Tło projektu
- Problem:System oczyszczania oczyszczalni ścieków dobiegł końca i występują problemy, takie jak normalne tłumienie strumienia magnetycznego, pękanie włókien i zmniejszona wydajność produkcyjna.
- Bramka:Zbuduj system membranowy o wydajności 50 000 m³/dobę wraz z towarzyszącym sprzętem.
- Trudności:1. Osiągnąć standard jakości ścieków klasy A. 2. Usunąć azot i fosfor w procesie biochemicznym
Wraz z wymogami rozwoju miast, monitoringiem środowiska i oczyszczaniem wód czarnych i zapachowych wzrosło zapotrzebowanie na oczyszczanie ścieków w okolicach oczyszczalni ścieków. System membran MBR działa od 2013 roku i wykorzystuje elementy membrany do ultrafiltracji z pustymi włóknami PVDF o wielkości porów 0,1 μm. Oczyszczalnia ścieków ma projektowaną wydajność oczyszczania na poziomie 10 000 metrów sześciennych dziennie i wykorzystuje proces AAO+MBR. Oczyszczone ścieki spełniają normę klasy A normy dotyczącej usuwania zanieczyszczeń dla miejskich oczyszczalni ścieków (GB 18919-2002). Obecnie musi zmodernizować system membran MBR, aby sprostać potrzebom produkcyjnym i społecznym.
Przegląd oczyszczalni ścieków
Przepływ procesu
Przebieg procesu, jak pokazano na rysunku 1, obejmuje obróbkę podstawową przy użyciu grubych i drobnych sit, napowietrzonych komór piasku i sit membranowych w celu usunięcia substancji nieorganicznych i ochrony systemu MBR z odstępem 1 mm w sitach membranowych. Oczyszczanie wtórne wykorzystuje proces AAO+MBR, obejmujący-zbiornik przedbeztlenowy i w razie potrzeby ulepszone chemiczne usuwanie fosforu w zbiorniku aerobowym. Przed odprowadzeniem ścieki są dezynfekowane promieniami UV. Oczyszczanie osadów polega na fizycznym zagęszczeniu i głębokim odwodnieniu za pomocą ramy płytowej w celu uzyskania zawartości wilgoci na poziomie 50-60% przed usunięciem na zewnątrz.
Jakość wpływów i ścieków
Oczyszczalnia została zaprojektowana tak, aby osiągnąć standardy jakości ścieków klasy A. Ponieważ dopływ obejmuje wody deszczowe, stężenia napływających ścieków mogą się różnić, co wymaga skupienia się na usuwaniu azotu i fosforu w procesie biochemicznym.
Aktualny stan i problemy w systemie membran MBR
Stan wyposażenia systemu MBR
Basen membranowy MBR i pomieszczenie sprzętowe*: Basen membranowy MBR, podłączony do basenów do dezynfekcji AAO i UV, składa się z dwóch prostokątnych podziemnych zbiorników po 11 ogniw w grupie, przy czym każda komora zawiera 8 kaset membran (w sumie 176 zestawów membran z włókien PVDF z<0.1 μm pores and a total surface area of approximately 281,600 m²). The system operates with 22 independently controlled production units divided into two separate systems for easy maintenance, allowing both online and offline cleaning. The equipment room houses production, vacuum, backwash, and sludge pumps, along with air scrubbers using 4 air suspension centrifugal blowers (3 operating, 1 standby; parameters: Q=208 Nm³/min, P=50 kPa).
Czyszczalnia chemiczna*: Znajduje się nad obszarem produkcyjnym i zawiera 3 zbiorniki chemiczne na kwasy, zasady i NaClO dla systemu MBR.
Tryb operacyjny MBR*: Baseny membranowe działają w trybie produkcji przez 8 minut i trybie przedmuchu powietrzem przez 2 minuty. Każdy basen poddawany jest co godzinę CEB (czyszczenie online), obejmującemu 10-minutowe mycie chemiczne, 15-minutową przerwę, 5-minutowe mycie, 8-minutowe płukanie i 17-minutową przerwę. Czyszczenie offline odbywa się co tydzień na jednej puli membranowej.
Problemy i przyczyny w systemie membran MBR
Główne problemy obejmują zmniejszenie strumienia/zmniejszoną wydajność/pęknięcie włókien i zatykanie/zwiększoną częstotliwość i intensywność czyszczenia. Powody obejmują:
1. Membrana osiąga projektowany okres trwałości -, wydajność spada, co wpływa na przepływ i pojemność
2. Nadmierna częstotliwość i intensywność czyszczenia ręcznego - powodująca pękanie i wypadanie włókien, zmniejszająca efektywną powierzchnię membrany
3. Nieodwracalne skalowanie, zwiększone ciśnienie transbłonowe - wpływające na strumień
4. Zwiększone czyszczenie -, skracające efektywny czas pracy, co skutkuje zmniejszoną wydajnością produkcyjną
5. Wczesna konserwacja, niewłaściwe czyszczenie - pogłębiające degradację membrany
Rozwiązania
1. Podejście ogólne
Modernizacja pozwoli zachować istniejące wymiary kasety, jednocześnie modyfikując strukturę wewnętrzną i zastępując obecne moduły membranami ultrafiltracyjnymi PVDF o większym strumieniu (<0.1 μm).
2. Obliczenia projektowe
Strumień prądu*: Każde ogniwo membranowe ma 8 kaset o powierzchni membrany 12 800 m² na ogniwo, a strumień prądu mieści się w zakresie od 7,8 do 15,6 l/(m²·h).
Parametry operacyjne*: System będzie działał w trybie 8 minut włączenia i 2 minut wyłączenia, przy czym jeden basen membranowy będzie wyłączony w celu codziennego czyszczenia, a drugi będzie co godzinę czyszczony online. Aby osiągnąć zakładaną wydajność, całkowita powierzchnia membrany na stronę musi wynosić co najmniej 140 800 m², przy zapotrzebowaniu na strumień w zakresie 13,6–22,7 l/(m²·h).
3. Plan aktualizacji
Wymiana obecnych modułów na membrany-o wyższej wydajności, aktualizacja powiązanego sprzętu i konserwacja oryginalnych kaset, rurociągów i konstrukcji napowietrzających. Nowe moduły mają minimalne zapotrzebowanie na strumień wynoszące średnio 18,2 l/(m²·h), przy oczekiwanej żywotności wynoszącej 5 lat i współczynniku uszkodzeń poniżej 0,5% w tym okresie.
Szacunek inwestycji
Szacunkowa inwestycja w modernizację jednej strony (50 000 t/d) wynosi 22 miliony RMB, a koszty wyposażenia podstawowego oszacowano na podstawie bieżących cen rynkowych.
Po-uaktualnieniu wydajność i optymalizacja
Po uruchomieniu zmodernizowany system osiągnął maksymalną wydajność 60 000 m³/dzień i średnią 52 000 m³/dzień, spełniając wymagania projektowe. Działania optymalizacyjne obejmowały:
1. Dostosowanie procedur czyszczenia do kombinacji płukania wstecznego wodnego i chemicznego w stężeniu 300 mg/l.
2. Modyfikacja etapów czyszczenia: płukanie wsteczne wodą przez 2 minuty dziennie; dla CEB, zatrzymanie produkcji, wstrzyknięcie chemikaliów na 15 min, napowietrzanie przez 15 min i płukanie wodą przez 10 min.
3. Minimalizacja ręcznego czyszczenia, aby uniknąć uszkodzenia włókien.
4. Monitorowanie skuteczności szorowania powietrzem, regulacja przepływu powietrza, aby zapobiec gromadzeniu się osadu.
5. Usprawnienie obróbki wstępnej w celu ograniczenia zanieczyszczeń na późniejszych etapach.
Wniosek
1. Zakładowi udało się zwiększyć całkowitą powierzchnię membrany i poprawić wydajność membrany bez zmiany infrastruktury.
2. Po-modernizacji ustalono zoptymalizowane etapy czyszczenia i procedury konserwacji w oparciu o doświadczenie operacyjne.
3. Technologia MBR zapewnia wysoką jakość ścieków i zwartą konstrukcję, ale może być ograniczona wyższymi wymaganiami operacyjnymi. Ten przypadek stanowi punkt odniesienia dla innych klientów chcących unowocześnić swoje systemy membranowe.