Anàlisi d'Avaries i Esquema de Renovació del Sistema d'Aireació
Introducció
Elsistema d'aireació, com un dels components del sistema de tractament biològic d'aigües residuals, funciona principalment per subministrar l'oxigen necessari per al metabolisme microbià i regular la concentració d'oxigen dissolt (DO) dins del dipòsit biològic. Els vòrtexs generats per les bombolles ascendents i les pertorbacions provocades per la seva ruptura proporcionen una barreja eficaç dels fangs activats, evitant la deposició de fangs. Per als tancs biològics de contacte que contenen medis, l'aireació també afavoreix l'eliminació del biofilm envellit de la superfície del medi, facilitant la renovació del biofilm i millorant la seva activitat.
Els estudis indiquen que els canvis en la concentració de DO dins del dipòsit biològic provoquen alteracions en l'espècie, la quantitat, l'estat de la zoogloea, l'activitat biològica i els tipus metabòlics de les comunitats microbianes. En conseqüència, les velocitats de reacció i les eficiències dels processos bioquímics com l'eliminació biològica de carboni, l'eliminació biològica de nitrogen i l'eliminació biològica de fòsfor es veuen afectades, canviant les eficiències d'eliminació de contaminants com la matèria orgànica, el nitrogen amoníac, el fòsfor total i el nitrogen total de les aigües residuals. L'estat de funcionament del sistema d'aireació afecta directament l'eficiència d'eliminació de contaminants microbians, influint així en el rendiment global de la purificació de la planta de tractament d'aigües residuals (EDAR).
Per tant, mantenir el sistema d'aireació en bones condicions de funcionament és una tasca primordial en l'explotació i manteniment de l'EDAR.
1. Materials i Mètodes
1.1 Visió general de l'EDAR
Una EDAR amb una capacitat de disseny de15,000 m³/d. Els indicadors de contaminants influents dissenyats es mostren aTaula 1, i els estàndards d'efluents compleixen l'estàndard de grau A de "Norma d'abocament de contaminants per a plantes de tractament d'aigües residuals municipals" (GB 18918-2002). El principal procés de tractament és:Tractament preliminar + coagulació-Sedimentació + sistema biològic + dipòsit de sedimentació secundària + tractament avançat.
Inicialment, a causa de les xarxes de recollida poc desenvolupades i de la construcció en curs d'empreses circumdants, la planta va funcionar de manera intermitent a causa del baix flux d'entrada. A mesura que les empreses del voltant es van posar en funcionament, l'entrada i la càrrega contaminant van augmentar, la qual cosa va portar el sistema d'aireació del tanc biològic a passar a un funcionament continu de 24 hores, amb les taxes d'aireació ajustades en funció de l'entrada i la càrrega. Durant aquest període, tant el dipòsit biològic com el sistema d'aireació van funcionar de manera estable, amb tots els paràmetres de l'efluent complint constantment els estàndards.
1.1.1 Descripció del dipòsit biològic
El sistema biològic adopta una disposició similar a laprocés tradicional A²/O, que inclou zones anaeròbia, anòxica i òxica. Les zones anaeròbia i anòxica es divideixen cadascuna en dues seccions de procés tàndem d'igual volum, mentre que la zona òxica es divideix en quatre. S'instal·len sis mescladors submergibles a les zones anaeròbia i anòxica. S'instal·len difusors de bombolles fines-a la part inferior de les seccions a les zones anòxica i òxica, amb suports d'imitació recuperables connectats a sobre dels difusors per al creixement microbià. El sistema d'aireació utilitza ventiladors per subministrar aire comprimit als-difusors de bombolles fines a través dels laterals. La velocitat d'aireació a cada lateral està regulada per vàlvules. Hi ha tres ventiladors instal·lats que funcionen en mode d'espera + 1-de dues funcions.
1.1.2 Descripció de l'error
Després d'aproximadament 5 anys de funcionament estable, es van acumular fangs importants al fons de les zones anòxica i òxica. Els ventiladors sovint experimentaven alarmes d'alta pressió de sortida i parades de protecció. S'han trencat alguns-difusors de bombolles fines. A mesura que la pressió de sortida va continuar augmentant, va augmentar la freqüència d'aturades del ventilador i el nombre de difusors trencats. La pèrdua important d'aire a través dels difusors trencats va provocar una disminució contínua dels nivells de DO al tanc biològic, provocant un deteriorament gradual de la qualitat de l'efluent. Per mantenir el compliment, es va augmentar el nombre i el temps de funcionament dels ventiladors operatius. Aquest cercle viciós va causar danys freqüents als components del ventilador com els coixinets i els engranatges. Finalment, un ventilador estava molt desgastat i desballestat. Els fangs de la zona òxica es van tornar de color marró fosc, amb zoogloea-solta i feble, i la qualitat de l'efluent va empitjorar encara més.
1.2 Anàlisi de causes d'avaria
Revisant els registres operatius (influent, sistema d'aireació, manteniment d'equips) i observacions del lloc, es van analitzar les causes de la següent manera:
1.2.1 Causes del dany del ventilador
- Freqüents arrencades/aturades a causa de l'entrada intermitent inicial, causant desgast mecànic.
- Reinici de bufadors sota pressió després d'aturades per sobrecàrrega i funcionament prolongat sota sobrecàrrega.
- Augment de la demanda d'aire a causa del major cabal i la ruptura dels difusors, que comporta un funcionament prolongat.
- Temperatures de funcionament elevades a causa de la sobrepressió prolongada.
1.2.2 Causes d'alta pressió de sortida del ventilador i danys al difusor
- Neteja incompleta de canonades d'aire durant la construcció, deixant restes que obstruïen els porus del difusor.
- Deposició de fangs que cobreixen els difusors, obstruint els porus.
- Condensat a les canonades d'aire que obstrueixen els porus del difusor.
- Aeració intermitent que causa expansió/contracció freqüent, envelliment de les membranes del difusor i obertura incompleta dels porus, provocant una acumulació de pressió.
- Entrada d'aigües residuals/fangs en difusors trencats, dispersant i obstruint altres difusors.
1.2.3 Causes de l'acumulació de fangs de fons
- Entrada i aireació intermitents que provoquen deposició.
- Falles freqüents del ventilador que provoquen una ventilació intermitent.
- Aeració reduïda en laterals amb difusors trencats.
- El mal rendiment d'aireació augmenta la deposició de biofilm inactiu despres del dipòsit i del medi.
1.3 Pla de rehabilitació
Abordant les avaries i les seves causes, tenint en compte els patrons d'entrada i la necessitat d'un funcionament continu, es va desenvolupar el següent esquema de renovació:
El ventilador irreparable es va substituir per un únic ventilador de suspensió d'aire amb una capacitat i una pressió nominal superiors al disseny, modificant la canonada de sortida en conseqüència.
Per als problemes del sistema d'aireació (alta pressió, obstrucció, ruptura, aireació desigual), tenint en compte els requisits del procés (intensitat de mescla, flux d'aire, control de DO), la disposició dels equips (mescladors, canonades, mitjans) i el patró de difusors danyats, es van dissenyar esquemes de renovació separats per a les zones anòxica i òxica.
Renovació Zona Anòxica: Els difusors danyats es van concentrar al mig de les seccions anòxiques 1 i 2, coincidint amb l'acumulació de fangs. Utilitzant el marc de suport existent, es va instal·lar un nou lateral d'aire connectat a la capçalera principal dins del llit de mitjans, amb una vàlvula de control de flux. Es van instal·lar nous tubs perforats orientats cap avall-a la part inferior del marc de suport com a nou sistema d'aireació. El sistema de fons fix original es va donar de baixa. MireuFigura 1.
Reforma de la Zona Òxica: De la mateixa manera, es va eliminar el suport a les zones amb difusors danyats. Es va instal·lar un nou lateral amb vàlvula. S'han instal·lat nous discos d'aire-de bombolles fines a la part inferior del marc del suport. Les canonades perforades, similars a la zona anòxica, també es van instal·lar verticalment dins del marc del medi per molestar periòdicament els fangs del fons canviant les vàlvules. El sistema de fons fix original es va donar de baixa. MireuFigura 2.
2. Resultats i anàlisi
Després d'un enfocament de proves pilot-, es van renovar les seccions més greument afectades (Anoxic 1, Oxic 1). Els paràmetres clau (DO, pressió del ventilador, gruix del fang) es van controlar durant 30 dies abans- i després-de la renovació. Els resultats es mostren aFigura 3i analitzat aTaula 2.
FER(Fig 3a, 3b, taula 2): els nivells de DO van millorar significativament. A la zona anòxica, el DO va augmentar de 0,12-0,23 mg/L (mitjana. 0.16) a 0,32-0,58 mg/L (mitjana{. 0.46), un augment d'1,88 vegades. A la zona òxica, el DO va augmentar de 0,89-2,22 mg/L (mitjana. 1.78) a 2,81-5,02 mg/L (mitjana{. 4.17), un augment d'1,34 vegades.
Pressió del ventilador(Fig 3c, taula 2): la pressió de sortida va disminuir de 69,2-75,2 kPa (mitjana . 71.44) a 61,2-63,5 kPa (mitjana . 62.06), una reducció de 0,13 vegades.
Gruix del fang(Fig 3d, taula 2): el gruix del fang inferior va disminuir de 27,3-33,4 cm (mitjana. 30.00) a 14,2-28,8 cm (mitjana{. 20.75), una reducció de 0,31 vegades.
L'observació de la-renovació posterior al fang activat va mostrar una millora de l'activitat, un canvi de color i un millor creixement de la zoogloia al medi, cosa que indica la recuperació del sistema. Les males olors van cessar.
Millora de la qualitat de l'efluent: el nitrogen amoníac mitjà va disminuir a 1,49 mg/L (eliminació del 90,5%, +17.7%); El fòsfor total mitjà va disminuir a 0,19 mg/L (88,9% d'eliminació, +12.7%); El nitrogen total mitjà va disminuir a 10,28 mg/L (eliminació del 57,9%, +16.9%). El consum d'energia del ventilador va disminuir de 72,5 kW a 59 kW en condicions similars, estalviant un 18,6% d'energia.
3. Conclusió
L'anàlisi va identificar les causes dels danys del ventilador, l'alta pressió, els danys al difusor i l'acumulació de fangs. Es van implementar esquemes de renovació dirigits a les zones anòxica i òxica. Les proves pilot van demostrar millores significatives: el DO anòxic, el DO òxic, la pressió del ventilador i el gruix del fang es van millorar amb factors d'1,88, 1,34, 0,13 i 0,31, respectivament. Això proporciona una base sòlida per a la-renovació a gran escala.