Online kemisk rengøring af fine bobleluftere: teknologi, anvendelse og omkostningsbesparelser

Anvendelse af online kemisk renseteknologi til fine bobleluftere i spildevandsrensningsanlæg

Fine bobleluftere bruges i vid udstrækning som beluftningsudstyr i spildevandsbehandlingsanlæg på grund af deres enkle struktur, høje iltudnyttelseseffektivitet, pålidelige ydeevne, tilstopningsbestandige-porer, forebyggelse af tilbagestrømning af spildevand, ensartet spændingsfordeling i omkredsen, lange levetid, nem installation og vedligeholdelse og lave systemomkostninger. Som en nøglekomponent til ilttilførsel i spildevandsbehandling er systemer til beluftning af fine bobler tilbøjelige til at tilstoppe af tilsmudsning og biofilm under lang-drift, hvilket udgør betydelige udfordringer for at opretholde deres ydeevne. Online kemisk renseteknologi giver en effektiv løsning på dette problem.

1. Dannelse og farer ved tilstopning af fine bobler

Efter længere tids drift er fine boblebeluftere modtagelige for tilstopning, typisk kategoriseret som "intern tilstopning" og "ydre tilstopning" baseret på formen af ​​forurenende blokering. "Intern tilstopning" henviser til aflejringen af ​​fine partikler, såsom kolloide partikler og opløste makromolekyler fra den blandede væske i porerne, hvilket fører til poreblokering. "Ekstern tilstopning" refererer til aflejring af kedelstensstoffer på membranoverfladen, der vender mod vandsiden. Denne type blokering har en tendens til kontinuerligt at øge membranens luftudledningsmodstand, hvilket fører til øget tryk på membranen og en gradvis udvidelse af porestørrelsen. Over tid kan dette nemt forårsage membranrivning. Når membranen rives i stykker, strækker påvirkningen sig fra ødelæggelse af beluftningseffektiviteten til strukturel beskadigelse af systemet, hvilket potentielt nødvendiggør nedlukning for vedligeholdelse eller udskiftning af belufteren.

Tilstopningsproblemer i fine bobleluftere medfører øgede operationelle risici:

• Fra et elforbrugsomkostningsperspektiv: Når beluftere tilstoppes, stiger rørledningstrykket, hvilket tvinger blæsere til at arbejde under høje-belastninger og høje-energi-forhold. Dette øger strømforbruget og påvirker også blæserens levetid.
• Fra et miljørisikoperspektiv: Ujævn beluftning reducerer iltoverførselshastigheder, begrænser processtyringsfleksibilitet og kan i alvorlige tilfælde påvirke spildevandskvaliteten alvorligt.
• Ud fra et økonomisk omkostningsperspektiv: Udgifterne til manuel rengøring efter tømning af tanke er høje.
• Fra et sikkerhedsmæssigt perspektiv: Manuel rengøring efter tømning kræver, at man går ind i tanke til fjernelse af slam, hvilket indebærer adgang til lukkede rum og midlertidigt elektrisk arbejde, hvilket øger risikoen for elektriske og personlige sikkerhedsrisici.Figur 1viser slamophobningsfænomenet fra tilstopning af lufteren.

Derfor er regelmæssig vedligeholdelse og rengøring af fine bobleluftere afgørende for at sikre deres operationelle ydeevne. Traditionelle beluftningsvedligeholdelses- og rengøringsmetoder kræver fuldstændig tømning af de biologiske reaktionstanke. Stor-vedligeholdelse og rensning af spildevandsbehandlingsanlæg kan påvirke normal spildevandsbehandling og -udledning eller kræve godkendelse fra relevante offentlige myndigheder, hvis det udføres på specifikke steder (såsom områder, der er dækket af bydræningsnetværk eller beskyttelseszoner for drikkevandskilder). Denne proces involverer flere farlige operationer (f.eks. adgang til lukkede rum) med adskillige risici og ulemper, hvilket medfører betydelige økonomiske byrder og potentielle omkostninger (f.eks. koordinering med regeringsforbindelser, reduceret behandlingskapacitet under vedligeholdelse, justering af vandkvalitet, sikkerhedsrisici) på spildevandsrensningsanlæg. Presset og udfordringerne ved tømning til vedligeholdelse gør muligheden for regelmæssig tømning til rensning af belufteren relativt svag.

I betragtning af de mange ulemper ved traditionel manuel rensning efter tømning er-høje omkostninger, høj driftsrisiko og suboptimal rengøringseffektivitet-det særligt vigtigt at undersøge online rensning af finboblebeluftere ved hjælp af online kemikaliedoseringsenheder under normale beluftningsforhold.

Denne undersøgelse valgte et anlægsprojekt som feltteststed for online kemisk renseteknologi. Anlægget har en samlet spildevandsrensningskapacitet på 600.000 tons om dagen, opført i fire faser. Tredje-faseprojektet har en behandlingskapacitet på 100.000 tons pr. dag ved hjælp af en AAO-proces; det fjerde-faseprojekt har en behandlingskapacitet på 200.000 tons pr. dag ved hjælp af en MBR-proces. Spildevandskvaliteten opfylder Grade A-standarden i GB 18918-2002 "Udledningsstandard for forurenende stoffer til kommunale spildevandsrensningsanlæg". Der blev foretaget online rengøring på finbobleluftere i de aerobe tanke i tredje og fjerde fase, som havde været i drift i 6-7 år.

2. Princippet om online kemisk rengøringsteknologi

Online kemisk renseteknologi involverer tilsætning af specifikke kemiske midler til beluftningssystemet for at opløse eller sprede tilstoppende stoffer gennem kemisk påvirkning. Disse midler kan være sure, alkaliske, oxiderende eller chelaterende. For eksempel kan nogle sure midler opløse alkaliske præcipitater som calciumcarbonat, mens oxidationsmidler kan nedbryde organiske blokeringer produceret af mikroorganismer.

2.1 Analyse af almindelige forurenende stoffer

Forurenende stoffer, der klæber til beluftningsoverflader, er forskellige, og deres sammensætning er tæt forbundet med spildevandsegenskaber, behandlingsprocesser og driftsforhold. Almindelige forurenende stoffer analyseres som følger:

• Uorganiske forurenende stoffer: Omfatter calcium- og magnesiumforbindelser, sulfider, metaloxider og hydroxider, hovedsagelig stammende fra kemisk udfældning og ionovermætning. Deres primære indvirkning på beluftere omfatter poretilstopning, reduceret beluftningseffektivitet, øget systemenergiforbrug, øget beluftningsmodstand og nedsat iltoverførselseffektivitet.
• Organiske forurenende stoffer: Inkluder mikrobiel biofilm, suspenderede organiske partikler, fedtstoffer/olier og organiske kolloider. Mikrobiel biofilm dannes primært på grund af mikrobiel kolonisering og ekstracellulær polymer substans (EPS) adhæsion. Dets farer omfatter at skabe anaerobe mikromiljøer og frigive giftige gasser (f.eks. H₂S). Organiske kolloider dannes på grund af hydrofobe interaktioner og elektrostatisk adsorption, hvilket skaber hydrofobe lag, der hindrer gasfrigivelse og påvirker beluftningens ensartethed.
• Sammensatte forurenende stoffer (uorganisk-organisk blandet skala): Inkluder biologisk-kemisk blandet kedelsten og slampartikelbinding, hovedsageligt dannet gennem fysisk indeslutning og kemisk binding. Deres virkninger omfatter dækning af beluftningsoverfladen, reduktion af det effektive beluftningsareal, fremskyndelse af udstyrets ældning og afkortning af vedligeholdelsescyklusser.

Gennem vedligeholdelsesinspektioner af anlæggets beluftningssystem blev følgende problemer identificeret: ① Længerevarende undervandsdrift af beluftere, kombineret med øget levetid, førte til betydelig ældning af O-ringtætninger ved forbindelsespunkter, hvilket resulterede i gaslækage; ② Under drift resulterede kontinuerlig slamaflejring og justeringer i produktionsprocesstyringen i højere slamkoncentrationer i visse områder, hvilket indirekte forårsagede alvorlig afskalning på belufterens membranoverflader, som vist iFigur 2; ③ Når slamkoncentrationen i de biologiske reaktionstanke er for høj, forlænges slamalderen, hvilket øger den opløste ilt, der kræves til normal mikrobiel aktivitet, og øger kravene til iltforsyningssystemet; ④ Øget densitet af blandet væske i beluftningstanke øger modstanden, hvilket fører til højere strømforbrug til mekanisk eller blæserbeluftning; ⑤ Noget tilsmudsning var trængt ind i beluftningsporerne, hvilket påvirkede systemets beluftning, som vist iFigur 3. Ud fra årsagerne til dannelsen af ​​forurenende stoffer blev det fastslået, at skalaen på beluftningsoverfladerne indeholdt uorganiske forurenende stoffer, organisk stof, proteiner mv.

2.2 Valg af rengøringsmidler

Til typerne af membranforurening skal der vælges egnede kemiske rengøringsmidler. Disse midler kan trænge gennem luftningsporerne i rørvæggen til mellemrummet mellem membranen og rørvæggen og opnå rensning af membranoverfladen og dens porer. Valget af rengøringsmiddeltype bør baseres på membranens faktiske fysisk-kemiske egenskaber, typerne af forurenende stoffer og graden af ​​tilsmudsning. Rengøringsmidlet skal være biologisk nedbrydeligt og ikke-toksisk for organismer, og det skal effektivt fjerne uorganisk belægning fra luftrørets vægge og inde i diffusorerne. Det bør have en god rengøringseffektivitet mod blokeringer (også kendt som "gas-fasetilstopning") forårsaget af forurenende stoffer, partikler eller støv i indsugningsluften til blæserbeluftningssystemer, olielækager fra blæsere og rust fra indvendige luftrør.

Alkaliske rengøringsmidler omfatter natriumhydroxid, natriumcarbonat, natriumphosphat, natriumsilicat, kaliumhydroxid osv. Natriumhydroxid er et almindeligt kemisk middel i spildevandsbehandlingsprocesser til at hæve spildevandets pH, så det kan vælges som det alkaliske rengøringsmiddel.

Sure rengøringsmidler omfatter svovlsyre, saltsyre, salpetersyre, citronsyre, oxalsyre, fosforsyre osv. Da citrat har en stærk chelaterende evne til ioner som mangan og jern, og i praksis, sammenlignet med mineralsyrer, er citronsyre relativt svag, mindre ætsende for udstyr og er let bionedbrydelig, sikker og bionedbrydelig. surt rengøringsmiddel.

Tabel 1viser kategorierne og ydeevnen af ​​rengøringsmidler, der almindeligvis anvendes til membranbegroning.

2.3 Design af onlinerengøringsenhed

I betragtning af trykket ved drift af fine boblebeluftningssystemer og de mange grenrør er det særligt vigtigt at designe en egnet online doseringsenhed til finbobleluftere. Doseringsrengøringsanordningen designet i denne undersøgelse inkluderer en opløsnings-/fortyndingsenhed og en doseringsenhed, som vist iFigur 4.

Opløsnings-/fortyndingsenheden består hovedsageligt af en klargøringstank, omrører og niveaumåler, der bruges til at opløse og fortynde midlerne. Ved at sprøjte en vis mængde vand ind i forberedelsestanken, tilsætte midlet og starte omrøreren, kan et middel med specifik koncentration fremstilles til brug af doseringsenheden.

Doseringsenheden består hovedsageligt af en doseringstank, udstødningsventil, doseringsventil, balanceventil, fødeventil og nogle rørsystemer. Bunden af ​​doseringstanken er forbundet med et doseringsrør, som yderligere forgrener sig til flere doseringsunderrør. Alle doseringsunder-rør er forbundet en-til-en med flere beluftningsgrenrør, som igen er forbundet til flere fine boblebeluftere, og dermed opnår formålet med at rense finboblebelufterne.

Under implementeringen blev der boret et Φ15 mm hul i hvert beluftningsforgreningsrør i de biologiske reaktionstanke som en doseringsport, hvorigennem der blev installeret et nylondoseringsrør for at levere midlet til de fine boblebeluftere, hvilket reducerede middeltab. Samtidig blev der boret et ekstra hul i beluftningsforgreningsrøret som balancegasrør for at udligne trykket mellem doseringstanken og beluftningsforgreningsrøret. Hullerne, der er boret i beluftningsforgreningsrørene, forsegles med propper under normal drift, og hurtig-tilslutningsklemmefittings installeres under dosering for at muliggøre hurtig installation og fjernelse.

3. Anvendelse af online-doseringsrengøringsenheden

I dette online doseringsrensningseksperiment blev de fine bobleluftere placeret i de biologiske tanke. Specifik renseopløsning blev sprøjtet ind i de fine boblebeluftningsmembraner gennem beluftningsforgreningsrørene, hvilket tillod den at strømme mod fødesiden for at nedbryde organisk materiale, der klæber til membranoverfladen, og derved genoprette den transmembrane trykforskel og opnå renseeffekten. Det eksperimentelle design var baseret på tre variabler: agenttype, middelkoncentration og rengøringstid. Testskemaet er vist iTabel 2.

3.1 Analyse af Online Dosering Rengøringseffekt

Efter rensning viste sensorisk observation af beluftningsoverfladen på stedet mindre boblestørrelser, der undslap fra beluftningstankens overflade og mere ensartet beluftning.Figur 5viser det sensoriske udseende af beluftning før og efter rengøring.

Efter rensning med forskellige middeltyper og koncentrationer viste belufterne konsekvent øget flowhastighed og reduceret rørledningstryk, med flowhastigheder genoprettet. Luftningseffektiviteten blev genoprettet i varierende grad efter behandling med forskellige rengøringsmetoder. Kombinerede data om øget luftstrøm og reduceret rørledningstryk indikerer, at forskellige middeltyper, koncentrationer og rengøringstider har varierende effekt på restaurering af belufteren.Figur 6 og 7vis ændringerne i flowhastighed og tryk henholdsvis før og efter rengøring.

Restaureringseffektiviteten af ​​beluftere efter natriumhydroxidrensning var lidt lavere end efter citronsyre. Den høje opløselighed af natriumhydroxid i vand fører til betydelig varmeafgivelse ved opløsning. Sammen med dens stærke hygroskopicitet, alkalinitet og ætsende egenskaber nødvendiggør disse egenskaber at tage ekstra forholdsregler i praktiske operationer. Ud fra et perspektiv af rengøringssikkerhed er natriumhydroxid ikke det foretrukne rengøringsmiddel. Når du vælger rengøringsmidler, bør deres sikkerhed og betjeningskomfort vurderes omhyggeligt for at sikre operatørsikkerhed og optimal rengøringseffektivitet.

Testresultater viste, at efter online doseringsrensning blev beluftningen i de biologiske tanke mere ensartet, flowhastigheden af ​​fine boblebeluftere steg, rørledningstrykket faldt betydeligt, og renseeffekten var bemærkelsesværdig.

3.2 Tekniske fordele

• Reducerer nedetid: Sammenlignet med traditionel demonteringsrengøring kræver online doseringsrengøring ikke standsning af beluftningssystemet, undgåelse af afbrydelser i spildevandsbehandlingsprocessen og reduceret renseeffektivitet forårsaget af nedlukninger.
• Forbedrer rengøringseffektiviteten: Midler kan trænge dybt ind i porerne og renser effektivt-for at-nå tilstoppede områder. Efter påføring i nogle husspildevandsrensningsanlæg blev luftningsensartetheden mærkbart forbedret, og iltoverførselseffektiviteten steg betydeligt.
• Reducerer arbejdsintensitet og omkostninger: Eliminerer behovet for manuel adskillelse og genmontering af beluftere, hvilket reducerer manuelt arbejde og risikoen for beskadigelse af udstyr fra hyppig demontering, hvilket sparer vedligeholdelsesomkostninger. Omkostningerne ved online kemisk rensning for fine bobleluftere er 0,47 RMB/ton, hvorimod omkostningerne ved traditionel manuel rensning for gamle beluftere er 13,3 RMB/ton. Det anslås, at årlige besparelser på rengøringsomkostninger for fine bobleluftere beløber sig til 515.000 RMB. Sammenlignet med traditionel manuel rensning af gamle beluftere giver online kemisk rensning betydelige økonomiske fordele.
• Forlænger beluftningsudstyrets levetid: Gennem online kemisk rensning forbedres beluftningseffekten af ​​fine boblebeluftere effektivt, hvilket forbedrer belufterens ydeevne og til en vis grad forlænger beluftningsudstyrets levetid, hvilket effektivt reducerer blæserens belastning.
• Giver flere muligheder for produktionsplanlægning og vedligeholdelsesplaner: Gennem online kemisk rensning bliver boblefordelingen mere ensartet, luftrørtrykket reduceres effektivt, flowhastigheden øges betydeligt, hvilket i høj grad forbedrer iltoverførselshastighederne og giver en solid garanti for vandkvalitetsregulering.

4. Konklusion

Online kemisk renseteknologi til fine bobleluftere har betydelig anvendelsesværdi i spildevandsrensningsanlæg. Gennem sin rationelle anvendelse kan tilstopningsproblemer i fine bobleluftere effektivt løses, beluftningssystemets ydeevne forbedres, nedetid og driftsomkostninger reduceres, og stabil, effektiv drift af spildevandsbehandlingsanlæg sikres. Begrænsningerne ved traditionel manuel rengøring vil drive industrien i retning af online rengøring. Fremkomsten af ​​nyt udstyr og intelligente kontrolsystemer reducerer markant den operationelle vanskelighed ved online rengøring. Sammen med politik og miljøbestemmelser, der lægger vægt på kulstofneutralitet og genanvendelse af vandressourcer, hvilket indirekte vil fremme anvendelsen af ​​online rengøringsteknologi. I fremtiden kan middelformuleringer optimeres, og der kan forskes i multi-synergistiske rengøringsteknologier. Derudover kan doseringskontrolstrategier og forskning i udstyrsintelligens forfølges for bedre at tilpasse sig behovene i forskellige spildevandsrensningsanlæg.