovnom + 1-pohotovostnom režime.
1.1.2 Popis poruchy
Po približne 5 rokoch stabilnej prevádzky sa na dne anoxickej a oxickej zóny nahromadil značný kal. Dúchadlá často zaznamenali alarmy vysokého výstupného tlaku a ochranné vypnutia. Niektoré jemné-difúzory bublín praskli. Keď výstupný tlak stále stúpal, zvyšovala sa frekvencia odstávok dúchadiel a počet prasknutých difúzorov. Značná strata vzduchu rozbitými difúzormi viedla k neustálemu znižovaniu hladiny DO v biologickej nádrži, čo spôsobilo postupné zhoršovanie kvality odpadovej vody. Pre zachovanie súladu sa zvýšil počet a doba chodu prevádzkovaných dúchadiel. Tento začarovaný kruh spôsobil časté poškodenie komponentov ventilátora, ako sú ložiská a ozubené kolesá. Nakoniec bolo jedno dúchadlo značne opotrebované a zošrotované. Kal v oxickej zóne sa zmenil na tmavohnedý, s uvoľnenými, páchnucimi-zoogloeami a kvalita odpadovej vody sa ďalej zhoršila.
1.2 Analýza príčin poruchy
Po preskúmaní prevádzkových záznamov (prítok, prevzdušňovací systém, údržba zariadení) a pozorovaní na mieste boli príčiny analyzované takto:
1.2.1 Príčiny poškodenia ventilátora
- Časté spúšťanie/zastavovanie kvôli počiatočnému prerušovanému prítoku, čo spôsobuje mechanické opotrebovanie.
- Opätovné spustenie dúchadiel pod tlakom po odstavení z preťaženia a dlhšia prevádzka pri preťažení.
- Zvýšená potreba vzduchu v dôsledku vyššieho prietoku a prasknutých difúzorov, čo vedie k predĺženej prevádzke.
- Zvýšené prevádzkové teploty v dôsledku dlhšieho pretlaku.
1.2.2 Príčiny vysokého výstupného tlaku ventilátora a poškodenia difúzora
- Neúplné čistenie vzduchového potrubia počas výstavby, zanechávanie nečistôt, ktoré upchávajú póry difúzora.
- Usadzovanie kalu pokrývajúce difúzory, upchávanie pórov.
- Kondenzát vo vzduchovom potrubí upcháva póry difúzora.
- Prerušované prevzdušňovanie spôsobujúce častú expanziu/zmršťovanie, starnúce membrány difuzéra a neúplné otváranie pórov, čo vedie k zvyšovaniu tlaku.
- Vniknutie odpadovej vody/kalu do rozbitých difúzorov, rozptýlenie a upchanie iných difúzorov.
1.2.3 Príčiny akumulácie spodného kalu
- Prerušovaný prítok a prevzdušňovanie spôsobujúce usadzovanie.
- Časté poruchy ventilátora spôsobujúce prerušované prevzdušňovanie.
- Znížené prevzdušňovanie v bočniciach s prasknutými difúzormi.
- Slabý výkon prevzdušňovania zvyšuje usadzovanie neaktívneho biofilmu odlupujúceho sa z nádrže a média.
1.3 Schéma renovácie
Na riešenie porúch a ich príčin, berúc do úvahy vzorce prítoku a potrebu nepretržitej prevádzky, bola vypracovaná nasledujúca schéma renovácie:
Neopraviteľné dúchadlo bolo nahradené jednoduchým vzduchovým odpruženým dúchadlom s vyššou kapacitou a menovitým tlakom ako konštrukčné, pričom sa upravilo aj výstupné potrubie.
Pre problémy prevzdušňovacieho systému (vysoký tlak, upchatie, prasknutie, nerovnomerné prevzdušňovanie), s ohľadom na požiadavky procesu (intenzita miešania, prietok vzduchu, regulácia DO), usporiadanie zariadení (miešače, potrubie, médiá) a vzor poškodených difúzorov boli navrhnuté samostatné schémy renovácie pre anoxickú a oxickú zónu.
Renovácia anoxickej zóny: Poškodené difúzory boli sústredené v strede Anoxických sekcií 1 a 2, čo sa zhodovalo s akumuláciou kalu. Využitím existujúceho rámu média na podporu bola do lôžka média nainštalovaná nová vzduchová bočnica spojená s hlavným zberačom s ventilom na reguláciu prietoku. Ako nový prevzdušňovací systém boli na spodok rámu média nainštalované nové smerom nadol-orientované perforované rúry. Pôvodný systém pevného dna bol vyradený z prevádzky. PozriObrázok 1.
Renovácia Oxickej zóny: Podobne boli médiá odstránené v oblastiach s poškodenými difúzormi. Bola nainštalovaná nová bočnica s ventilom. V spodnej časti rámu média boli nainštalované nové jemné-bublinkové vzduchové disky. Perforované rúry, podobne ako v anoxickej zóne, boli tiež inštalované vertikálne v ráme média, aby periodicky narušovali spodný kal prepínaním ventilov. Pôvodný systém pevného dna bol vyradený z prevádzky. PozriObrázok 2.
2. Výsledky a analýza
Po pilotnom{0}}testovaní boli najviac postihnuté úseky (Anoxic 1, Oxic 1) zrenovované. Kľúčové parametre (DO, tlak dúchadla, hrúbka kalu) sa monitorovali 30 dní pred- a po-renovácii. Výsledky sú uvedené vObrázok 3a analyzované vTabuľka 2.
DO(Obr. 3a, 3b, Tabuľka 2): Hladiny DO sa výrazne zlepšili. V anoxickej zóne sa DO zvýšil z 0,12-0,23 mg/l (priem.. 0.16) na 0,32-0,58 mg/l (priem.. 0.46), čo je 1,88-násobné zvýšenie. V oxickej zóne sa DO zvýšil z 0,89 – 2,22 mg/l (priemer. 1.78) na 2,81 – 5,02 mg/l (priemer{13}}), čo je 1,34-násobné zvýšenie.
Tlak dúchadla(Obr. 3c, Tabuľka 2): Výstupný tlak klesol z 69,2-75,2 kPa (priem.. 71.44) na 61,2-63,5 kPa (priem.. 62.06), čo je 0,13-násobné zníženie.
Hrúbka kalu(Obr. 3d, tabuľka 2): Hrúbka spodného kalu sa znížila z 27,3-33,4 cm (priem.. 30.00) na 14,2-28,8 cm (priem.. 20.75), čo je 0,31-násobné zníženie.
Pozorovanie po renovácii aktivovaného kalu- ukázalo zlepšenú aktivitu, zmenu farby a lepší rast zoogloe na médiu, čo naznačuje obnovenie systému. Nepríjemné pachy prestali.
Kvalita odpadovej vody sa zlepšila: priemerný amoniakálny dusík sa znížil na 1,49 mg/l (odstránenie 90,5 %, +17.7 %); priemerný celkový fosfor sa znížil na 0,19 mg/l (88,9 % odstránenie, +12.7 %); priemerný celkový obsah dusíka sa znížil na 10,28 mg/l (57,9 % odstránenie, +16.9 %). Spotreba energie dúchadla sa za podobných podmienok znížila zo 72,5 kW na 59 kW, čím sa ušetrilo 18,6 % energie.
3. Záver
Analýza identifikovala príčiny poškodenia dúchadla, vysokého tlaku, poškodenia difúzora a hromadenia kalu. Boli implementované cielené renovačné schémy pre anoxickú a oxickú zónu. Pilotné testovanie preukázalo významné zlepšenia: anoxický DO, oxický DO, tlak dúchadla a hrúbka kalu sa zlepšili o faktory 1,88, 1,34, 0,13 a 0,31. To poskytuje dobrý základ pre-rozsiahlu renováciu.