Fejlanalyse og renoveringsplan for beluftningssystem
Indledning
Debeluftningssystem, som en af komponenterne i det biologiske spildevandsbehandlingssystem, fungerer primært til at levere oxygen, der kræves til mikrobiel metabolisme og regulere koncentrationen af opløst oxygen (DO) i den biologiske tank. Hvirvlerne genereret af stigende bobler og forstyrrelser forårsaget af deres brud giver effektiv blanding af det aktiverede slam, hvilket forhindrer slamaflejring. For kontaktbiologiske tanke, der indeholder medier, fremmer beluftning også udskillelsen af ældet biofilm fra medieoverfladen, letter biofilmfornyelsen og øger dens aktivitet.
Undersøgelser viser, at ændringer i DO-koncentrationen i den biologiske tank fører til ændringer i arten, mængden, tilstanden af zoogloea, biologisk aktivitet og metaboliske typer af mikrobielle samfund. Som følge heraf påvirkes reaktionshastighederne og effektiviteten af biokemiske processer såsom biologisk kulstoffjernelse, biologisk nitrogenfjernelse og biologisk fosforfjernelse, hvilket ændrer fjernelseseffektiviteten af forurenende stoffer som organisk stof, ammoniak-nitrogen, totalt fosfor og totalt nitrogen i spildevandet. Beluftningssystemets driftsstatus påvirker direkte effektiviteten af fjernelse af mikrobielle forurenende stoffer og påvirker derved den samlede rensningsydelse af spildevandsbehandlingsanlægget (WWTP).
Derfor er det en primær opgave i drift og vedligeholdelse af rensningsanlægget at holde beluftningssystemet i god stand.
1. Materialer og metoder
1.1 Oversigt over spildevandsanlæg
Et spildevandsanlæg med en designkapacitet på15,000 m³/d. De designede indikatorer for forurenende indvirkning er vist iTabel 1, og spildevandsstandarderne opfylder Grade A-standarden for "Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plants" (GB 18918-2002). Den vigtigste behandlingsproces er:Foreløbig behandling + koagulation-Sedimentation + biologisk system + sekundær sedimentationstank + avanceret behandling.
Oprindeligt, på grund af underudviklede indsamlingsnetværk og igangværende opbygning af omkringliggende virksomheder, fungerede anlægget intermitterende på grund af lav tilstrømning. Efterhånden som omkringliggende virksomheder blev operationelle, steg tilstrømningen og belastningen af forurenende stoffer, hvilket førte til, at det biologiske tankbeluftningssystem gik over til 24-timers kontinuerlig drift, med beluftningshastigheder justeret baseret på tilstrømning og belastning. I denne periode fungerede både den biologiske tank og beluftningssystemet stabilt, hvor alle spildevandsparametre konsekvent levede op til standarderne.
1.1.1 Biologisk tankbeskrivelse
Det biologiske system vedtager et layout svarende tiltraditionel A²/O-proces, omfattende anaerobe, anoxiske og oxiske zoner. Den anaerobe og den anoxiske zone er hver opdelt i to tandemprocessektioner med samme volumen, mens den oxiske zone er opdelt i fire. Seks dykblander er installeret i de anaerobe og anoxiske zoner. Faste fine-boblediffusorer er installeret i bunden af sektioner i de anoxiske og oxiske zoner, med genfindbare imitationsmedier fastgjort over diffusorerne til mikrobiel vækst. Beluftningssystemet bruger blæsere til at levere trykluft til de fine-boblediffusorer via sidestykker. Beluftningshastigheden i hver side reguleres af ventiler. Der er installeret tre blæsere, der fungerer i en 2-funktions + 1-standbytilstand.
1.1.2 Fejlbeskrivelse
Efter ca. 5 års stabil drift ophobede sig betydeligt slam i bunden af de iltfrie og oxiske zoner. Blæsere oplevede ofte alarmer for højt udgangstryk og beskyttende nedlukninger. Nogle fine-boblediffusorer gik i stykker. Da udløbstrykket fortsatte med at stige, steg hyppigheden af blæserstop og antallet af sprængte diffusorer. Betydeligt lufttab gennem ødelagte diffusorer førte til kontinuerligt faldende DO-niveauer i den biologiske tank, hvilket medførte en gradvis forringelse af spildevandskvaliteten. For at opretholde overholdelse blev antallet af og driftstiden for blæsere i drift øget. Denne onde cirkel forårsagede hyppige skader på blæserkomponenter som lejer og gear. I sidste ende var den ene blæser meget slidt og skrottet. Slam i den oxiske zone blev mørkebrunt med løs, ildelugtende-zoogloea, og spildevandskvaliteten blev yderligere forværret.
1.2 Fejlårsagsanalyse
Gennemgang af operationelle optegnelser (indflydelse, beluftningssystem, vedligeholdelse af udstyr) og observationer på stedet blev årsagerne analyseret som følger:
1.2.1 Årsager til blæserskader
- Hyppige starter/stop på grund af indledende intermitterende indstrømning, hvilket forårsager mekanisk slid.
- Genstart af blæsere under tryk efter overbelastningsstop og langvarig drift under overbelastning.
- Øget luftbehov på grund af højere flow og sprængte diffusorer, hvilket fører til forlænget drift.
- Forhøjede driftstemperaturer på grund af langvarigt overtryk.
1.2.2 Årsager til højt blæserudløbstryk og diffusorbeskadigelse
- Ufuldstændig rensning af luftrørene under konstruktionen, hvilket efterlader snavs, der tilstoppede diffusorens porer.
- Slamaflejring, der dækker diffusorer, tilstopper porer.
- Kondensat i luftrør tilstopper diffusorens porer.
- Intermitterende beluftning, der forårsager hyppig udvidelse/sammentrækning, ældning af diffusormembraner og ufuldstændig poreåbning, hvilket fører til trykopbygning.
- Spildevand/slam trænger ind i ødelagte diffusorer, spreder og tilstopper andre diffusorer.
1.2.3 Årsager til bundslamakkumulering
- Intermitterende tilstrømning og beluftning forårsager aflejring.
- Hyppige blæserfejl, der forårsager intermitterende beluftning.
- Reduceret beluftning i lateralerne med sprængte diffusorer.
- Dårlig beluftningsydelse, hvilket øger aflejringen af inaktiv biofilm, der fjernes fra tank og medier.
1.3 Renoveringsordning
For at afhjælpe fejlene og deres årsager, under hensyntagen til tilstrømningsmønstre og behovet for kontinuerlig drift, blev følgende renoveringsplan udviklet:
Den uoprettelige blæser blev erstattet med en enkelt luftaffjedret blæser med højere kapacitet og tryk end designet, og modificerede udløbsrørene i overensstemmelse hermed.
For problemer med beluftningssystem (højt tryk, tilstopning, brud, ujævn beluftning), i betragtning af proceskrav (blandingsintensitet, luftstrøm, DO-kontrol), udstyrslayout (blandere, rør, medier) og mønsteret af beskadigede diffusorer, blev separate renoveringsordninger designet til de anoxiske og oxiske zoner.
Anoxisk zonerenovering: Beskadigede diffusorer blev koncentreret i midten af anoxiske sektioner 1 & 2, hvilket faldt sammen med slamakkumulering. Ved at bruge den eksisterende medieramme til støtte blev der installeret en ny luftside, der var forbundet til hovedhovedet, i mediesengen med en flowreguleringsventil. Nye nedadrettede-perforerede rør blev installeret i bunden af medierammen som det nye beluftningssystem. Det oprindelige faste bundsystem blev taget ud af drift. SeFigur 1.
Oxic Zone Renovering: På samme måde blev medier fjernet i områder med beskadigede diffusorer. En ny side med ventil blev installeret. Nye fine-bubble air-skiver blev installeret i bunden af medierammen. Perforerede rør, svarende til den anoxiske zone, blev også installeret lodret inden for medierammen for periodisk at forstyrre bundslam ved at skifte ventiler. Det oprindelige faste bundsystem blev taget ud af drift. SeFigur 2.
2. Resultater og analyse
Efter en pilot-testmetode blev de hårdest ramte sektioner (Anoxic 1, Oxic 1) renoveret. Nøgleparametre (DO, blæsertryk, slamtykkelse) blev overvåget i 30 dage før- og efter-renovering. Resultater er vist iFigur 3og analyseret iTabel 2.
GØR(Fig. 3a, 3b, Tabel 2): DO-niveauer forbedredes signifikant. I den anoxiske zone steg DO fra 0,12-0,23 mg/L (gennemsnit. 0.16) til 0,32-0,58 mg/L (gennemsnit. 0.46), en stigning på 1,88 gange. I den oxiske zone steg DO fra 0,89-2,22 mg/L (gennemsnit. 1.78) til 2,81-5,02 mg/L (gennemsnit. 4.17), en stigning på 1,34 gange.
Blæsertryk(Fig. 3c, Tabel 2): Udgangstrykket faldt fra 69,2-75,2 kPa (gennemsnit. 71.44) til 61,2-63,5 kPa (gennemsnit. 62.06), en reduktion på 0,13 gange.
Slamtykkelse(Fig. 3d, Tabel 2): Bundslamtykkelse faldt fra 27,3-33,4 cm (gennemsnit. 30.00) til 14,2-28,8 cm (gennemsnit. 20.75), en reduktion på 0,31 gange.
Observation af det aktiverede slam efter-renovering viste forbedret aktivitet, farveændring og bedre zoogloea-vækst på mediet, hvilket indikerer systemgendannelse. Dårlige lugte ophørte.
Spildevandskvalitet forbedret: gennemsnitlig ammoniaknitrogen faldt til 1,49 mg/L (90,5 % fjernelse, +17.7 %); gennemsnitlig total fosfor faldt til 0,19 mg/L (88,9 % fjernelse, +12.7 %); gennemsnitlig total nitrogen faldt til 10,28 mg/L (57,9 % fjernelse, +16.9 %). Blæserens strømforbrug faldt fra 72,5 kW til 59 kW under lignende forhold, hvilket sparer 18,6 % i energi.
3. Konklusion
Analyse identificerede årsagerne til blæserskader, højt tryk, diffusorskader og slamakkumulering. Målrettede renoveringsprojekter for de anoxiske og oxiske zoner blev implementeret. Pilottest viste signifikante forbedringer: anoxisk DO, oxisk DO, blæsertryk og slamtykkelse blev forbedret med faktorer på henholdsvis 1,88, 1,34, 0,13 og 0,31. Dette giver et solidt grundlag for fuld-renovering.