Tiešsaistes ķīmiskās tīrīšanas tehnoloģijas pielietojums smalko burbuļu aeratoriem notekūdeņu attīrīšanas iekārtās
Smalki burbuļu aeratori tiek plaši izmantoti kā aerācijas iekārtas notekūdeņu attīrīšanas iekārtās, pateicoties to vienkāršajai struktūrai, augstajai skābekļa izmantošanas efektivitātei, uzticamai veiktspējai, aizsērējošo-poru, notekūdeņu pretplūsmas novēršanai, vienmērīgai sprieguma sadalei pa apkārtmēru, ilgam kalpošanas laikam, vienkāršai uzstādīšanai un apkopei un zemām sistēmas izmaksām. Kā galvenā sastāvdaļa skābekļa padevei notekūdeņu attīrīšanā, smalko burbuļu aerācijas sistēmas ir pakļautas aizsērēšanai, ko izraisa piesārņojums un bioplēve ilgstošas darbības laikā-, radot nopietnus izaicinājumus to veiktspējas uzturēšanai. Tiešsaistes ķīmiskās tīrīšanas tehnoloģija nodrošina efektīvu šīs problēmas risinājumu.
1. Smalko burbuļu aeratora aizsērējuma veidošanās un apdraudējumi
Pēc ilgstošas darbības smalko burbuļu aeratori ir jutīgi pret aizsērēšanu, ko parasti klasificē kā "iekšējo aizsērējumu" un "ārēju aizsērējumu", pamatojoties uz piesārņojošo vielu aizsprostojumu. "Iekšējā aizsērēšana" attiecas uz smalku daļiņu, piemēram, koloidālo daļiņu un izšķīdušo makromolekulu nogulsnēšanos no sajauktā šķidruma porās, izraisot poru bloķēšanu. "Ārēja aizsērēšana" attiecas uz zvīņojošu vielu nogulsnēšanos uz membrānas virsmas, kas ir vērsta uz ūdens pusi. Šāda veida aizsprostojumam ir tendence nepārtraukti palielināt membrānas pretestību gaisa izplūdei, kā rezultātā palielinās spiediens uz membrānu un pakāpeniski palielinās poru izmērs. Laika gaitā tas var viegli izraisīt membrānas plīsumu. Tiklīdz membrāna saplīst, trieciens izplešas no aerācijas efektivitātes iznīcināšanas līdz sistēmas strukturālajiem bojājumiem, kā rezultātā, iespējams, būs nepieciešams izslēgt apkopi vai nomainīt aeratoru.
Aizsprostošanās problēmas smalkos burbuļa aeratoros rada lielākus darbības riskus:
- No elektroenerģijas patēriņa izmaksu viedokļa: Aeratoriem aizsērējot, cauruļvada spiediens paaugstinās, liekot pūtējiem darboties lielas-slodzes un liela-enerģijas{2}}patēriņa apstākļos. Tas palielina enerģijas patēriņu un ietekmē arī ventilatora kalpošanas laiku.
- No vides riska viedokļa: Nevienmērīga aerācija samazina skābekļa pārneses ātrumu, ierobežo procesa vadības elastību un nopietnos gadījumos var nopietni ietekmēt notekūdeņu kvalitāti.
- No ekonomisko izmaksu viedokļa: Manuālās tīrīšanas izmaksas pēc tvertņu iztukšošanas ir augstas.
- No drošības viedokļa: Manuālai tīrīšanai pēc iztukšošanas ir jāievada tvertnēs dūņu noņemšanai, kas ietver iekļūšanu slēgtā telpā un īslaicīgus elektriskos darbus, tādējādi palielinot elektrisko un personīgās drošības apdraudējumu.1. attēlsparāda dūņu uzkrāšanās parādību no aeratora aizsērēšanas.
Tāpēc sīku burbuļu aeratoru regulāra apkope un tīrīšana ir ļoti svarīga, lai nodrošinātu to darbību. Tradicionālās aeratoru apkopes un tīrīšanas metodes prasa pilnīgu bioloģiskās reakcijas tvertņu iztukšošanu. Liela mēroga-notekūdeņu attīrīšanas iekārtu apkope un tīrīšana var ietekmēt normālu notekūdeņu attīrīšanu un novadīšanu, vai arī, ja tā tiek veikta noteiktās vietās (piemēram, apgabalos, ko aptver pilsētas drenāžas tīkli vai dzeramā ūdens avotu aizsargjoslas), ir nepieciešama attiecīgo valdības departamentu atļauja. Šis process ietver vairākas bīstamas darbības (piemēram, iekļūšana ierobežotā telpā) ar daudziem riskiem un trūkumiem, radot ievērojamu ekonomisko slogu un iespējamās izmaksas (piemēram, saskaņošana ar valdības attiecībām, samazināta attīrīšanas jauda apkopes laikā, ūdens kvalitātes regulēšana, drošības riski) notekūdeņu attīrīšanas iekārtām. Spiediens un problēmas, ko rada iztukšošana apkopes vajadzībām, padara regulāras iztukšošanas iespējamību aeratora tīrīšanai salīdzinoši vāju.
Ņemot vērā tradicionālās manuālās tīrīšanas pēc iztukšošanas daudzos trūkumus, -augstās izmaksas, augsts ekspluatācijas risks un neoptimāla tīrīšanas efektivitāte-ir īpaši svarīgi pētījumi par smalko burbuļu aeratoru tiešsaistes tīrīšanu, izmantojot tiešsaistes ķīmiskās dozēšanas ierīces normālos aerācijas apstākļos.
Šajā pētījumā tika izvēlēts rūpnīcas projekts kā tiešsaistes ķīmiskās tīrīšanas tehnoloģijas lauka pārbaudes vieta. Iekārtas kopējā notekūdeņu attīrīšanas jauda ir 600 000 tonnu dienā, kas tiek būvēta četrās kārtās. Trešā-posma projekta apstrādes jauda ir 100 000 tonnu dienā, izmantojot AAO procesu; ceturtā-posma projekta apstrādes jauda ir 200 000 tonnu dienā, izmantojot MBR procesu. Notekūdeņu kvalitāte atbilst A kategorijas standartam GB 18918-2002 "Piesārņojošo vielu izplūdes standarts sadzīves notekūdeņu attīrīšanas iekārtām". Tiešsaistes tīrīšana tika veikta smalko burbuļu aeratoriem trešās un ceturtās fāzes aerobikas tvertnēs, kas bija darbojušās 6-7 gadus.
2. Tiešsaistes ķīmiskās tīrīšanas tehnoloģijas princips
Tiešsaistes ķīmiskās tīrīšanas tehnoloģija ietver īpašu ķīmisku vielu pievienošanu aerācijas sistēmai, lai ķīmiskās iedarbības rezultātā izšķīdinātu vai izkliedētu aizsērējušas vielas. Šie līdzekļi var būt skābi, sārmaini, oksidējoši vai helātus veidojoši. Piemēram, daži skābie aģenti var izšķīdināt sārmainas nogulsnes, piemēram, kalcija karbonātu, savukārt oksidētāji var noārdīt mikroorganismu radītos organiskos aizsprostojumus.
2.1. Kopējo piesārņotāju analīze
Piesārņojošās vielas, kas pielīp pie aeratoru virsmām, ir daudzveidīgas, un to sastāvs ir cieši saistīts ar notekūdeņu īpašībām, attīrīšanas procesiem un ekspluatācijas apstākļiem. Parastie piesārņotāji tiek analizēti šādi:
- Neorganiskie piesārņotāji: iekļaujiet kalcija un magnija savienojumus, sulfīdus, metālu oksīdus un hidroksīdus, kas galvenokārt rodas ķīmisko nogulsnēšanās un jonu pārsātinājuma rezultātā. To primārā ietekme uz aeratoriem ir poru aizsērēšana, samazināta aerācijas efektivitāte, palielināts sistēmas enerģijas patēriņš, palielināta aerācijas pretestība un samazināta skābekļa pārnešanas efektivitāte.
- Organiskie piesārņotāji: Iekļaujiet mikrobu bioplēvi, suspendētās organiskās daļiņas, taukus/eļļas un organiskos koloīdus. Mikrobu bioplēve galvenokārt veidojas mikrobu kolonizācijas un ārpusšūnu polimēru vielas (EPS) adhēzijas dēļ. Tās apdraudējumi ietver anaerobas mikrovides radīšanu un toksisku gāzu (piemēram, H₂S) izdalīšanos. Organiskie koloīdi veidojas hidrofobās mijiedarbības un elektrostatiskās adsorbcijas dēļ, veidojot hidrofobus slāņus, kas kavē gāzes izdalīšanos un ietekmē aerācijas vienmērīgumu.
- Saliktie piesārņotāji (neorganiskie{0}}organiskie jauktie piesārņotāji): iekļaujiet bioloģisko-ķīmisko jaukto katlakmens un dūņu daļiņu piestiprināšanos, kas galvenokārt veidojas fiziskas ieslodzījuma un ķīmiskās saites rezultātā. To ietekme ietver aeratora virsmas pārklāšanu, efektīvā aerācijas laukuma samazināšanu, aprīkojuma novecošanas paātrināšanu un apkopes ciklu saīsināšanu.
Veicot rūpnīcas aerācijas sistēmas apkopes pārbaudes, tika konstatētas šādas problēmas: ① Ilgstoša aeratoru zemūdens darbība kopā ar pieaugošo kalpošanas laiku izraisīja ievērojamu O-gredzenveida blīvējumu novecošanos savienojuma vietās, kā rezultātā radās gāzes noplūde; ② Darbības laikā nepārtraukta dūņu nogulsnēšanās un ražošanas procesa kontroles regulēšana izraisīja augstāku dūņu koncentrāciju noteiktos apgabalos, netieši izraisot nopietnu zvīņošanos uz aeratora membrānas virsmām, kā parādīts2. attēls; ③ Ja dūņu koncentrācija bioloģiskās reakcijas tvertnēs ir pārāk augsta, dūņu vecums pagarinās, palielinot normālai mikrobu darbībai nepieciešamo izšķīdušā skābekļa daudzumu un paaugstinot prasības skābekļa padeves sistēmai; ④ Palielināts jauktā šķidruma blīvums aerācijas tvertnēs palielina pretestību, kā rezultātā palielinās elektroenerģijas patēriņš mehāniskai vai pūtēja aerācijai; ⑤ Daži piesārņojumi bija iekļuvuši aerācijas porās, ietekmējot sistēmas aerāciju, kā parādīts3. attēls. Pamatojoties uz piesārņojošo vielu veidošanās cēloņiem, tika noteikts, ka skala uz aeratoru virsmām satur neorganiskos piesārņotājus, organiskās vielas, olbaltumvielas u.c.
2.2. Tīrīšanas līdzekļu izvēle
Membrānas piesārņojuma veidiem ir jāizvēlas piemēroti ķīmiskie tīrīšanas līdzekļi. Šie līdzekļi var iekļūt caur aerācijas porām caurules sieniņā līdz telpai starp membrānu un caurules sieniņu, panākot membrānas virsmas un tās poru attīrīšanu. Tīrīšanas līdzekļa veida izvēlei jābalstās uz membrānas faktiskajām fizikāli ķīmiskajām īpašībām, piesārņotāju veidiem un piesārņojuma pakāpi. Tīrīšanas līdzeklim jābūt bioloģiski noārdāmam un nav -toksisks organismiem, un tas spēj efektīvi noņemt neorganiskās nogulsnes no gaisa caurules sienām un difuzoru iekšpuses. Tam jābūt ar labu tīrīšanas efektivitāti pret aizsprostojumu (pazīstams arī kā "gāzes fāzes aizsērēšana"), ko izraisa piesārņotāji, daļiņas vai putekļi ventilatora aerācijas sistēmu ieplūdes gaisā, eļļas noplūdes no pūtējiem un rūsa no iekšējiem gaisa cauruļvadiem.
Pie sārmainiem tīrīšanas līdzekļiem pieder nātrija hidroksīds, nātrija karbonāts, nātrija fosfāts, nātrija silikāts, kālija hidroksīds utt. Nātrija hidroksīds ir izplatīts ķīmiskais līdzeklis notekūdeņu attīrīšanas procesos notekūdeņu pH paaugstināšanai, tāpēc to var izvēlēties kā sārmainu tīrīšanas līdzekli.
Skābie tīrīšanas līdzekļi ietver sērskābi, sālsskābi, slāpekļskābi, citronskābi, skābeņskābi, fosforskābi uc Citrātam ir spēcīga helātu veidošanās spēja tādiem joniem kā mangāns un dzelzs, un praksē, salīdzinot ar minerālskābēm, citronskābe ir salīdzinoši vāja, mazāk kodīga uz iekārtām, kā arī bioloģiski viegli klasificējama, jo citronskābe ir drošāka. skābs tīrīšanas līdzeklis.
1. tabulaparāda tīrīšanas līdzekļu kategorijas un veiktspēju, ko parasti izmanto membrānas piesārņošanai.
2.3. Tiešsaistes tīrīšanas ierīces dizains
Ņemot vērā spiedienu smalko burbuļu aerācijas sistēmu darbībā un daudzās atzarojuma caurules, īpaši svarīgi ir izstrādāt piemērotu tiešsaistes dozēšanas ierīci smalko burbuļu aeratoriem. Šajā pētījumā izstrādātā dozēšanas tīrīšanas ierīce ietver šķīdināšanas/atšķaidīšanas ierīci un dozēšanas vienību, kā parādīts4. attēls.
Šķīdināšanas/atšķaidīšanas vienība galvenokārt sastāv no sagatavošanas tvertnes, maisītāja un līmeņa mērītāja, ko izmanto līdzekļu šķīdināšanai un atšķaidīšanai. Ievadot noteiktu ūdens daudzumu sagatavošanas tvertnē, pievienojot līdzekli un iedarbinot maisītāju, var sagatavot noteiktas koncentrācijas līdzekli lietošanai dozatorā.
Dozēšanas vienība galvenokārt sastāv no dozēšanas tvertnes, izplūdes vārsta, dozēšanas vārsta, līdzsvara vārsta, padeves vārsta un dažām cauruļvadu sistēmām. Dozēšanas tvertnes apakšdaļa ir savienota ar dozēšanas cauruli, kas tālāk sazarojas vairākās dozēšanas apakšcaurulēs. Visas dozēšanas apakš-caurules ir savienotas viena-ar-vienu ar vairākām aerācijas atzarojuma caurulēm, kuras savukārt ir savienotas ar vairākiem smalko burbuļu aeratoriem, tādējādi sasniedzot smalko burbuļu aeratoru tīrīšanas mērķi.
Īstenošanas laikā katrā bioloģiskās reakcijas tvertņu aerācijas atzarojuma caurulē tika izurbts Φ15 mm caurums kā dozēšanas pieslēgvieta, caur kuru tika uzstādīta neilona dozēšanas caurule, lai nogādātu līdzekli uz smalkajiem burbuļu aeratoriem, samazinot aģenta zudumus. Vienlaikus aerācijas atzarojumā tika izurbts papildu caurums kā līdzsvara gāzes caurule, lai izlīdzinātu spiedienu starp dozēšanas tvertni un aerācijas atzarojuma cauruli. Aerācijas atzaru caurulēs urbtie caurumi normālas darbības laikā tiek noslēgti ar aizbāžņiem, un dozēšanas laikā tiek uzstādīti ātrās -savienojuma spaiļu piederumi, lai nodrošinātu ātru uzstādīšanu un noņemšanu.
3. Tiešsaistes dozēšanas tīrīšanas ierīces lietošana
Šajā tiešsaistes dozēšanas tīrīšanas eksperimentā smalkie burbuļu aeratori tika ievietoti bioloģiskajās tvertnēs. Smalkās burbuļu aeratora membrānās caur aerācijas atzarojuma caurulēm tika ievadīts specifisks tīrīšanas šķīdums, ļaujot tam plūst uz padeves pusi, lai sadalītu membrānas virsmai pielipušos organisko vielu, tādējādi atjaunojot transmembrānas spiediena starpību un panākot tīrīšanas efektu. Eksperimentālā plānojuma pamatā bija trīs mainīgie: līdzekļa veids, līdzekļa koncentrācija un tīrīšanas laiks. Pārbaudes shēma ir parādīta2. tabula.
3.1. Tiešsaistes dozēšanas tīrīšanas efekta analīze
Pēc tīrīšanas aerācijas virsmas sensorais novērojums vietā parādīja mazāku burbuļu izmēru, kas izplūst no aerācijas tvertnes virsmas, un vienmērīgāku aerāciju.5. attēlsparāda aerācijas sensoro izskatu pirms un pēc tīrīšanas.
Pēc tīrīšanas ar dažādiem līdzekļu veidiem un koncentrācijām aeratori konsekventi uzrādīja palielinātu plūsmas ātrumu un pazeminātu cauruļvada spiedienu, atjaunojot plūsmas ātrumu. Pēc apstrādes ar dažādām tīrīšanas metodēm aerācijas efektivitāte tika atjaunota dažādās pakāpēs. Apvienotie dati par palielinātu gaisa plūsmu un samazinātu spiedienu cauruļvadā liecina, ka dažādiem aģentu veidiem, koncentrācijām un tīrīšanas laikiem ir atšķirīga ietekme uz aeratora atjaunošanu.6. attēli un 7parādīt plūsmas ātruma un spiediena izmaiņas attiecīgi pirms un pēc tīrīšanas.
Aeratoru atjaunošanas efektivitāte pēc nātrija hidroksīda tīrīšanas bija nedaudz zemāka nekā pēc citronskābes. Nātrija hidroksīda augstā šķīdība ūdenī izraisa ievērojamu siltuma izdalīšanos pēc šķīdināšanas. Kopā ar spēcīgo higroskopiskumu, sārmainību un kodīgumu, šīs īpašības prasa veikt papildu piesardzības pasākumus praktiskajās darbībās. No tīrīšanas darbības drošības viedokļa nātrija hidroksīds nav vēlamais tīrīšanas līdzeklis. Tāpēc, izvēloties tīrīšanas līdzekļus, rūpīgi jāizvērtē to drošība un lietošanas ērtums, lai nodrošinātu operatora drošību un optimālu tīrīšanas efektivitāti.
Testa rezultāti parādīja, ka pēc tiešsaistes dozēšanas tīrīšanas aerācija bioloģiskajās tvertnēs kļuva vienmērīgāka, palielinājās smalko burbuļu aeratoru plūsmas ātrums, ievērojami samazinājās cauruļvada spiediens un bija ievērojams tīrīšanas efekts.
3.2 Tehniskās priekšrocības
- Samazina dīkstāves laiku: Salīdzinot ar tradicionālo demontāžas tīrīšanu, tiešsaistes dozēšanas tīrīšanai nav nepieciešama aerācijas sistēmas apturēšana, izvairoties no notekūdeņu attīrīšanas procesa pārtraukumiem un atslēgšanas izraisītas attīrīšanas efektivitātes samazināšanās.
- Uzlabo tīrīšanas efektivitāti: Līdzekļi var iekļūt dziļi porās, efektīvi attīrot--aizsniedzamās vietas. Pēc lietošanas dažās sadzīves notekūdeņu attīrīšanas iekārtās ievērojami uzlabojās aerācijas vienmērīgums un ievērojami palielinājās skābekļa pārneses efektivitāte.
- Samazina darbaspēka intensitāti un izmaksas: novērš nepieciešamību pēc manuālas aeratoru demontāžas un salikšanas, samazinot roku darbu un aprīkojuma bojājumu risku biežas demontāžas dēļ, tādējādi ietaupot uzturēšanas izmaksas. Tiešsaistes ķīmiskās tīrīšanas izmaksas smalko burbuļu aeratoriem ir 0,47 RMB/t, savukārt tradicionālās manuālās tīrīšanas izmaksas veciem aeratoriem ir 13,3 RMB/t. Tiek lēsts, ka ikgadējie ietaupījumi no smalko burbuļu aeratora tīrīšanas izmaksām ir 515 000 RMB. Salīdzinot ar tradicionālo veco aeratoru manuālo tīrīšanu, tiešsaistes ķīmiskā tīrīšana piedāvā ievērojamas ekonomiskās priekšrocības.
- Pagarina aerācijas iekārtu kalpošanas laiku: Izmantojot tiešsaistes ķīmisko tīrīšanu, smalko burbuļu aeratoru aerācijas efekts tiek efektīvi uzlabots, uzlabojot aeratora veiktspēju un zināmā mērā pagarinot aerācijas iekārtu kalpošanas laiku, efektīvi samazinot ventilatora slodzi.
- Nodrošina vairāk iespēju ražošanas plānošanai un apkopes plāniem: Izmantojot tiešsaistes ķīmisko tīrīšanu, burbuļu sadalījums kļūst vienmērīgāks, gaisa caurules spiediens tiek efektīvi samazināts, plūsmas ātrums ievērojami palielinās, ievērojami uzlabojot skābekļa pārneses ātrumu un nodrošinot stabilu ūdens kvalitātes regulēšanas garantiju.
4. Secinājums
Tiešsaistes ķīmiskās tīrīšanas tehnoloģija smalko burbuļu aeratoriem ir nozīmīga pielietojuma vērtība notekūdeņu attīrīšanas iekārtās. Ar tās racionālu pielietojumu var efektīvi atrisināt aizsērēšanas problēmas smalko burbuļu aeratoros, uzlabot aerācijas sistēmas darbību, samazināt dīkstāves un ekspluatācijas izmaksas, kā arī nodrošināt stabilu, efektīvu notekūdeņu attīrīšanas iekārtu darbību. Tradicionālās manuālās tīrīšanas ierobežojumi virzīs nozari uz tīrīšanu tiešsaistē. Jaunu iekārtu un inteliģentu vadības sistēmu parādīšanās ievērojami samazina tiešsaistes tīrīšanas darbības grūtības. Kopā ar politikas un vides noteikumiem, kuros uzsvērta oglekļa neitralitāte un ūdens resursu pārstrāde, kas netieši veicinās tiešsaistes tīrīšanas tehnoloģiju izmantošanu. Nākotnē aģentu sastāvu var optimizēt un izpētīt vairāku-līdzekļu sinerģiskas tīrīšanas tehnoloģijas. Turklāt, lai labāk pielāgotos dažādu notekūdeņu attīrīšanas iekārtu vajadzībām, var veikt dozēšanas kontroles stratēģijas un iekārtu izlūkošanas pētījumus.