Analiza și renovarea defecțiunilor sistemului de aerare|Studiu de caz WWTP

Analiza defecțiunilor și schema de renovare a sistemului de aerare

Introducere

Thesistem de aerare, ca una dintre componentele sistemului de tratare biologică a apelor uzate, funcționează în primul rând pentru a furniza oxigenul necesar metabolismului microbian și pentru a regla concentrația de oxigen dizolvat (DO) în rezervorul biologic. Vârtejurile generate de bulele în creștere și perturbațiile cauzate de ruperea acestora asigură o amestecare eficientă a nămolului activat, prevenind depunerea nămolului. Pentru rezervoarele biologice de contact care conțin medii, aerarea promovează, de asemenea, eliminarea biofilmului îmbătrânit de pe suprafața mediului, facilitând reînnoirea biofilmului și sporind activitatea acestuia.

Studiile indică faptul că modificările concentrației de OD din rezervorul biologic duc la modificări ale speciilor, cantității, stării zoogloei, activității biologice și tipurile metabolice ale comunităților microbiene. În consecință, ratele de reacție și eficiența proceselor biochimice, cum ar fi îndepărtarea biologică a carbonului, îndepărtarea biologică a azotului și îndepărtarea biologică a fosforului sunt afectate, modificând eficiența de eliminare a poluanților cum ar fi materia organică, azotul amoniac, fosforul total și azotul total din apele uzate. Starea de funcționare a sistemului de aerare are un impact direct asupra eficienței de eliminare a poluanților microbieni, influențând astfel performanța generală de purificare a stației de epurare a apelor uzate (WWTP).

Prin urmare, menținerea sistemului de aerare în stare bună de funcționare este o sarcină principală în exploatarea și întreținerea stației de epurare.

1. Materiale și Metode

1.1 Prezentare generală a WWTP

O WWTP cu o capacitate de proiectare de15,000 m³/d. Indicatorii de poluanți influenți proiectați sunt prezentați înTabelul 1, iar standardele pentru efluenți îndeplinesc standardul de gradul A al „Standardului de evacuare a poluanților pentru stațiile de epurare a apelor uzate municipale” (GB 18918-2002). Principalul proces de tratament este:Tratament preliminar + coagulare-Sedimentare + Sistem biologic + Rezervor de sedimentare secundară + Tratament avansat.

Inițial, din cauza rețelelor de colectare subdezvoltate și a construcției în curs de desfășurare a întreprinderilor din jur, uzina a funcționat intermitent din cauza fluxului scăzut. Pe măsură ce întreprinderile din jur au devenit operaționale, afluxul și încărcătura de poluanți au crescut, ceea ce a determinat sistemul de aerare a rezervoarelor biologice să treacă la o funcționare continuă de 24 de ore, cu ratele de aerare ajustate în funcție de flux și încărcare. În această perioadă, atât rezervorul biologic, cât și sistemul de aerare au funcționat stabil, toți parametrii efluenților îndeplinind în mod constant standardele.

1.1.1 Descrierea rezervorului biologic

Sistemul biologic adoptă un aspect similar celuiproces tradițional A²/O, cuprinzând zone anaerobe, anoxice și oxice. Zonele anaerobe și anoxice sunt împărțite fiecare în două secțiuni de proces în tandem de volum egal, în timp ce zona oxică este împărțită în patru. În zonele anaerobe și anoxice sunt instalate șase mixere submersibile. Difuzoarele cu bule-fine fixe sunt instalate în partea de jos a secțiunilor din zonele anoxice și oxice, cu medii de imitație recuperabile atașate deasupra difuzoarelor pentru creșterea microbiană. Sistemul de aerare folosește suflante pentru a furniza aer comprimat difuzoarelor cu bule fine-prin laterale. Rata de aerare în fiecare laterală este reglată de supape. Sunt instalate trei suflante, care funcționează în mod + 1-standby cu două sarcini.

1.1.2 Descrierea defecțiunii

După aproximativ 5 ani de funcționare stabilă, s-a acumulat nămol semnificativ la fundul zonelor anoxice și oxice. Ventilatoarele au experimentat frecvent alarme de presiune ridicată la ieșire și opriri de protecție. S-au spart câteva-difuzoare cu bule fine. Pe măsură ce presiunea la ieșire a continuat să crească, frecvența opririlor suflantelor și numărul difuzoarelor rupte a crescut. Pierderea semnificativă de aer prin difuzoare sparte a dus la scăderea continuă a nivelurilor de DO din rezervorul biologic, determinând o deteriorare treptată a calității efluentului. Pentru a menține conformitatea, numărul și durata de funcționare a suflantelor în funcțiune au fost crescute. Acest cerc vicios a cauzat daune frecvente componentelor suflantei, cum ar fi rulmenții și angrenajele. În cele din urmă, o suflantă a fost grav uzată și casată. Nămolul din zona oxică a devenit maro închis, cu zoogloea liberă, urât-mirositoare, iar calitatea efluentului s-a înrăutățit și mai mult.

1.2 Analiza cauzei defecțiunii

Revizuind evidențele operaționale (influent, sistem de aerare, întreținere echipamente) și observații de șantier, cauzele au fost analizate astfel:

1.2.1 Cauzele deteriorării suflantei

1. Porniri/opriri frecvente din cauza fluxului inițial intermitent, provocând uzură mecanică.
2. Repornirea suflantelor sub presiune după opriri de suprasarcină și funcționare prelungită sub suprasarcină.
3. Cerere crescută de aer datorită debitului mai mare și difuzoarelor rupte, ceea ce duce la o funcționare extinsă.
4. Temperaturi de funcționare ridicate din cauza suprapresiunii prelungite.

1.2.2 Cauzele presiunii ridicate la ieșirea suflantei și deteriorării difuzorului

1. Curățare incompletă a conductelor de aer în timpul construcției, lăsând resturi care au înfundat porii difuzorului.
2. Depunerea de nămol care acoperă difuzoarele, înfundarea porilor.
3. Condens în conductele de aer care înfundă porii difuzorului.
4. Aerarea intermitentă care provoacă expansiune/contracție frecventă, îmbătrânirea membranelor difuzoare și deschiderea incompletă a porilor, ceea ce duce la creșterea presiunii.
5. Pătrunderea apei uzate/nămolului în difuzoarele sparte, dispersând și înfundând alte difuzoare.

1.2.3 Cauzele acumulării de nămol pe fund

1. Afluxul intermitent și aerarea provoacă depuneri.
2. Defecțiuni frecvente ale suflantei care provoacă aerisire intermitentă.
3. Aerație redusă în laterale cu difuzoare rupte.
4. Performanța slabă de aerare crește depunerea de biofilm inactiv desprins din rezervor și mediu.

1.3 Schema de renovare

Abordând defecțiunile și cauzele acestora, luând în considerare tiparele de flux și necesitatea funcționării continue, a fost elaborată următoarea schemă de renovare:

Suflanta ireparabila a fost inlocuita cu o singura suflanta cu suspensie de aer cu o capacitate si o presiune mai mare decat cea proiectata, modificand conductele de evacuare in consecinta.

Pentru problemele sistemului de aerare (presiune mare, înfundare, ruptură, aerare neuniformă), ținând cont de cerințele procesului (intensitatea amestecării, debitul de aer, controlul OD), structura echipamentelor (mixere, conducte, medii) și modelul difuzoarelor deteriorate, au fost concepute scheme separate de renovare pentru zonele anoxice și oxice.

Renovarea zonei anoxice: Difuzoarele deteriorate au fost concentrate în mijlocul secțiunilor anoxice 1 și 2, coincizând cu acumularea de nămol. Folosind cadrul existent pentru suport, un nou lateral de aer conectat la colectorul principal a fost instalat în patul media, cu o supapă de control al debitului. Noi conducte perforate orientate în jos-au fost instalate în partea de jos a cadrului media ca noul sistem de aerare. Sistemul inițial cu fund fix a fost scos din funcțiune. VedeaFigura 1.

Renovare Zona Oxică: În mod similar, mediul a fost îndepărtat în zonele cu difuzoare deteriorate. S-a montat o nouă laterală cu supapă. Noi discuri fine-de aer cu bule au fost instalate în partea de jos a cadrului media. Conductele perforate, similare zonei anoxice, au fost de asemenea instalate vertical în cadrul suportului pentru a perturba periodic nămolul de la fund prin comutarea supapelor. Sistemul inițial cu fund fix a fost scos din funcțiune. VedeaFigura 2.

2. Rezultate și analize

În urma unei abordări-pilot de testare, secțiunile cele mai grav afectate (Anoxic 1, Oxic 1) au fost renovate. Parametrii cheie (DO, presiunea suflantei, grosimea nămolului) au fost monitorizați timp de 30 de zile înainte- și după-renovare. Rezultatele sunt afișate înFigura 3și analizat înTabelul 2.

DO(Fig 3a, 3b, Tabelul 2): ​​Nivelurile de DO s-au îmbunătățit semnificativ. În zona anoxică, DO a crescut de la 0,12-0,23 mg/L (medie. 0.16) la 0,32-0,58 mg/L (medie{. 0.46), o creștere de 1,88 ori. În zona oxică, DO a crescut de la 0,89-2,22 mg/L (medie. 1.78) la 2,81-5,02 mg/L (medie{. 4.17), o creștere de 1,34 ori.

Presiunea suflantei(Fig 3c, Tabelul 2): ​​Presiunea de ieșire a scăzut de la 69,2-75,2 kPa (medie. 71.44) la 61,2-63,5 kPa (medie. 62.06), o reducere de 0,13 ori.

Grosimea nămolului(Figura 3d, Tabelul 2): ​​Grosimea nămolului inferior a scăzut de la 27,3-33,4 cm (medie. 30.00) la 14,2-28,8 cm (medie{. 20.75), o reducere de 0,31 ori.

Observarea nămolului activat după-renovare a arătat o activitate îmbunătățită, schimbarea culorii și o creștere mai bună a zoogloei pe medii, indicând recuperarea sistemului. Mirosurile neplăcute au încetat.

Calitatea efluentului s-a îmbunătățit: azotul amoniac mediu a scăzut la 1,49 mg/L (90,5% eliminare, +17.7%); Fosforul total mediu a scăzut la 0,19 mg/L (88,9% eliminare, +12.7%); Azotul total mediu a scăzut la 10,28 mg/L (57,9% eliminare, +16.9%). Consumul de putere a suflantei a scăzut de la 72,5 kW la 59 kW în condiții similare, economisind 18,6% energie.

3. Concluzie

Analiza a identificat cauzele deteriorării suflantei, presiunii ridicate, deteriorării difuzorului și acumulării de nămol. Au fost implementate scheme de renovare direcționate pentru zonele anoxice și oxice. Testarea pilot a demonstrat îmbunătățiri semnificative: DO anoxic, DO oxic, presiunea suflantei și grosimea nămolului au fost îmbunătățite cu factori de 1,88, 1,34, 0,13 și, respectiv, 0,31. Aceasta oferă o bază solidă pentru renovarea-la scară completă.