Foutanalyse en renovatieschema van beluchtingssysteem
Invoering
Debeluchting systeem, als een van de componenten van het biologische afvalwaterzuiveringssysteem, functioneert voornamelijk om zuurstof te leveren die nodig is voor het microbiële metabolisme en om de concentratie opgeloste zuurstof (DO) in de biologische tank te reguleren. De wervelingen die worden gegenereerd door opstijgende bellen en de verstoringen die worden veroorzaakt door het scheuren ervan zorgen voor een effectieve menging van het actiefslib, waardoor slibafzetting wordt voorkomen. Voor biologische contacttanks die media bevatten, bevordert beluchting ook het loslaten van verouderde biofilm van het mediaoppervlak, waardoor de vernieuwing van de biofilm wordt vergemakkelijkt en de activiteit ervan wordt verbeterd.
Studies tonen aan dat veranderingen in de DO-concentratie in de biologische tank leiden tot veranderingen in de soort, de hoeveelheid, de toestand van de zoogloea, de biologische activiteit en de metabolische typen van microbiële gemeenschappen. Als gevolg hiervan worden de reactiesnelheden en efficiëntie van biochemische processen zoals biologische koolstofverwijdering, biologische stikstofverwijdering en biologische fosforverwijdering beïnvloed, waardoor de verwijderingsefficiëntie van verontreinigende stoffen zoals organisch materiaal, ammoniakstikstof, totaal fosfor en totaal stikstof in het afvalwater verandert. De operationele status van het beluchtingssysteem heeft een directe invloed op de efficiëntie van de verwijdering van microbiële verontreinigende stoffen, waardoor de algemene zuiveringsprestaties van de afvalwaterzuiveringsinstallatie (AWZI) worden beïnvloed.
Daarom is het in goede staat houden van het beluchtingssysteem een primaire taak bij het exploiteren en onderhouden van waterzuiveringsinstallaties.
1. Materialen en methoden
1.1 AWZI-overzicht
Een RWZI met een ontwerpcapaciteit van15,000 m³/d. De ontworpen indicatoren voor influentverontreinigende stoffen worden weergegeven inTabel 1en de effluentnormen voldoen aan de klasse A-norm van "Lozingsnorm voor verontreinigende stoffen voor gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties" (GB 18918-2002). Het belangrijkste behandelingsproces is:Voorbehandeling + coagulatie-Sedimentatie + biologisch systeem + secundaire sedimentatietank + geavanceerde behandeling.
Aanvankelijk werkte de fabriek, als gevolg van onderontwikkelde inzamelnetwerken en de voortdurende bouw van omliggende bedrijven, met tussenpozen vanwege de lage instroom. Toen omliggende bedrijven operationeel werden, namen de instroom en de belasting van verontreinigende stoffen toe, waardoor het biologische tankbeluchtingssysteem overging op een 24-uurs continue werking, waarbij de beluchtingssnelheden werden aangepast op basis van de instroom en belasting. Gedurende deze periode functioneerden zowel de biologische tank als het beluchtingssysteem stabiel, waarbij alle effluentparameters consistent aan de normen voldeden.
1.1.1 Beschrijving biologische tank
Het biologische systeem heeft een indeling die vergelijkbaar is met die van het biologische systeemtraditioneel A²/O-proces, bestaande uit anaërobe, anoxische en oxische zones. De anaerobe en anoxische zones zijn elk verdeeld in twee Tandem-processecties van gelijk volume, terwijl de oxische zone in vier is verdeeld. In de anaerobe en anoxische zones zijn zes dompelmixers geïnstalleerd. Er zijn vaste diffusors met fijne- luchtbellen geïnstalleerd aan de onderkant van de secties in de anoxische en oxische zones, met verwijderbare imitatiemedia boven de diffusers voor microbiële groei. Het beluchtingssysteem maakt gebruik van ventilatoren die via de zijkanten perslucht naar de diffusors met fijne bellen- voeren. De beluchtingssnelheid in elke zijde wordt geregeld door kleppen. Er zijn drie ventilatoren geïnstalleerd, die in twee standen + 1-stand-by werken.
1.1.2 Foutbeschrijving
Na ongeveer vijf jaar stabiel bedrijf verzamelde zich een aanzienlijke hoeveelheid slib op de bodem van de anoxische en oxische zones. Blowers kregen regelmatig te maken met alarmen voor hoge uitlaatdruk en beschermende uitschakelingen. Sommige fijne-bubbelverspreiders zijn gescheurd. Naarmate de uitlaatdruk bleef stijgen, nam het aantal uitschakelingen van de ventilatoren en het aantal kapotte diffusers toe. Aanzienlijk luchtverlies door kapotte diffusers leidde tot voortdurend afnemende DO-niveaus in de biologische tank, waardoor de kwaliteit van het afvalwater geleidelijk verslechterde. Om de naleving te behouden, werden het aantal en de looptijd van de werkende ventilatoren verhoogd. Deze vicieuze cirkel veroorzaakte regelmatig schade aan ventilatoronderdelen zoals lagers en tandwielen. Uiteindelijk werd één ventilator ernstig versleten en gesloopt. Het slib in de oxische zone werd donkerbruin, met losse, stinkende zoogloea, en de kwaliteit van het afvalwater verslechterde verder.
1.2 Analyse van storingsoorzaken
Bij het beoordelen van operationele gegevens (influent, beluchtingssysteem, onderhoud van apparatuur) en locatieobservaties werden de oorzaken als volgt geanalyseerd:
1.2.1 Oorzaken van schade aan de ventilator
- Frequent starten/stoppen als gevolg van initiële intermitterende instroom, wat mechanische slijtage veroorzaakt.
- Herstarten van ventilatoren onder druk na uitschakeling door overbelasting en langdurig gebruik onder overbelasting.
- Verhoogde luchtvraag als gevolg van een hogere stroom en gescheurde diffusers, wat leidt tot langere werking.
- Verhoogde bedrijfstemperaturen als gevolg van langdurige overdruk.
1.2.2 Oorzaken van hoge uitlaatdruk en diffuserschade
- Onvolledige reiniging van de luchtleidingen tijdens de bouw, waardoor er vuil achterblijft dat de poriën van de diffusor verstopt.
- Slibafzetting bedekt diffusors en verstopt de poriën.
- Condensaat in de luchtleidingen verstopt de poriën van de diffusor.
- Intermitterende beluchting veroorzaakt frequente uitzetting/samentrekking, veroudering van de diffusormembranen en onvolledige opening van de poriën, wat leidt tot drukopbouw.
- Het binnendringen van afvalwater/slib in kapotte diffusers, waardoor andere diffusers worden verspreid en verstopt.
1.2.3 Oorzaken van accumulatie van bodemslib
- Intermitterende instroom en beluchting veroorzaken afzetting.
- Frequente ventilatorstoringen die intermitterende beluchting veroorzaken.
- Verminderde beluchting in zijwanden met gescheurde diffusers.
- Slechte beluchtingsprestaties, waardoor de afzetting van inactieve biofilm uit tank en media toeneemt.
1.3 Renovatieregeling
Om de storingen en hun oorzaken aan te pakken, rekening houdend met de instroompatronen en de noodzaak van continu bedrijf, werd het volgende renovatieschema ontwikkeld:
De onherstelbare ventilator werd vervangen door een enkele luchtveringsventilator met een hogere capaciteit en druk dan ontworpen, waarbij de uitlaatleidingen dienovereenkomstig werden aangepast.
Voor de problemen met het beluchtingssysteem (hoge druk, verstopping, breuk, ongelijkmatige beluchting), rekening houdend met de procesvereisten (mengintensiteit, luchtstroom, DO-controle), de lay-out van de apparatuur (mixers, leidingen, media) en het patroon van beschadigde diffusers, werden afzonderlijke renovatieschema's ontworpen voor de anoxische en oxische zones.
Renovatie van anoxische zones: Beschadigde diffusers waren geconcentreerd in het midden van Anoxic Secties 1 & 2, wat samenviel met slibophoping. Gebruikmakend van het bestaande mediaframe voor ondersteuning, werd binnen het mediabed een nieuwe luchtzijde geïnstalleerd die verbonden was met de hoofdverzamelleiding, met een stroomregelklep. Er werden nieuwe naar beneden-gerichte geperforeerde buizen geïnstalleerd aan de onderkant van het mediaframe als nieuw beluchtingssysteem. Het oorspronkelijke vaste bodemsysteem werd buiten gebruik gesteld. ZienFiguur 1.
Renovatie van de Oxic Zone: Op dezelfde manier werd media verwijderd in gebieden met beschadigde diffusers. Er werd een nieuwe zijkant met klep geïnstalleerd. Er zijn nieuwe luchtschijven met fijne- luchtbellen geïnstalleerd aan de onderkant van het mediaframe. Geperforeerde buizen, vergelijkbaar met de anoxische zone, werden ook verticaal in het mediaframe geïnstalleerd om het bodemslib periodiek te verstoren door kleppen te schakelen. Het oorspronkelijke vaste bodemsysteem werd buiten gebruik gesteld. ZienFiguur 2.
2. Resultaten en analyse
Na een pilot-testaanpak werden de zwaarst getroffen delen (Anoxic 1, Oxic 1) gerenoveerd. De belangrijkste parameters (DO, ventilatordruk, slibdikte) werden gedurende 30 dagen vóór- en na-renovatie gevolgd. Resultaten worden getoond inFiguur 3en geanalyseerd inTabel 2.
DOEN(Fig. 3a, 3b, Tabel 2): DO-niveaus verbeterden aanzienlijk. In de anoxische zone nam de DO toe van 0,12-0,23 mg/l (gem.. 0.16) naar 0,32-0,58 mg/l (gem.. 0.46), een 1,88-voudige toename. In de oxische zone nam de DO toe van 0,89-2,22 mg/l (gem.. 1.78) naar 2,81-5,02 mg/l (gem.. 4.17), een 1,34-voudige toename.
Blaasdruk(Fig. 3c, Tabel 2): De uitlaatdruk daalde van 69,2-75,2 kPa (gem.. 71.44) naar 61,2-63,5 kPa (gem.. 62.06), een 0,13-voudige reductie.
Slibdikte(Fig. 3d, Tabel 2): De dikte van het bodemslib nam af van 27,3-33,4 cm (gem.. 30.00) naar 14,2-28,8 cm (gem.. 20.75), een 0,31-voudige reductie.
Het observeren van het actief slib na de-renovatie liet een verbeterde activiteit, kleurverandering en een betere zoogloea-groei op de media zien, wat duidt op systeemherstel. De vieze geuren hielden op.
De kwaliteit van het effluent is verbeterd: de gemiddelde ammoniak-stikstof daalde tot 1,49 mg/l (90,5% verwijdering, +17.7%); gemiddeld totaal fosfor afgenomen tot 0,19 mg/l (88,9% verwijdering, +12.7%); de gemiddelde totale stikstof daalde tot 10,28 mg/l (57,9% verwijdering, +16.9%). Het stroomverbruik van de ventilator daalde van 72,5 kW naar 59 kW onder vergelijkbare omstandigheden, waardoor 18,6% aan energie werd bespaard.
3. Conclusie
Analyse bracht de oorzaken van schade aan de ventilator, hoge druk, schade aan de diffusor en ophoping van slib aan het licht. Er werden gerichte renovatieprogramma's voor de anoxische en oxische zones geïmplementeerd. Pilottests hebben significante verbeteringen aangetoond: anoxische DO, oxische DO, ventilatordruk en slibdikte werden verbeterd met respectievelijk de factoren 1,88, 1,34, 0,13 en 0,31. Dit biedt een goede basis voor een volledige renovatie-.