Modernizacja dyfuzora drobnopęcherzykowego zmniejsza energię napowietrzania o 48% przy 120 000 m³/d oczyszczalni ścieków

Jak miejska oczyszczalnia ścieków o wydajności 120 000 m³/d zmniejszyła energię napowietrzania o 48% dzięki dyfuzorom drobnopęcherzykowym

Wielkoskalowa-komunalna oczyszczalnia ścieków (OŚ) w Azji Wschodniej o całkowitej projektowej wydajności120,000 m³/ddziała w czterech kolejnych fazach budowy. Obiekt obsługuje gęstą zlewnię miejską i podlega normom dotyczącym odprowadzania ścieków klasy I-A dla amoniaku-azotu.

Dwie fazy - Faza I (50 000 m³/d) i faza IV (20 000 m³/d) - działały nieprzerwanie przez wiele lat bez wymiany systemu napowietrzania. W miarę pogarszania się stanu oryginalnych dyfuzorów zespół operacyjny obiektu zaobserwował rosnące zużycie energii, niestabilną dystrybucję rozpuszczonego-tlenu (DO) i rosnące obciążenie konserwacyjne. W obliczu wyraźnych różnic w wydajności i zgodności kierownictwo zakładu zleciło firmie Aquasust zaprojektowanie i wykonanie pełnej modernizacji systemu napowietrzania jednocześnie w obu fazach.

2.1 Faza I: Zatykanie dyfuzora rurowego i niszczenie konstrukcji

Zbiorniki reakcji biologicznych fazy I były pierwotnie wyposażone w2248 dyfuzorów rurowychpracujący przy nominalnym przepływie powietrza 8 Nm3/h na jednostkę. Po latach pracy system wykazywał charakterystyczne oznaki-późnego etapu zmęczenia membrany:

Zablokowanie porów membrany
- Zanieczyszczenie-mikroporów przez biofilm i kamień nieorganiczny spowodowały koalescencję pęcherzyków, powodując przejście systemu z trybu drobnych-pęcherzyków do trybu grubych-pęcherzyków i gwałtownie zmniejszając efektywność transferu tlenu (OTE).

Starzenie się strukturalne
- Pękanie membrany EPDM i korozja montażowa spowodowały powstawanie kanałów powietrznych, generując pióropusze pęcherzyków o dużej-średnicy przy minimalnej-powierzchni kontaktu.

Marnotrawstwo energii
Dmuchawy - pracowały przy podwyższonym ciśnieniu tłoczenia (76 kPa w porównaniu z pułapem projektowym wynoszącym 81 kPa), zużywając prawie 0,146 kWh na metr sześcienny oczyszczonych ścieków - prawie przy maksymalnej wydajności.

Martwe strefy i sedymentacja osadów
- przy niewystarczającym i nierównomiernie rozłożonym przepływie powietrza pod układami rur tworzą się spokojne kieszenie, powodując gromadzenie się osadu i tworząc lokalne mikro-beztlenowe środowisko.

Kiedy przepływ powietrza w pojedynczym dyfuzorze spadnie poniżej progu projektowego, konsekwencje rozprzestrzeniają się na cały bioproces:

2.2 Faza IV: Awaria starego dyfuzora dyskowego

Faza IV była pierwotnie wyposażona w3722 dyfuzorów dyskowych tego samego formatu 270 mm, ale produktów wcześniejszej generacji. Po znacznym przekroczeniu znamionowego okresu użytkowania producenta, integralność membrany uległa zniszczeniu. Pęknięcia naprężeniowe rozprzestrzeniały się jednocześnie w wielu jednostkach, dzięki czemu mata dyfuzora funkcjonalnie odpowiada systemowi otwartych-rur. Ciśnienie wylotowe dmuchawy ustabilizowało się na poziomie 57,3 kPa (pułap projektowy: 61 kPa) - działając z minimalnym marginesem bezpieczeństwa i wytwarzając grubo-napowietrzanie pęcherzykowe przy rosnących kosztach energii.

3.1 Logika wyboru dyfuzora

  Udowodniona skuteczność przenoszenia tlenu:
Przy projektowym zakresie przepływu powietrza 2,0–6,0 Nm3/h na jednostkę, format Φ270 osiąga standardową efektywność transferu tlenu (SOTE) większą lub równą 30% w czystej wodzie, co odpowiada teoretycznej wydajności napowietrzania większej lub równej 4,5 kgO₂/kWh.

  Optymalne pokrycie obszaru usług:
Specyfikacja powierzchni użytkowej wynoszącej 0,4–0,8 m²/jednostkę jest zgodna z geometrią dna zbiornika zarówno w fazie I, jak i fazie IV, umożliwiając gęste, ale-nienakładające się pokrycie.

 Obniżone ciśnienie w układzie:
Przy równoważnej wydajności oczyszczania, format tarczy Φ270 działa przy znacznie niższej stracie oporu powietrza (mniejszej lub równej 3,5 kPa) niż dotychczasowy układ dyfuzorów rurowych, bezpośrednio zmniejszając ciśnienie robocze dmuchawy i wydłużając żywotność mechaniczną dmuchawy.

3.2 Weryfikacja projektu hydraulicznego i napowietrzającego

Faza I
 Efektywna powierzchnia podłogi aeracyjnej: ~3800 m²
 Całkowita liczba zainstalowanych dyfuzorów: 7532 jednostki
  Wynikowa powierzchnia usługowa: 0,50 m²/jednostkę (w granicach optymalnego wymiaru projektowego 0,4–0,8 m²)
  Konfiguracja dmuchaw: dwie aktywne + jedna rezerwowa, znamionowy przepływ powietrza 150 m³/min
 Przepływ powietrza przez jednostkę w warunkach projektowych: 2,39 Nm3/h/jednostkę (w oknie roboczym 2,0–6,0 Nm3/h)

Faza IV
 Efektywna powierzchnia podłogi aeracyjnej: ~1665 m²
  Całkowita liczba zainstalowanych dyfuzorów: 3076 jednostek
 Wynikowa powierzchnia usługowa: 0,547 m²/jednostka (w ramach optymalnego projektu)
 Konfiguracja dmuchaw: dwie aktywne + jedna rezerwowa, znamionowy przepływ powietrza 60 m³/min
 Przepływ powietrza w urządzeniu w warunkach projektowych: 2,34 Nm3/h/jednostkę (w oknie operacyjnym)
Obie fazy działają w dolnym-środkowym paśmie zakresu 2,0–6,0 Nm3/h, zapewniając wytwarzanie mikro-pęcherzyków, całkowite pokrycie podłogi i komfortowy margines poniżej górnego progu przepływu powietrza, który powoduje zniekształcenie membrany.

Rozwiązanie i zakres dostawy

 

Firma Aquasust dostarczyła i zainstalowała kompleksowy pakiet modernizacji napowietrzania na obu etapach oczyszczania. Zakres obejmował nie tylko elementy dyfuzora, ale także pełną infrastrukturę pomocniczą wymaganą do długoterminowej-pracy przy niskich-obsługach konserwacyjnych.

Dyfuzor drobnopęcherzykowy 4,1 Φ270 mm z EPDM - Specyfikacja techniczna

4.2 Podsumowanie ilości dyfuzorów

4.3 Sprzęt pomocniczy

 Tłumiki odpowietrzające (odgazowujące/przedmuchowe) chroniące dmuchawę podczas konserwacji
 Zawory spustowe z PCV w najniższych punktach zbiornika, ułatwiające przyszłe odwadnianie i kontrolę dyfuzora
 Dwanaście (12) zespołów myjących z membraną ze stali nierdzewnej-kwasowej-304 (faza IV) do-czyszczenia membran EPDM na miejscu bez odwadniania całego zbiornika

 

01

 

Odwadnianie i kontrola zbiornika

Każdy reaktor biologiczny wyłączano na zmianę, osad przenoszono do sąsiednich zbiorników aktywnych, a zbiornik opróżniano. Przed rozpoczęciem rozbiórki inżynierowie z firmy Aquasust przeprowadzili pełne badanie stanu istniejących bocznych rurociągów, głównych kolektorów napowietrzających i punktów kotwiczenia.

 

02

 

Usunięcie starszego systemu

Wszystkie istniejące dyfuzory, siodła i łączniki były systematycznie usuwane. Tam, gdzie boki dyfuzorów rurowych nie nadawały się do użytku, wymieniono także sieć rurociągów. Oczyszczono gruz i przygotowano podłogę zbiornika zgodnie z określonymi danymi montażowymi nowej siatki dyfuzora dyskowego.

 

03

 

Instalacja dyfuzora dyskowego Aquasust Φ270

Nowe dyfuzory dyskowe z EPDM zostały zainstalowane w siatce zaprojektowanej zgodnie z projektem hydraulicznym, przy czym każdy moment obrotowy-ustawiony jest tak, aby zapobiegać obejściu powietrza w siodle przyłączeniowym. Następnie oddano do użytku boczne rurociągi, główne kolektory, zawory spustowe i zespoły oczyszczające, a przed ponownym napełnieniem zbiornika przeprowadzono-testy ciśnieniowe.

 

04

 

Stopniowe uruchamianie i weryfikacja DO

Zbiorniki napełniono ponownie, dmuchawy uruchomiono przy zmniejszonym obciążeniu i dokonano odczytów DO w wielu punktach sieci zbiornika podczas początkowego 24-godzinnego-okresu rozruchu. Przepływ powietrza był stopniowo zwiększany do zadanej-wartości roboczej. Dane procesowe potwierdziły równomierny rozkład DO i stabilną nitryfikację w normalnym oknie rozgrzewania.

Całkowity czas trwania- witryny:Faza IV - 16 dni; Faza I - 41 dni (odzwierciedlająca większą liczbę zbiorników i objętość dyfuzora).

Zweryfikowane wyniki

Dane dotyczące wydajności rejestrowano i porównywano w podobny sposób-dla-tego samego kwartału kalendarzowego, roku-w ciągu-roku, eliminując z analizy sezonową temperaturę i zmienność obciążenia wpływającego.

6.1 Skonsolidowane porównanie wyników

6.2 Redukcja energii - Główny czynnik napędzający

Przejście w fazie I z dwóch aktywnych dmuchaw na jedną - przy prawie dwukrotnie większej wydajności - jest najwyraźniejszym dowodem wzrostu wydajności. Szacunkowy prosty zwrot inwestycji kapitałowej nastąpi w ciągu około 18 miesięcy na podstawie samych operacyjnych oszczędności energii elektrycznej.

6.3 Redukcja ciśnienia dmuchawy - Techniczny margines bezpieczeństwa

Zmniejszenie ciśnienia wylotowego dmuchawy to nie tylko oszczędność energii; niesie ze sobą wartość konstrukcyjną i niezawodność:

Faza I: Ciśnienie spadło z 76 kPa do 62 kPa przy pułapie projektowym wynoszącym 81 kPa. Szczelina robocza-do-sufitu wzrosła z 5 kPa do 19 kPa - prawie czterokrotnie zwiększając bezpieczną przestrzeń operacyjną.
Faza IV: Ciśnienie spadło z 57,3 kPa do 51,6 kPa przy pułapie 61 kPa. Przestrzeń nad głową wzrosła ponad dwukrotnie.

Niższe ciśnienie robocze oznacza mniejsze naprężenia termiczne i mechaniczne łożysk dmuchawy, wirników i silników, wydłużając żywotność sprzętu i zmniejszając prawdopodobieństwo zadziałania zaworu bezpieczeństwa, nieszczelności połączeń rurowych i nieplanowanych przestojów.

6.4 Amoniak-Usuwanie azotu- Przestrzeganie zasad i intensyfikacja leczenia

Pomimo oczyszczania większej dziennej objętości, w obu fazach poziom NH₃-N na ściekach utrzymywał się znacznie poniżej progów klasy I-A. Co ważniejsze, całkowita masa amoniaku usuwanego miesięcznie wzrosła ponad dwukrotnie:

Faza I: od 30,5 do 64,8 ton/miesiąc (+112%)
Faza IV: od 14,4 do 29,3 ton/miesiąc (+103%)
Wynik ten odzwierciedla lepszą dystrybucję DO, umożliwiającą pełną i stabilną nitryfikację w całej objętości zbiornika, co jest bezpośrednią konsekwencją równomiernego pokrycia drobnymi-pęcherzykami zapewnianego przez kratkę dyfuzora dyskowego Aquasust Φ270.

Dlaczego Aquasus

 

 

Aquasust specjalizuje się w projektowaniu, produkcji i wdrażaniu na miejscu systemów napowietrzania drobnopęcherzykowego do oczyszczania ścieków komunalnych i przemysłowych. Ten projekt demonstruje pełne-możliwości stosu, które odróżniają firmę Aquasust od dostawcy-tylko dyfuzorów:

1

Zaprojektuj-wykonaj dostawę

Od modelowania hydraulicznego i optymalizacji układu dyfuzorów po-zarządzanie instalacją na miejscu i uruchamianie procesów

2

Specyfikacja-potwierdzona wydajnością

Każdy dyfuzor dyskowy Aquasust Φ270 EPDM jest produkowany ze sprawnością większą lub równą 30% SOTE i większą lub równą 4,5 kgO₂/kWh, niezależnie weryfikowalną zgodnie z protokołami testowymi GB/T 17393

3

Integracja pomocnicza

Zespoły odpowietrzające, zawory spustowe i systemy-kwasowego mycia są dostarczane jako skoordynowany pakiet, a nie elementy dodatkowe

4

Sprawdzone wyniki w terenie

Documented post-retrofit energy reduction of 42–49%, ammonia removal improvement of >100% i redukcja ciśnienia dmuchawy do 18% w rzeczywistych warunkach miejskich

Chcesz ocenić modernizację napowietrzania w swoim obiekcie?

Skontaktuj się z zespołem inżynierów Aquasust w sprawie wymiarów zbiornika, projektowego przepływu i istniejącej specyfikacji dmuchawy. Bez żadnych kosztów przygotujemy wstępny układ nawiewników,-obliczenie obszaru usługowego i przewidywaną oszczędność energii.

  Poznaj dyfuzor dyskowy Aquasust Φ270 mm z EPDM
  Usługi modernizacji systemów napowietrzania
  Poproś o ocenę projektu