Online vegyi tisztítási technológia alkalmazása szennyvíztisztító telepek finombuborékos levegőztetőihez
A finombuborékos levegőztetőket széles körben használják szennyvíztisztító telepek levegőztető berendezéseként, egyszerű szerkezetüknek, magas oxigénfelhasználási hatékonyságuknak, megbízható teljesítményüknek, az eltömődésnek ellenálló-pórusoknak, a szennyvíz visszaáramlásának megakadályozásában, az egyenletes kerületi feszültségeloszlásban, a hosszú élettartamban, az egyszerű telepítésben és karbantartásban, valamint az alacsony rendszerköltségben. A szennyvíztisztításban az oxigénellátás kulcsfontosságú elemeként a finom buborékos levegőztető rendszerek hajlamosak az eltömődés és a biofilm miatti eltömődésre a hosszú távú -működés során, ami jelentős kihívást jelent teljesítményük megőrzésében. Az online vegyszeres tisztítási technológia hatékony megoldást kínál erre a problémára.
1. Finom buborékos levegőztető eltömődésének kialakulása és veszélyei
Hosszabb ideig tartó működés után a finom buborékos levegőztetők hajlamosak az eltömődésre, amelyet általában "belső eltömődés" és "külső eltömődés" kategóriába sorolnak a szennyezőanyag-eltömődés formája alapján. A "belső eltömődés" finom részecskék, például kolloid részecskék és oldott makromolekulák lerakódását jelenti a pórusokon belüli kevert folyadékból, ami pórusok eltömődéséhez vezet. A "külső eltömődés" a vízkő felőli membránfelületen lerakódásra utal. Az ilyen típusú elzáródás folyamatosan növeli a membrán levegőkibocsátási ellenállását, ami a membránra nehezedő nyomás növekedéséhez és a pórusméret fokozatos megnagyobbodásához vezet. Idővel ez könnyen membránszakadást okozhat. Ha a membrán elszakad, az ütközés a levegőztetés hatékonyságának romlásától a rendszer szerkezeti károsodásáig terjed, ami potenciálisan leállítást tesz szükségessé karbantartás vagy levegőztetőcsere miatt.
A finom buborékos levegőztetők eltömődése fokozott működési kockázatot jelent:
- Áramfogyasztási költség szempontjából: A levegőztetők eltömődésekor a csővezeték nyomása megemelkedik, ami arra kényszeríti a fúvókat, hogy nagy-terhelésű, nagy-energia-fogyasztású körülmények között működjenek. Ez növeli az energiafogyasztást és befolyásolja a ventilátor élettartamát is.
- Környezeti kockázat szempontjából: Az egyenetlen levegőztetés csökkenti az oxigénátviteli sebességet, korlátozza a folyamatszabályozás rugalmasságát, és súlyos esetekben súlyosan befolyásolhatja a szennyvíz minőségét.
- Gazdasági költségek szempontjából: A tartályok kiürítése utáni kézi tisztítás költsége magas.
- Biztonsági szempontból: Az ürítés utáni kézi tisztítás megköveteli az iszap eltávolításához szükséges tartályokba való belépést, zárt térbe való bejutással és ideiglenes elektromos munkákkal együtt, ami növeli az elektromos és személyi biztonsági kockázatok kockázatát.1. ábramutatja a levegőztető eltömődéséből származó iszapfelhalmozódás jelenségét.
Ezért a finom buborékos levegőztetők rendszeres karbantartása és tisztítása alapvető fontosságú működési teljesítményük biztosításához. A hagyományos levegőztető karbantartási és tisztítási módszerek megkövetelik a biológiai reakciótartályok teljes kiürítését. A szennyvíztisztító létesítmények nagyszabású karbantartása és tisztítása befolyásolhatja a normál szennyvízkezelést és -kibocsátást, vagy az illetékes kormányzati szervek jóváhagyását kérheti, ha meghatározott helyeken végzik (például városi vízelvezető hálózatokkal vagy ivóvízforrás-védelmi zónákkal lefedett területeken). Ez a folyamat több veszélyes művelettel (pl. zárt térbe való belépés) jár, számos kockázattal és hátránnyal, jelentős gazdasági terheket és potenciális költségeket róva a szennyvíztisztító telepekre (pl. kormányzati kapcsolatokkal való egyeztetés, tisztítási kapacitás csökkenés a karbantartás során, vízminőség-beállítás, biztonsági kockázatok). A karbantartási célú ürítés által támasztott nyomás és kihívások viszonylag gyengék a rendszeres ürítés megvalósíthatósága a levegőztető tisztításához.
Tekintettel a hagyományos kézi ürítés utáni tisztítás számos hátrányára, a -magas költség, a magas működési kockázat és a nem optimális tisztítási hatékonyság-különösen fontos a finom buborékos levegőztetők online tisztítására irányuló kutatás, online vegyszeradagoló eszközökkel normál levegőztetési körülmények között.
Ez a tanulmány egy üzemi projektet választott az online vegyszeres tisztítási technológia terepi vizsgálati helyszínéül. Az üzem teljes szennyvíztisztító kapacitása napi 600 000 tonna, négy ütemben épül fel. A harmadik-fázisú projekt napi 100 000 tonna kezelési kapacitással rendelkezik, AAO eljárással; a negyedik-fázisú projekt napi 200 000 tonna kezelési kapacitással rendelkezik, MBR-eljárással. A szennyvíz minősége megfelel a GB 18918-2002 "A települési szennyvíztisztító telepek szennyezőanyag-kibocsátási szabványa" A. fokozatú szabványnak. Az online tisztítás a 6-7 éve üzemelő harmadik és negyedik fázis aerob tartályaiban finombuborékos levegőztetőkön történt.
2. Az online vegyi tisztítási technológia elve
Az online vegyszeres tisztítási technológia magában foglalja bizonyos vegyi anyagok hozzáadását a levegőztető rendszerhez, hogy kémiai hatás révén feloldják vagy eloszlatják az eltömődést okozó anyagokat. Ezek a szerek lehetnek savas, lúgos, oxidáló vagy kelátképzők. Például egyes savas szerek feloldhatják a lúgos csapadékot, például a kalcium-karbonátot, míg az oxidálószerek lebonthatják a mikroorganizmusok által termelt szerves eltömődéseket.
2.1 Közös szennyező anyagok elemzése
A levegőztető felületére tapadt szennyező anyagok sokfélék, összetételük szorosan összefügg a szennyvíz jellemzőivel, a tisztítási folyamatokkal és az üzemi feltételekkel. A gyakori szennyező anyagokat a következőképpen elemezzük:
- Szervetlen szennyező anyagok: Ide tartoznak a kalcium- és magnéziumvegyületek, szulfidok, fém-oxidok és -hidroxidok, amelyek főleg kémiai kicsapódásból és iontúltelítésből származnak. A levegőztetőkre gyakorolt elsődleges hatásuk közé tartozik a pórusok eltömődése, a levegőztetés hatékonyságának csökkenése, a rendszer energiafogyasztásának növekedése, a levegőztetési ellenállás növekedése és az oxigénszállítás hatékonyságának csökkenése.
- Szerves szennyező anyagok: Tartalmazza a mikrobiális biofilmet, a szuszpendált szerves részecskéket, a zsírokat/olajokat és a szerves kolloidokat. A mikrobiális biofilm elsősorban a mikrobiális kolonizáció és az extracelluláris polimer anyag (EPS) adhéziója következtében képződik. Veszélyei közé tartozik az anaerob mikrokörnyezet létrehozása és a mérgező gázok (pl. H₂S) felszabadulása. A hidrofób kölcsönhatások és az elektrosztatikus adszorpció következtében szerves kolloidok keletkeznek, amelyek hidrofób rétegeket hoznak létre, amelyek akadályozzák a gáz felszabadulását és befolyásolják a levegőztetés egyenletességét.
- Összetett szennyező anyagok (szervetlen{0}}szerves vegyes lépték): Tartalmazza a biológiai-vegyi lerakódást és az iszaprészecskék kötődését, amelyek főleg fizikai befogás és kémiai kötés révén jönnek létre. Hatásuk a levegőztető felületének lefedése, a hatékony levegőztetési terület csökkentése, a berendezések öregedésének felgyorsítása és a karbantartási ciklusok lerövidítése.
Az üzem levegőztető rendszerének karbantartási ellenőrzése során a következő problémákat azonosították: ① A levegőztetők elhúzódó víz alatti működése, amely az élettartam növekedésével párosul, az O-gyűrűs tömítések jelentős elöregedéséhez vezetett a csatlakozási pontokon, ami gázszivárgáshoz vezetett; ② Működés közben a folyamatos iszaplerakás és a gyártási folyamat szabályozásának módosítása bizonyos területeken magasabb iszapkoncentrációt eredményezett, ami közvetve súlyos vízkőképződést okozott a levegőztető membrán felületén, amint az a2. ábra; ③ Ha a biológiai reakciótartályokban túl magas az iszapkoncentráció, az iszap kora meghosszabbodik, ami megnöveli a normál mikrobiális tevékenységhez szükséges oldott oxigén mennyiségét és növeli az oxigénellátó rendszerrel szembeni igényeket; ④ A kevert folyadék megnövekedett sűrűsége a levegőztető tartályokban növeli az ellenállást, ami nagyobb energiafogyasztást eredményez a mechanikus vagy ventilátoros levegőztetésnél; ⑤ Némi szennyeződés behatolt a levegőztető pórusokba, ami befolyásolta a rendszer levegőztetését, amint az látható3. ábra. A szennyezőanyag képződés okai alapján megállapították, hogy a levegőztető felületein lévő vízkő szervetlen szennyező anyagokat, szerves anyagokat, fehérjéket stb.
2.2 Tisztítószerek kiválasztása
A membránszennyezés típusaihoz megfelelő kémiai tisztítószereket kell kiválasztani. Ezek a szerek a csőfalban lévő levegőztető pórusokon keresztül behatolhatnak a membrán és a csőfal közötti térbe, ezáltal elérik a membrán felületének és pórusainak tisztítását. A tisztítószer típusának kiválasztásánál a membrán tényleges fizikai-kémiai tulajdonságain, a szennyező anyagok típusán és a szennyeződés mértékén kell alapulnia. A tisztítószernek biológiailag lebonthatónak és a szervezetekre nem mérgezőnek kell lennie, és képesnek kell lennie hatékonyan eltávolítani a szervetlen lerakódásokat a levegőcső falairól és a diffúzorok belsejéből. Jó tisztítóhatékonysággal kell rendelkeznie az eltömődésekkel szemben (más néven "gázfázisú eltömődés"), amelyeket a befúvó levegőztető rendszerek bemenő levegőjében lévő szennyeződések, részecskék vagy por, a fúvókból származó olajszivárgás és a belső levegőcsövek rozsdája okoz.
A lúgos tisztítószerek közé tartozik a nátrium-hidroxid, nátrium-karbonát, nátrium-foszfát, nátrium-szilikát, kálium-hidroxid stb. A nátrium-hidroxid a szennyvíztisztítási eljárásokban elterjedt vegyszer a szennyvíz pH-értékének növelésére, így lúgos tisztítószerként is választható.
A savas tisztítószerek közé tartozik a kénsav, a sósav, a salétromsav, a citromsav, az oxálsav, a foszforsav stb. Tekintettel arra, hogy a citrát erős kelátképző képességgel rendelkezik az ionokhoz, például a mangánhoz és a vashoz, és a gyakorlatban az ásványi savakhoz képest a citromsav viszonylag gyenge, kevésbé korrozív mikroorganizmusok számára, mivel a citromsav biológiailag könnyen lebontható. savas tisztítószer.
1. táblázatbemutatja a membrán elszennyeződésére általánosan használt tisztítószerek kategóriáit és teljesítményét.
2.3 Online tisztítóeszköz tervezése
Tekintettel a finom buborékos levegőztető rendszerek működésében uralkodó nyomásra és a számos elágazó csőre, különösen fontos egy megfelelő online adagoló berendezés tervezése a finombuborékos levegőztetők számára. Az ebben a tanulmányban tervezett adagoló tisztító eszköz egy oldó/hígító egységet és egy adagoló egységet tartalmaz, amint az a4. ábra.
Az oldó/hígító egység főként előkészítő tartályból, keverőből és szintmérőből áll, amelyek a szerek feloldására és hígítására szolgálnak. Bizonyos mennyiségű víz befecskendezésével az előkészítő tartályba, a szer hozzáadásával és a keverő elindításával egy meghatározott koncentrációjú szer készíthető elő az adagolóegység általi használatra.
Az adagolóegység főként adagolótartályból, kipufogószelepből, adagolószelepből, kiegyenlítő szelepből, adagolószelepből és néhány csőrendszerből áll. Az adagolótartály alja egy adagolócsőhöz csatlakozik, amely továbbágazik több adagoló al-csövekké. Minden adagoló al-cső egy-az-egyhez van kötve több levegőztető elágazó csővel, amelyek viszont több finom buborékos levegőztetőhöz csatlakoznak, így elérve a finom buborékos levegőztetők tisztításának célját.
A megvalósítás során a biológiai reakciótartályok minden egyes levegőztető leágazó csövébe adagolónyílásként Φ15 mm-es lyukat fúrtak, amelyen keresztül nejlon adagolócső került beépítésre, amely a szert a finombuborékos levegőztetőkhöz juttatta, csökkentve a szerveszteséget. Ezzel egyidejűleg a levegőztető leágazó csőbe egy további lyukat fúrtak kiegyenlítő gázcsőként, hogy kiegyenlítsék az adagolótartály és a levegőztető leágazó cső közötti nyomást. A levegőztető leágazó csövekben fúrt lyukak normál működés közben dugókkal vannak lezárva, az adagolás során pedig a gyorscsatlakozós csatlakozók szerelvényei vannak felszerelve a gyors beszerelés és eltávolítás érdekében.
3. Az Online Dosing Cleaning Device alkalmazása
Ebben az online adagoló tisztítási kísérletben a finom buborékos levegőztetőket a biológiai tartályokba helyezték. A finombuborékos levegőztető membránokba a levegőztető ágcsöveken keresztül specifikus tisztítóoldatot fecskendeztünk, lehetővé téve, hogy az a betáplálási oldal felé áramoljon, hogy lebontsa a membrán felületére tapadt szerves anyagokat, ezzel helyreállítva a transzmembrán nyomáskülönbséget és elérje a tisztító hatást. A kísérleti tervezés három változón alapult: a szer típusán, a szer koncentrációján és a tisztítási időn. A vizsgálati séma az alábbi ábrán látható2. táblázat.
3.1 Az online adagolás tisztító hatásának elemzése
A tisztítás után a levegőztető felület szenzoros megfigyelése a helyszínen kisebb buborékméreteket és egyenletesebb levegőzést mutatott ki a levegőztető tartály felületéről.5. ábraa levegőztetés érzékszervi megjelenését mutatja tisztítás előtt és után.
A különböző típusú és koncentrációjú szerekkel végzett tisztítást követően a levegőztetők folyamatosan megnövekedett áramlási sebességet és csökkent csővezeték-nyomást mutattak, és az áramlási sebességek helyreálltak. A levegőztetés hatékonysága a különböző tisztítási módszerekkel végzett kezelés után különböző mértékben helyreállt. A megnövekedett légáramlásra és a csökkent csővezeték-nyomásra vonatkozó kombinált adatok azt mutatják, hogy a különböző szertípusok, koncentrációk és tisztítási idők eltérő hatással vannak a levegőztető helyreállítására.6. ábra és 7mutatja az áramlási sebesség és a nyomás változásait a tisztítás előtt és után.
A levegőztetők helyreállítási hatékonysága nátrium-hidroxidos tisztítás után valamivel alacsonyabb volt, mint a citromsav után. A nátrium-hidroxid vízben való nagy oldhatósága jelentős hőleadáshoz vezet feloldódáskor. Erős higroszkóposságával, lúgosságával és korrozív képességével párosulva ezek a tulajdonságok további óvintézkedéseket tesznek szükségessé a gyakorlati műveletek során. A tisztítási műveletek biztonsága szempontjából a nátrium-hidroxid nem az előnyben részesített tisztítószer. Ezért a tisztítószerek kiválasztásakor gondosan mérlegelni kell azok biztonságát és kényelmét a kezelő biztonsága és az optimális tisztítási hatékonyság érdekében.
A vizsgálati eredmények azt mutatták, hogy az online adagolásos tisztítást követően a biológiai tartályok levegőztetése egyenletesebbé vált, a finombuborékos levegőztetők áramlási sebessége nőtt, a csővezeték nyomása jelentősen csökkent, a tisztító hatás pedig figyelemre méltó.
3.2 Műszaki előnyök
- Csökkenti az állásidőt: A hagyományos szétszerelt tisztításhoz képest az online adagolású tisztítás nem igényli a levegőztető rendszer leállítását, elkerülve a szennyvíztisztítási folyamat megszakításait és a leállások miatti csökkentett tisztítási hatékonyságot.
- Javítja a tisztítási hatékonyságot: A szerek mélyen behatolhatnak a pórusokba, hatékonyan tisztítva a nehezen--elérhető területeket. Néhány háztartási szennyvíztisztító telepen történő alkalmazás után a levegőztetés egyenletessége észrevehetően javult, és az oxigénszállítás hatékonysága jelentősen javult.
- Csökkenti a munkaintenzitást és a költségeket: Kiküszöböli a levegőztetők kézi szét- és összeszerelésének szükségességét, csökkenti a kézi munkát és a berendezés károsodásának kockázatát a gyakori szétszerelésből, így karbantartási költségeket takarít meg. A finombuborékos levegőztetők online vegyszeres tisztításának költsége 0,47 RMB/tonna, míg a hagyományos kézi tisztítás költsége a régi levegőztetők esetében 13,3 RMB/tonna. Becslések szerint éves szinten 515 000 RMB megtakarítás érhető el a finombuborékos levegőztető tisztítási költségein. A régi levegőztetők hagyományos kézi tisztításához képest az online vegyszeres tisztítás jelentős gazdasági előnyöket kínál.
- Meghosszabbítja a levegőztető berendezések élettartamát: Az online vegyszeres tisztítás révén a finom buborékos levegőztetők levegőztető hatása hatékonyan javul, javítva a levegőztető teljesítményét, és bizonyos mértékig meghosszabbítja a levegőztető berendezések élettartamát, hatékonyan csökkentve a fúvóterhelést.
- További lehetőségeket kínál a gyártásütemezéshez és a karbantartási tervekhez: Az online vegyszeres tisztítás révén a buborékok eloszlása egyenletesebbé válik, a légcső nyomása hatékonyan csökken, az áramlási sebesség jelentősen megnő, ami nagymértékben javítja az oxigénátviteli sebességet és szilárd garanciát nyújt a vízminőség szabályozására.
4. Következtetés
A finombuborékos levegőztetők online vegyszeres tisztítási technológiája jelentős alkalmazási értéket képvisel a szennyvíztisztító telepeken. Racionális alkalmazásával hatékonyan megoldhatók a finombuborékos levegőztetők eltömődési problémái, javítható a levegőztető rendszer teljesítménye, csökkenthető az állásidő és az üzemeltetési költségek, valamint biztosított a szennyvíztisztító telepek stabil, hatékony működése. A hagyományos kézi tisztítás korlátai az online tisztítás felé tereli az ipart. Az új berendezések és intelligens vezérlőrendszerek megjelenése jelentősen csökkenti az online tisztítás működési nehézségeit. A szén-dioxid-semlegességet és a vízkészlet-újrahasznosítást hangsúlyozó szakpolitikai és környezetvédelmi előírásokkal párosulva, amelyek közvetve elősegítik az online tisztítási technológia alkalmazását. A jövőben optimalizálhatóak a hatóanyag-összetételek, és kutathatók a több-szerrel szinergikus tisztítási technológiák. Ezen túlmenően adagolás-ellenőrzési stratégiák és a berendezések intelligenciájával kapcsolatos kutatások folytathatók a különböző szennyvíztisztító telepek igényeihez való jobb alkalmazkodás érdekében.