تحلیل و نوسازی خطای سیستم هوادهی|مطالعه موردی WWTP

طرح تجزیه و تحلیل خطا و نوسازی سیستم هوادهی

مقدمه

اینسیستم هوادهیبه عنوان یکی از اجزای سیستم تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، در درجه اول برای تامین اکسیژن مورد نیاز برای متابولیسم میکروبی و تنظیم غلظت اکسیژن محلول (DO) در مخزن بیولوژیکی عمل می کند. گرداب های ایجاد شده توسط حباب های بالارونده و اختلالات ناشی از گسیختگی آنها، اختلاط موثر لجن فعال را فراهم می کند و از رسوب لجن جلوگیری می کند. برای مخازن بیولوژیکی تماسی حاوی رسانه، هوادهی همچنین باعث ریزش بیوفیلم کهنه شده از سطح رسانه می شود و تجدید بیوفیلم را تسهیل می کند و فعالیت آن را افزایش می دهد.

مطالعات نشان می دهد که تغییرات در غلظت DO در مخزن بیولوژیکی منجر به تغییرات در گونه، کمیت، وضعیت جانور وحش، فعالیت بیولوژیکی و انواع متابولیک جوامع میکروبی می شود. در نتیجه، سرعت واکنش و کارایی فرآیندهای بیوشیمیایی مانند حذف بیولوژیکی کربن، حذف بیولوژیکی نیتروژن و حذف بیولوژیکی فسفر تحت تأثیر قرار می‌گیرد و راندمان حذف آلاینده‌هایی مانند مواد آلی، نیتروژن آمونیاکی، فسفر کل و نیتروژن کل در فاضلاب را تغییر می‌دهد. وضعیت عملیاتی سیستم هوادهی مستقیماً بر راندمان حذف آلاینده های میکروبی تأثیر می گذارد و در نتیجه بر عملکرد کلی تصفیه تصفیه خانه فاضلاب (WWTP) تأثیر می گذارد.

بنابراین، حفظ سیستم هوادهی در شرایط کاری خوب وظیفه اصلی در بهره برداری و نگهداری WWTP است.

1. مواد و روش ها

1.1 بررسی اجمالی WWTP

یک WWTP با ظرفیت طراحی15,000 m³/d. شاخص های آلاینده نفوذی طراحی شده در نشان داده شده استجدول 1، و استانداردهای پساب مطابق با استاندارد درجه A "استاندارد تخلیه آلاینده ها برای کارخانه های تصفیه فاضلاب شهری" (GB 18918-2002) است. روند اصلی درمان عبارت است از:تصفیه اولیه + انعقاد-رسوب + سیستم بیولوژیکی + مخزن ته نشینی ثانویه + درمان پیشرفته.

در ابتدا، به دلیل توسعه نیافتگی شبکه های جمع آوری و ساخت و ساز مداوم شرکت های اطراف، کارخانه به دلیل ورودی کم به طور متناوب فعالیت می کرد. با عملیاتی شدن شرکت های اطراف، جریان ورودی و بار آلاینده افزایش یافت و سیستم هوادهی مخزن بیولوژیکی را به سمت عملیات مداوم 24 ساعته سوق داد که نرخ هوادهی بر اساس جریان ورودی و بار تنظیم می شود. در طول این دوره، مخزن بیولوژیکی و سیستم هوادهی به طور پایدار عمل کردند، با تمام پارامترهای پساب به طور مداوم استانداردها.

1.1.1 شرح مخزن بیولوژیکی

سیستم بیولوژیکی طرحی مشابه بافرآیند سنتی A²/O، شامل مناطق بی هوازی، بی هوازی و اکسیژن است. مناطق بی هوازی و بی هوازی هر کدام به دو بخش فرآیند پشت سر هم با حجم مساوی تقسیم می شوند، در حالی که منطقه اکسیک به چهار بخش تقسیم می شود. شش میکسر شناور در مناطق بی هوازی و بدون اکسیژن نصب شده است. پخش‌کننده‌های حباب ریز ثابت در پایین بخش‌ها در ناحیه اکسیژن و اکسیژن نصب می‌شوند، با محیط‌های تقلیدی قابل بازیابی که برای رشد میکروبی در بالای دیفیوزرها وصل شده‌اند. سیستم هوادهی از دمنده ها برای تامین هوای فشرده به- پخش کننده های حباب از طریق جانبی استفاده می کند. میزان هوادهی در هر طرف توسط دریچه ها تنظیم می شود. سه دمنده نصب شده است که در حالت آماده به کار 2 کاره + 1- کار می کنند.

1.1.2 شرح خطا

پس از تقریباً 5 سال کارکرد پایدار، لجن قابل توجهی در پایین مناطق اکسیژن و اکسیژن انباشته شد. دمنده ها اغلب هشدارهای فشار خروجی بالا و خاموش شدن محافظ را تجربه می کردند. برخی از پخش‌کننده‌های حباب خوب پاره شدند. با ادامه افزایش فشار خروجی، فرکانس خاموش شدن دمنده و تعداد دیفیوزرهای پاره شده افزایش یافت. از دست دادن قابل توجه هوا از طریق دیفیوزرهای شکسته منجر به کاهش مداوم سطوح DO در مخزن بیولوژیکی شد و باعث بدتر شدن تدریجی کیفیت پساب شد. برای حفظ انطباق، تعداد و زمان اجرا دمنده های عامل افزایش یافت. این چرخه معیوب باعث آسیب مکرر به اجزای دمنده مانند یاتاقان ها و چرخ دنده ها می شد. در نهایت، یک دمنده به شدت فرسوده و ضایع شد. لجن در منطقه اکسیک به رنگ قهوه‌ای تیره، با بوی بد{10}بوی وحشی و کیفیت پساب بدتر شد.

1.2 تجزیه و تحلیل علت خطا

با بررسی سوابق عملیاتی (نفوذ، سیستم هوادهی، نگهداری تجهیزات) و مشاهدات محل، علل به شرح زیر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت:

1.2.1 علل آسیب دمنده

1. شروع/توقف مکرر به دلیل جریان ورودی متناوب اولیه که باعث سایش مکانیکی می شود.
2. راه اندازی مجدد دمنده ها تحت فشار پس از خاموش شدن اضافه بار و کار طولانی مدت در شرایط اضافه بار.
3. افزایش تقاضای هوا به دلیل جریان بیشتر و پاره شدن دیفیوزرها که منجر به کارکرد طولانی‌تر می‌شود.
4. افزایش دمای عملیاتی به دلیل فشار بیش از حد طولانی مدت.

1.2.2 علل فشار بالای خروجی دمنده و آسیب دیفیوزر

1. تمیز کردن ناقص لوله های هوا در طول ساخت و ساز، باقی ماندن زباله هایی که منافذ پخش کننده را مسدود می کند.
2. رسوب لجن پوشش دهنده های پخش کننده، مسدود کننده منافذ.
3. میعانات در لوله های هوا که منافذ پخش کننده را مسدود می کند.
4. هوادهی متناوب باعث انبساط/انقباض مکرر، پیری غشاهای پخش کننده و باز شدن ناقص منافذ می شود که منجر به افزایش فشار می شود.
5. ورود فاضلاب/لجن به دیفیوزرهای شکسته، پراکنده شدن و مسدود کردن سایر پخش کننده ها.

1.2.3 علل تجمع لجن پایین

1. جریان متناوب و هوادهی باعث رسوب می شود.
2. خطاهای مکرر دمنده که باعث هوادهی متناوب می شود.
3. کاهش هوادهی در قسمت های جانبی با دیفیوزرهای پاره شده.
4. عملکرد هوادهی ضعیف باعث افزایش رسوب بیوفیلم غیرفعال شده از مخزن و رسانه می شود.

1.3 طرح نوسازی

با رسیدگی به خطاها و علل آنها، با در نظر گرفتن الگوی جریان ورودی و نیاز به بهره برداری مستمر، طرح نوسازی زیر تدوین شد:

دمنده غیر قابل تعمیر با یک دمنده تعلیق بادی با ظرفیت و فشار بالاتر نسبت به طراحی جایگزین شد و بر این اساس لوله خروجی را اصلاح کرد.

برای مسائل سیستم هوادهی (فشار بالا، گرفتگی، گسیختگی، هوادهی ناهموار)، با در نظر گرفتن الزامات فرآیند (شدت اختلاط، جریان هوا، کنترل DO)، چیدمان تجهیزات (میکسرها، لوله‌کشی، رسانه)، و الگوی دیفیوزرهای آسیب‌دیده، طرح‌های نوسازی جداگانه‌ای برای مناطق آنوکسیک و اکسیک طراحی شد.

نوسازی منطقه آنوکسیک: دیفیوزرهای آسیب دیده همزمان با تجمع لجن در وسط بخشهای آنوکسیک 1 و 2 متمرکز شدند. با استفاده از قاب رسانه ای موجود برای پشتیبانی، یک هوای جانبی جدید متصل به هدر اصلی در بستر رسانه با یک شیر کنترل جریان نصب شد. لوله های سوراخ دار جدید{4}}رو به پایین در پایین قاب رسانه به عنوان سیستم هوادهی جدید نصب شدند. سیستم ته ثابت اولیه از رده خارج شد. ببینیدشکل 1.

بازسازی منطقه Oxic: به طور مشابه، رسانه ها در مناطقی با پخش کننده های آسیب دیده حذف شدند. یک جانبی جدید با شیر نصب شد. دیسک‌های حباب‌دار جدید-در پایین قاب رسانه نصب شده‌اند. لوله‌های سوراخ‌دار، مشابه ناحیه بدون اکسیژن، نیز به‌صورت عمودی در چارچوب رسانه نصب می‌شوند تا به‌طور دوره‌ای لجن پایین را با سوئیچ سوپاپ‌ها مختل کنند. سیستم ته ثابت اولیه از رده خارج شد. ببینیدشکل 2.

2. نتایج و تجزیه و تحلیل

به دنبال یک رویکرد آزمایشی{0}، بخش‌هایی که شدیداً تحت تأثیر قرار گرفته بودند (Anoxic 1، Oxic 1) بازسازی شدند. پارامترهای کلیدی (DO، فشار دمنده، ضخامت لجن) به مدت 30 روز قبل و بعد از بازسازی تحت نظارت قرار گرفتند. نتایج در نشان داده شده استشکل 3و درجدول 2.

انجام دهید(شکل 3a، 3b، جدول 2): سطوح DO به طور قابل توجهی بهبود یافت. در منطقه بدون اکسیژن، DO از 0.12-0.23 میلی گرم در لیتر (میانگین. 0.16) به 0.32-0.58 میلی گرم در لیتر (میانگین. 0.46) افزایش یافت که یک افزایش 1.88 برابری است. در منطقه oxic، DO از 0.89-2.22 میلی گرم در لیتر (میانگین{11}}) به 2.81-5.02 میلی گرم در لیتر (میانگین. 4.17) افزایش یافته است، یک افزایش 1.34 برابری.

فشار دمنده(شکل 3c، جدول 2): فشار خروجی از 69.2-75.2 کیلو پاسکال (میانگین. 71.44) به 61.2-63.5 کیلو پاسکال (متوسط. 62.06) کاهش یافت که کاهشی 0.13 برابری داشت.

ضخامت لجن(شکل 3d، جدول 2): ضخامت لجن پایین از 27.3-33.4 سانتی متر (متوسط. 30.00) به 14.2-28.8 سانتی متر (متوسط. 20.75) کاهش یافت که کاهشی 0.31 برابری دارد.

مشاهده نوسازی پست لجن فعال، بهبود فعالیت، تغییر رنگ و رشد بهتر zoogloea در رسانه را نشان داد که نشان دهنده بازیابی سیستم است. بوهای زننده قطع شد.

کیفیت پساب بهبود یافت: میانگین نیتروژن آمونیاکی به 1.49 میلی گرم در لیتر کاهش یافت (90.5٪ حذف، +17.7%). میانگین کل فسفر به 0.19 میلی گرم در لیتر کاهش یافت (88.9٪ حذف، +12.7%). میانگین نیتروژن کل به 10.28 میلی گرم در لیتر (57.9٪ حذف، +16.9%) کاهش یافت. مصرف برق دمنده در شرایط مشابه از 72.5 کیلووات به 59 کیلووات کاهش یافت و 18.6 درصد در مصرف انرژی صرفه جویی کرد.

3. نتیجه گیری

تجزیه و تحلیل علل آسیب دمنده، فشار بالا، آسیب دیفیوزر و تجمع لجن را شناسایی کرد. طرح های نوسازی هدفمند برای مناطق اکسیژن و اکسیژن اجرا شد. آزمایش آزمایشی پیشرفت های قابل توجهی را نشان داد: DO بدون اکسیژن، اکسیک DO، فشار دمنده و ضخامت لجن به ترتیب با فاکتورهای 1.88، 1.34، 0.13 و 0.31 بهبود یافتند. این یک مبنای مناسب برای بازسازی-در مقیاس کامل است.