Ανάλυση & Ανακαίνιση Βλαβών Συστήματος Αερισμού|Μελέτη περίπτωσης WWTP

Σχέδιο Ανάλυσης Βλαβών και Ανακαίνισης Συστήματος Αερισμού

Εισαγωγή

Οσύστημα αερισμού, ως ένα από τα συστατικά του συστήματος βιολογικής επεξεργασίας λυμάτων, λειτουργεί κυρίως για την παροχή οξυγόνου που απαιτείται για τον μικροβιακό μεταβολισμό και τη ρύθμιση της συγκέντρωσης του διαλυμένου οξυγόνου (DO) μέσα στη βιολογική δεξαμενή. Οι δίνες που δημιουργούνται από τις ανυψωτικές φυσαλίδες και οι διαταραχές που προκαλούνται από τη ρήξη τους παρέχουν αποτελεσματική ανάμειξη της ενεργοποιημένης λάσπης, αποτρέποντας την εναπόθεση ιλύος. Για βιολογικές δεξαμενές επαφής που περιέχουν μέσα, ο αερισμός προάγει επίσης την απόρριψη παλαιωμένου βιοφίλμ από την επιφάνεια του μέσου, διευκολύνοντας την ανανέωση του βιοφίλμ και ενισχύοντας τη δραστηριότητά του.

Μελέτες δείχνουν ότι οι αλλαγές στη συγκέντρωση DO εντός της βιολογικής δεξαμενής οδηγούν σε αλλαγές στο είδος, την ποσότητα, την κατάσταση των ζωογλοιών, τη βιολογική δραστηριότητα και τους μεταβολικούς τύπους μικροβιακών κοινοτήτων. Κατά συνέπεια, επηρεάζονται οι ρυθμοί αντίδρασης και η αποτελεσματικότητα των βιοχημικών διεργασιών, όπως η βιολογική αφαίρεση άνθρακα, η βιολογική αφαίρεση αζώτου και η βιολογική αφαίρεση φωσφόρου, αλλάζοντας την αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης ρύπων όπως οργανική ύλη, άζωτο αμμωνίας, ολικός φώσφορος και ολικό άζωτο στα λύματα. Η κατάσταση λειτουργίας του συστήματος αερισμού επηρεάζει άμεσα την αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης μικροβιακών ρύπων, επηρεάζοντας έτσι τη συνολική απόδοση καθαρισμού της μονάδας επεξεργασίας λυμάτων (WWTP).

Ως εκ τούτου, η διατήρηση του συστήματος αερισμού σε καλή κατάσταση λειτουργίας είναι πρωταρχικό καθήκον στη λειτουργία και τη συντήρηση του WWTP.

1. Υλικά και Μέθοδοι

1.1 Επισκόπηση WWTP

Ένα WWTP με χωρητικότητα σχεδιασμού15,000 m³/d. Οι σχεδιασμένοι δείκτες εισροής ρύπων φαίνονται στοΠίνακας 1, και τα πρότυπα των λυμάτων πληρούν το πρότυπο Βαθμού Α του "Πρότυπο απόρριψης ρύπων για εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών λυμάτων" (GB 18918-2002). Η κύρια διαδικασία θεραπείας είναι:Προκαταρκτική επεξεργασία + πήξη-Καθίζηση + Βιολογικό σύστημα + Δεξαμενή Δευτερεύουσας Καθίζησης + Προηγμένη επεξεργασία.

Αρχικά, λόγω της υπανάπτυξης των δικτύων συλλογής και της συνεχιζόμενης κατασκευής των γύρω επιχειρήσεων, το εργοστάσιο λειτούργησε με διαλείμματα λόγω χαμηλής εισροής. Καθώς οι γύρω επιχειρήσεις άρχισαν να λειτουργούν, η εισροή και το φορτίο ρύπων αυξήθηκαν, οδηγώντας το σύστημα αερισμού βιολογικής δεξαμενής στη μετάβαση σε 24ωρη συνεχή λειτουργία, με ρυθμούς αερισμού προσαρμοσμένους με βάση την εισροή και το φορτίο. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τόσο η βιολογική δεξαμενή όσο και το σύστημα αερισμού λειτουργούσαν σταθερά, με όλες τις παραμέτρους των εκροών να πληρούν σταθερά τα πρότυπα.

1.1.1 Περιγραφή βιολογικής δεξαμενής

Το βιολογικό σύστημα υιοθετεί μια διάταξη παρόμοια με τοπαραδοσιακή διαδικασία A²/O, που περιλαμβάνει αναερόβιες, ανοξικές και οξικές ζώνες. Η αναερόβια και η ανοξική ζώνη χωρίζονται σε δύο τμήματα διεργασίας Tandem ίσου όγκου, ενώ η οξική ζώνη χωρίζεται σε τέσσερα. Έξι υποβρύχιοι αναμικτήρες εγκαθίστανται στις αναερόβιες και ανοξικές ζώνες. Σταθεροί λεπτοί-διαχυτές φυσαλίδων εγκαθίστανται στο κάτω μέρος των τμημάτων στις ανοξικές και οξικές ζώνες, με ανακτήσιμα μέσα απομίμησης προσαρτημένα πάνω από τους διαχυτές για μικροβιακή ανάπτυξη. Το σύστημα αερισμού χρησιμοποιεί φυσητήρες για την παροχή πεπιεσμένου αέρα στους λεπτούς-διαχύτες φυσαλίδων μέσω πλευρικών πλευρών. Ο ρυθμός αερισμού σε κάθε πλάγιο ρυθμίζεται από βαλβίδες. Έχουν εγκατασταθεί τρεις φυσητήρες, οι οποίοι λειτουργούν σε κατάσταση αναμονής + 1-2-λειτουργιών.

1.1.2 Περιγραφή σφάλματος

Μετά από περίπου 5 χρόνια σταθερής λειτουργίας, σημαντική λάσπη συσσωρεύτηκε στον πυθμένα των ανοξικών και οξικών ζωνών. Οι φυσητήρες αντιμετώπιζαν συχνά συναγερμούς υψηλής πίεσης εξόδου και προστατευτικές διακοπές λειτουργίας. Κάποιοι λεπτοί-διαχύτες φυσαλίδων έσπασαν. Καθώς η πίεση εξόδου συνέχισε να αυξάνεται, η συχνότητα των σβήσεων του ανεμιστήρα και ο αριθμός των σπασμένων διαχυτών αυξήθηκε. Η σημαντική απώλεια αέρα μέσω σπασμένων διαχυτών οδήγησε σε συνεχή μείωση των επιπέδων DO στη βιολογική δεξαμενή, προκαλώντας σταδιακή υποβάθμιση της ποιότητας των εκροών. Για να διατηρηθεί η συμμόρφωση, αυξήθηκε ο αριθμός και ο χρόνος λειτουργίας των λειτουργούντων ανεμιστήρες. Αυτός ο φαύλος κύκλος προκάλεσε συχνή ζημιά στα εξαρτήματα του ανεμιστήρα όπως τα ρουλεμάν και τα γρανάζια. Τελικά, ο ένας φυσητήρας είχε φθαρεί πολύ και διαλύθηκε. Η λάσπη στη ζώνη του οξυγόνου έγινε σκούρο καφέ, με χαλαρή, δύσοσμη{10}}ζωογλοία και η ποιότητα των λυμάτων επιδεινώθηκε περαιτέρω.

1.2 Ανάλυση αιτίας σφάλματος

Εξετάζοντας τα επιχειρησιακά αρχεία (εισροή, σύστημα αερισμού, συντήρηση εξοπλισμού) και παρατηρήσεις του χώρου, τα αίτια αναλύθηκαν ως εξής:

1.2.1 Αιτίες βλάβης φυσητήρα

1. Συχνές εκκινήσεις/σταματήσεις λόγω αρχικής διαλείπουσας εισροής, προκαλώντας μηχανική φθορά.
2. Επανεκκίνηση ανεμιστήρες υπό πίεση μετά από διακοπή λειτουργίας υπερφόρτωσης και παρατεταμένη λειτουργία υπό υπερφόρτωση.
3. Αυξημένη ζήτηση αέρα λόγω υψηλότερης ροής και ρήξης διαχυτών, που οδηγεί σε εκτεταμένη λειτουργία.
4. Αυξημένες θερμοκρασίες λειτουργίας λόγω παρατεταμένης υπερπίεσης.

1.2.2 Αιτίες υψηλής πίεσης εξόδου ανεμιστήρα & ζημιάς στο διαχύτη

1. Ατελής καθαρισμός των σωληνώσεων αέρα κατά τη διάρκεια της κατασκευής, αφήνοντας υπολείμματα που έφραξαν τους πόρους του διαχύτη.
2. Εναπόθεση λάσπης που καλύπτει διαχυτές, φράζοντας πόρους.
3. Συμπύκνωμα σε σωλήνες αέρα που φράζουν τους πόρους του διαχύτη.
4. Διακοπτόμενος αερισμός που προκαλεί συχνή διαστολή/συστολή, γήρανση των μεμβρανών διάχυσης και ατελές άνοιγμα πόρων, που οδηγεί σε συσσώρευση πίεσης.
5. Είσοδος λυμάτων/λάσπης σε σπασμένους διαχυτές, διασκορπίζοντας και φράζοντας άλλους διαχυτές.

1.2.3 Αιτίες συσσώρευσης λάσπης στο κάτω μέρος

1. Διακοπτόμενη εισροή και αερισμός που προκαλούν εναπόθεση.
2. Συχνά σφάλματα ανεμιστήρα που προκαλούν διακοπτόμενο αερισμό.
3. Μειωμένος αερισμός στα πλάγια με σπασμένους διαχυτές.
4. Κακή απόδοση αερισμού αυξάνοντας την εναπόθεση ανενεργού βιοφίλμ που αφαιρείται από τη δεξαμενή και τα μέσα.

1.3 Σχέδιο ανακαίνισης

Αντιμετωπίζοντας τις βλάβες και τις αιτίες τους, λαμβάνοντας υπόψη τα πρότυπα εισροής και την ανάγκη για συνεχή λειτουργία, αναπτύχθηκε το ακόλουθο σχέδιο ανακαίνισης:

Ο ανεπανόρθωτος ανεμιστήρας αντικαταστάθηκε με έναν ενιαίο φυσητήρα ανάρτησης αέρα με μεγαλύτερη χωρητικότητα και ονομαστική πίεση από τον σχεδιασμό, τροποποιώντας ανάλογα τις σωληνώσεις εξόδου.

Για τα ζητήματα του συστήματος αερισμού (υψηλή πίεση, απόφραξη, ρήξη, ανομοιόμορφος αερισμός), λαμβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις διαδικασίας (ένταση ανάμιξης, ροή αέρα, έλεγχος DO), διάταξη εξοπλισμού (μίξερ, σωληνώσεις, μέσα) και το σχέδιο των κατεστραμμένων διαχυτών, σχεδιάστηκαν ξεχωριστά σχέδια ανακαίνισης για τις ανοξικές και οξικές ζώνες.

Ανακαίνιση Ανοξικής Ζώνης: Οι κατεστραμμένοι διαχυτές συγκεντρώθηκαν στη μέση των Ανοξικών Ενοτήτων 1 & 2, συμπίπτοντας με τη συσσώρευση λάσπης. Χρησιμοποιώντας το υπάρχον πλαίσιο μέσων για στήριξη, εγκαταστάθηκε ένας νέος αέρας πλευρικά συνδεδεμένος με την κύρια κεφαλή μέσα στην κλίνη μέσων, με βαλβίδα ελέγχου ροής. Νέοι διάτρητοι σωλήνες με κατεύθυνση προς τα κάτω-τοποθετήθηκαν στο κάτω μέρος του πλαισίου μέσων ως το νέο σύστημα αερισμού. Το αρχικό σύστημα σταθερού πυθμένα παροπλίστηκε. ΒλέπωΕικόνα 1.

Ανακαίνιση Oxic Zone: Ομοίως, τα μέσα αφαιρέθηκαν σε περιοχές με κατεστραμμένους διαχυτές. Εγκαταστάθηκε νέα πλευρική βαλβίδα. Στο κάτω μέρος του πλαισίου πολυμέσων εγκαταστάθηκαν νέοι λεπτοί-δίσκοι αέρα με φυσαλίδες. Διάτρητοι σωλήνες, παρόμοιοι με την ανοξική ζώνη, τοποθετήθηκαν επίσης κατακόρυφα εντός του πλαισίου μέσων για να ενοχλούν περιοδικά τη λάσπη του πυθμένα μέσω βαλβίδων μεταγωγής. Το αρχικό σύστημα σταθερού πυθμένα παροπλίστηκε. ΒλέπωΕικόνα 2.

2. Αποτελέσματα και Ανάλυση

Μετά από μια πιλοτική προσέγγιση-δοκιμών, τα τμήματα που επλήγησαν περισσότερο (Anoxic 1, Oxic 1) ανακαινίστηκαν. Οι βασικές παράμετροι (DO, πίεση ανεμιστήρα, πάχος λάσπης) παρακολουθήθηκαν για 30 ημέρες πριν- και μετά την-ανακαίνιση. Τα αποτελέσματα εμφανίζονται στοΕικόνα 3και αναλύονται σεΠίνακας 2.

ΚΑΝΩ(Εικ. 3α, 3β, Πίνακας 2): Τα επίπεδα DO βελτιώθηκαν σημαντικά. Στην ανοξική ζώνη, το DO αυξήθηκε από 0,12-0,23 mg/L (μέσος. 0.16) σε 0,32-0,58 mg/L (μέσος όρος. 0.46), μια αύξηση 1,88 φορές. Στην οξική ζώνη, το DO αυξήθηκε από 0,89-2,22 mg/L (μέσος όρος. 1.78) σε 2,81-5,02 mg/L (μέσος όρος. 4.17), μια αύξηση 1,34 φορές.

Πίεση ανεμιστήρα(Εικ. 3γ, Πίνακας 2): Η πίεση εξόδου μειώθηκε από 69,2-75,2 kPa (μέσο. 71.44) σε 61,2-63,5 kPa (μέσο. 62.06), μείωση 0,13 φορές.

Πάχος λάσπης(Εικ. 3δ, Πίνακας 2): Το πάχος της λάσπης στο κάτω μέρος μειώθηκε από 27,3-33,4 cm (μέσος όρος. 30.00) σε 14,2-28,8 cm (μέσος όρος. 20.75), μια μείωση 0,31 φορές.

Η παρατήρηση της ανακαίνισης-μετά την ενεργοποιημένη λάσπη έδειξε βελτιωμένη δραστηριότητα, αλλαγή χρώματος και καλύτερη ανάπτυξη ζωολογικών χώρων στα μέσα, υποδεικνύοντας την ανάκτηση του συστήματος. Οι αποκρουστικές μυρωδιές σταμάτησαν.

Η ποιότητα των εκροών βελτιώθηκε: το μέσο άζωτο αμμωνίας μειώθηκε σε 1,49 mg/L (απομάκρυνση 90,5%, +17.7%). Ο μέσος Ολικός Φώσφορος μειώθηκε σε 0,19 mg/L (88,9% αφαίρεση, +12.7%). Το μέσο ολικό άζωτο μειώθηκε στα 10,28 mg/L (57,9% αφαίρεση, +16.9%). Η κατανάλωση ισχύος του ανεμιστήρα μειώθηκε από 72,5 kW σε 59 kW υπό παρόμοιες συνθήκες, εξοικονομώντας 18,6% σε ενέργεια.

3. Συμπέρασμα

Η ανάλυση εντόπισε τις αιτίες της βλάβης του ανεμιστήρα, της υψηλής πίεσης, της βλάβης του διαχύτη και της συσσώρευσης λάσπης. Υλοποιήθηκαν στοχευμένα σχέδια ανακαίνισης για τις ανοξικές και οξικές ζώνες. Οι πιλοτικές δοκιμές κατέδειξαν σημαντικές βελτιώσεις: το ανοξικό DO, το οξικό DO, η πίεση του ανεμιστήρα και το πάχος της λάσπης βελτιώθηκαν με συντελεστές 1,88, 1,34, 0,13 και 0,31, αντίστοιχα. Αυτό παρέχει μια υγιή βάση για πλήρη-ανακαίνιση.