Analiza napak in shema prenove prezračevalnega sistema
Uvod
Theprezračevalni sistem, kot eden od sestavnih delov sistema biološkega čiščenja odpadne vode, deluje predvsem za dovajanje kisika, potrebnega za presnovo mikrobov in uravnavanje koncentracije raztopljenega kisika (DO) v biološkem rezervoarju. Vrtinci, ki nastanejo zaradi dvigajočih se mehurčkov, in motnje, ki nastanejo zaradi njihovega poka, zagotavljajo učinkovito mešanje aktivnega blata in preprečujejo odlaganje blata. Pri kontaktnih bioloških rezervoarjih, ki vsebujejo medije, prezračevanje spodbuja tudi odstranjevanje postaranega biofilma s površine medija, kar olajša obnavljanje biofilma in poveča njegovo aktivnost.
Študije kažejo, da spremembe v koncentraciji DO v biološkem rezervoarju vodijo do sprememb v vrsti, količini, stanju zoogloee, biološki aktivnosti in presnovnih vrstah mikrobnih skupnosti. Posledično so prizadete hitrosti reakcij in učinkovitosti biokemičnih procesov, kot je biološko odstranjevanje ogljika, biološko odstranjevanje dušika in biološko odstranjevanje fosforja, s čimer se spremenijo učinkovitosti odstranjevanja onesnaževal, kot so organske snovi, amonijakov dušik, skupni fosfor in skupni dušik v odpadni vodi. Delovno stanje prezračevalnega sistema neposredno vpliva na učinkovitost odstranjevanja mikrobnih onesnaževal, s čimer vpliva na splošno učinkovitost čiščenja čistilne naprave (ČN).
Zato je vzdrževanje prezračevalnega sistema v dobrem delujočem stanju primarna naloga pri obratovanju in vzdrževanju ČN.
1. Materiali in metode
1.1 Pregled ČN
ČN s projektirano zmogljivostjo15,000 m³/d. Projektirani dotočni kazalniki onesnaževal so prikazani vTabela 1, standardi za odpadne vode pa izpolnjujejo standard razreda A "Standard izpusta onesnaževal za komunalne čistilne naprave" (GB 18918-2002). Glavni postopek zdravljenja je:Predhodna obdelava + koagulacija-sedimentacija + biološki sistem + sekundarni sedimentacijski rezervoar + napredna obdelava.
Sprva je obrat zaradi nerazvitosti zbirnega omrežja in nenehne gradnje okoliških podjetij zaradi nizkega dotoka deloval s prekinitvami. Ko so okoliška podjetja začela delovati, sta se dotok in obremenitev onesnaževal povečala, zaradi česar je prezračevalni sistem biološkega rezervoarja prešel na 24-urno neprekinjeno delovanje, s hitrostjo prezračevanja, prilagojeno glede na dotok in obremenitev. V tem obdobju sta biološki rezervoar in prezračevalni sistem delovala stabilno, vsi parametri odplak pa so dosledno ustrezali standardom.
1.1.1 Opis biološkega rezervoarja
Biološki sistem sprejme postavitev, podobnotradicionalni postopek A²/O, ki obsega anaerobno, anoksično in oksično cono. Anaerobna in anoksična cona sta vsaka razdeljena na dva tandemska procesna odseka enake prostornine, medtem ko je oksična cona razdeljena na štiri. V anaerobni in anoksični coni je nameščenih šest potopnih mešalnikov. Fiksni difuzorji s finimi-mehurčki so nameščeni na dnu odsekov v anoksičnih in oksičnih conah, nad difuzorji pa so pritrjeni imitacijski mediji za rast mikrobov. Prezračevalni sistem uporablja puhala za dovajanje stisnjenega zraka v difuzorje finih-mehurčkov prek stranskih stranic. Hitrost prezračevanja v vsaki stranski strani uravnavajo ventili. Vgrajeni so trije puhali, ki delujejo v 2-delovnem + 1-načinu pripravljenosti.
1.1.2 Opis napake
Po približno 5 letih stabilnega delovanja se je na dnu anoksične in oksične cone nabralo veliko blata. Puhalniki so pogosto imeli alarme za visok izhodni tlak in zaščitne zaustavitve. Nekaj finih-difuzorjev mehurčkov je počilo. Ko je izhodni tlak še naprej naraščal, se je povečala pogostost izklopov puhal in število počenih difuzorjev. Znatna izguba zraka skozi pokvarjene difuzorje je vodila do nenehnega zmanjševanja ravni DO v biološkem rezervoarju, kar je povzročilo postopno poslabšanje kakovosti odplak. Da bi ohranili skladnost, smo povečali število in čas delovanja delujočih puhal. Ta začarani krog je povzročil pogoste poškodbe komponent puhal, kot so ležaji in zobniki. Končno je bil en puhalnik močno obrabljen in odstranjen. Blato v oksičnem območju je postalo temno rjavo, z ohlapnim, smrdljivim-zoogloejem, kakovost iztoka pa se je še poslabšala.
1.2 Analiza vzroka napake
Ob pregledu obratovalnih evidenc (dotok, prezračevalni sistem, vzdrževanje opreme) in opazovanj na lokaciji so bili vzroki analizirani na naslednji način:
1.2.1 Vzroki za poškodbe ventilatorja
- Pogosti zagoni/ustavitve zaradi začetnega občasnega dotoka, kar povzroča mehansko obrabo.
- Ponovni zagon puhal pod pritiskom po izklopih zaradi preobremenitve in dolgotrajno delovanje pod preobremenitvijo.
- Povečano povpraševanje po zraku zaradi večjega pretoka in počenih difuzorjev, kar vodi do podaljšanega delovanja.
- Povišane delovne temperature zaradi dolgotrajnega nadtlaka.
1.2.2 Vzroki za visok izhodni tlak puhala in poškodbe difuzorja
- Nepopolno čiščenje zračnih cevi med gradnjo, zaradi česar so ostali ostanki, ki so zamašili pore difuzorja.
- Odlaganje blata, ki pokriva difuzorje, maši pore.
- Kondenzat v zračnih ceveh maši pore difuzorja.
- Občasno prezračevanje povzroča pogosto širjenje/krčenje, staranje difuzorskih membran in nepopolno odpiranje por, kar vodi do povečanja tlaka.
- Vdor odpadne vode/blata v pokvarjene difuzorje, razpršitev in zamašitev drugih difuzorjev.
1.2.3 Vzroki za nabiranje pridnenega mulja
- Občasni dotok in prezračevanje povzročata usedanje.
- Pogoste okvare puhal, ki povzročajo občasno prezračevanje.
- Zmanjšano prezračevanje v bočnih delih zaradi počenih difuzorjev.
- Slaba učinkovitost prezračevanja, ki povečuje odlaganje neaktivnega biofilma, ki se izloči iz rezervoarja in medija.
1.3 Shema prenove
Glede na napake in njihove vzroke, ob upoštevanju vzorcev dotoka in potrebe po neprekinjenem obratovanju je bila razvita naslednja shema prenove:
Puhalo, ki ga ni bilo mogoče popraviti, je bilo zamenjano z enim puhalom z zračnim vzmetenjem z večjo zmogljivostjo in nazivnim tlakom od projektiranega, pri čemer so bile ustrezno spremenjene izhodne cevi.
Za težave prezračevalnega sistema (visok tlak, zamašitev, lomljenje, neenakomerno prezračevanje), ob upoštevanju zahtev procesa (intenzivnost mešanja, pretok zraka, nadzor DO), postavitve opreme (mešalniki, cevi, mediji) in vzorca poškodovanih difuzorjev so bile zasnovane ločene sheme prenove za anoksično in oksično cono.
Prenova anoksične cone: Poškodovani difuzorji so bili koncentrirani na sredini anoksičnih odsekov 1 in 2, kar sovpada z kopičenjem blata. Z uporabo obstoječega medijskega okvirja za podporo je bil v medijsko posteljo nameščen nov zračni stran, povezan z glavnim zbiralnikom, z ventilom za nadzor pretoka. Nove navzdol-obrnjene perforirane cevi so bile nameščene na dnu medijskega okvirja kot nov prezračevalni sistem. Prvotni sistem s fiksnim dnom je bil razgrajen. GlejSlika 1.
Prenova Oxic Zone: Podobno so bili mediji odstranjeni na območjih s poškodovanimi difuzorji. Vgrajen je bil nov lateral z ventilom. Novi fini-zračni diski z mehurčki so bili nameščeni na dnu medijskega okvirja. Perforirane cevi, podobne anoksični coni, so bile prav tako nameščene navpično znotraj medijskega okvirja, da občasno motijo blato na dnu s preklopnimi ventili. Prvotni sistem s fiksnim dnom je bil razgrajen. GlejSlika 2.
2. Rezultati in analiza
Po pristopu pilotnega-testiranja so bili najbolj prizadeti odseki (Anoxic 1, Oxic 1) obnovljeni. Ključne parametre (DO, tlak puhala, debelino blata) smo spremljali 30 dni pred- in po-prenovi. Rezultati so prikazani vSlika 3in analizirali vTabela 2.
NAREDI(Slika 3a, 3b, tabela 2): ravni DO so se znatno izboljšale. V anoksičnem območju se je DO povečal z 0,12–0,23 mg/L (povprečno. 0.16) na 0,32–0,58 mg/L (povprečno. 0.46), kar je 1,88-kratno povečanje. V oksičnem območju se je DO povečal z 0,89–2,22 mg/L (povprečno. 1.78) na 2,81–5,02 mg/L (povprečno. 4.17), kar je 1,34-kratno povečanje.
Tlak puhala(Slika 3c, tabela 2): Izhodni tlak se je zmanjšal s 69,2–75,2 kPa (povprečno. 71.44) na 61,2–63,5 kPa (povprečno. 62.06), kar je 0,13-kratno zmanjšanje.
Debelina blata(Slika 3d, tabela 2): Debelina pridnenega blata se je zmanjšala s 27,3–33,4 cm (povprečno. 30.00) na 14,2–28,8 cm (povprečno. 20.75), kar je 0,31-kratno zmanjšanje.
Opazovanje aktivnega blata po-prenovi je pokazalo izboljšano aktivnost, spremembo barve in boljšo rast zoogloee na medijih, kar kaže na okrevanje sistema. Neprijetni vonji so prenehali.
Kakovost iztoka se je izboljšala: povprečni amonijev dušik se je zmanjšal na 1,49 mg/L (odstranitev 90,5 %, +17.7 %); povprečni skupni fosfor se je zmanjšal na 0,19 mg/L (odstranitev 88,9 %, +12.7%); povprečni skupni dušik se je zmanjšal na 10,28 mg/L (57,9 % odstranitev, +16.9%). Poraba energije puhala se je pod podobnimi pogoji zmanjšala z 72,5 kW na 59 kW, kar je prihranilo 18,6 % energije.
3. Sklep
Analiza je odkrila vzroke za poškodbe puhala, visok tlak, poškodbe difuzorja in kopičenje blata. Izvedene so bile ciljne sheme prenove za anoksično in oksično cono. Pilotno testiranje je pokazalo pomembne izboljšave: anoksični DO, oksični DO, tlak puhala in debelina blata so bili izboljšani za faktorje 1,88, 1,34, 0,13 oziroma 0,31. To zagotavlja dobro podlago za-prenovo v celoti.