Phân tích lỗi và sơ đồ cải tạo hệ thống sục khí
Giới thiệu
cáchệ thống sục khí, là một trong những thành phần của hệ thống xử lý nước thải sinh học, có chức năng chủ yếu là cung cấp oxy cần thiết cho quá trình trao đổi chất của vi sinh vật và điều chỉnh nồng độ oxy hòa tan (DO) trong bể sinh học. Các xoáy được tạo ra bởi các bong bóng dâng lên và sự xáo trộn do vỡ chúng tạo ra sự trộn bùn hoạt tính hiệu quả, ngăn ngừa sự lắng đọng bùn. Đối với các bể sinh học tiếp xúc chứa môi trường, sục khí cũng thúc đẩy việc loại bỏ màng sinh học lâu năm khỏi bề mặt môi trường, tạo điều kiện tái tạo màng sinh học và tăng cường hoạt động của nó.
Các nghiên cứu chỉ ra rằng sự thay đổi nồng độ DO trong bể sinh học dẫn đến sự thay đổi về loài, số lượng, tình trạng của quần thể động vật, hoạt động sinh học và kiểu trao đổi chất của quần thể vi sinh vật. Do đó, tốc độ phản ứng và hiệu quả của các quá trình sinh hóa như loại bỏ carbon sinh học, loại bỏ nitơ sinh học và loại bỏ phốt pho sinh học bị ảnh hưởng, làm thay đổi hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm như chất hữu cơ, nitơ amoniac, tổng phốt pho và tổng nitơ trong nước thải. Trạng thái hoạt động của hệ thống sục khí ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm vi sinh vật, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất lọc tổng thể của nhà máy xử lý nước thải (WWTP).
Vì vậy, duy trì hệ thống sục khí ở tình trạng hoạt động tốt là nhiệm vụ hàng đầu trong quá trình vận hành và bảo trì WWTP.
1. Vật liệu và phương pháp
1.1 Tổng quan về nhà máy xử lý nước thải
Một nhà máy xử lý nước thải có công suất thiết kế là15,000 m³/d. Các chỉ số ô nhiễm có ảnh hưởng được thiết kế được thể hiện trongBảng 1, và tiêu chuẩn nước thải đạt tiêu chuẩn hạng A của "Tiêu chuẩn xả chất ô nhiễm cho các nhà máy xử lý nước thải thành phố" (GB 18918-2002). Quá trình điều trị chính là:Xử lý sơ bộ + Làm đông tụ-Lắng lắng + Hệ thống sinh học + Bể lắng thứ cấp + Xử lý nâng cao.
Ban đầu, do mạng lưới thu gom chưa phát triển và các doanh nghiệp xung quanh đang xây dựng nên nhà máy hoạt động không liên tục do nguồn nước vào thấp. Khi các doanh nghiệp xung quanh đi vào hoạt động, dòng vào và tải lượng ô nhiễm tăng lên, dẫn đến hệ thống sục khí trong bể sinh học chuyển sang hoạt động liên tục 24 giờ, với tốc độ sục khí được điều chỉnh dựa trên lưu lượng vào và tải. Trong thời gian này, cả bể sinh học và hệ thống sục khí đều hoạt động ổn định, các thông số nước thải đều đạt tiêu chuẩn.
1.1.1 Mô tả bể sinh học
Hệ thống sinh học áp dụng cách bố trí tương tự nhưquy trình A2/O truyền thống, bao gồm các vùng kỵ khí, thiếu khí và oxi. Mỗi vùng kỵ khí và thiếu khí được chia thành hai phần xử lý Tandem có thể tích bằng nhau, trong khi vùng oxic được chia thành bốn. Sáu máy trộn chìm được lắp đặt ở vùng kỵ khí và thiếu khí. Các bộ khuếch tán bong bóng mịn-cố định được lắp đặt ở cuối các phần trong vùng anoxic và oxic, với các vật liệu mô phỏng có thể thu hồi được gắn phía trên các bộ khuếch tán để vi sinh vật phát triển. Hệ thống sục khí sử dụng máy thổi để cung cấp khí nén cho-bộ khuếch tán bong bóng mịn thông qua các thanh bên. Tốc độ sục khí ở mỗi bên được điều chỉnh bằng van. Ba máy thổi được lắp đặt, hoạt động ở chế độ chờ + 1-2 nhiệm vụ.
1.1.2 Mô tả lỗi
Sau khoảng 5 năm vận hành ổn định, lượng bùn tích tụ đáng kể ở đáy vùng anoxic và oxic. Máy thổi thường xuyên gặp cảnh báo áp suất đầu ra cao và tắt máy bảo vệ. Một số-bộ khuếch tán bong bóng nhỏ đã bị vỡ. Khi áp suất đầu ra tiếp tục tăng, tần suất tắt quạt gió và số lượng bộ khuếch tán bị hỏng tăng lên. Sự thất thoát không khí đáng kể do bộ khuếch tán bị hỏng dẫn đến nồng độ DO trong bể sinh học liên tục giảm, khiến chất lượng nước thải dần suy giảm. Để duy trì sự tuân thủ, số lượng và thời gian chạy của máy thổi đã được tăng lên. Vòng luẩn quẩn này thường xuyên gây ra hư hỏng cho các bộ phận của quạt gió như vòng bi và bánh răng. Cuối cùng, một chiếc quạt gió đã bị mòn và bị loại bỏ nghiêm trọng. Bùn trong vùng oxic chuyển sang màu nâu sẫm, có chất cặn lỏng{10}}có mùi hôi và chất lượng nước thải ngày càng xấu đi.
1.2 Phân tích nguyên nhân lỗi
Xem xét hồ sơ vận hành (nước thải, hệ thống sục khí, bảo trì thiết bị) và quan sát hiện trường, các nguyên nhân được phân tích như sau:
1.2.1 Nguyên nhân gây hư hỏng máy thổi
- Khởi động/dừng thường xuyên do dòng vào không liên tục ban đầu, gây hao mòn cơ học.
- Khởi động lại máy thổi dưới áp suất sau khi tắt quá tải và vận hành kéo dài trong điều kiện quá tải.
- Nhu cầu không khí tăng do lưu lượng cao hơn và bộ khuếch tán bị hỏng, dẫn đến hoạt động kéo dài.
- Nhiệt độ hoạt động tăng cao do quá áp kéo dài.
1.2.2 Nguyên nhân gây hư hỏng bộ khuếch tán và áp suất đầu ra máy thổi cao
- Vệ sinh đường ống dẫn khí không đầy đủ trong quá trình thi công, để lại các mảnh vụn làm tắc nghẽn các lỗ khuếch tán.
- Bùn lắng đọng bao phủ khuếch tán, làm tắc nghẽn lỗ chân lông.
- Nước ngưng tụ trong ống dẫn khí làm tắc nghẽn các lỗ khuếch tán.
- Thông khí không liên tục gây ra sự giãn nở/co lại thường xuyên, màng khuếch tán bị lão hóa và lỗ chân lông mở không hoàn toàn, dẫn đến tích tụ áp suất.
- Nước thải/bùn xâm nhập vào các thiết bị khuếch tán bị hỏng, phát tán và làm tắc nghẽn các thiết bị khuếch tán khác.
1.2.3 Nguyên nhân tích tụ bùn đáy
- Dòng vào và sục khí không liên tục gây ra sự lắng đọng.
- Lỗi quạt gió thường xuyên gây ra tình trạng sục khí không liên tục.
- Giảm thông khí ở các bên do bộ khuếch tán bị hỏng.
- Hiệu suất sục khí kém làm tăng sự lắng đọng màng sinh học không hoạt động bong ra khỏi bể và giá thể.
1.3 Đề án cải tạo
Để giải quyết các lỗi và nguyên nhân của chúng, xem xét các mô hình dòng vào và nhu cầu vận hành liên tục, kế hoạch cải tạo sau đây đã được phát triển:
Máy thổi không thể sửa chữa được đã được thay thế bằng một máy thổi khí treo đơn có công suất và áp suất cao hơn thiết kế, điều chỉnh đường ống xả cho phù hợp.
Đối với các vấn đề về hệ thống sục khí (áp suất cao, tắc nghẽn, đứt, sục khí không đều), xem xét các yêu cầu của quy trình (cường độ trộn, lưu lượng không khí, kiểm soát DO), bố trí thiết bị (máy trộn, đường ống, phương tiện) và kiểu bộ khuếch tán bị hư hỏng, các kế hoạch cải tạo riêng biệt được thiết kế cho các vùng thiếu oxy và oxic.
Cải tạo vùng anoxic: Máy khuếch tán hư hỏng tập trung ở giữa khu Anoxic 1 & 2, trùng với thời điểm tích tụ bùn. Bằng cách sử dụng khung phương tiện hiện có để hỗ trợ, một bên không khí mới được kết nối với tiêu đề chính đã được lắp đặt trong giường phương tiện, với van điều khiển lưu lượng. Các ống đục lỗ hướng xuống-mới được lắp đặt ở dưới cùng của khung phương tiện làm hệ thống sục khí mới. Hệ thống đáy cố định ban đầu đã ngừng hoạt động. Nhìn thấyHình 1.
Cải tạo khu Oxic: Tương tự, phương tiện truyền thông đã được gỡ bỏ ở những khu vực có bộ khuếch tán bị hỏng. Một bên mới có van đã được lắp đặt. Các đĩa khí bong bóng mịn-mới đã được lắp đặt ở cuối khung phương tiện. Các ống đục lỗ, tương tự như vùng anoxic, cũng được lắp đặt thẳng đứng trong khung phương tiện để định kỳ làm xáo trộn bùn đáy bằng cách chuyển van. Hệ thống đáy cố định ban đầu đã ngừng hoạt động. Nhìn thấyHình 2.
2. Kết quả và phân tích
Theo phương pháp thử nghiệm-thí điểm, những đoạn bị ảnh hưởng nặng nề nhất (Anoxic 1, Oxic 1) đã được cải tạo. Các thông số chính (DO, áp suất quạt gió, độ dày bùn) được theo dõi trong 30 ngày trước- và sau-cải tạo. Kết quả được hiển thị trongHình 3và phân tích ởBảng 2.
LÀM(Hình 3a, 3b, Bảng 2): Mức DO được cải thiện đáng kể. Ở vùng thiếu khí, DO tăng từ 0,12-0,23 mg/L (trung bình. 0.16) lên 0,32-0,58 mg/L (trung bình. 0.46), tăng gấp 1,88 lần. Trong vùng oxic, DO tăng từ 0,89-2,22 mg/L (trung bình. 1.78) lên 2,81-5,02 mg/L (trung bình. 4.17), tăng 1,34 lần.
Áp suất thổi(Hình 3c, Bảng 2): Áp suất đầu ra giảm từ 69,2-75,2 kPa (trung bình. 71.44) xuống 61,2-63,5 kPa (trung bình. 62.06), giảm 0,13 lần.
Độ dày bùn(Hình 3d, Bảng 2): Độ dày bùn đáy giảm từ 27,3-33,4 cm (trung bình. 30.00) xuống 14,2-28,8 cm (trung bình. 20.75), giảm 0,31 lần.
Quan sát quá trình cải tạo sau bùn hoạt tính-cho thấy hoạt động được cải thiện, sự thay đổi màu sắc và sự phát triển của quần thể động vật tốt hơn trên môi trường, cho thấy sự phục hồi của hệ thống. Mùi hôi đã chấm dứt.
Chất lượng nước thải được cải thiện: Nitơ Amoniac trung bình giảm xuống 1,49 mg/L (loại bỏ 90,5%, +17.7%); Tổng Phốt pho trung bình giảm xuống 0,19 mg/L (loại bỏ 88,9%, +12.7%); Tổng Nitơ trung bình giảm xuống 10,28 mg/L (loại bỏ 57,9%, +16.9%). Mức tiêu thụ điện của máy thổi giảm từ 72,5 kW xuống 59 kW trong điều kiện tương tự, tiết kiệm 18,6% năng lượng.
3. Kết luận
Phân tích xác định nguyên nhân gây hư hỏng quạt gió, áp suất cao, hư hỏng bộ khuếch tán và tích tụ bùn. Các kế hoạch cải tạo có mục tiêu cho các vùng anoxic và oxic đã được thực hiện. Thử nghiệm thí điểm đã chứng minh những cải tiến đáng kể: DO anoxic, oxic DO, áp suất quạt gió và độ dày bùn được cải thiện theo hệ số lần lượt là 1,88, 1,34, 0,13 và 0,31. Điều này cung cấp cơ sở vững chắc cho việc đổi mới-quy mô toàn diện.