Internetinės cheminio valymo technologijos taikymas smulkių burbuliukų aeratoriams nuotekų valymo įrenginiuose
Smulkūs burbuliukai aeratoriai plačiai naudojami kaip aeravimo įranga nuotekų valymo įrenginiuose dėl savo paprastos konstrukcijos, didelio deguonies panaudojimo efektyvumo, patikimo veikimo, užsikimšimui atsparių{0}}porų, nuotekų atbulinio srauto prevencijos, vienodo perimetrinio įtempių pasiskirstymo, ilgo eksploatavimo, lengvo montavimo ir priežiūros bei mažų sistemos sąnaudų. Smulkios burbulinės aeracijos sistemos, kurios yra pagrindinė deguonies tiekimo dalis nuotekų valyme, gali užsikimšti dėl užsiteršimo ir bioplėvelės ilgalaikio- veikimo metu, todėl kyla didelių iššūkių siekiant išlaikyti jų veikimą. Internetinė cheminio valymo technologija yra veiksmingas šios problemos sprendimas.
1. Smulkių burbuliukų aeratoriaus užsikimšimo susidarymas ir pavojai
Po ilgo veikimo smulkių burbuliukų aeratoriai gali užsikimšti, paprastai skirstomi į „vidinį užsikimšimą“ ir „išorinį užsikimšimą“ pagal teršalų užsikimšimo formą. „Vidinis užsikimšimas“ reiškia smulkių dalelių, tokių kaip koloidinės dalelės ir tirpių makromolekulių, nusėdimą iš mišraus skysčio porose, dėl kurių poros užsikemša. „Išorinis užsikimšimas“ reiškia nuosėdų nusėdimą ant membranos paviršiaus, nukreipto į vandens pusę. Šio tipo užsikimšimas linkęs nuolat didinti membranos pasipriešinimą oro išmetimui, todėl padidėja slėgis membranai ir palaipsniui didėja porų dydis. Laikui bėgant tai gali lengvai sukelti membranos plyšimą. Kai membrana plyšta, smūgis tęsiasi nuo aeracijos efektyvumo sunaikinimo iki sistemos struktūrinių pažeidimų, todėl gali prireikti išjungti techninę priežiūrą arba pakeisti aeratorių.
Dėl smulkių burbuliukų aeratorių užsikimšimo kyla didesnė eksploatavimo rizika:
- Elektros vartojimo sąnaudų požiūriu: Aeratoriams užsikimšus, vamzdyno slėgis pakyla, todėl orapūtės turi veikti didelėmis-apkrovomis, daug{1}}sunaudojančiomis{2}}energijos sąlygomis. Tai padidina energijos suvartojimą ir taip pat turi įtakos ventiliatoriaus tarnavimo laikui.
- Aplinkos rizikos požiūriu: Netolygus aeravimas sumažina deguonies perdavimo greitį, riboja proceso valdymo lankstumą ir rimtais atvejais gali smarkiai paveikti nuotekų kokybę.
- Ekonominių sąnaudų požiūriu: Rankinio valymo kaina po bakų ištuštinimo yra didelė.
- Saugumo požiūriu: Rankiniu būdu valant po ištuštinimo reikia įvesti į rezervuarus, kad būtų pašalintas dumblas, įskaitant uždarą patalpą ir laikinus elektros darbus, todėl padidėja elektros ir asmens saugos pavojų.1 pavparodytas dumblo kaupimosi reiškinys dėl aeratoriaus užsikimšimo.
Todėl reguliari smulkių burbuliukų aeratorių priežiūra ir valymas yra labai svarbūs siekiant užtikrinti jų veikimą. Tradiciniai aeratorių priežiūros ir valymo metodai reikalauja visiškai ištuštinti biologinės reakcijos rezervuarus. Didelio masto nuotekų valymo įrenginių priežiūra ir valymas gali turėti įtakos įprastam nuotekų valymui ir išleidimui arba reikalingas atitinkamų vyriausybinių departamentų sutikimas, jei jis atliekamas konkrečiose vietose (pvz., teritorijose, kurias dengia miesto drenažo tinklai arba geriamojo vandens šaltinių apsaugos zonos). Šis procesas apima daugybę pavojingų operacijų (pvz., patekimas į uždarą erdvę), turintis daugybę rizikų ir trūkumų, sukeliančių didelę ekonominę naštą ir galimas išlaidas (pvz., koordinavimas su vyriausybės santykiais, sumažėjęs valymo pajėgumas priežiūros metu, vandens kokybės koregavimas, saugos rizika) nuotekų valymo įrenginiams. Dėl slėgio ir iššūkių, kuriuos sukelia ištuštinimas techninei priežiūrai, reguliaraus ištuštinimo galimybė aeratoriaus valymui yra gana silpna.
Atsižvelgiant į daugybę tradicinio rankinio valymo po ištuštinimo trūkumų, -didelė kaina, didelė eksploatavimo rizika ir neoptimalus valymo efektyvumas-ypač svarbu atlikti internetinio smulkių burbuliukų aeratorių valymo, naudojant internetinius cheminių medžiagų dozavimo prietaisus įprastomis aeravimo sąlygomis, tyrimus.
Šis tyrimas pasirinko gamyklos projektą kaip internetinės cheminio valymo technologijos lauko bandymų vietą. Įrenginio bendras nuotekų valymo pajėgumas yra 600 000 tonų per dieną, pastatytas keturiais etapais. Trečiojo-etapo projekto apdorojimo pajėgumas yra 100 000 tonų per dieną, naudojant AAO procesą; ketvirtojo-etapo projekto apdorojimo pajėgumas yra 200 000 tonų per dieną, naudojant MBR procesą. Nuotekų kokybė atitinka GB 18918-2002 „Komunalinių nuotekų valymo įrenginių teršalų išleidimo standartas“ A klasės standartą. Internetu buvo atliktas smulkių burbuliukų aeratorių valymas trečios ir ketvirtos fazės aerobiniuose rezervuaruose, kurie veikė 6-7 metus.
2. Internetinės cheminio valymo technologijos principas
Internetinė cheminio valymo technologija apima specifinių cheminių medžiagų įvedimą į aeravimo sistemą, kad cheminiu būdu ištirptų arba išsklaidytų užsikemšančias medžiagas. Šios medžiagos gali būti rūgštinės, šarminės, oksiduojančios arba chelatinės. Pavyzdžiui, kai kurios rūgštinės medžiagos gali ištirpinti šarmines nuosėdas, tokias kaip kalcio karbonatas, o oksiduojančios medžiagos gali suardyti mikroorganizmų sukeltus organinius blokus.
2.1 Bendrųjų teršalų analizė
Teršalai, prilipę prie aeratorių paviršių, yra įvairūs, jų sudėtis glaudžiai susijusi su nuotekų charakteristikomis, valymo procesais ir eksploatavimo sąlygomis. Įprasti teršalai analizuojami taip:
- Neorganiniai teršalai: Įtraukti kalcio ir magnio junginius, sulfidus, metalų oksidus ir hidroksidus, daugiausia atsirandančius dėl cheminio nusodinimo ir jonų persotinimo. Pagrindinis jų poveikis aeratoriams yra porų užsikimšimas, sumažėjęs aeracijos efektyvumas, padidėjęs sistemos energijos suvartojimas, padidėjęs aeracijos pasipriešinimas ir sumažėjęs deguonies perdavimo efektyvumas.
- Organiniai teršalai: Įtraukite mikrobų bioplėvelę, suspenduotas organines daleles, riebalus/aliejus ir organinius koloidus. Mikrobų bioplėvelė pirmiausia susidaro dėl mikrobų kolonizacijos ir ekstraląstelinės polimerinės medžiagos (EPS) sukibimo. Jo pavojai apima anaerobinės mikroaplinkos kūrimą ir toksiškų dujų (pvz., H₂S) išsiskyrimą. Organiniai koloidai susidaro dėl hidrofobinės sąveikos ir elektrostatinės adsorbcijos, sudarydami hidrofobinius sluoksnius, kurie trukdo išsiskirti dujoms ir turi įtakos aeracijos vienodumui.
- Sudėtiniai teršalai (neorganinės{0}}organinės mišrios skalės): įtraukite biologinį -cheminį mišrų nuosėdų ir dumblo dalelių prisirišimą, daugiausia susidarantį per fizinį įstrigimą ir cheminį ryšį. Jų poveikis apima aeratoriaus paviršiaus uždengimą, efektyvaus vėdinimo ploto sumažinimą, įrangos senėjimo pagreitinimą ir priežiūros ciklų sutrumpinimą.
Atliekant gamyklos aeracijos sistemos techninės priežiūros patikrinimus, buvo nustatytos šios problemos: ① Ilgas povandeninis aeratorių veikimas kartu su ilgėjančiu tarnavimo laiku lėmė reikšmingą O-žiedų sandariklių senėjimą prijungimo vietose, dėl kurių atsirado dujų nuotėkis; ② Eksploatacijos metu dėl nuolatinio dumblo nusodinimo ir gamybos proceso valdymo koregavimo tam tikrose vietose padidėjo dumblo koncentracija, netiesiogiai sukeldama didelį nuosėdų susidarymą ant aeratoriaus membranos paviršių, kaip parodyta2 pav; ③ Kai dumblo koncentracija biologinės reakcijos rezervuaruose yra per didelė, dumblo amžius ilgėja, todėl padidėja normaliai mikrobų veiklai reikalingas ištirpusio deguonies kiekis ir didėja deguonies tiekimo sistemos poreikis; ④ Padidėjęs mišraus skysčio tankis vėdinimo rezervuaruose padidina atsparumą, todėl sunaudojama daugiau energijos mechaniniam ar pūstuvui aeruojant; ⑤ Į vėdinimo poras prasiskverbė tam tikra nešvarumų dalis, kuri paveikė sistemos aeraciją, kaip parodyta3 pav. Remiantis teršalų susidarymo priežastimis, nustatyta, kad ant aeratorių paviršių esančiose apnašose yra neorganinių teršalų, organinių medžiagų, baltymų ir kt.
2.2 Valymo priemonių pasirinkimas
Membraninės taršos tipams reikia parinkti tinkamas chemines valymo priemones. Šios medžiagos gali prasiskverbti pro vamzdžio sienelės aeracines poras į tarpą tarp membranos ir vamzdžio sienelės, taip išvalydami membranos paviršių ir jos poras. Valymo priemonės tipas turėtų būti parenkamas atsižvelgiant į faktines membranos fizikines ir chemines savybes, teršalų tipus ir užsiteršimo laipsnį. Valymo priemonė turi būti biologiškai skaidoma ir netoksiška organizmams, galinti veiksmingai pašalinti neorganines apnašas nuo oro vamzdžio sienelių ir difuzorių viduje. Jis turėtų gerai valyti nuo užsikimšimų (dar žinomų kaip „dujų fazės užsikimšimas“), kuriuos sukelia teršalai, dalelės ar dulkės įeinančiame į orapūtės aeravimo sistemas, alyvos nuotėkis iš orapūtių ir rūdžių iš vidaus oro vamzdynų.
Šarminės valymo priemonės yra natrio hidroksidas, natrio karbonatas, natrio fosfatas, natrio silikatas, kalio hidroksidas ir kt. Natrio hidroksidas yra įprasta cheminė priemonė nuotekų valymo procesuose, siekiant padidinti nuotekų pH, todėl jį galima pasirinkti kaip šarminę valymo priemonę.
Rūgštinėms valymo priemonėms priskiriama sieros rūgštis, vandenilio chlorido rūgštis, azoto rūgštis, citrinų rūgštis, oksalo rūgštis, fosforo rūgštis ir kt. Atsižvelgiant į tai, kad citratas pasižymi stipriu kompleksonų jonų, tokių kaip manganas ir geležis, savybė, o praktikoje, palyginti su mineralinėmis rūgštimis, citrinų rūgštis yra santykinai silpna, mažiau ėsdinanti ir lengvai parenkama įrangai, nes yra saugesnė, biologiškai skaidoma. rūgštinė valymo priemonė.
1 lentelėrodomos valymo priemonių, dažniausiai naudojamų membranos užteršimui, kategorijos ir efektyvumas.
2.3 Internetinio valymo įrenginio dizainas
Atsižvelgiant į slėgį veikiant smulkių burbuliukų aeravimo sistemoms ir daugybę atšakų, ypač svarbu sukurti tinkamą internetinį dozavimo įrenginį smulkių burbuliukų aeratoriams. Šiame tyrime sukurtas dozavimo valymo įtaisas apima tirpinimo/skiedimo įrenginį ir dozavimo įrenginį, kaip parodyta4 pav.
Tirpinimo / skiedimo įrenginį daugiausia sudaro paruošimo bakas, maišytuvas ir lygio matuoklis, naudojamas agentams ištirpinti ir skiesti. Suleidus tam tikrą vandens kiekį į paruošimo baką, įpylus agento ir paleidus maišytuvą, galima paruošti konkrečios koncentracijos agentą, skirtą naudoti dozatoriuje.
Dozavimo įrenginį daugiausia sudaro dozavimo bakas, išmetimo vožtuvas, dozavimo vožtuvas, balansinis vožtuvas, tiekimo vožtuvas ir kai kurios vamzdynų sistemos. Dozavimo bako apačia prijungta prie dozavimo vamzdžio, kuris toliau išsišakoja į kelis dozavimo po{1}}vamzdžius. Visi dozavimo po-vamzdžiai yra sujungti vienas-su-vienu su keliais aeracijos atšakos vamzdžiais, kurie savo ruožtu yra prijungti prie kelių smulkių burbuliukų aeratorių, taip pasiekiamas smulkaus burbuliuko aeratorių valymo tikslas.
Diegimo metu kiekviename biologinės reakcijos rezervuarų aeracijos atšakos vamzdyje buvo išgręžta Φ15 mm skylė kaip dozavimo prievadas, per kurią buvo sumontuotas nailoninis dozavimo vamzdis, kad medžiaga būtų tiekiama į smulkių burbuliukų aeratorius, sumažinant agento nuostolius. Tuo pačiu metu aeracijos atšakame buvo išgręžta papildoma skylė kaip balansinis dujų vamzdis, kad būtų išlygintas slėgis tarp dozavimo bako ir aeracijos atšakos. Aeracijos atšakos vamzdžiuose išgręžtos skylės normaliai veikiant uždaromos kamščiais, o dozuojant įrengiamos greito-jungimo gnybtų jungiamosios detalės, kad būtų galima greitai sumontuoti ir išimti.
3. Internetinio dozavimo valymo įrenginio taikymas
Šiame internetiniame dozavimo valymo eksperimente smulkūs burbuliukai aeratoriai buvo patalpinti į biologinius rezervuarus. Specialus valymo tirpalas buvo įpurškiamas į smulkių burbuliukų aeratoriaus membranas per aeracijos atšakas, leidžiančias jam tekėti į tiekimo pusę ir suskaidyti prie membranos paviršiaus prilipusias organines medžiagas, taip atstatant transmembraninį slėgio skirtumą ir pasiekiamas valymo efektas. Eksperimento planas buvo pagrįstas trimis kintamaisiais: agento tipu, agento koncentracija ir valymo trukme. Bandymo schema parodyta2 lentelė.
3.1 Internetinio dozavimo valymo efekto analizė
Po valymo jutiminis vėdinimo paviršiaus stebėjimas vietoje parodė, kad nuo aeracijos bako paviršiaus išbėga mažesni burbuliukai ir tolygesnė aeracija.5 pavrodo jutiminę aeracijos išvaizdą prieš ir po valymo.
Po valymo naudojant skirtingų tipų ir koncentracijų priemones, aeratoriai nuolat rodė didesnį srautą ir mažesnį vamzdyno slėgį, o srautai buvo atstatyti. Aeracijos efektyvumas buvo atkurtas įvairiais laipsniais po apdorojimo skirtingais valymo metodais. Bendri duomenys apie padidėjusį oro srautą ir sumažėjusį vamzdyno slėgį rodo, kad skirtingi agentų tipai, koncentracijos ir valymo laikas turi skirtingą poveikį aeratoriaus atstatymui.6 paveikslai ir 7parodyti srauto greičio ir slėgio pokyčius atitinkamai prieš ir po valymo.
Aeratorių atkūrimo efektyvumas po valymo natrio hidroksidu buvo šiek tiek mažesnis nei po citrinos rūgšties. Didelis natrio hidroksido tirpumas vandenyje lemia didelį šilumos išsiskyrimą ištirpus. Kartu su stipriu higroskopiškumu, šarmingumu ir koroziškumu, šios savybės reikalauja papildomų atsargumo priemonių atliekant praktines operacijas. Valymo darbų saugos požiūriu natrio hidroksidas nėra tinkamiausia valymo priemonė. Todėl renkantis valymo priemones reikia atidžiai įvertinti jų saugumą ir naudojimo patogumą, kad būtų užtikrinta operatoriaus sauga ir optimalus valymo efektyvumas.
Bandymų rezultatai parodė, kad po internetinio dozavimo valymo aeracija biologinėse talpyklose tapo vienodesnė, padidėjo smulkių burbuliukų aeratorių srautas, ženkliai sumažėjo vamzdyno slėgis, o valymo efektas buvo puikus.
3.2 Techniniai pranašumai
- Sumažina prastovos laiką: Palyginti su tradiciniu išmontuojamu valymu, valymui internetu, norint dozuoti, nereikia stabdyti aeracijos sistemos, išvengti nuotekų valymo proceso pertrūkių ir sumažėjusio valymo efektyvumo dėl išjungimų.
- Pagerina valymo efektyvumą: Priemonės gali prasiskverbti giliai į poras ir efektyviai išvalyti sunkiai pasiekiamas--užsikimšusias vietas. Panaudojus kai kuriuose buitinių nuotekų valymo įrenginiuose, pastebimai pagerėjo aeracijos tolygumas, o deguonies perdavimo efektyvumas žymiai padidėjo.
- Sumažina darbo intensyvumą ir išlaidas: Nereikia rankiniu būdu išardyti ir surinkti aeratorius, sumažinamas rankų darbas ir rizika sugadinti įrangą dėl dažno ardymo, taip sutaupant priežiūros išlaidas. Smulkių burbuliukų aeratorių cheminis valymas internetu kainuoja 0,47 RMB/t, o senų aeratorių tradicinio rankinio valymo kaina yra 13,3 RMB/t. Apskaičiuota, kad kasmet sutaupoma 515 000 RMB smulkių burbuliukų aeratoriaus valymo išlaidų. Palyginti su tradiciniu rankiniu senų aeratorių valymu, cheminis valymas internetu suteikia didelių ekonominių pranašumų.
- Prailgina vėdinimo įrangos tarnavimo laiką: Naudojant internetinį cheminį valymą, smulkių burbuliukų aeratorių aeracijos efektas efektyviai pagerinamas, pagerinamas aeratoriaus veikimas ir tam tikru mastu pailgėja aeravimo įrangos tarnavimo laikas, efektyviai sumažinant orapūtės apkrovą.
- Suteikia daugiau gamybos planavimo ir priežiūros planų parinkčių: Naudojant internetinį cheminį valymą, burbulų pasiskirstymas tampa tolygesnis, oro vamzdžio slėgis efektyviai sumažinamas, srautas žymiai padidėja, o tai labai pagerina deguonies perdavimo greitį ir suteikia tvirtą vandens kokybės reguliavimo garantiją.
4. Išvada
Internetinė smulkių burbuliukų aeratorių cheminio valymo technologija turi didelę taikymo vertę nuotekų valymo įrenginiuose. Ją racionaliai pritaikius, galima efektyviai išspręsti smulkių burbuliukų aeratorių užsikimšimo problemas, pagerinti aeracijos sistemos veikimą, sumažinti prastovų ir eksploatacijos sąnaudas bei užtikrinti stabilų, efektyvų nuotekų valymo įrenginių darbą. Tradicinio rankinio valymo apribojimai paskatins pramonę valyti internetu. Naujos įrangos ir išmaniųjų valdymo sistemų atsiradimas žymiai sumažina internetinio valymo sudėtingumą. Kartu su politikos ir aplinkosaugos taisyklėmis, kuriose pabrėžiamas anglies neutralumas ir vandens išteklių perdirbimas, o tai netiesiogiai skatins internetinės valymo technologijos taikymą. Ateityje agentų sudėtis gali būti optimizuota, o sinergetinės valymo technologijos gali būti tiriamos. Be to, siekiant geriau prisitaikyti prie skirtingų nuotekų valymo įrenginių poreikių, gali būti vykdomos dozavimo kontrolės strategijos ir įrangos žvalgybos tyrimai.