Analiza usterek i plan renowacji systemu napowietrzania
Wstęp
Thesystem napowietrzaniajako jeden z elementów biologicznego systemu oczyszczania ścieków, ma przede wszystkim dostarczać tlen niezbędny do metabolizmu drobnoustrojów oraz regulować stężenie rozpuszczonego tlenu (DO) w zbiorniku biologicznym. Wiry generowane przez wznoszące się pęcherzyki oraz zaburzenia spowodowane ich pękaniem zapewniają skuteczne mieszanie osadu czynnego, zapobiegając osadzaniu się osadu. W przypadku biologicznych zbiorników kontaktowych zawierających media napowietrzanie sprzyja również usuwaniu starzejącego się biofilmu z powierzchni mediów, ułatwiając odnowę biofilmu i wzmacniając jego aktywność.
Badania wskazują, że zmiany stężenia DO w zbiorniku biologicznym prowadzą do zmian w gatunku, ilości, stanie zoogloea, aktywności biologicznej i typie metabolicznym zbiorowisk drobnoustrojów. W rezultacie wpływa to na szybkość reakcji i wydajność procesów biochemicznych, takich jak biologiczne usuwanie węgla, biologiczne usuwanie azotu i biologiczne usuwanie fosforu, zmieniając skuteczność usuwania substancji zanieczyszczających, takich jak materia organiczna, azot amonowy, fosfor całkowity i azot całkowity w ściekach. Stan operacyjny systemu napowietrzania ma bezpośredni wpływ na skuteczność usuwania zanieczyszczeń mikrobiologicznych, wpływając w ten sposób na ogólną wydajność oczyszczania oczyszczalni ścieków (OŚ).
Dlatego też utrzymanie systemu napowietrzania w dobrym stanie jest podstawowym zadaniem w eksploatacji i konserwacji OŚ.
1. Materiały i metody
1.1 Przegląd OŚ
Oczyszczalnia o projektowej przepustowości ok15,000 m³/d. Zaprojektowane wskaźniki zanieczyszczeń wpływających przedstawiono wTabela 1, a normy dotyczące ścieków spełniają normę klasy A „Norma usuwania zanieczyszczeń dla komunalnych oczyszczalni ścieków” (GB 18918-2002). Główny proces leczenia to:Oczyszczanie wstępne + koagulacja-Sedymentacja + system biologiczny + zbiornik sedymentacji wtórnej + oczyszczanie zaawansowane.
Początkowo, ze względu na słabo rozwinięte sieci zbiórki i trwającą budowę okolicznych przedsiębiorstw, zakład działał z przerwami ze względu na niski dopływ. Gdy okoliczne przedsiębiorstwa zaczęły działać, napływ i ładunek zanieczyszczeń wzrósł, co doprowadziło do przejścia systemu napowietrzania zbiornika biologicznego na 24-godzinną ciągłą pracę, z szybkością napowietrzania dostosowaną do napływu i obciążenia. W tym okresie zarówno zbiornik biologiczny, jak i system napowietrzania pracowały stabilnie, a wszystkie parametry ścieków niezmiennie spełniały normy.
1.1.1 Opis zbiornika biologicznego
Układ biologiczny przyjmuje układ podobny dotradycyjny proces A²/O, obejmujący strefy beztlenowe, beztlenowe i tlenowe. Każda ze stref beztlenowych i beztlenowych jest podzielona na dwie sekcje procesu Tandem o równej objętości, natomiast strefa tlenowa jest podzielona na cztery. W strefie beztlenowej i beztlenowej zainstalowano sześć mieszadeł zatapialnych. Na dole sekcji w strefach beztlenowych i tlenowych instaluje się stałe dyfuzory drobnopęcherzykowe-pęcherzykowe, a nad dyfuzorami umieszcza się możliwe do odzyskania imitacje mediów w celu umożliwienia rozwoju drobnoustrojów. System napowietrzania wykorzystuje dmuchawy do dostarczania sprężonego powietrza do dyfuzorów drobnopęcherzykowych-po bokach. Szybkość napowietrzania z każdej strony jest regulowana za pomocą zaworów. Zainstalowane są trzy dmuchawy działające w trybie czuwania z dwoma zadaniami.
1.1.2 Opis usterki
Po około 5 latach stabilnej pracy na dnie strefy beztlenowej i tlenowej zgromadziła się znaczna ilość osadu. W przypadku dmuchaw często występowały alarmy o wysokim ciśnieniu wylotowym i wyłączenia ochronne. Pękły niektóre drobne-dyfuzory pęcherzykowe. Wraz ze wzrostem ciśnienia wylotowego wzrosła częstotliwość wyłączeń dmuchaw i liczba pękniętych dyfuzorów. Znaczące straty powietrza przez uszkodzone dyfuzory doprowadziły do ciągłego zmniejszania się poziomu DO w zbiorniku biologicznym, powodując stopniowe pogarszanie się jakości ścieków. Aby zachować zgodność, zwiększono liczbę i czas pracy działających dmuchaw. To błędne koło powodowało częste uszkodzenia elementów dmuchawy, takich jak łożyska i koła zębate. Ostatecznie jedna dmuchawa została poważnie zużyta i zezłomowana. Szlam w strefie tlenowej zmienił kolor na ciemnobrązowy, pojawił się luźny-cuchnący zoogloea, a jakość ścieków uległa dalszemu pogorszeniu.
1.2 Analiza przyczyny usterki
Przeglądając dokumentację eksploatacyjną (dopływ, system napowietrzania, konserwację sprzętu) i obserwacje terenowe, przeanalizowano przyczyny w następujący sposób:
1.2.1 Przyczyny uszkodzenia dmuchawy
- Częste uruchamianie/zatrzymywanie z powodu początkowego przerywanego dopływu, powodujące zużycie mechaniczne.
- Ponowne uruchamianie dmuchaw pod ciśnieniem po przestojach spowodowanych przeciążeniem i długotrwałej pracy w warunkach przeciążenia.
- Zwiększone zapotrzebowanie na powietrze ze względu na większy przepływ i pęknięte nawiewniki, co prowadzi do wydłużenia pracy.
- Podwyższone temperatury robocze z powodu długotrwałego nadciśnienia.
1.2.2 Przyczyny wysokiego ciśnienia na wylocie dmuchawy i uszkodzenia dyfuzora
- Niekompletne czyszczenie rur powietrznych podczas budowy, pozostawiając zanieczyszczenia zatykające pory dyfuzora.
- Osadzanie się osadów pokrywających dyfuzory, zatykanie porów.
- Kondensat w rurach powietrznych zatyka pory dyfuzora.
- Przerywane napowietrzanie powodujące częste rozszerzanie/kurczenie się, starzenie się membran dyfuzora i niepełne otwarcie porów, co prowadzi do wzrostu ciśnienia.
- Przedostawanie się ścieków/szlamu do uszkodzonych dyfuzorów, rozpraszanie i zatykanie innych dyfuzorów.
1.2.3 Przyczyny gromadzenia się osadów dennych
- Przerywany dopływ i napowietrzanie powodujące osadzanie się.
- Częste awarie dmuchawy powodujące przerywane napowietrzanie.
- Zmniejszone napowietrzanie w bokach z pękniętymi dyfuzorami.
- Słaba wydajność napowietrzania, zwiększająca odkładanie się nieaktywnego biofilmu ze zbiornika i mediów.
1.3 Program renowacji
Uwzględniając usterki i ich przyczyny, biorąc pod uwagę wzorce dopływów i potrzebę ciągłej pracy, opracowano następujący schemat renowacji:
Dmuchawę, której nie można naprawić, zastąpiono pojedynczą dmuchawą z zawieszeniem pneumatycznym o wyższej wydajności i ciśnieniu niż projektowane, modyfikując odpowiednio rurociąg wylotowy.
W przypadku problemów z systemem napowietrzania (wysokie ciśnienie, zatykanie, pęknięcie, nierównomierne napowietrzanie), biorąc pod uwagę wymagania procesu (intensywność mieszania, przepływ powietrza, kontrola DO), rozmieszczenie sprzętu (mieszalniki, rurociągi, media) oraz układ uszkodzonych dyfuzorów, zaprojektowano osobne programy renowacji dla stref beztlenowych i tlenowych.
Renowacja strefy beztlenowej: Uszkodzone dyfuzory skoncentrowano w środku sekcji beztlenowych 1 i 2, co zbiegło się z gromadzeniem się osadu. Wykorzystując istniejącą ramę nośnika do podparcia, w złożu nośnika zainstalowano nowy boczny przewód powietrzny podłączony do głównego kolektora, wyposażony w zawór sterujący przepływem. W dolnej części ramy nośnika zainstalowano nowe perforowane rury-skierowane w dół, jako nowy system napowietrzania. Oryginalny system ze stałym dnem został wycofany z eksploatacji. WidziećRysunek 1.
Renowacja strefy tlenowej: Podobnie usunięto media w obszarach z uszkodzonymi dyfuzorami. Zamontowano nowy boczny zawór z zaworem. W dolnej części ramki multimedialnej zainstalowano nowe drobne-krążki powietrzne. Rury perforowane, podobne do strefy beztlenowej, zostały również zainstalowane pionowo w ramie mediów, aby okresowo zakłócać osad denny poprzez przełączanie zaworów. Oryginalny system ze stałym dnem został wycofany z eksploatacji. WidziećRysunek 2.
2. Wyniki i analiza
Zgodnie z-testami pilotażowymi odnowiono najbardziej dotknięte sekcje (Anoxic 1, Oxic 1). Kluczowe parametry (DO, ciśnienie dmuchawy, grubość osadu) monitorowano przez 30 dni przed- i po-renowacji. Wyniki są pokazane wRysunek 3i analizowane wTabela 2.
DO(Rys. 3a, 3b, Tabela 2): Poziomy DO znacznie się poprawiły. W strefie beztlenowej DO wzrósł z 0,12–0,23 mg/l (średnio. 0.16) do 0,32–0,58 mg/l (średnio. 0.46), co stanowi wzrost 1,88-krotny. W strefie tlenowej DO wzrósł z 0,89–2,22 mg/L (średnio. 1.78) do 2,81–5,02 mg/L (średnio. 4.17), co stanowi wzrost 1,34-krotny.
Ciśnienie dmuchawy(Rys. 3c, Tabela 2): Ciśnienie wylotowe spadło z 69,2–75,2 kPa (średnio. 71.44) do 61,2–63,5 kPa (średnio. 62.06), co stanowi redukcję 0,13-krotną.
Grubość osadu(Rys. 3d, Tabela 2): Grubość osadu dennego zmniejszyła się z 27,3–33,4 cm (średnio. 30.00) do 14,2–28,8 cm (średnio. 20.75), co oznacza zmniejszenie 0,31-krotne.
Obserwacja osadu czynnego po-renowacji wykazała lepszą aktywność, zmianę koloru i lepszy wzrost zoogloe na podłożu, co wskazuje na regenerację systemu. Nieprzyjemny zapach ustał.
Poprawa jakości ścieków: średnie stężenie azotu amonowego spadło do 1,49 mg/l (usunięcie 90,5%, +17.7%); średnia zawartość fosforu całkowitego spadła do 0,19 mg/l (usunięcie 88,9%, +12.7%); średnia zawartość azotu całkowitego spadła do 10,28 mg/l (usunięcie 57,9%, +16.9%). Zużycie energii przez dmuchawę spadło z 72,5 kW do 59 kW w podobnych warunkach, co pozwoliło zaoszczędzić 18,6% energii.
3. Wniosek
Analiza zidentyfikowała przyczyny uszkodzenia dmuchawy, wysokiego ciśnienia, uszkodzenia dyfuzora i gromadzenia się osadu. Wdrożono ukierunkowane programy renowacji stref beztlenowych i tlenowych. Testy pilotażowe wykazały znaczną poprawę: tlenowy DO, tlenowy DO, ciśnienie dmuchawy i grubość osadu uległy poprawie odpowiednio o współczynniki 1,88, 1,34, 0,13 i 0,31. Stanowi to solidną podstawę do renowacji na-pełną skalę.