Veebipõhise keemilise puhastuse tehnoloogia rakendamine reoveepuhastusjaamades peenmulliga aeraatoritele
Peenmulliga aeraatoreid kasutatakse laialdaselt reoveepuhastites õhutusseadmetena tänu nende lihtsale konstruktsioonile, kõrgele hapniku kasutamise efektiivsusele, usaldusväärsele jõudlusele, ummistumiskindlate-pooride, reovee tagasivoolu vältimise, ühtlase ümbermõõdulise pingejaotuse, pika kasutusea, lihtsa paigaldamise ja hooldamise ning madalate süsteemikulude tõttu. Peenmulliga õhutussüsteemid, mis on reoveepuhastuse hapnikuvarustuse põhikomponent, võivad pikaajalisel-kasutamisel kergesti ummistuda määrdumise ja biokile tõttu, mis seab nende toimivuse säilitamisele olulisi väljakutseid. Veebipõhine keemilise puhastuse tehnoloogia pakub sellele probleemile tõhusa lahenduse.
1. Peenmulliga aeraatori ummistumise teke ja ohud
Pärast pikaajalist töötamist on peenmulliga aeraatorid vastuvõtlikud ummistumisele, mida tavaliselt liigitatakse saasteainete ummistuse vormi alusel "sisemiseks ummistumiseks" ja "välisteks ummistumiseks". "Sisemine ummistus" viitab peente osakeste, nagu kolloidosakesed ja lahustunud makromolekulid, ladestumisele segatud vedelikust pooridesse, mis viib pooride ummistumiseni. "Väline ummistus" viitab katlakivi tekitavate ainete sadestumisele veepoolsele membraanipinnale. Seda tüüpi ummistus kipub pidevalt suurendama membraani õhu väljavoolu takistust, mis põhjustab suurenenud survet membraanile ja pooride suuruse järkjärgulist suurenemist. Aja jooksul võib see kergesti põhjustada membraani rebenemist. Kui membraan rebeneb, ulatub löök aeratsiooni efektiivsuse hävimisest kuni süsteemi konstruktsioonikahjustuseni, mistõttu võib tekkida vajadus seiskamiseks hoolduseks või aeraatori väljavahetamiseks.
Peenmulliga aeraatorite ummistusprobleemid suurendavad tööriske:
- Elektritarbimise kulu vaatenurgast: aeraatorite ummistumisel torujuhtme rõhk tõuseb, sundides puhureid töötama suure-koormuse ja suure-energia{2}}tarbimisega tingimustes. See suurendab energiatarbimist ja mõjutab ka ventilaatori eluiga.
- Keskkonnariskide vaatenurgast: Ebaühtlane õhutamine vähendab hapniku ülekandekiirust, piirab protsessi juhtimise paindlikkust ja võib tõsistel juhtudel tõsiselt mõjutada heitvee kvaliteeti.
- Majanduskulude vaatenurgast: Käsitsi puhastamise hind pärast paakide tühjendamist on kõrge.
- Ohutuse vaatenurgast: Käsitsi puhastamine pärast tühjendamist nõuab muda eemaldamiseks mahutitesse sisenemist, mis hõlmab sisenemist kinnisesse ruumi ja ajutisi elektritöid, suurendades sellega elektri- ja isikuohutuse ohtude ohtu.Joonis 1näitab aeraatori ummistumisest tingitud muda kogunemise nähtust.
Seetõttu on peenmulliga aeraatorite regulaarne hooldus ja puhastamine nende töövõime tagamiseks ülioluline. Traditsioonilised aeraatori hooldus- ja puhastusmeetodid nõuavad bioloogiliste reaktsioonide mahutite täielikku tühjendamist. Reoveepuhastusseadmete ulatuslik-hooldus ja puhastamine võib mõjutada tavalist reoveepuhastust ja -juhtimist või nõuda vastavate valitsusasutuste nõusolekut, kui seda tehakse konkreetsetes kohtades (nt linna drenaaživõrkudega kaetud alad või joogiveeallikate kaitsevööndid). See protsess hõlmab mitmeid ohtlikke toiminguid (nt suletud ruumi sisenemine), millel on palju riske ja puudusi, mis toovad reoveepuhastitele kaasa märkimisväärse majandusliku koormuse ja potentsiaalsed kulud (nt valitsussuhetega kooskõlastamine, puhastusvõimsuse vähenemine hoolduse ajal, veekvaliteedi reguleerimine, ohutusriskid). Tühjendamisega seotud rõhk ja väljakutsed hoolduseks muudavad regulaarse tühjendamise teostatavuse aeraatori puhastamiseks suhteliselt nõrgaks.
Arvestades traditsioonilise käsitsi puhastamise arvukaid puudusi pärast tühjendamist, on -kõrge hind, kõrge kasutusrisk ja ebaoptimaalne puhastustõhusus-eriti oluline uurimine peenmulliga aeraatorite võrgupuhastuse kohta, kasutades elektroonilisi kemikaalide doseerimisseadmeid tavalistes õhutustingimustes.
Selles uuringus valiti tehaseprojekt veebipõhise keemilise puhastustehnoloogia välikatsekohaks. Tehase reoveepuhastusvõimsus on kokku 600 000 tonni ööpäevas, mis on ehitatud neljas etapis. Kolmanda-etapi projekti töötlemisvõimsus on 100 000 tonni päevas, kasutades AAO protsessi; neljanda-faasi projekti töötlemisvõimsus on 200 000 tonni päevas, kasutades MBR-protsessi. Heitvee kvaliteet vastab A-klassi standardile GB 18918-2002 "Saasteainete heitestandard olmereoveepuhastitesse". Veebipuhastus viidi läbi 6-7 aastat töös olnud kolmanda ja neljanda faasi aeroobsete paakide peenmull-aeraatoritel.
2. Veebipõhise keemilise puhastuse tehnoloogia põhimõte
Veebipõhine keemilise puhastuse tehnoloogia hõlmab spetsiifiliste keemiliste ainete lisamist õhutussüsteemi, et lahustada või hajutada ummistuvaid aineid keemilise toime kaudu. Need ained võivad olla happelised, aluselised, oksüdeerivad või kelaativad. Näiteks võivad mõned happelised ained lahustada leeliselisi sademeid, nagu kaltsiumkarbonaat, samas kui oksüdeerivad ained võivad lagundada mikroorganismide tekitatud orgaanilisi ummistusi.
2.1 Tavaliste saasteainete analüüs
Aeraatori pindadele kleepuvad saasteained on mitmekesised ning nende koostis on tihedalt seotud reovee omaduste, puhastusprotsesside ja töötingimustega. Tavalisi saasteaineid analüüsitakse järgmiselt:
- Anorgaanilised saasteained: kaasa arvatud kaltsiumi- ja magneesiumiühendid, sulfiidid, metallioksiidid ja hüdroksiidid, mis pärinevad peamiselt keemilisest sadestumisest ja ioonide üleküllastumisest. Nende esmane mõju aeraatoritele hõlmab pooride ummistumist, aeratsiooni efektiivsuse vähenemist, süsteemi suurenenud energiatarbimist, suurenenud õhutustakistust ja hapnikuülekande efektiivsuse vähenemist.
- Orgaanilised saasteained: Kaasake mikroobide biokile, hõljuvad orgaanilised osakesed, rasvad/õlid ja orgaanilised kolloidid. Mikroobide biokile moodustub peamiselt mikroobide kolonisatsiooni ja rakuvälise polümeerse aine (EPS) adhesiooni tõttu. Selle ohud hõlmavad anaeroobse mikrokeskkonna loomist ja mürgiste gaaside (nt H₂S) eraldumist. Orgaanilised kolloidid tekivad hüdrofoobse interaktsiooni ja elektrostaatilise adsorptsiooni tõttu, luues hüdrofoobseid kihte, mis takistavad gaasi vabanemist ja mõjutavad aeratsiooni ühtlust.
- Liitsaasteained (anorgaanilised{0}}orgaanilised segaskaalad): kaasake bioloogiline-keemiline segatud katlakivi ja mudaosakeste kinnitumine, mis tekivad peamiselt füüsilise kinnijäämise ja keemilise sideme kaudu. Nende mõju hõlmab aeraatori pinna katmist, efektiivse õhutusala vähendamist, seadmete vananemise kiirendamist ja hooldustsüklite lühendamist.
Tehase õhutussüsteemi hooldusülevaatuste käigus tuvastati järgmised probleemid: ① Aeraatorite pikaajaline veealune töö koos kasutusea pikenemisega põhjustas O-rõngastihendite märkimisväärset vananemist ühenduskohtades, mille tulemuseks oli gaasileke; ② Töötamise ajal põhjustas pidev muda sadestamine ja tootmisprotsessi juhtimise reguleerimine teatud piirkondades muda kõrgemaid kontsentratsioone, põhjustades kaudselt tugevat katlakivi aeraatori membraani pindadel, nagu on näidatudJoonis 2; ③ Kui muda kontsentratsioon bioloogiliste reaktsioonimahutites on liiga kõrge, pikeneb muda vanus, mis suurendab normaalseks mikroobse tegevuseks vajalikku lahustunud hapniku hulka ja suurendab hapnikuvarustussüsteemi nõudeid; ④ Segavedeliku suurenenud tihedus õhutuspaakides suurendab vastupidavust, mis suurendab mehaanilise või ventilaatoriga õhutamise energiatarbimist; ⑤ Teatud saastet oli tunginud aeratsioonipooridesse, mõjutades süsteemi õhutamist, nagu näidatudJoonis 3. Saasteainete tekkepõhjuste põhjal tehti kindlaks, et aeraatori pindadel olev katlakivi sisaldas anorgaanilisi saasteaineid, orgaanilist ainet, valke jne.
2.2 Puhastusvahendite valik
Membraanireostuse tüüpide jaoks tuleb valida sobivad keemilised puhastusvahendid. Need ained võivad tungida läbi toruseina aeratsioonipooride membraani ja toruseina vahelisse ruumi, saavutades membraani pinna ja selle pooride puhastamise. Puhastusaine tüübi valik peaks põhinema membraani tegelikel füüsikalis-keemilistel omadustel, saasteainete tüüpidel ja saastumise astmel. Puhastusvahend peab olema biolagunev ja mittetoksiline organismidele, suutma tõhusalt eemaldada anorgaanilise katlakivi õhutoru seintelt ja hajutite seest. Sellel peaks olema hea puhastustõhusus ummistuste vastu (tuntud ka kui "gaasifaasi ummistus"), mis on põhjustatud saasteainetest, osakestest või tolmust puhuri õhutussüsteemide sisselaskeõhus, puhurite õlileketest ja sisemise õhutorustiku roostest.
Leeliseliste puhastusvahendite hulka kuuluvad naatriumhüdroksiid, naatriumkarbonaat, naatriumfosfaat, naatriumsilikaat, kaaliumhüdroksiid jne. Naatriumhüdroksiid on tavaline keemiline aine reoveepuhastusprotsessides reovee pH tõstmiseks, seega saab seda valida leeliseliseks puhastusaineks.
Happelised puhastusvahendid hõlmavad väävelhapet, vesinikkloriidhapet, lämmastikhapet, sidrunhapet, oksaalhapet, fosforhapet jne. Arvestades, et tsitraadil on tugev kelaatimisvõime ioonide, nagu mangaan ja raud, suhtes ning praktikas on sidrunhape võrreldes mineraalhapetega suhteliselt nõrk, vähem söövitav ja seadmete abil kergesti lagundatav, sidrunhapet, happeline puhastusvahend.
Tabel 1näitab tavaliselt membraani saastumise korral kasutatavate puhastusvahendite kategooriaid ja toimivust.
2.3 Interneti-puhastusseadme disain
Võttes arvesse rõhku peenmull-aeratsioonisüsteemide töötamisel ja arvukaid harutorusid, on peenmulliga aeraatorite jaoks sobiva veebipõhise doseerimisseadme väljatöötamine eriti oluline. Selles uuringus kavandatud doseerimispuhastusseade sisaldab lahustamis-/lahjendusseadet ja doseerimisseadet, nagu on näidatudJoonis 4.
Lahustamis-/lahjendusseade koosneb peamiselt ettevalmistuspaagist, segistist ja tasememõõturist, mida kasutatakse ainete lahustamiseks ja lahjendamiseks. Teatud koguse vee süstimisel ettevalmistuspaaki, aine lisamisel ja segisti käivitamisel saab valmistada kindla kontsentratsiooniga ainet doseerimisüksuses kasutamiseks.
Doseerimisüksus koosneb peamiselt doseerimispaagist, väljalaskeklapist, doseerimisventiilist, tasakaalustusventiilist, toiteventiilist ja mõnest torustikust. Doseerimispaagi põhi on ühendatud doseerimistoruga, mis hargneb edasi mitmeks doseerimisalam{1}}toruks. Kõik doseerimisalam-torud on ühendatud üks-ühe-aeratsiooni harutoruga, mis omakorda on ühendatud mitme peenmulliga aeraatoriga, saavutades nii peenmulliga aeraatorite puhastamise eesmärgi.
Teostamise käigus puuriti bioloogilise reaktsiooni mahutite igasse õhutusharu torusse doseerimispordina Φ15 mm auk, mille kaudu paigaldati nailonist doseerimistoru, et toimetada aine peenmulliga aeraatoritesse, vähendades aine kadu. Samaaegselt puuriti aeratsiooni harutorusse lisaauk tasakaalustusgaasitoruna, et võrdsustada rõhku doseerimispaagi ja aeratsiooni harutoru vahel. Aeratsiooni harutorudesse puuritud augud suletakse tavatöö käigus pistikutega ning kiireks paigaldamiseks ja eemaldamiseks paigaldatakse doseerimise ajal kiirühendusklemmide liitmikud.
3. Online Dosing Cleaning Device rakendus
Selles veebipõhises doseerimispuhastuskatses paigutati peenmulliga aeraatorid bioloogilistesse mahutitesse. Spetsiifiline puhastuslahus süstiti õhutusharu torude kaudu peenmulliga aeraatori membraanidesse, võimaldades sellel voolata toitepoole poole, et lagundada membraani pinnale kleepunud orgaanilist ainet, taastades seeläbi membraaniülese rõhu erinevuse ja saavutades puhastusefekti. Katse ülesehitus põhines kolmel muutujal: aine tüüp, aine kontsentratsioon ja puhastusaeg. Katseskeem on näidatud jooniselTabel 2.
3.1 Veebipõhise doseerimise puhastusefekti analüüs
Pärast puhastamist aeratsioonipinna sensoorne jälgimine kohas näitas õhutuspaagi pinnalt väljuvaid väiksemaid mullide suurusi ja ühtlasemat õhutust.Joonis 5näitab aeratsiooni sensoorset välimust enne ja pärast puhastamist.
Pärast puhastamist erinevate ainetüüpide ja kontsentratsioonidega näitasid aeraatorid pidevalt suurenenud voolukiirust ja madalamat torujuhtme rõhku ning voolukiirused taastusid. Aeratsiooni efektiivsus taastus erineval määral pärast töötlemist erinevate puhastusmeetoditega. Kombineeritud andmed suurenenud õhuvoolu ja torujuhtme rõhu vähenemise kohta näitavad, et erinevatel ainetüüpidel, kontsentratsioonidel ja puhastusaegadel on aeraatori taastamisele erinev mõju.Joonised 6 ja 7näidata voolukiiruse ja rõhu muutusi vastavalt enne ja pärast puhastamist.
Aeraatorite taastamise efektiivsus pärast naatriumhüdroksiidiga puhastamist oli veidi madalam kui pärast sidrunhapet. Naatriumhüdroksiidi hea lahustuvus vees põhjustab lahustumisel märkimisväärse soojuseralduse. Koos tugeva hügroskoopsuse, aluselisuse ja söövitavusega nõuavad need omadused praktiliste toimingute tegemisel täiendavate ettevaatusabinõude rakendamist. Puhastustööde ohutuse seisukohast ei ole naatriumhüdroksiid eelistatud puhastusvahend. Seetõttu tuleks puhastusvahendite valimisel hoolikalt hinnata nende ohutust ja kasutusmugavust, et tagada kasutaja ohutus ja optimaalne puhastustõhusus.
Katsetulemused näitasid, et pärast online-doseerimispuhastust muutus aeratsioon bioloogilistes mahutites ühtlasemaks, peenmulliga aeraatorite voolukiirus suurenes, torustiku rõhk langes oluliselt ja puhastusefekt oli märkimisväärne.
3.2 Tehnilised eelised
- Vähendab seisakuid: Võrreldes traditsioonilise lahtivõtupuhastusega, ei nõua online-doseerimispuhastus õhutussüsteemi seiskamist, vältides katkestusi reoveepuhastusprotsessis ja seiskamistest tingitud puhastuse efektiivsuse vähenemist.
- Parandab puhastamise efektiivsust: ained võivad tungida sügavale pooridesse, puhastades tõhusalt raskesti ligipääsetavaid--alasid. Pärast kasutamist mõnes olmereoveepuhastusjaamas paranes märgatavalt aeratsiooni ühtlus ja hapnikuülekande efektiivsus.
- Vähendab tööjõu intensiivsust ja kulusid: Kaob vajadus aeraatorite käsitsi lahti- ja kokkupanemise järele, vähendades käsitsitööd ja sagedasest lahtivõtmisest tulenevat seadmete kahjustamise ohtu, säästes nii hoolduskulusid. Peenmulliga aeraatorite veebipõhise keemilise puhastuse hind on 0,47 RMB/tonn, samas kui vanade aeraatorite traditsioonilise käsitsi puhastamise hind on 13,3 RMB/tonn. Hinnanguliselt ulatub aastane kokkuhoid peenmulliga aeraatori puhastuskuludelt 515 000 RMB-ni. Võrreldes vanade aeraatorite traditsioonilise käsitsi puhastamisega pakub veebipõhine keemiline puhastus olulisi majanduslikke eeliseid.
- Pikendab õhutusseadmete eluiga: Veebipõhise keemilise puhastuse abil paraneb tõhusalt peenmull-aeraatorite õhutusefekt, mis suurendab aeraatori jõudlust ja pikendab teatud määral õhutusseadmete kasutusiga, vähendades tõhusalt puhuri koormust.
- Pakub rohkem võimalusi tootmise ajastamise ja hooldusplaanide jaoks: Veebipõhise keemilise puhastuse kaudu muutub mullide jaotus ühtlasemaks, õhutoru rõhk väheneb tõhusalt, voolukiirus suureneb oluliselt, parandades oluliselt hapniku ülekandekiirust ja pakkudes kindlat tagatist vee kvaliteedi reguleerimiseks.
4. Järeldus
Veebipõhisel keemilisel puhastustehnoloogial peenmull-aeraatorite jaoks on reoveepuhastites märkimisväärne kasutusväärtus. Selle ratsionaalse kasutamisega saab tõhusalt lahendada peenmulliga aeraatorite ummistumise probleeme, parandada õhutussüsteemi jõudlust, vähendada seisakuid ja tegevuskulusid ning tagada reoveepuhastite stabiilne ja tõhus töö. Traditsioonilise käsitsi puhastamise piirangud suunavad tööstuse veebipuhastuse poole. Uute seadmete ja intelligentsete juhtimissüsteemide ilmumine vähendab oluliselt võrgupuhastuse tööraskusi. Koos poliitika- ja keskkonnaeeskirjadega, mis rõhutavad süsinikuneutraalsust ja veeressursside ringlussevõttu, mis soodustab kaudselt veebipuhastustehnoloogia rakendamist. Tulevikus saab ainete koostisi optimeerida ja uurida mitme ainega sünergilisi puhastustehnoloogiaid. Lisaks saab läbi viia doseerimiskontrolli strateegiaid ja seadmete luureuuringuid, et paremini kohaneda erinevate reoveepuhastite vajadustega.