تحليل الأعطال ومخطط تجديد نظام التهوية
مقدمة
النظام التهوية، كأحد مكونات نظام معالجة مياه الصرف الصحي البيولوجية، يعمل في المقام الأول على توفير الأكسجين المطلوب لعملية التمثيل الغذائي الميكروبي وتنظيم تركيز الأكسجين المذاب داخل الخزان البيولوجي. توفر الدوامات الناتجة عن ارتفاع الفقاعات والاضطرابات الناجمة عن تمزقها خلطًا فعالاً للحمأة المنشطة، مما يمنع ترسب الحمأة. بالنسبة للخزانات البيولوجية الملامسة التي تحتوي على وسائط، تعمل التهوية أيضًا على تعزيز تساقط الأغشية الحيوية القديمة من سطح الوسائط، مما يسهل تجديد الأغشية الحيوية وتعزيز نشاطها.
وتشير الدراسات إلى أن التغيرات في تركيز الأكسجين المذاب داخل الخزان البيولوجي تؤدي إلى تغيرات في الأنواع، والكمية، وحالة الحيوانات، والنشاط البيولوجي، وأنواع التمثيل الغذائي للمجتمعات الميكروبية. وبالتالي، تتأثر معدلات التفاعل وكفاءة العمليات البيوكيميائية مثل إزالة الكربون البيولوجي، وإزالة النيتروجين البيولوجي، وإزالة الفوسفور البيولوجي، مما يغير كفاءة إزالة الملوثات مثل المواد العضوية، ونيتروجين الأمونيا، والفوسفور الكلي، والنيتروجين الكلي في مياه الصرف الصحي. تؤثر الحالة التشغيلية لنظام التهوية بشكل مباشر على كفاءة إزالة الملوثات الميكروبية، وبالتالي تؤثر على أداء التنقية العام لمحطة معالجة مياه الصرف الصحي (WWTP).
ولذلك، فإن الحفاظ على نظام التهوية في حالة عمل جيدة يعد مهمة أساسية في تشغيل وصيانة محطات معالجة مياه الصرف الصحي.
1. المواد والأساليب
1.1 نظرة عامة على محطات معالجة مياه الصرف الصحي
محطة معالجة مياه الصرف الصحي بسعة تصميمية تبلغ15,000 m³/d. وتظهر مؤشرات الملوثات المؤثرة المصممة فيالجدول 1، ومعايير النفايات السائلة تلبي معيار الدرجة الأولى "معيار تصريف الملوثات لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية" (GB 18918-2002). عملية العلاج الرئيسية هي:معالجة أولية + تخثر -ترسيب + نظام بيولوجي + خزان ترسيب ثانوي + معالجة متقدمة.
في البداية، وبسبب شبكات التجميع غير المتطورة والبناء المستمر للمؤسسات المحيطة، عملت المحطة بشكل متقطع بسبب انخفاض التدفق. ومع بدء تشغيل المؤسسات المحيطة، زاد التدفق وحمل الملوثات، مما أدى إلى انتقال نظام تهوية الخزان البيولوجي إلى التشغيل المستمر على مدار 24 ساعة، مع تعديل معدلات التهوية بناءً على التدفق والحمل. خلال هذه الفترة، عمل كل من الخزان البيولوجي ونظام التهوية بشكل مستقر، مع تلبية جميع معلمات النفايات السائلة للمعايير باستمرار.
1.1.1 وصف الخزان البيولوجي
يتبنى النظام البيولوجي تخطيطًا مشابهًا لـعملية A²/O التقليدية، والتي تضم المناطق اللاهوائية، ونقص الأكسجين، والأكسجين. تنقسم كل من المناطق اللاهوائية ونقص الأكسجين إلى قسمين للعملية الترادفية متساويين الحجم، بينما تنقسم المنطقة الأكسجينية إلى أربعة. تم تركيب ستة خلاطات غاطسة في المناطق اللاهوائية ونقص الأكسجين. يتم تثبيت ناشرات الفقاعات الدقيقة الثابتة- في أسفل الأقسام في مناطق نقص الأكسجين والأكسجين، مع وجود وسائط مقلدة قابلة للاسترجاع مثبتة فوق الناشرات من أجل نمو الميكروبات. يستخدم نظام التهوية منافيخ لتزويد الهواء المضغوط إلى ناشرات الفقاعات الدقيقة -عبر الخطوط الجانبية. يتم تنظيم معدل التهوية في كل جانب بواسطة الصمامات. تم تركيب ثلاثة منافخ، تعمل في وضع الاستعداد + 1-المكون من وظيفتين.
1.1.2 وصف الخطأ
بعد ما يقرب من 5 سنوات من التشغيل المستقر، تراكمت كميات كبيرة من الحمأة في الجزء السفلي من مناطق نقص الأكسجين والأكسجين. واجهت المنافيخ في كثير من الأحيان إنذارات بارتفاع ضغط المخرج وإيقاف التشغيل الوقائي. تمزقت بعض أجهزة نشر الفقاعات الدقيقة-. ومع استمرار ارتفاع ضغط المخرج، زاد عدد مرات إغلاق المنافيخ وعدد الناشرات الممزقة. أدى فقدان الهواء بشكل كبير من خلال الناشرات المكسورة إلى انخفاض مستمر في مستويات ثاني أكسيد الكربون في الخزان البيولوجي، مما تسبب في تدهور تدريجي في جودة النفايات السائلة. وللحفاظ على الامتثال، تمت زيادة عدد المنافيخ العاملة ووقت تشغيلها. تسببت هذه الحلقة المفرغة في حدوث أضرار متكررة لمكونات المنفاخ مثل المحامل والتروس. في النهاية، تم تآكل أحد المنفاخ بشدة وتم إلغاؤه. تحولت الحمأة في المنطقة المؤكسدة إلى اللون البني الداكن، مع وجود رائحة كريهة-كريهة، كما ساءت نوعية النفايات السائلة بشكل أكبر.
1.2 تحليل سبب الخطأ
وبمراجعة السجلات التشغيلية (المتدفق، نظام التهوية، صيانة المعدات) وملاحظات الموقع، تم تحليل الأسباب على النحو التالي:
1.2.1 أسباب تلف المنفاخ
- عمليات التشغيل/التوقف المتكررة بسبب التدفق الأولي المتقطع، مما يتسبب في التآكل الميكانيكي.
- إعادة تشغيل المنافيخ تحت الضغط بعد إيقاف التشغيل بسبب الحمل الزائد، والتشغيل لفترة طويلة تحت الحمل الزائد.
- زيادة الطلب على الهواء بسبب ارتفاع التدفق وتمزق الناشرات، مما يؤدي إلى تمديد فترة التشغيل.
- ارتفاع درجات حرارة التشغيل بسبب الضغط الزائد لفترة طويلة.
1.2.2 أسباب ارتفاع ضغط مخرج المنفاخ وتلف الناشر
- تنظيف أنابيب الهواء بشكل غير كامل أثناء البناء، مما يترك الحطام الذي يسد مسام الناشر.
- ترسب الحمأة التي تغطي الناشرات، وتسد المسام.
- المكثفات في أنابيب الهواء تسد مسام الناشر.
- تؤدي التهوية المتقطعة إلى التمدد/الانكماش المتكرر، وشيخوخة الأغشية الناشرة، وعدم اكتمال فتح المسام، مما يؤدي إلى تراكم الضغط.
- دخول مياه الصرف الصحي/الحمأة إلى الناشرات المكسورة، مما يؤدي إلى تشتيت وسد الناشرات الأخرى.
1.2.3 أسباب تراكم الحمأة السفلية
- التدفق المتقطع والتهوية يسببان الترسيب.
- أخطاء متكررة في المنفاخ تسبب تهوية متقطعة.
- انخفاض التهوية في الخطوط الجانبية مع تمزق الناشرات.
- يؤدي ضعف أداء التهوية إلى زيادة ترسب الأغشية الحيوية غير النشطة المتساقطة من الخزان والوسائط.
1.3 خطة التجديد
لمعالجة الأعطال وأسبابها، مع الأخذ في الاعتبار أنماط التدفق والحاجة إلى التشغيل المستمر، تم تطوير مخطط التجديد التالي:
تم استبدال المنفاخ الذي لا يمكن إصلاحه بمنفاخ تعليق هوائي واحد بقدرة أعلى ومعدل ضغط أعلى من التصميم، مع تعديل أنابيب المخرج وفقًا لذلك.
بالنسبة لقضايا نظام التهوية (الضغط العالي، والانسداد، والتمزق، والتهوية غير المتساوية)، مع الأخذ في الاعتبار متطلبات العملية (كثافة الخلط، وتدفق الهواء، والتحكم في الأكسجين المذاب)، وتخطيط المعدات (الخلاطات، والأنابيب، والوسائط)، ونمط الناشرات التالفة، تم تصميم مخططات تجديد منفصلة لمناطق نقص الأكسجين والأكسدة.
تجديد منطقة الأكسجين: تركزت الناشرات التالفة في منتصف قسمي نقص الأكسجين 1 و 2، تزامنا مع تراكم الحمأة. باستخدام إطار الوسائط الموجود للدعم، تم تركيب هوائي جانبي جديد متصل بالرأس الرئيسي داخل طبقة الوسائط، مع صمام التحكم في التدفق. تم تركيب أنابيب مثقبة جديدة موجهة نحو الأسفل - في الجزء السفلي من إطار الوسائط كنظام تهوية جديد. تم إيقاف تشغيل النظام الأساسي الثابت الأصلي. يرىالشكل 1.
تجديد منطقة أوكسيك: وبالمثل، تمت إزالة الوسائط في المناطق التي بها ناشرات تالفة. تم تركيب جانب جانبي جديد مع صمام. تم تركيب أقراص فقاعات هواء دقيقة جديدة- أسفل إطار الوسائط. تم أيضًا تركيب الأنابيب المثقبة، المشابهة لمنطقة نقص الأكسجين، عموديًا داخل إطار الوسائط لإزعاج الحمأة السفلية بشكل دوري عن طريق تبديل الصمامات. تم إيقاف تشغيل النظام الأساسي الثابت الأصلي. يرىالشكل 2.
2. النتائج والتحليل
باتباع أسلوب الاختبار التجريبي-، تم تجديد الأقسام الأكثر تضرراً (Anoxic 1، Oxic 1). تمت مراقبة المعلمات الرئيسية (DO، وضغط المنفاخ، وسمك الحمأة) لمدة 30 يومًا قبل - وبعد - التجديد. تظهر النتائج فيالشكل 3وتحليلها فيالجدول 2.
يفعل(الشكل 3 أ، 3 ب، الجدول 2): تحسنت مستويات DO بشكل ملحوظ. في منطقة نقص الأكسجين، زاد O من 0.12-0.23 ملغم / لتر (متوسط . 0.16) إلى 0.32-0.58 ملغم / لتر (متوسط . 0.46)، بزيادة قدرها 1.88 ضعفًا. في منطقة الأكسجين، زاد O من 0.89-2.22 ملغم/لتر (متوسط . 1.78) إلى 2.81-5.02 ملغم/لتر (متوسط. 4.17)، بزيادة قدرها 1.34 ضعفًا.
ضغط المنفاخ(الشكل 3 ج، الجدول 2): انخفض ضغط المخرج من 69.2-75.2 كيلو باسكال (متوسط . 71.44) إلى 61.2-63.5 كيلو باسكال (متوسط . 62.06)، وهو انخفاض بمقدار 0.13 ضعفًا.
سمك الحمأة(الشكل ثلاثي الأبعاد، الجدول 2): انخفض سمك الحمأة السفلية من 27.3-33.4 سم (متوسط . 30.00) إلى 14.2-28.8 سم (متوسط . 20.75)، وهو انخفاض بمقدار 0.31 ضعفًا.
أظهرت مراقبة عملية تجديد الحمأة المنشطة- تحسنًا في النشاط وتغير اللون ونموًا أفضل لحيوانات الحيوان على الوسائط، مما يشير إلى تعافي النظام. توقفت الروائح الكريهة.
تحسين جودة النفايات السائلة: انخفض متوسط نيتروجين الأمونيا إلى 1.49 ملجم/لتر (إزالة 90.5%، +17.7%)؛ انخفض متوسط إجمالي الفوسفور إلى 0.19 مجم/لتر (إزالة 88.9%، +12.7%)؛ انخفض متوسط إجمالي النيتروجين إلى 10.28 ملجم/لتر (إزالة 57.9%، +16.9%). انخفض استهلاك طاقة المنفاخ من 72.5 كيلووات إلى 59 كيلووات في ظل ظروف مماثلة، مما أدى إلى توفير الطاقة بنسبة 18.6%.
3. الاستنتاج
حدد التحليل أسباب تلف المنفاخ والضغط العالي وتلف الناشر وتراكم الحمأة. تم تنفيذ مخططات التجديد المستهدفة للمناطق التي تعاني من نقص الأكسجين والأكسجين. أظهر الاختبار التجريبي تحسينات كبيرة: تم تحسين الأكسجين D O، الأكسجين D O، ضغط المنفاخ، وسمك الحمأة بعوامل 1.88، 1.34، 0.13، و0.31، على التوالي. يوفر هذا أساسًا سليمًا للتجديد-الكامل على نطاق واسع.