Online-kemiallisen puhdistusteknologian soveltaminen hienokuplailmastimiin jätevedenpuhdistamoissa
Hienokuplailmastimia käytetään laajalti jätevedenpuhdistamoiden ilmastuslaitteina niiden yksinkertaisen rakenteen, korkean hapen käyttötehokkuuden, luotettavan suorituskyvyn, tukkeutumattomien -huokosten, jäteveden takaisinvirtauksen estämisen, tasaisen kehäjännityksen jakautumisen, pitkän käyttöiän, helpon asennuksen ja huollon sekä alhaisten järjestelmäkustannusten vuoksi. Jätevedenpuhdistuksen hapensyötön avainkomponenttina hienokuplailmastusjärjestelmät ovat alttiita tukkeutumaan likaantumisen ja biokalvon vuoksi pitkän -käytön aikana, mikä asettaa merkittäviä haasteita niiden suorituskyvyn ylläpitämiselle. Online-kemiallinen puhdistustekniikka tarjoaa tehokkaan ratkaisun tähän ongelmaan.
1. Hienojakoisen ilmastimen tukkeutumisen muodostuminen ja vaarat
Pitkän käytön jälkeen hienokuplailmastimet ovat herkkiä tukkeutumaan, ja ne luokitellaan tyypillisesti "sisäisiksi tukkeutumiksi" ja "ulkoiseksi tukkeutumiseksi" saasteiden tukoksen muodon perusteella. "Sisäinen tukkeutuminen" viittaa hienojen hiukkasten, kuten kolloidisten hiukkasten ja liuenneiden makromolekyylien kerrostumiseen sekalipeästä huokosten sisällä, mikä johtaa huokosten tukkeutumiseen. "Ulkoinen tukkeutuminen" viittaa hilseilevien aineiden laskeutumiseen kalvon pinnalle veden puolelle. Tämän tyyppinen tukos pyrkii jatkuvasti lisäämään kalvon ilmanpurkausvastusta, mikä johtaa lisääntyneeseen paineeseen kalvoon ja huokoskoon asteittaiseen suurenemiseen. Ajan myötä tämä voi helposti aiheuttaa kalvon repeytymistä. Kun kalvo repeytyy, isku ulottuu ilmastuksen tehokkuuden tuhoutumisesta järjestelmän rakenteellisiin vaurioihin, mikä saattaa edellyttää sammuttamista huoltoa tai ilmastimen vaihtoa varten.
Tukkeutumisongelmat hienokuplailmastimissa lisäävät käyttöriskejä:
- Sähkönkulutuskustannusten näkökulmasta: Kun ilmastimet tukkeutuvat, putkiston paine nousee, mikä pakottaa puhaltimet toimimaan suuressa-kuormituksessa ja suuressa-energian-kulutuksessa. Tämä lisää virrankulutusta ja vaikuttaa myös puhaltimen käyttöikään.
- Ympäristöriskien näkökulmasta: Epätasainen ilmastus vähentää hapen siirtonopeuksia, rajoittaa prosessin ohjauksen joustavuutta ja voi vakavissa tapauksissa vaikuttaa vakavasti jäteveden laatuun.
- Taloudellisten kustannusten näkökulmasta: Manuaalisen puhdistuksen kustannukset säiliöiden tyhjennyksen jälkeen ovat korkeat.
- Turvallisuuden näkökulmasta: Manuaalinen puhdistus tyhjennyksen jälkeen vaatii lietteen poistamista varten säiliöihin pääsyn, joihin liittyy sisäänpääsyä suljetussa tilassa ja tilapäisiä sähkötöitä, mikä lisää sähkö- ja henkilöturvallisuusriskien riskiä.Kuva 1näyttää lietteen kertymisilmiön ilmastimen tukkeutumisesta.
Siksi hienokuplailmastimien säännöllinen huolto ja puhdistus on ratkaisevan tärkeää niiden toimintakyvyn varmistamiseksi. Perinteiset ilmastimen huolto- ja puhdistusmenetelmät edellyttävät biologisten reaktiosäiliöiden täydellistä tyhjennystä. Laajamittainen-jätevedenkäsittelylaitosten huolto ja puhdistus voivat vaikuttaa normaaliin jäteveden käsittelyyn ja tyhjennykseen tai vaatia asianomaisten ministeriöiden hyväksynnän, jos se suoritetaan tietyissä paikoissa (kuten kaupunkien viemäriverkostojen tai juomavesilähteiden suojavyöhykkeiden kattamilla alueilla). Tämä prosessi sisältää useita vaarallisia toimintoja (esim. sisäänpääsy suljettuun tilaan), jossa on lukuisia riskejä ja haittoja, jotka aiheuttavat huomattavia taloudellisia rasitteita ja mahdollisia kustannuksia (esim. koordinointi hallitussuhteiden kanssa, käsittelykapasiteetin väheneminen kunnossapidon aikana, veden laadun säätö, turvallisuusriskit) jätevedenpuhdistamoihin. Huoltotyön tyhjennyksen aiheuttama paine ja haasteet tekevät säännöllisen tyhjennyksen toteutettavuuden ilmastinpuhdistusta varten suhteellisen heikoksi.
Ottaen huomioon perinteisen tyhjennyksen jälkeisen manuaalisen puhdistuksen lukuisat haitat, -korkeat kustannukset, korkea käyttöriski ja optimaalinen puhdistustehokkuus- on erityisen tärkeää, että pienkuplailmastimien online-puhdistus tapahtuu online-kemikaaliannostelulaitteella normaaleissa ilmastusolosuhteissa.
Tässä tutkimuksessa valittiin laitosprojekti online-kemiallisen puhdistusteknologian kenttätestauspaikaksi. Laitoksen jätevedenkäsittelykapasiteetti on yhteensä 600 000 tonnia vuorokaudessa, ja se rakennetaan neljässä vaiheessa. Kolmannen-vaiheen projektin käsittelykapasiteetti on 100 000 tonnia päivässä AAO-prosessilla. neljännen vaiheen-projektin käsittelykapasiteetti on 200 000 tonnia päivässä MBR-prosessilla. Jäteveden laatu täyttää A-luokan standardin GB 18918-2002 "Yhdyskuntajätevedenkäsittelylaitosten epäpuhtauksien päästöstandardi". Kolmannen ja neljännen vaiheen aerobisten säiliöiden hienokuplailmastimille tehtiin verkkopuhdistus, jotka olivat olleet käytössä 6-7 vuotta.
2. Online-kemiallisen puhdistusteknologian periaate
Online-kemiallinen puhdistustekniikka sisältää tiettyjen kemiallisten aineiden lisäämisen ilmastusjärjestelmään tukkeutuvien aineiden liuottamiseksi tai hajottamiseksi kemiallisen toiminnan kautta. Nämä aineet voivat olla happamia, emäksisiä, hapettavia tai kelatoivia. Esimerkiksi jotkin happamat aineet voivat liuottaa emäksisiä saostumia, kuten kalsiumkarbonaattia, kun taas hapettimet voivat hajottaa mikro-organismien tuottamia orgaanisia tukoksia.
2.1 Yleisten epäpuhtauksien analyysi
Ilmastinpintoihin tarttuvia epäpuhtauksia on monenlaisia, ja niiden koostumus liittyy läheisesti jätevesien ominaisuuksiin, käsittelyprosesseihin ja käyttöolosuhteisiin. Yleiset epäpuhtaudet analysoidaan seuraavasti:
- Epäorgaaniset epäpuhtaudet: Sisältää kalsium- ja magnesiumyhdisteet, sulfidit, metallioksidit ja -hydroksidit, jotka ovat peräisin pääasiassa kemiallisesta saostuksesta ja ionien ylikyllästymisestä. Niiden ensisijaisia vaikutuksia ilmasttimiin ovat huokosten tukkeutuminen, vähentynyt ilmastustehokkuus, lisääntynyt järjestelmän energiankulutus, lisääntynyt ilmastusvastus ja heikentynyt hapensiirtotehokkuus.
- Orgaaniset epäpuhtaudet: Sisällytä mikrobien biofilmi, suspendoituneet orgaaniset hiukkaset, rasvat/öljyt ja orgaaniset kolloidit. Mikrobibiofilmi muodostuu ensisijaisesti mikrobien kolonisaation ja solunulkoisen polymeeriaineen (EPS) adheesion seurauksena. Sen vaaroja ovat anaerobisten mikroympäristöjen luominen ja myrkyllisten kaasujen (esim. H₂S) vapautuminen. Orgaaniset kolloidit muodostuvat hydrofobisten vuorovaikutusten ja sähköstaattisen adsorption seurauksena, luoden hydrofobisia kerroksia, jotka estävät kaasun vapautumisen ja vaikuttavat ilmastuksen tasaisuuteen.
- Komposiittisaasteet (epäorgaaniset{0}}orgaaniset sekoitettu asteikko): Sisällytä biologinen-kemiallinen sekoitettu kattilakiinnitys ja lietehiukkasten kiinnitys, joka muodostuu pääasiassa fysikaalisen kiinnittymisen ja kemiallisen sidoksen kautta. Niiden vaikutuksia ovat ilmastimen pinnan peittäminen, tehokkaan ilmastusalueen pienentäminen, laitteiden ikääntymisen nopeuttaminen ja huoltojaksojen lyhentäminen.
Laitoksen ilmastusjärjestelmän huoltotarkastuksissa havaittiin seuraavat ongelmat: ① Ilmastinten pitkittynyt vedenalainen toiminta yhdistettynä käyttöiän pidentymiseen johti O-rengastiivisteiden merkittävään vanhenemiseen liitoskohdissa, mikä johti kaasuvuotoon; ② Käytön aikana jatkuva lietteen kerrostaminen ja tuotantoprosessin ohjauksen säädöt johtivat korkeampiin lietepitoisuuksiin tietyillä alueilla, mikä välillisesti aiheutti vakavaa hilseilyä ilmastinkalvon pinnoilla, kuten näkyyKuva 2; ③ Kun lietteen pitoisuus biologisissa reaktiosäiliöissä on liian korkea, lietteen ikä pitenee, mikä lisää normaalin mikrobitoiminnan edellyttämää liuenneen hapen määrää ja lisää vaatimuksia hapensyöttöjärjestelmälle; ④ Lisääntynyt sekalipeän tiheys ilmastussäiliöissä lisää vastusta, mikä lisää virrankulutusta mekaanisessa tai puhaltimessa; ⑤ Ilmastushuokosiin oli tunkeutunut likaa, mikä vaikutti järjestelmän ilmastukseen, kuten kuvassaKuva 3. Epäpuhtauksien muodostumisen syiden perusteella todettiin, että ilmastimen pinnoilla oleva asteikko sisälsi epäorgaanisia epäpuhtauksia, orgaanista ainetta, proteiineja jne.
2.2 Puhdistusaineiden valinta
Kalvon saastetyyppejä varten on valittava sopivat kemialliset puhdistusaineet. Nämä aineet voivat tunkeutua putken seinämän ilmastushuokosten kautta kalvon ja putken seinämän väliseen tilaan, jolloin saadaan aikaan kalvon pinnan ja sen huokosten puhdistus. Puhdistusainetyypin valinnan tulee perustua kalvon todellisiin fysikaalis-kemiallisiin ominaisuuksiin, epäpuhtauksien tyyppiin ja likaantumisasteeseen. Puhdistusaineen tulee olla biohajoavaa ja myrkytöntä organismeille, ja sen tulee pystyä poistamaan tehokkaasti epäorgaanista kalkkia ilmaputken seinistä ja diffuusorien sisältä. Sen tulee puhdistaa tehokkaasti tukkeumia (tunnetaan myös nimellä "kaasufaasin tukkeutuminen"), jotka johtuvat puhaltimen ilmastusjärjestelmien tuloilman epäpuhtauksista, hiukkasista tai pölystä, puhaltimien öljyvuodoista ja sisäilmaputkien ruosteesta.
Emäksisiä puhdistusaineita ovat natriumhydroksidi, natriumkarbonaatti, natriumfosfaatti, natriumsilikaatti, kaliumhydroksidi jne. Natriumhydroksidi on yleinen kemiallinen aine jätevedenkäsittelyprosesseissa jäteveden pH:n nostamiseksi, joten se voidaan valita emäksiseksi puhdistusaineeksi.
Happamia puhdistusaineita ovat rikkihappo, kloorivetyhappo, typpihappo, sitruunahappo, oksaalihappo, fosforihappo jne. Ottaen huomioon, että sitraatilla on vahva kelatointikyky ioneille, kuten mangaanille ja raudalle, ja käytännössä sitruunahappo on mineraalihappoihin verrattuna suhteellisen heikkoa, vähemmän syövyttävää laitteille, koska sitruunahappoa, ja helposti biohajoavaa. hapan puhdistusaine.
Taulukko 1näyttää kalvon likaantumiseen yleisesti käytettyjen puhdistusaineiden luokat ja suorituskyvyn.
2.3 Online-siivouslaitteen suunnittelu
Hienokuplailmastusjärjestelmien käytössä vallitsevan paineen ja lukuisten haaraputkien vuoksi on erityisen tärkeää suunnitella sopiva online-annostelulaite hienokuplailmastimille. Tässä tutkimuksessa suunniteltu annostelupuhdistuslaite sisältää liuotus/laimennusyksikön ja annosteluyksikön, kuten kohdassaKuva 4.
Liuotus/laimennusyksikkö koostuu pääasiassa valmistussäiliöstä, sekoittimesta ja pinnankorkeusmittarista, joita käytetään aineiden liuottamiseen ja laimentamiseen. Ruiskuttamalla tietty määrä vettä valmistussäiliöön, lisäämällä ainetta ja käynnistämällä sekoitin, voidaan valmistaa tietyn pitoisuuden omaava aine annosteluyksikön käyttöön.
Annosteluyksikkö koostuu pääasiassa annostelusäiliöstä, poistoventtiilistä, annosteluventtiilistä, tasapainotusventtiilistä, syöttöventtiilistä ja joistakin putkistoista. Annostelusäiliön pohja on yhdistetty annosteluputkeen, joka haarautuu edelleen useiksi annostelu{1}}putkiksi. Kaikki annosteluala-putket on yhdistetty yksi-yhteen- useilla ilmastushaaraputkilla, jotka puolestaan on yhdistetty useisiin hienokuplailmastimiin, mikä saavuttaa hienokuplailmastimien puhdistamisen.
Toteutuksen aikana biologisten reaktiosäiliöiden jokaiseen ilmastushaaraputkeen porattiin Φ15 mm reikä annosteluportiksi, jonka läpi asennettiin nailoninen annosteluputki aineen kuljettamiseksi hienokuplailmastimiin, mikä vähentää aineen hävikkiä. Samanaikaisesti ilmastushaaraputkeen porattiin lisäreikä tasapainokaasuputkeksi tasaamaan annostelusäiliön ja ilmastushaaraputken välistä painetta. Ilmastoinnin haaraputkiin poratut reiät tiivistetään tulpilla normaalin käytön aikana, ja pikaliittimet asennetaan annostelun yhteydessä nopean asennuksen ja poistamisen mahdollistamiseksi.
3. Online Dosing Cleaning Devicen käyttö
Tässä online-annostelupuhdistuskokeessa hienokuplailmastimet sijoitettiin biologisiin säiliöihin. Spesifistä puhdistusliuosta ruiskutettiin hienojakoisiin ilmastinkalvoihin ilmastushaaraputkien kautta, jolloin se sai virrata syöttöpuolelle hajottamaan kalvon pintaan tarttuvaa orgaanista ainesta, jolloin kalvon läpi kulkeva paine-ero palautettiin ja puhdistusvaikutus saavutettiin. Kokeellinen suunnittelu perustui kolmeen muuttujaan: aineen tyyppi, ainepitoisuus ja puhdistusaika. Testikaavio on esitetty kohdassaTaulukko 2.
3.1 Online-annostelun puhdistusvaikutuksen analyysi
Puhdistuksen jälkeen ilmastuspinnan aistinvarainen tarkkailu paikan päällä osoitti ilmastussäiliön pinnasta karkaavia kuplia pienempiä kokoja ja tasaisemman ilmastuksen.Kuva 5näyttää ilmastuksen aistinvaraisen ulkonäön ennen puhdistusta ja sen jälkeen.
Erityyppisillä ja eri pitoisuuksilla suoritetun puhdistuksen jälkeen ilmastimet osoittivat johdonmukaisesti lisääntynyttä virtausnopeutta ja alentunutta putkilinjan painetta, ja virtausnopeudet palautuivat. Ilmastustehokkuus palautui vaihtelevassa määrin eri puhdistusmenetelmien käsittelyn jälkeen. Yhdistetyt tiedot lisääntyneestä ilmavirrasta ja alentuneesta putkilinjan paineesta osoittavat, että eri ainetyypeillä, pitoisuuksilla ja puhdistusajoilla on erilaisia vaikutuksia ilmastimen kunnostamiseen.Kuvat 6 ja 7näyttää virtausnopeuden ja paineen muutokset ennen puhdistusta ja sen jälkeen.
Ilmastimien palautusteho natriumhydroksidipuhdistuksen jälkeen oli hieman pienempi kuin sitruunahapon jälkeen. Natriumhydroksidin korkea liukoisuus veteen johtaa merkittävään lämmön vapautumiseen liukenemisen yhteydessä. Yhdessä sen vahvan hygroskooppisuuden, emäksisyyden ja syövyttävyyden kanssa nämä ominaisuudet edellyttävät ylimääräisiä varotoimia käytännön toiminnassa. Puhdistusturvallisuuden näkökulmasta natriumhydroksidi ei ole suositeltava puhdistusaine. Siksi puhdistusaineita valittaessa on arvioitava huolellisesti niiden turvallisuus ja käyttömukavuus, jotta voidaan varmistaa käyttäjän turvallisuus ja optimaalinen puhdistusteho.
Testitulokset osoittivat, että online-annostelupuhdistuksen jälkeen ilmastus biologisissa säiliöissä muuttui tasaisemmaksi, hienokuplailmastimien virtausnopeus kasvoi, putkiston paine laski merkittävästi ja puhdistusvaikutus oli huomattava.
3.2 Tekniset edut
- Vähentää seisokkeja: Perinteiseen purkupuhdistukseen verrattuna online-annostelupuhdistus ei vaadi ilmastusjärjestelmän pysäyttämistä, jotta vältetään jätevedenkäsittelyprosessin keskeytykset ja seisokkien aiheuttama käsittelytehokkuus.
- Parantaa puhdistustehoa: Aineet voivat tunkeutua syvälle huokosiin ja puhdistaa tehokkaasti vaikeasti-päästettävät-alueet. Joissakin kotitalouksien jätevedenpuhdistamoissa levityksen jälkeen ilmanvaihdon tasaisuus parani huomattavasti ja hapensiirtotehokkuus parani merkittävästi.
- Vähentää työvoimaintensiteettiä ja kustannuksia: Poistaa ilmastimien manuaalisen purkamisen ja uudelleen kokoamisen, mikä vähentää manuaalista työtä ja laitteiden vaurioitumisriskiä toistuvasta purkamisesta, mikä säästää ylläpitokustannuksia. Hienokuplailmastimien verkkokemiallisen puhdistuksen hinta on 0,47 RMB/tonni, kun taas vanhojen ilmastimien perinteisen manuaalisen puhdistuksen hinta on 13,3 RMB/tonni. On arvioitu, että vuotuiset säästöt hienokuplailmastimen puhdistuskustannuksissa ovat 515 000 RMB. Verrattuna perinteiseen vanhojen ilmastimien manuaaliseen puhdistukseen online-kemiallinen puhdistus tarjoaa merkittäviä taloudellisia etuja.
- Pidentää ilmastuslaitteiden käyttöikää: Online-kemiallisen puhdistuksen avulla hienojen kuplailmastimien ilmastusvaikutus paranee tehokkaasti, mikä parantaa ilmastimen suorituskykyä ja jossain määrin pidentää ilmastuslaitteiden käyttöikää, mikä vähentää tehokkaasti puhaltimen kuormitusta.
- Tarjoaa enemmän vaihtoehtoja tuotannon ajoitus- ja huoltosuunnitelmille: Online-kemiallisen puhdistuksen avulla kuplien jakautuminen muuttuu tasaisemmaksi, ilmaputken painetta pienennetään tehokkaasti, virtausnopeus kasvaa merkittävästi, mikä parantaa huomattavasti hapen siirtonopeutta ja antaa vankan takuun veden laadun säätelylle.
4. Johtopäätös
Online-kemiallinen puhdistustekniikka hienokuplailmastimille on merkittävä sovellusarvo jätevedenpuhdistamoissa. Sen järkevällä sovelluksella voidaan tehokkaasti ratkaista tukkeutumisongelmat hienokuplailmastimissa, parantaa ilmastusjärjestelmän suorituskykyä, vähentää seisokkeja ja käyttökustannuksia sekä varmistaa jätevedenpuhdistamoiden vakaa ja tehokas toiminta. Perinteisen manuaalisen siivouksen rajoitukset ajavat alaa kohti verkkosiivousta. Uusien laitteiden ja älykkäiden ohjausjärjestelmien ilmaantuminen vähentää merkittävästi verkkosiivouksen käyttövaikeutta. Yhdessä hiilineutraaliutta ja vesivarojen kierrätystä painottavien politiikka- ja ympäristömääräysten kanssa, jotka edistävät epäsuorasti verkkosiivoustekniikan soveltamista. Tulevaisuudessa aineiden koostumuksia voidaan optimoida ja moni-ainesynergistisiä puhdistustekniikoita voidaan tutkia. Lisäksi voidaan jatkaa annostelun ohjausstrategioita ja laiteälytutkimusta, jotta ne sopeutuisivat paremmin eri jätevedenpuhdistamoiden tarpeisiin.