Анализ неисправностей и схема ремонта системы аэрации
Введение
система аэрации, как один из компонентов системы биологической очистки сточных вод, в первую очередь предназначен для подачи кислорода, необходимого для микробного метаболизма, и регулирования концентрации растворенного кислорода (РК) в биологическом резервуаре. Вихри, создаваемые поднимающимися пузырьками, и возмущения, вызванные их разрывом, обеспечивают эффективное перемешивание активного ила, предотвращая его осаждение. В контактных биологических резервуарах, содержащих среду, аэрация также способствует удалению старой биопленки с поверхности среды, способствуя обновлению биопленки и повышая ее активность.
Исследования показывают, что изменение концентрации РК в биоаккумуляторе приводит к изменению видового состава, количества, состояния зооглеи, биологической активности и типов метаболизма микробных сообществ. Следовательно, это влияет на скорость реакции и эффективность биохимических процессов, таких как биологическое удаление углерода, биологическое удаление азота и биологическое удаление фосфора, изменяя эффективность удаления загрязняющих веществ, таких как органические вещества, аммиачный азот, общий фосфор и общий азот в сточных водах. Эксплуатационный статус системы аэрации напрямую влияет на эффективность удаления микробных загрязнителей, тем самым влияя на общую эффективность очистки очистных сооружений (ОСВ).
Поэтому поддержание системы аэрации в хорошем рабочем состоянии является первоочередной задачей при эксплуатации и обслуживании очистных сооружений.
1. Материалы и методы.
1.1 Обзор очистных сооружений
Очистные сооружения проектной мощностью15,000 m³/d. Рассчитанные показатели поступления загрязняющих веществ показаны на рис.Таблица 1, а стандарты сточных вод соответствуют стандарту класса А «Стандарта сброса загрязняющих веществ для муниципальных очистных сооружений» (GB 18918-2002). Основной процесс лечения:Предварительная очистка + коагуляция-Седиментация + Биологическая система + Вторичный отстойник + Расширенная обработка.
Первоначально из-за неразвитости сети сбора и продолжающегося строительства прилегающих предприятий завод работал с перебоями из-за низкого притока. По мере ввода в эксплуатацию близлежащих предприятий приток и нагрузка загрязняющих веществ увеличились, что привело к переходу системы аэрации биологических резервуаров на круглосуточную непрерывную работу, при этом скорость аэрации корректировалась в зависимости от притока и нагрузки. В этот период как биорезервуар, так и система аэрации работали стабильно, все параметры стоков стабильно соответствовали нормам.
1.1.1 Описание биологического резервуара
Биологическая система имеет структуру, аналогичнуютрадиционный процесс A²/O, включающий анаэробную, бескислородную и кислородную зоны. Анаэробная и бескислородная зоны разделены на две секции тандемного процесса одинакового объема, а кислородная зона разделена на четыре. В анаэробной и бескислородной зонах установлено шесть погружных миксеров. Фиксированные мелкопузырчатые-диффузоры устанавливаются в нижней части секций в бескислородной и кислородной зонах, а над диффузорами прикреплены извлекаемые искусственные среды для роста микробов. В системе аэрации используются воздуходувки для подачи сжатого воздуха к диффузорам с мелкими пузырьками через боковые отводы. Скорость аэрации в каждом боковом канале регулируется клапанами. Установлены три воздуходувки, работающие в двухрежимном + 1-режиме ожидания.
1.1.2 Описание неисправности
Примерно через 5 лет стабильной работы на дне бескислородной и кислородной зон скопилось значительное количество осадка. На воздуходувках часто случались сигналы тревоги о высоком давлении на выходе и защитные отключения. Некоторые мелкие-пузырьковые диффузоры лопнули. Поскольку давление на выходе продолжало расти, частота остановок вентиляторов и количество разрушенных диффузоров увеличились. Значительная потеря воздуха через сломанные диффузоры привела к постоянному снижению уровня растворенного кислорода в биологическом резервуаре, что привело к постепенному ухудшению качества сточных вод. Для соблюдения требований было увеличено количество и время работы работающих воздуходувок. Этот порочный круг часто приводил к повреждению компонентов вентилятора, таких как подшипники и шестерни. В конечном итоге один вентилятор был сильно изношен и списан. Ил в кислородной зоне стал темно-коричневым, с рыхлой, зловонной зооглеей, а качество сточных вод еще больше ухудшилось.
1.2 Анализ причин неисправностей
Анализируя эксплуатационные записи (приток, система аэрации, техническое обслуживание оборудования) и наблюдения на объекте, причины были проанализированы следующим образом:
1.2.1 Причины повреждения воздуходувки
- Частые запуски/остановки из-за первоначального прерывистого притока, вызывающего механический износ.
- Перезапуск воздуходувок под давлением после остановок по перегрузке и длительная работа под перегрузкой.
- Повышенная потребность в воздухе из-за более высокого расхода и поломки диффузоров, что приводит к продлению срока службы.
- Повышенные рабочие температуры из-за длительного избыточного давления.
1.2.2 Причины высокого давления на выходе вентилятора и повреждения диффузора
- Неполная очистка воздуховодов во время строительства, в результате чего остается мусор, забивающий поры диффузора.
- Отложения шлама покрывают диффузоры, закупоривают поры.
- Конденсат в воздуховодах забивает поры диффузора.
- Прерывистая аэрация вызывает частое расширение/сжатие, старение мембран диффузора и неполное открытие пор, что приводит к повышению давления.
- Попадание сточных вод/шлама в сломанные диффузоры, рассеивание и засорение других диффузоров.
1.2.3 Причины накопления донного ила
- Прерывистый приток и аэрация вызывают отложения.
- Частые неисправности вентилятора, вызывающие прерывистую аэрацию.
- Снижение аэрации в отводах из-за разорванных диффузоров.
- Плохая производительность аэрации приводит к увеличению отложения неактивной биопленки, отслаивающейся от резервуара и среды.
1.3 Схема ремонта
Для устранения неисправностей и их причин, с учетом особенностей притока и необходимости непрерывной эксплуатации была разработана следующая схема реконструкции:
Неподлежащий ремонту вентилятор был заменен одним вентилятором с пневматической подвеской, более высокой производительностью и номинальным давлением, чем проект, с соответствующим изменением выпускного трубопровода.
Для проблем системы аэрации (высокое давление, засорение, разрыв, неравномерность аэрации), с учетом технологических требований (интенсивность смешивания, расход воздуха, контроль растворенного кислорода), компоновки оборудования (смесители, трубопроводы, среда) и характера поврежденных диффузоров были разработаны отдельные схемы реконструкции бескислородной и кислородокислородной зон.
Ремонт бескислородной зоны: Поврежденные диффузоры были сконцентрированы в середине бескислородных секций 1 и 2, что совпало с накоплением ила. Используя существующую опорную раму для среды, внутри слоя среды был установлен новый боковой воздушный патрубок, соединенный с основным коллектором, с клапаном управления потоком. Новые перфорированные трубы, ориентированные вниз-, были установлены в нижней части медиа-рамы в качестве новой системы аэрации. Первоначальная система с фиксированным дном была выведена из эксплуатации. ВидетьРисунок 1.
Ремонт кислородной зоны: Аналогичным образом был удален носитель в местах с поврежденными диффузорами. Установлен новый боковой с клапаном. Новые мелко-воздушные диски с пузырьками были установлены в нижней части медиа-рамы. Перфорированные трубы, аналогичные бескислородной зоне, также были установлены вертикально внутри каркаса среды, чтобы периодически возмущать донный ил путем переключения клапанов. Первоначальная система с фиксированным дном была выведена из эксплуатации. ВидетьРисунок 2.
2. Результаты и анализ
В ходе пилотного-тестирования наиболее сильно пострадавшие участки (бескислородный 1, кислородный 1) были отремонтированы. Ключевые параметры (DO, давление воздуходувки, толщина осадка) контролировались в течение 30 дней до- и после-ремонта. Результаты показаны вРисунок 3и проанализировано вТаблица 2.
ДЕЛАТЬ(Рис. 3a, 3b, Таблица 2): Уровни DO значительно улучшились. В бескислородной зоне РК увеличился с 0,12-0,23 мг/л (ср.. 0.16) до 0,32-0,58 мг/л (ср.. 0.46), увеличившись в 1,88 раза. В кислородной зоне содержание растворенного кислорода увеличилось с 0,89-2,22 мг/л (ср.. 1.78) до 2,81-5,02 мг/л (ср.. 4.17), увеличившись в 1,34 раза.
Давление воздуходувки(Рис. 3c, Таблица 2): Давление на выходе снизилось с 69,2–75,2 кПа (среднее . 71.44) до 61,2–63,5 кПа (среднее . 62.06), снижение в 0,13 раза.
Толщина осадка(Рис. 3d, Таблица 2): Толщина донного ила уменьшилась с 27,3–33,4 см (среднее . 30.00) до 14,2–28,8 см (среднее . 20.75), уменьшение в 0,31 раза.
Наблюдение за активным илом после-обновления показало повышение активности, изменение цвета и усиление роста зооглеи на среде, что указывает на восстановление системы. Неприятные запахи прекратились.
Качество сточных вод улучшилось: средний уровень аммиачного азота снизился до 1,49 мг/л (удаление 90,5%, +17.7%); средний общий фосфор снизился до 0,19 мг/л (удаление 88,9%, +12.7%); средний общий азот снизился до 10,28 мг/л (удаление 57,9%, +16.9%). Потребляемая мощность вентилятора снизилась с 72,5 кВт до 59 кВт в аналогичных условиях, что позволило сэкономить 18,6% энергии.
3. Заключение
Анализ выявил причины поломки воздуходувки, высокого давления, повреждения диффузора и накопления шлама. Были реализованы целевые схемы реконструкции бескислородной и кислородной зон. Пилотные испытания продемонстрировали значительные улучшения: бескислородный раствор кислорода, кислородный растворитель, давление нагнетателя и толщина осадка были улучшены в 1,88, 1,34, 0,13 и 0,31 раза соответственно. Это обеспечивает прочную основу для полномасштабной реконструкции.