Kjemisk rengjøring på nett for bobleluftere: teknologi, bruk og kostnadsbesparelser

Anvendelse av elektronisk kjemisk renseteknologi for finbobleluftere i avløpsrenseanlegg

Finbobleluftere er mye brukt som lufteutstyr i avløpsrenseanlegg på grunn av deres enkle struktur, høye oksygenutnyttelseseffektivitet, pålitelige ytelse, tilstopping-bestandige porer, forebygging av tilbakestrømning av avløpsvann, ensartet omkretsspenningsfordeling, lang levetid, enkel installasjon og vedlikehold og lave systemkostnader. Som en nøkkelkomponent for oksygentilførsel i avløpsvannbehandling, er luftesystemer med fine bobler utsatt for tilstopping av tilsmussing og biofilm under lang-drift, noe som utgjør betydelige utfordringer for å opprettholde ytelsen. Online kjemisk renseteknologi gir en effektiv løsning på dette problemet.

1. Dannelse og farer ved tilstopping av finboblelufter

Etter langvarig drift er finbobleluftere utsatt for tilstopping, typisk kategorisert som "intern tilstopping" og "ekstern tilstopping" basert på form av forurensningsblokkering. "Intern tilstopping" refererer til avsetning av fine partikler som kolloidale partikler og oppløste makromolekyler fra den blandede væsken i porene, noe som fører til poreblokkering. "Ekstern tilstopping" refererer til avsetning av avleiringsstoffer på membranoverflaten som vender mot vannsiden. Denne typen blokkering har en tendens til kontinuerlig å øke luftmotstanden til membranen, noe som fører til økt trykk på membranen og en gradvis utvidelse av porestørrelsen. Over tid kan dette lett forårsake membranrivning. Når membranen rives, strekker støtet seg fra ødeleggelse av lufteeffektiviteten til strukturelle skader på systemet, noe som muligens nødvendiggjør avstenging for vedlikehold eller utskifting av lufter.

Tilstoppingsproblemer i finbobleluftere gir økt operasjonell risiko:

• Fra et kostnadsperspektiv for strømforbruk: Når luftere tettes, øker rørledningens trykk, noe som tvinger viftene til å operere under høye-belastninger og høye-energi-forhold. Dette øker strømforbruket og påvirker også viftens levetid.
• Fra et miljørisikoperspektiv: Ujevn lufting reduserer oksygenoverføringshastigheter, begrenser prosesskontrollfleksibiliteten og kan i alvorlige tilfeller påvirke avløpskvaliteten alvorlig.
• Fra et økonomisk kostnadsperspektiv: Kostnaden for manuell rengjøring etter tømming av tanker er høy.
• Fra et sikkerhetsperspektiv: Manuell rengjøring etter tømming krever at man går inn i tanker for fjerning av slam, som involverer inntrengning av trange rom og midlertidig elektrisk arbeid, og øker dermed risikoen for elektriske og personlige sikkerhetsfarer.Figur 1viser slamakkumuleringsfenomenet fra tilstopping av lufteren.

Derfor er regelmessig vedlikehold og rengjøring av finbobleluftere avgjørende for å sikre driftsytelsen. Tradisjonelle vedlikeholds- og rengjøringsmetoder for lufteren krever fullstendig tømming av de biologiske reaksjonstankene. Stor-vedlikehold og rengjøring av renseanlegg for avløpsvann kan påvirke normal avløpsvannbehandling og utslipp, eller kreve godkjenning fra relevante offentlige avdelinger hvis det utføres på bestemte steder (for eksempel områder dekket av urbane dreneringsnettverk eller beskyttelsessoner for drikkevannskilder). Denne prosessen involverer flere farlige operasjoner (f.eks. inngang i trange rom) med mange risikoer og ulemper, som påfører betydelige økonomiske byrder og potensielle kostnader (f.eks. koordinering med myndighetsforbindelser, redusert rensekapasitet under vedlikehold, justering av vannkvalitet, sikkerhetsrisiko) på renseanlegg for avløpsvann. Presset og utfordringene ved tømming for vedlikehold gjør at det er relativt svakt å gjennomføre regelmessig tømming for rengjøring av lufteren.

Gitt de mange ulempene med tradisjonell manuell rengjøring etter tømming, er -høye kostnader, høy operasjonell risiko og suboptimal rengjøringseffektivitet-det spesielt viktig med forskning på nettbasert rengjøring av finbobleluftere ved bruk av elektroniske kjemiske doseringsenheter under normale luftingsforhold.

Denne studien valgte et anleggsprosjekt som feltteststed for den elektroniske kjemiske renseteknologien. Anlegget har en total rensekapasitet på 600 000 tonn per dag, bygget i fire faser. Det tredje-faseprosjektet har en behandlingskapasitet på 100 000 tonn per dag, ved bruk av en AAO-prosess; det fjerde-faseprosjektet har en behandlingskapasitet på 200 000 tonn per dag, ved hjelp av en MBR-prosess. Avløpskvaliteten oppfyller Grade A-standarden i GB 18918-2002 "Utløpsstandard for forurensninger for kommunale avløpsrenseanlegg". Nettrengjøring ble utført på finbobleluftere i de aerobe tankene i tredje og fjerde fase, som hadde vært i drift i 6-7 år.

2. Prinsippet for elektronisk kjemisk renseteknologi

Online kjemisk renseteknologi innebærer å tilsette spesifikke kjemiske midler til luftesystemet for å løse opp eller spre tilstoppende stoffer gjennom kjemisk påvirkning. Disse midlene kan være sure, alkaliske, oksiderende eller chelaterende. For eksempel kan noen sure midler løse opp alkaliske bunnfall som kalsiumkarbonat, mens oksidasjonsmidler kan bryte ned organiske blokkeringer produsert av mikroorganismer.

2.1 Analyse av vanlige forurensninger

Forurensninger som fester seg til lufteoverflatene er forskjellige, og sammensetningen deres er nært knyttet til avløpsvannets egenskaper, behandlingsprosesser og driftsforhold. Vanlige forurensninger analyseres som følger:

• Uorganiske forurensninger: Inkluderer kalsium- og magnesiumforbindelser, sulfider, metalloksider og hydroksyder, hovedsakelig som stammer fra kjemisk utfelling og ioneovermetning. Deres primære innvirkning på luftere inkluderer poretilstopping, redusert lufteeffektivitet, økt systemenergiforbruk, økt luftemotstand og redusert oksygenoverføringseffektivitet.
• Organiske forurensninger: Inkluder mikrobiell biofilm, suspenderte organiske partikler, fett/oljer og organiske kolloider. Mikrobiell biofilm dannes først og fremst på grunn av mikrobiell kolonisering og ekstracellulær polymer substans (EPS) adhesjon. Dens farer inkluderer å skape anaerobe mikromiljøer og frigjøre giftige gasser (f.eks. H₂S). Organiske kolloider dannes på grunn av hydrofobe interaksjoner og elektrostatisk adsorpsjon, og skaper hydrofobe lag som hindrer gassfrigjøring og påvirker luftingsensartetheten.
• Sammensatte forurensninger (uorganisk-organisk blandet skala): Inkluder biologisk-kjemisk blandet avleiring og slampartikkelfeste, hovedsakelig dannet gjennom fysisk inneslutning og kjemisk binding. Effektene deres inkluderer å dekke lufteroverflaten, redusere effektivt lufteareal, akselerere aldring av utstyr og forkorte vedlikeholdssykluser.

Gjennom vedlikeholdsinspeksjoner av anleggets luftesystem ble følgende problemer identifisert: ① Langvarig undervannsdrift av luftere, kombinert med økt levetid, førte til betydelig aldring av O-ringtetninger ved koblingspunkter, noe som resulterte i gasslekkasje; ② Under drift resulterte kontinuerlig slamavsetning og justeringer i produksjonsprosesskontroll i høyere slamkonsentrasjoner i visse områder, noe som indirekte forårsaker alvorlig avleiring på luftemembranoverflater, som vist iFigur 2; ③ Når slamkonsentrasjonen i de biologiske reaksjonstankene er for høy, øker slamalderen, noe som øker det oppløste oksygenet som kreves for normal mikrobiell aktivitet og øker kravene til oksygentilførselssystemet; ④ Økt tetthet av blandet lut i luftetanker øker motstanden, noe som fører til høyere strømforbruk for mekanisk lufting eller viftelufting; ⑤ Noe begroing hadde trengt inn i luftingsporene, og påvirket systemets lufting, som vist iFigur 3. Basert på årsakene til dannelsen av forurensende stoffer, ble det bestemt at skalaen på lufteflatene inneholdt uorganiske forurensninger, organisk materiale, proteiner osv.

2.2 Valg av rengjøringsmidler

For typene membranforurensning må egnede kjemiske rengjøringsmidler velges. Disse midlene kan trenge gjennom luftingsporene i rørveggen til rommet mellom membranen og rørveggen, og oppnå rensing av membranoverflaten og dens porer. Valget av rengjøringsmiddeltype bør være basert på de faktiske fysisk-kjemiske egenskapene til membranen, typene forurensninger og graden av begroing. Rengjøringsmidlet skal være biologisk nedbrytbart og ikke-giftig for organismer, og effektivt kunne fjerne uorganisk avleiring fra luftrørveggene og inne i diffusorene. Den skal ha god rengjøringseffekt mot blokkeringer (også kjent som "gass-fase-tilstopping") forårsaket av forurensninger, partikler eller støv i innløpsluften til vifteluftesystemer, oljelekkasjer fra vifter og rust fra interne luftrør.

Alkaliske rengjøringsmidler inkluderer natriumhydroksid, natriumkarbonat, natriumfosfat, natriumsilikat, kaliumhydroksid, etc. Natriumhydroksid er et vanlig kjemisk middel i behandlingsprosesser for avløpsvann for å øke pH i avløpsvannet, så det kan velges som alkalisk rengjøringsmiddel.

Sure rengjøringsmidler inkluderer svovelsyre, saltsyre, salpetersyre, sitronsyre, oksalsyre, fosforsyre, etc. Gitt at citrat har sterk chelateringsevne for ioner som mangan og jern, og i praksis, sammenlignet med mineralsyrer, er sitronsyre relativt svak, mindre etsende for utstyr, og kan lett nedbrytes av mikroorganismer, selekteres som bionedbrytbare, surt rengjøringsmiddel.

Tabell 1viser kategoriene og ytelsen til rengjøringsmidler som vanligvis brukes til membranbegroing.

2.3 Design av elektronisk rengjøringsenhet

Gitt trykket ved drift av luftingssystemer med fine bobler og de mange grenrørene, er det spesielt viktig å utforme en passende online doseringsenhet for lufting med finboble. Doseringsrengjøringsenheten designet i denne studien inkluderer en oppløsnings-/fortynningsenhet og en doseringsenhet, som vist iFigur 4.

Oppløsnings-/fortynningsenheten består hovedsakelig av en forberedelsestank, røreverk og nivåmåler som brukes til å løse opp og fortynne midlene. Ved å injisere en viss mengde vann i tilberedningstanken, tilsette midlet og starte røremaskinen, kan et middel med spesifikk konsentrasjon klargjøres for bruk av doseringsenheten.

Doseringsenheten består i hovedsak av doseringstank, eksosventil, doseringsventil, balanseventil, mateventil, samt enkelte rørsystemer. Bunnen av doseringstanken er koblet til et doseringsrør, som videre forgrener seg til flere doseringsunderrør-. Alle doseringssub-rør er koblet en-til-en med flere luftingsgrenrør, som igjen er koblet til flere finbobleluftere, og dermed oppnår formålet med å rense finboblelufterne.

Under implementeringen ble det boret et Φ15 mm hull i hvert luftingsgrenrør i de biologiske reaksjonstankene som en doseringsport, gjennom hvilket et nylondoseringsrør ble installert for å levere middelet til de fine boblelufterne, noe som reduserer tapet av middel. Samtidig ble det boret et ekstra hull i lufteforgreningsrøret som balansegassrør for å utjevne trykket mellom doseringstanken og lufteforgreningsrøret. Hullene som er boret i luftingsgrenrørene er forseglet med plugger under normal drift, og hurtig-koblingsklemmene installeres under dosering for å muliggjøre rask installasjon og fjerning.

3. Bruk av elektronisk doseringsrengjøringsenhet

I dette online doseringsrenseeksperimentet ble de fine boblelufterne plassert i de biologiske tankene. Spesifikk rengjøringsløsning ble injisert inn i de fine bobleluftemembranene gjennom luftingsgrenrørene, slik at den kunne strømme mot tilførselssiden for å spalte organisk materiale som festet seg til membranoverflaten, og derved gjenopprette den transmembrane trykkforskjellen og oppnå renseeffekten. Det eksperimentelle designet var basert på tre variabler: Middeltype, middelkonsentrasjon og rengjøringstid. Testskjemaet vises iTabell 2.

3.1 Analyse av nettbasert rengjøringseffekt

Etter rengjøring viste sensorisk observasjon av lufteoverflaten på stedet mindre boblestørrelser som rømte fra luftetankens overflate og mer jevn lufting.Figur 5viser det sensoriske utseendet til lufting før og etter rengjøring.

Etter rengjøring med forskjellige middeltyper og konsentrasjoner, viste lufterne konsekvent økt strømningshastighet og redusert rørledningstrykk, med strømningshastigheter gjenopprettet. Lufteeffektiviteten ble gjenopprettet i varierende grad etter behandling med ulike rengjøringsmetoder. Kombinerte data om økt luftstrøm og redusert rørledningstrykk indikerer at ulike middeltyper, konsentrasjoner og rengjøringstider har varierende effekter på restaurering av lufteren.Figurer 6 og 7vis endringene i strømningshastighet og trykk henholdsvis før og etter rengjøring.

Restaureringseffektiviteten til luftere etter natriumhydroksidrensing var litt lavere enn etter sitronsyre. Den høye løseligheten av natriumhydroksid i vann fører til betydelig varmeavgivelse ved oppløsning. Sammen med dens sterke hygroskopisitet, alkalinitet og korrosivitet, krever disse egenskapene å ta ekstra forholdsregler i praktiske operasjoner. Med tanke på sikkerhet for rengjøring er ikke natriumhydroksid det foretrukne rengjøringsmiddelet. Derfor, når du velger rengjøringsmidler, bør deres sikkerhet og driftskomfort vurderes nøye for å sikre operatørsikkerhet og optimal rengjøringseffektivitet.

Testresultater viste at etter online doseringsrengjøring ble luftingen i de biologiske tankene mer jevn, strømningshastigheten til finbobleluftere økte, rørledningstrykket reduserte betydelig, og renseeffekten var bemerkelsesverdig.

3.2 Tekniske fordeler

• Reduserer nedetid: Sammenlignet med tradisjonell demonteringsrengjøring, krever online doseringsrengjøring ikke å stoppe luftesystemet, unngå avbrudd i avløpsrenseprosessen og redusert renseeffektivitet forårsaket av driftsstans.
• Forbedrer rengjøringseffektiviteten: Midler kan trenge dypt inn i porene, og renser effektivt-for å-nå tilstoppede områder. Etter påføring i enkelte renseanlegg for husholdningsavløp ble luftingsensartetheten merkbart forbedret, og oksygenoverføringseffektiviteten økte betydelig.
• Reduserer arbeidsintensitet og kostnader: Eliminerer behovet for manuell demontering og remontering av luftere, reduserer manuelt arbeid og risikoen for skade på utstyr fra hyppig demontering, og sparer dermed vedlikeholdskostnader. Kostnaden for kjemisk rengjøring på nett for finbobleluftere er 0,47 RMB/tonn, mens kostnaden for tradisjonell manuell rengjøring for gamle luftere er 13,3 RMB/tonn. Det er anslått at årlige besparelser på rengjøringskostnader for fine bobleluftere beløper seg til 515 000 RMB. Sammenlignet med tradisjonell manuell rengjøring av gamle luftere, gir online kjemisk rengjøring betydelige økonomiske fordeler.
• Forlenger levetiden til lufteutstyr: Gjennom nettbasert kjemisk rensing forbedres lufteeffekten til finbobleluftere effektivt, noe som forbedrer lufterens ytelse og til en viss grad forlenger levetiden til lufteutstyret, noe som effektivt reduserer viftebelastningen.
• Gir flere muligheter for produksjonsplanlegging og vedlikeholdsplaner: Gjennom online kjemisk rensing blir boblefordelingen mer jevn, luftrørtrykket reduseres effektivt, strømningshastigheten øker betraktelig, noe som forbedrer oksygenoverføringshastigheten betydelig og gir en solid garanti for vannkvalitetsregulering.

4. Konklusjon

Online kjemisk renseteknologi for finbobleluftere har betydelig bruksverdi i avløpsrenseanlegg. Gjennom sin rasjonelle anvendelse kan tilstoppingsproblemer i lufteapparater med fine bobler løses effektivt, luftesystemytelsen forbedres, nedetid og driftskostnader reduseres, og stabil, effektiv drift av renseanlegg for avløpsvann sikres. Begrensningene ved tradisjonell manuell rengjøring vil drive industrien mot nettrengjøring. Fremveksten av nytt utstyr og intelligente kontrollsystemer reduserer de operasjonelle vanskelighetene med nettrengjøring betydelig. Sammen med politikk og miljøforskrifter som legger vekt på karbonnøytralitet og resirkulering av vannressurser, som indirekte vil fremme bruken av nettbasert renseteknologi. I fremtiden kan middelformuleringer optimaliseres, og multi-middelsynergistiske renseteknologier kan forskes på. I tillegg kan doseringskontrollstrategier og forskning på utstyrsinformasjon følges for bedre å tilpasse seg behovene til ulike avløpsrenseanlegg.