Analýza poruch a schéma renovace provzdušňovacího systému
Zavedení
Theprovzdušňovací systém, jako jedna ze součástí biologického systému čištění odpadních vod, primárně slouží k dodávání kyslíku potřebnému pro mikrobiální metabolismus a regulaci koncentrace rozpuštěného kyslíku (DO) v biologické nádrži. Víry generované stoupajícími bublinami a poruchy způsobené jejich prasknutím zajišťují účinné promíchání aktivovaného kalu a zabraňují usazování kalu. U kontaktních biologických nádrží obsahujících média provzdušňování také podporuje odstraňování starého biofilmu z povrchu média, usnadňuje obnovu biofilmu a zvyšuje jeho aktivitu.
Studie ukazují, že změny koncentrace DO v biologické nádrži vedou ke změnám v druhu, množství, stavu zoogloe, biologické aktivitě a metabolických typech mikrobiálních společenstev. V důsledku toho jsou ovlivněny reakční rychlosti a účinnosti biochemických procesů, jako je biologické odstraňování uhlíku, biologické odstraňování dusíku a biologické odstraňování fosforu, čímž se mění účinnost odstraňování znečišťujících látek, jako je organická hmota, amoniakální dusík, celkový fosfor a celkový dusík v odpadní vodě. Provozní stav aeračního systému přímo ovlivňuje účinnost odstraňování mikrobiálních škodlivin, a tím ovlivňuje celkový čistící výkon čistírny odpadních vod (ČOV).
Proto je udržování aeračního systému v dobrém provozním stavu primárním úkolem provozu a údržby ČOV.
1. Materiály a metody
1.1 Přehled ČOV
ČOV o projektované kapacitě15,000 m³/d. Navržené indikátory přítoku znečišťujících látek jsou uvedeny vTabulka 1a normy pro odpadní vody splňují normu třídy A „Standard vypouštění znečišťujících látek z čistíren komunálních odpadních vod“ (GB 18918-2002). Hlavním procesem léčby je:Předběžná úprava + koagulace-sedimentace + biologický systém + sekundární sedimentační nádrž + pokročilá léčba.
Zpočátku, kvůli nedostatečně rozvinutým sběrným sítím a pokračující výstavbě okolních podniků, závod fungoval přerušovaně kvůli nízkému přítoku. Jak se okolní podniky zprovozňovaly, zvyšoval se přítok a zatížení znečišťujícími látkami, což vedlo k přechodu biologického systému provzdušňování nádrží na 24hodinový nepřetržitý provoz s rychlostmi provzdušňování upravenými na základě přítoku a zatížení. V tomto období fungovala biologická nádrž i provzdušňovací systém stabilně, všechny parametry odpadních vod trvale odpovídaly normám.
1.1.1 Popis biologické nádrže
Biologický systém má podobné uspořádání jakotradiční proces A²/Ozahrnující anaerobní, anoxické a oxické zóny. Anaerobní a anoxická zóna jsou každá rozdělena do dvou Tandemových procesních sekcí stejného objemu, zatímco oxická zóna je rozdělena na čtyři. V anaerobní a anoxické zóně je instalováno šest ponorných míchadel. Pevné difuzory s jemnými bublinami jsou instalovány ve spodní části sekcí v anoxické a oxické zóně a nad difuzory jsou připevněny imitace média pro mikrobiální růst. Provzdušňovací systém pomocí dmychadel dodává stlačený vzduch do jemných{5}}bublinových difuzorů přes bočnice. Rychlost provzdušňování v každé bočnici je regulována ventily. Jsou nainstalována tři dmychadla, která pracují ve 2-pracovním + 1-pohotovostním režimu.
1.1.2 Popis závady
Po přibližně 5 letech stabilního provozu se na dně anoxické a oxické zóny nahromadil významný kal. Dmychadla často zaznamenala alarmy vysokého výstupního tlaku a ochranná odstavení. Některé jemné-difuzory bublin praskly. Jak výstupní tlak stále stoupal, zvyšovala se frekvence odstávek dmychadel a počet prasklých difuzorů. Značná ztráta vzduchu rozbitými difuzory vedla k neustálému snižování hladiny DO v biologické nádrži, což způsobilo postupné zhoršování kvality odpadních vod. Pro zachování shody byl zvýšen počet a doba chodu provozovaných dmychadel. Tento začarovaný kruh způsoboval časté poškození součástí dmychadla, jako jsou ložiska a ozubená kola. Nakonec byl jeden dmychadlo silně opotřebený a sešrotovaný. Kal v oxické zóně se zbarvil do tmavě hnědé barvy, s uvolněnými, páchnoucími zoogloeami{10}}a kvalita odpadních vod se dále zhoršila.
1.2 Analýza příčin závady
Po přezkoumání provozních záznamů (přítok, aerační systém, údržba zařízení) a pozorování na místě byly příčiny analyzovány takto:
1.2.1 Příčiny poškození ventilátoru
- Časté spouštění/zastavování kvůli počátečnímu přerušovanému přítoku, což způsobuje mechanické opotřebení.
- Restartování dmychadel pod tlakem po odstavení z přetížení a delší provoz při přetížení.
- Zvýšená potřeba vzduchu v důsledku vyššího průtoku a prasklých difuzorů, což vede k prodlouženému provozu.
- Zvýšené provozní teploty v důsledku dlouhodobého přetlaku.
1.2.2 Příčiny vysokého výstupního tlaku ventilátoru a poškození difuzoru
- Neúplné čištění vzduchového potrubí během výstavby, zanechávající nečistoty, které ucpaly póry difuzoru.
- Usazování kalu zakrývající difuzory, ucpávání pórů.
- Kondenzát ve vzduchovém potrubí ucpává póry difuzoru.
- Přerušované provzdušňování způsobující časté roztahování/stahování, stárnutí membrán difuzoru a neúplné otevírání pórů, což vede k nárůstu tlaku.
- Odpadní voda/kal proniká do rozbitých difuzérů, rozptyluje a ucpává další difuzory.
1.2.3 Příčiny hromadění spodního kalu
- Přerušovaný přítok a provzdušňování způsobující usazování.
- Časté poruchy dmychadla způsobující přerušované provzdušňování.
- Snížené provzdušňování v bočnicích s prasklými difuzory.
- Špatný výkon provzdušňování zvyšující usazování neaktivního biofilmu odloučeného z nádrže a média.
1.3 Schéma renovace
Pro řešení poruch a jejich příčin, s ohledem na vzorce přítoku a potřebu nepřetržitého provozu, bylo vyvinuto následující schéma renovace:
Neopravitelné dmychadlo bylo nahrazeno jednoduchým vzduchovým odpruženým dmychadlem s vyšším výkonem a tlakem, než je konstrukční provedení, odpovídajícím způsobem bylo upraveno výstupní potrubí.
Pro problémy provzdušňovacího systému (vysoký tlak, ucpání, prasknutí, nerovnoměrné provzdušňování), s ohledem na požadavky procesu (intenzita míchání, průtok vzduchu, regulace DO), uspořádání zařízení (směšovače, potrubí, média) a vzor poškozených difuzorů byla navržena samostatná schémata renovace pro anoxickou a oxickou zónu.
Renovace Anoxické zóny: Poškozené difuzory byly soustředěny uprostřed Anoxických sekcí 1 a 2, což se shodovalo s akumulací kalu. S využitím stávajícího rámu média jako podpěry byla do lože média instalována nová vzduchová bočnice připojená k hlavnímu sběrači s regulačním ventilem průtoku. Jako nový provzdušňovací systém byly ve spodní části rámu média instalovány nové dolů orientované{4}}děrované trubky. Původní systém pevného dna byl vyřazen z provozu. VidětObrázek 1.
Renovace Oxické zóny: Podobně byla média odstraněna v oblastech s poškozenými difuzory. Byla instalována nová bočnice s ventilem. Ve spodní části rámu média byly nainstalovány nové jemné-bublinkové vzduchové disky. Perforované trubky, podobné anoxické zóně, byly také instalovány vertikálně do rámu média, aby periodicky narušovaly spodní kal přepínáním ventilů. Původní systém pevného dna byl vyřazen z provozu. VidětObrázek 2.
2. Výsledky a analýza
Po pilotním{0}}testování byly nejvíce postižené úseky (Anoxic 1, Oxic 1) renovovány. Klíčové parametry (DO, tlak dmychadla, tloušťka kalu) byly sledovány po dobu 30 dní před- a po-renovaci. Výsledky jsou uvedeny vObrázek 3a analyzovány vTabulka 2.
DĚLAT(Obr. 3a, 3b, Tabulka 2): Hladiny DO se významně zlepšily. V anoxické zóně se DO zvýšil z 0,12-0,23 mg/l (prům.. 0.16) na 0,32-0,58 mg/l (prům.. 0.46), což je 1,88násobný nárůst. V oxické zóně se DO zvýšil z 0,89–2,22 mg/l (průměr. 1.78) na 2,81–5,02 mg/l (průměr{13}}), což je 1,34násobný nárůst.
Tlak dmychadla(Obr. 3c, tabulka 2): Výstupní tlak se snížil z 69,2-75,2 kPa (průměr. 71.44) na 61,2-63,5 kPa (prům.. 62.06), což je 0,13násobné snížení.
Tloušťka kalu(Obr. 3d, tabulka 2): Tloušťka spodního kalu se snížila z 27,3-33,4 cm (průměr. 30.00) na 14,2-28,8 cm (průměr. 20.75), což je 0,31násobné snížení.
Pozorování po renovaci aktivovaného kalu-prokázalo zlepšenou aktivitu, změnu barvy a lepší růst zoogloe na médiu, což naznačuje obnovení systému. Špatné pachy ustaly.
Kvalita odpadních vod se zlepšila: průměrný amoniakální dusík se snížil na 1,49 mg/l (90,5% odstranění, +17.7%); průměrný celkový fosfor se snížil na 0,19 mg/l (88,9% odstranění, +12.7%); průměrný celkový obsah dusíku se snížil na 10,28 mg/l (57,9% odstranění, +16.9%). Spotřeba energie dmychadla se za podobných podmínek snížila ze 72,5 kW na 59 kW, což znamená úsporu 18,6 % energie.
3. Závěr
Analýza identifikovala příčiny poškození dmychadla, vysokého tlaku, poškození difuzoru a hromadění kalu. Byla realizována cílená renovační schémata pro anoxickou a oxickou zónu. Pilotní testování prokázalo významná zlepšení: anoxický DO, oxický DO, tlak dmychadla a tloušťka kalu se zlepšily o faktory 1,88, 1,34, 0,13 a 0,31, v tomto pořadí. To poskytuje dobrý základ pro kompletní-renovaci.