การวิเคราะห์ข้อผิดพลาดและการปรับปรุงระบบเติมอากาศ|กรณีศึกษา WWTP

แผนการวิเคราะห์และซ่อมแซมข้อบกพร่องของระบบเติมอากาศ

การแนะนำ

ที่ระบบเติมอากาศในฐานะหนึ่งในองค์ประกอบของระบบบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ โดยมีหน้าที่หลักในการจ่ายออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับการเผาผลาญของจุลินทรีย์ และควบคุมความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายในน้ำ (DO) ภายในถังชีวภาพ ลมหมุนที่เกิดจากฟองที่เพิ่มขึ้นและการรบกวนที่เกิดจากการแตกของฟองทำให้สามารถผสมตะกอนเร่งที่มีประสิทธิภาพ ป้องกันการสะสมของตะกอน สำหรับถังชีวภาพแบบสัมผัสที่มีตัวกลาง การเติมอากาศยังช่วยส่งเสริมการหลุดออกของฟิล์มชีวะที่แก่แล้วจากพื้นผิวของตัวกลาง ช่วยอำนวยความสะดวกในการฟื้นฟูฟิล์มชีวะและเพิ่มกิจกรรมของมัน

การศึกษาระบุว่าการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ DO ภายในถังชีวภาพทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในชนิด ปริมาณ สภาพของสัตว์ในสัตว์ กิจกรรมทางชีวภาพ และประเภทการเผาผลาญของชุมชนจุลินทรีย์ ด้วยเหตุนี้ อัตราการเกิดปฏิกิริยาและประสิทธิภาพของกระบวนการทางชีวเคมี เช่น การกำจัดคาร์บอนทางชีวภาพ การกำจัดไนโตรเจนทางชีวภาพ และการกำจัดฟอสฟอรัสทางชีวภาพ ได้รับผลกระทบ ทำให้ประสิทธิภาพการกำจัดมลพิษ เช่น อินทรียวัตถุ แอมโมเนียไนโตรเจน ฟอสฟอรัสทั้งหมด และไนโตรเจนทั้งหมดในน้ำเสียเปลี่ยนแปลงไป สถานะการทำงานของระบบเติมอากาศส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการกำจัดมลพิษของจุลินทรีย์ จึงส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำให้บริสุทธิ์โดยรวมของโรงบำบัดน้ำเสีย (WWTP)

ดังนั้นการบำรุงรักษาระบบเติมอากาศให้อยู่ในสภาพการทำงานที่ดีจึงเป็นภารกิจหลักในการปฏิบัติการและบำรุงรักษา WWTP

1. วัสดุและวิธีการ

1.1 ภาพรวม WWTP

WWTP ที่มีความสามารถในการออกแบบ15,000 m³/d- ตัวบ่งชี้มลพิษที่มีอิทธิพลซึ่งออกแบบไว้จะแสดงอยู่ในตารางที่ 1และมาตรฐานน้ำทิ้งเป็นไปตามมาตรฐานเกรด A ของ "มาตรฐานการปล่อยมลพิษสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียชุมชน" (GB 18918-2002) กระบวนการรักษาหลักคือ:การรักษาเบื้องต้น + การแข็งตัว-การตกตะกอน + ระบบทางชีวภาพ + ถังตกตะกอนขั้นที่สอง + การบำบัดขั้นสูง.

ในขั้นต้น เนื่องจากเครือข่ายการรวบรวมที่ยังไม่ได้รับการพัฒนาและการก่อสร้างอย่างต่อเนื่องขององค์กรโดยรอบ โรงงานจึงดำเนินการเป็นระยะๆ เนื่องจากมีการไหลเข้าต่ำ เมื่อสถานประกอบการโดยรอบเริ่มดำเนินการ ปริมาณการไหลเข้าและสารก่อมลพิษก็เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ระบบเติมอากาศในถังชีวภาพเปลี่ยนไปสู่การทำงานต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง โดยมีการปรับอัตราการเติมอากาศตามการไหลเข้าและปริมาณโหลด ในช่วงเวลานี้ ทั้งถังชีวภาพและระบบเติมอากาศทำงานอย่างเสถียร โดยพารามิเตอร์ของน้ำทิ้งทั้งหมดเป็นไปตามมาตรฐานอย่างสม่ำเสมอ

1.1.1 คำอธิบายถังชีวภาพ

ระบบชีวภาพมีรูปแบบคล้ายกับกระบวนการ A²/O แบบดั้งเดิมประกอบด้วยโซนแอนแอโรบิก, แอนซิก และโซนออกซิก โซนแอนแอโรบิกและโซนแอนซิกจะแบ่งออกเป็นสองส่วนตามกระบวนการ Tandem ซึ่งมีปริมาตรเท่ากัน ในขณะที่โซนออกซิกแบ่งออกเป็นสี่โซน มีการติดตั้งเครื่องผสมใต้น้ำหกเครื่องในโซนไร้ออกซิเจนและโซนปลอดออกซิเจน เครื่องกระจายฟองอากาศแบบละเอียด-แบบคงที่ได้รับการติดตั้งที่ด้านล่างของส่วนต่างๆ ในโซนที่เป็นพิษและออกซิก โดยมีสื่อเลียนแบบที่สามารถดึงกลับได้ติดอยู่เหนือเครื่องกระจายอากาศเพื่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ ระบบเติมอากาศใช้เครื่องเป่าลมเพื่อจ่ายอากาศอัดไปยังเครื่องกระจายฟองอากาศละเอียด-ผ่านทางด้านข้าง อัตราการเติมอากาศในแต่ละด้านข้างถูกควบคุมโดยวาล์ว มีการติดตั้งโบลเวอร์สามตัว ซึ่งทำงานในโหมดสแตนด์บาย + 1- 2 หน้าที่

1.1.2 คำอธิบายข้อผิดพลาด

หลังจากการทำงานอย่างมีเสถียรภาพประมาณ 5 ปี ตะกอนจำนวนมากสะสมที่ด้านล่างของโซนที่เป็นพิษและออกซิก โบลเวอร์มักพบกับสัญญาณเตือนแรงดันทางออกสูงและการปิดระบบป้องกัน ตัวกระจายฟองอากาศละเอียด-บางตัวแตกออก เนื่องจากแรงดันทางออกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความถี่ของการปิดเครื่องเป่าลมและจำนวนตัวกระจายอากาศที่แตกร้าวก็เพิ่มขึ้น การสูญเสียอากาศอย่างมีนัยสำคัญผ่านตัวกระจายอากาศที่แตกหักทำให้ระดับ DO ในถังชีวภาพลดลงอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้คุณภาพน้ำทิ้งลดลงทีละน้อย เพื่อรักษาการปฏิบัติตามข้อกำหนด จำนวนและระยะเวลาการทำงานของโบลเวอร์ที่ใช้งานจึงเพิ่มขึ้น วงจรที่เลวร้ายนี้ทำให้เกิดความเสียหายบ่อยครั้งต่อส่วนประกอบของโบลเวอร์ เช่น แบริ่งและเกียร์ ในที่สุด เครื่องเป่าลมหนึ่งตัวก็ชำรุดและเสียหายอย่างหนัก ตะกอนในเขตออกซิกเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลเข้ม โดย-zoogloea มีกลิ่นเหม็นและหลวม และคุณภาพน้ำทิ้งก็แย่ลงไปอีก

1.2 การวิเคราะห์สาเหตุข้อผิดพลาด

จากการทบทวนบันทึกการปฏิบัติงาน (อิทธิพล ระบบเติมอากาศ การบำรุงรักษาอุปกรณ์) และการสังเกตสถานที่ วิเคราะห์สาเหตุได้ดังนี้

1.2.1 สาเหตุของความเสียหายของโบลเวอร์

1. การสตาร์ท/หยุดบ่อยครั้งเนื่องจากการไหลเข้าเป็นระยะๆ ทำให้เกิดการสึกหรอทางกล
2. การรีสตาร์ทโบลเวอร์ภายใต้แรงกดดันหลังจากการปิดระบบโอเวอร์โหลด และการทำงานที่ยาวนานภายใต้โอเวอร์โหลด
3. ความต้องการอากาศที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการไหลที่สูงขึ้นและตัวกระจายอากาศที่แตกร้าว ส่งผลให้การทำงานยาวนานขึ้น
4. อุณหภูมิในการทำงานสูงขึ้นเนื่องจากแรงดันเกินเป็นเวลานาน

1.2.2 สาเหตุของแรงดันทางออกของโบลเวอร์สูงและความเสียหายของดิฟฟิวเซอร์

1. การทำความสะอาดท่ออากาศไม่สมบูรณ์ในระหว่างการก่อสร้าง ทิ้งเศษที่อุดตันรูขุมขนของตัวกระจายอากาศ
2. การสะสมของตะกอนที่ปกคลุมตัวกระจายการอุดตันรูขุมขน
3. คอนเดนเสทในท่ออากาศอุดตันรูขุมขนของดิฟฟิวเซอร์
4. การเติมอากาศเป็นระยะทำให้เกิดการขยายตัว/หดตัวบ่อยครั้ง แผ่นเมมเบรนกระจายลมที่เสื่อมสภาพ และรูพรุนที่ไม่สมบูรณ์ ส่งผลให้เกิดแรงดันสะสม
5. น้ำเสีย/ตะกอนเข้าไปในตัวกระจายอากาศที่แตก กระจายและอุดตันตัวกระจายสัญญาณอื่นๆ

1.2.3 สาเหตุของการสะสมตะกอนด้านล่าง

1. การไหลเข้าและการเติมอากาศไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดการสะสม
2. เครื่องเป่าลมทำงานผิดปกติบ่อยครั้งทำให้เกิดการเติมอากาศไม่สม่ำเสมอ
3. ลดการเติมอากาศในด้านข้างด้วยตัวกระจายอากาศที่แตกร้าว
4. ประสิทธิภาพการเติมอากาศต่ำทำให้แผ่นชีวะที่ไม่ใช้งานเพิ่มขึ้นจากการสะสมของคราบจากถังและตัวกลาง

1.3 โครงการปรับปรุง

จัดการกับข้อผิดพลาดและสาเหตุ โดยพิจารณารูปแบบการไหลเข้าและความจำเป็นในการดำเนินงานต่อเนื่อง จึงได้พัฒนาแผนการปรับปรุงต่อไปนี้:

โบลเวอร์ที่ไม่สามารถซ่อมแซมได้ถูกแทนที่ด้วยโบลเวอร์ระบบกันสะเทือนแบบถุงเดียวซึ่งมีความจุและระดับแรงดันที่สูงกว่าการออกแบบ โดยปรับเปลี่ยนท่อทางออกตามนั้น

สำหรับปัญหาระบบเติมอากาศ (แรงดันสูง การอุดตัน การแตก การเติมอากาศไม่สม่ำเสมอ) เมื่อพิจารณาข้อกำหนดของกระบวนการ (ความเข้มของการผสม การไหลของอากาศ การควบคุม DO) โครงร่างอุปกรณ์ (เครื่องผสม ท่อ ตัวกลาง) และรูปแบบของตัวกระจายอากาศที่เสียหาย แผนการปรับปรุงที่แยกกันได้รับการออกแบบสำหรับโซนที่เป็นพิษและออกซิก

การปรับปรุงโซน Anoxic: ตัวกระจายอากาศที่เสียหายกระจุกตัวอยู่ตรงกลางของ Anoxic ส่วนที่ 1 และ 2 ซึ่งสอดคล้องกับการสะสมของตะกอน ด้วยการใช้กรอบสื่อที่มีอยู่เพื่อรองรับ มีการติดตั้งช่องอากาศด้านข้างใหม่ที่เชื่อมต่อกับส่วนหัวหลักไว้ภายในเตียงสื่อ พร้อมด้วยวาล์วควบคุมการไหล ท่อที่มีรูพรุนแบบลงด้านล่างใหม่-ได้รับการติดตั้งที่ด้านล่างของกรอบสื่อเพื่อเป็นระบบเติมอากาศใหม่ ระบบด้านล่างคงที่แบบเดิมถูกเลิกใช้งานแล้ว ดูรูปที่ 1.

การปรับปรุงโซน Oxic: ในทำนองเดียวกัน สื่อจะถูกลบออกในบริเวณที่มีตัวกระจายสัญญาณเสียหาย มีการติดตั้งด้านข้างพร้อมวาล์วใหม่ มีการติดตั้งจานฟองอากาศละเอียด-ใหม่ที่ด้านล่างของกรอบสื่อ ท่อที่มีรูพรุนซึ่งคล้ายกับเขตปลอดออกซิเจนได้รับการติดตั้งในแนวตั้งภายในกรอบสื่อเพื่อรบกวนตะกอนด้านล่างเป็นระยะ ๆ โดยการสลับวาล์ว ระบบด้านล่างคงที่แบบเดิมถูกเลิกใช้งานแล้ว ดูรูปที่ 2.

2. ผลลัพธ์และการวิเคราะห์

ตามแนวทางการทดสอบนำร่อง- ส่วนที่ได้รับผลกระทบรุนแรงที่สุด (Anoxic 1, Oxic 1) ได้รับการปรับปรุงใหม่ พารามิเตอร์หลัก (DO, ความดันโบลเวอร์, ความหนาของตะกอน) ได้รับการตรวจสอบเป็นเวลา 30 วันก่อน- และหลังการปรับปรุง- ผลลัพธ์จะแสดงในรูปที่ 3และนำมาวิเคราะห์ในตารางที่ 2.

ทำ(รูปที่ 3a, 3b, ตารางที่ 2): ระดับ DO ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ในเขตที่เป็นพิษ DO เพิ่มขึ้นจาก 0.12-0.23 มก./ลิตร (เฉลี่ย. 0.16) เป็น 0.32-0.58 มก./ลิตร (เฉลี่ย. 0.46) เพิ่มขึ้น 1.88 เท่า ในเขตออกซิก DO เพิ่มขึ้นจาก 0.89-2.22 มก./ลิตร (เฉลี่ย. 1.78) เป็น 2.81-5.02 มก./ลิตร (เฉลี่ย. 4.17) เพิ่มขึ้น 1.34 เท่า

แรงดันโบลเวอร์(รูปที่ 3c ตารางที่ 2): แรงดันทางออกลดลงจาก 69.2-75.2 kPa (เฉลี่ย. 71.44) เป็น 61.2-63.5 kPa (เฉลี่ย. 62.06) ซึ่งลดลง 0.13 เท่า

ความหนาของตะกอน(รูปที่ 3 มิติ ตารางที่ 2): ความหนาของตะกอนด้านล่างลดลงจาก 27.3-33.4 ซม. (เฉลี่ย. 30.00) เป็น 14.2-28.8 ซม. (เฉลี่ย. 20.75) ซึ่งลดลง 0.31 เท่า

การสังเกตการเร่งตะกอนหลัง-การปรับปรุงใหม่แสดงให้เห็นว่ามีกิจกรรมที่ดีขึ้น การเปลี่ยนสี และการเติบโตของ Zoogloea บนสื่อดีขึ้น ซึ่งบ่งชี้ถึงการฟื้นตัวของระบบ กลิ่นเหม็นก็ยุติลง

คุณภาพน้ำทิ้งดีขึ้น: แอมโมเนียไนโตรเจนโดยเฉลี่ยลดลงเหลือ 1.49 มก./ลิตร (กำจัด 90.5%, +17.7%); ฟอสฟอรัสรวมโดยเฉลี่ยลดลงเหลือ 0.19 มก./ลิตร (กำจัด 88.9%, +12.7%); ไนโตรเจนทั้งหมดโดยเฉลี่ยลดลงเหลือ 10.28 มก./ลิตร (กำจัด 57.9%, +16.9%) การใช้พลังงานของโบลเวอร์ลดลงจาก 72.5 kW เป็น 59 kW ภายใต้สภาวะที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งประหยัดพลังงานได้ 18.6%

3. บทสรุป

การวิเคราะห์ระบุสาเหตุของความเสียหายของโบลเวอร์ แรงดันสูง ความเสียหายของดิฟฟิวเซอร์ และการสะสมของตะกอน แผนการปรับปรุงตามเป้าหมายสำหรับโซนที่เป็นพิษและออกซิกได้ถูกนำมาใช้ การทดสอบนำร่องแสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงที่สำคัญ: DO ที่ไม่เป็นพิษ, DO ออกซิก, ความดันโบลเวอร์ และความหนาของตะกอนได้รับการปรับปรุงตามปัจจัย 1.88, 1.34, 0.13 และ 0.31 ตามลำดับ นี่เป็นพื้นฐานที่ดีสำหรับ-การปรับปรุงใหม่ทั้งหมด