Felanalys och renoveringsschema för luftningssystem
Introduktion
Deluftningssystem, som en av komponenterna i det biologiska avloppsvattenreningssystemet, fungerar primärt för att tillföra syre som krävs för mikrobiell metabolism och reglera koncentrationen av löst syre (DO) i den biologiska tanken. Virvlarna som genereras av stigande bubblor och de störningar som orsakas av deras brott ger effektiv blandning av det aktiverade slammet, vilket förhindrar slamavsättning. För biologiska kontakttankar som innehåller media, främjar luftning också att åldrad biofilm avlägsnas från mediaytan, vilket underlättar biofilmsförnyelse och förbättrar dess aktivitet.
Studier indikerar att förändringar i DO-koncentrationen i den biologiska tanken leder till förändringar i arten, kvantiteten, tillståndet hos zoogloea, biologisk aktivitet och metaboliska typer av mikrobiella samhällen. Följaktligen påverkas reaktionshastigheterna och effektiviteten för biokemiska processer såsom biologiskt kolavlägsnande, biologiskt kväveavlägsnande och biologiskt fosforavlägsnande, vilket förändrar avlägsningseffektiviteten för föroreningar som organiskt material, ammoniakkväve, totalfosfor och totalt kväve i avloppsvattnet. Luftningssystemets driftsstatus påverkar direkt effektiviteten i avlägsnandet av mikrobiella föroreningar, och påverkar därigenom den totala reningsprestandan för avloppsreningsverket (WWTP).
Att hålla luftningssystemet i gott skick är därför en primär uppgift vid drift och underhåll av reningsverk.
1. Material och metoder
1.1 Översikt av reningsverk
Ett reningsverk med en designkapacitet på15,000 m³/d. De designade indikatorerna för inflytande föroreningar visas iTabell 1, och avloppsstandarderna uppfyller Grade A-standarden för "Utsläppsstandard för föroreningar för kommunala avloppsvattenreningsanläggningar" (GB 18918-2002). Den huvudsakliga behandlingsprocessen är:Preliminär behandling + koagulation-Sedimentering + biologiskt system + sekundär sedimenteringstank + avancerad behandling.
Inledningsvis, på grund av underutvecklade insamlingsnätverk och pågående uppbyggnad av omgivande företag, fungerade anläggningen intermittent på grund av lågt inflöde. När omgivande företag togs i drift ökade inflödet och föroreningsbelastningen, vilket ledde till att det biologiska tankluftningssystemet övergick till 24-timmars kontinuerlig drift, med luftningshastigheter justerade baserat på inflöde och belastning. Under denna period fungerade både den biologiska tanken och luftningssystemet stabilt, med alla avloppsparametrar som konsekvent uppfyllde standarderna.
1.1.1 Beskrivning av biologisk tank
Det biologiska systemet antar en layout som liknar dentraditionell A²/O-processinnefattande anaeroba, anoxiska och oxiska zoner. De anaeroba och anoxiska zonerna är var och en uppdelad i två tandemprocesssektioner med lika volym, medan den oxiska zonen är uppdelad i fyra. Sex dränkbara blandare är installerade i de anaeroba och anoxiska zonerna. Fasta fina-bubbeldiffusorer är installerade i botten av sektionerna i de anoxiska och oxiska zonerna, med återtagbara imitationsmedia fästa ovanför diffusorerna för mikrobiell tillväxt. Luftningssystemet använder fläktar för att tillföra tryckluft till de fina-bubblorna via sidorna. Luftningshastigheten i varje lateral regleras av ventiler. Tre fläktar är installerade och arbetar i ett 2-duty + 1-standbyläge.
1.1.2 Felbeskrivning
Efter cirka 5 års stabil drift ansamlades betydande slam i botten av de anoxiska och oxiska zonerna. Blåsarna upplevde ofta larm för högt utloppstryck och skyddande avstängningar. Några fina-bubbelspridare gick sönder. När utloppstrycket fortsatte att öka ökade frekvensen av fläktavstängningar och antalet spruckna diffusorer. Betydande luftförluster genom trasiga diffusorer ledde till kontinuerligt sjunkande DO-nivåer i den biologiska tanken, vilket ledde till en gradvis försämring av avloppskvaliteten. För att upprätthålla efterlevnaden utökades antalet och körtiden för fläktar i drift. Denna onda cirkel orsakade frekventa skador på fläktkomponenter som lager och växlar. Till slut var en fläkt kraftigt sliten och skrotad. Slam i den oxiska zonen blev mörkbrunt, med lös, illaluktande-zoogloea och avloppskvaliteten försämrades ytterligare.
1.2 Felorsaksanalys
Genom att granska operativa register (inflytande, luftningssystem, underhåll av utrustning) och observationer på plats analyserades orsakerna enligt följande:
1.2.1 Orsaker till fläktskador
- Frekventa starter/stopp på grund av initialt intermittent inflöde, vilket orsakar mekaniskt slitage.
- Återstart av fläktar under tryck efter överbelastningsstopp och långvarig drift under överbelastning.
- Ökat luftbehov på grund av högre flöde och spruckna don, vilket leder till förlängd drift.
- Förhöjda driftstemperaturer på grund av långvarigt övertryck.
1.2.2 Orsaker till högt fläktutloppstryck och skador på diffusorn
- Ofullständig rengöring av luftrören under konstruktion, lämnar skräp som täppte till diffusorns porer.
- Slamavlagring som täcker diffusorer, täpper till porer.
- Kondensat i luftrör som täpper till diffusorns porer.
- Intermittent luftning som orsakar frekvent expansion/sammandragning, åldrande diffusormembran och ofullständig poröppning, vilket leder till tryckuppbyggnad.
- Avloppsvatten/slam tränger in i trasiga diffusorer, sprider och täpper till andra diffusorer.
1.2.3 Orsaker till ansamling av bottenslam
- Intermittent inflöde och luftning som orsakar avlagring.
- Frekventa fläktfel som orsakar intermittent luftning.
- Minskad luftning i sidorna med spruckna diffusorer.
- Dålig luftningsprestanda ökar avlagringen av inaktiv biofilm som tappas ut från tank och media.
1.3 Renoveringsplan
För att åtgärda felen och deras orsaker, med tanke på inflödesmönster och behovet av kontinuerlig drift, utvecklades följande renoveringsschema:
Den irreparerbara fläkten ersattes med en enda luftfjädringsfläkt med högre kapacitet och tryckklass än designen, vilket modifierade utloppsröret i enlighet därmed.
För frågor om luftningssystem (högt tryck, igensättning, brott, ojämn luftning), med hänsyn till processkrav (blandningsintensitet, luftflöde, DO-kontroll), utrustningslayout (blandare, rörledningar, media) och mönstret av skadade diffusorer, utformades separata renoveringsscheman för de anoxiska och oxiska zonerna.
Anoxisk zonrenovering: Skadade diffusorer koncentrerades i mitten av anoxiska sektioner 1 & 2, vilket sammanföll med slamackumulering. Med hjälp av den befintliga mediaramen för stöd installerades en ny luftsiddel ansluten till huvudhuvudet i mediabädden, med en flödeskontrollventil. Nya nedåtriktade-perforerade rör installerades i botten av mediaramen som det nya luftningssystemet. Det ursprungliga fasta bottensystemet togs ur drift. SeBild 1.
Renovering av Oxic Zone: På liknande sätt togs media bort i områden med skadade diffusorer. En ny lateral med ventil installerades. Nya fina-bubble air-skivor installerades längst ner på mediaramen. Perforerade rör, liknande den anoxiska zonen, installerades också vertikalt inom mediaramen för att periodvis störa bottenslam genom att byta ventiler. Det ursprungliga fasta bottensystemet togs ur drift. SeFigur 2.
2. Resultat och analys
Efter en pilot-testning renoverades de hårdast drabbade sektionerna (Anoxic 1, Oxic 1). Nyckelparametrar (DO, fläkttryck, slamtjocklek) övervakades i 30 dagar före- och efter-renovering. Resultaten visas iFigur 3och analyseras iTabell 2.
DO(Fig 3a, 3b, Tabell 2): DO-nivåerna förbättrades signifikant. I den anoxiska zonen ökade DO från 0,12-0,23 mg/L (avg. 0.16) till 0,32-0,58 mg/L (avg. 0.46), en 1,88-faldig ökning. I den oxiska zonen ökade DO från 0,89-2,22 mg/L (genomsnitt. 1.78) till 2,81-5,02 mg/L (medelvärde. 4.17), en 1,34-faldig ökning.
Fläkttryck(Fig 3c, Tabell 2): Utloppstrycket minskade från 69,2-75,2 kPa (medelvärde. 71.44) till 61,2-63,5 kPa (medelvärde. 62.06), en 0,13-faldig minskning.
Slamtjocklek(Fig 3d, Tabell 2): Bottenslamtjockleken minskade från 27,3-33,4 cm (genomsnitt. 30.00) till 14,2-28,8 cm (medelvärde. 20.75), en 0,31-faldig minskning.
Att observera det aktiverade slammet efter-renovering visade förbättrad aktivitet, färgförändring och bättre zoogloea-tillväxt på media, vilket tyder på systemåterställning. Vidriga lukter upphörde.
Avloppskvaliteten förbättrades: genomsnittlig ammoniakkväve minskade till 1,49 mg/L (90,5 % avlägsnande, +17.7%); genomsnittlig total fosfor minskade till 0,19 mg/L (88,9 % avlägsnande, +12.7 %); genomsnittlig total kväve minskade till 10,28 mg/L (57,9 % borttagning, +16.9 %). Fläktens energiförbrukning minskade från 72,5 kW till 59 kW under liknande förhållanden, vilket sparade 18,6 % energi.
3. Slutsats
Analysen identifierade orsakerna till fläktskador, högt tryck, diffusorskador och slamackumulering. Riktade renoveringsplaner för de anoxiska och oxiska zonerna genomfördes. Pilottester visade signifikanta förbättringar: anoxisk DO, oxisk DO, fläkttryck och slamtjocklek förbättrades med faktorerna 1,88, 1,34, 0,13 respektive 0,31. Detta ger en bra grund för full-renovering.