Contextul proiectului
- Problemă:Sistemul de epurare al unei stații de epurare a ajuns la sfârșitul duratei de viață și există probleme precum atenuarea normală a fluxului magnetic, ruperea fibrelor și capacitatea de producție redusă.
- Scop:Construiți un sistem cu membrană cu o capacitate de 50.000 m³/zi, inclusiv echipamentele aferente.
- Dificultăți:1. Atinge standardul de calitate a apelor uzate Clasa A 2. Îndepărtați azotul și fosforul în procesul biochimic
Odată cu cerințele de dezvoltare urbană, monitorizarea mediului și tratarea apei negre și mirositoare, cererea de epurare a apelor uzate în jurul stațiilor de epurare a crescut. Sistemul său de membrană MBR funcționează din 2013, utilizând componente de membrană de ultrafiltrare cu fibre goale din PVDF scufundate cu o dimensiune a porilor de 0,1 μm. Stația de epurare are o capacitate de tratare proiectată de 10.000 de metri cubi/zi și adoptă procesul AAO+MBR. Efluentul tratat îndeplinește standardul Clasa A din Standardul de evacuare a poluanților pentru stațiile de epurare a apelor uzate urbane (GB 18919-2002). În prezent, trebuie să actualizeze sistemul de membrană MBR pentru a satisface nevoile de producție și sociale.
Prezentare generală a stației de epurare a apelor uzate
Fluxul procesului
Fluxul procesului, așa cum se arată în Figura 1, include tratarea primară folosind sită grosieră și fine, camere cu nisip aerat și ecrane cu membrană pentru a îndepărta materia anorganică și a proteja sistemul MBR cu o distanță de 1 mm în ecranele cu membrană. Tratamentul secundar utilizează procesul AAO+MBR, inclusiv un rezervor pre-anoxic și eliminarea chimică îmbunătățită a fosforului în rezervorul aerob, după cum este necesar. Efluentul este dezinfectat cu UV înainte de a fi evacuat. Tratarea nămolului constă în îngroșarea fizică și deshidratarea profundă prin cadru de placă pentru a obține un conținut de umiditate de 50-60% înainte de eliminarea externă.
Calitatea influentelor și efluenților
Instalația este proiectată pentru a atinge standardele de calitate a efluenților din clasa A. Deoarece afluxul include apele pluviale, concentrațiile influentelor pot varia, necesitând concentrarea asupra eliminării azotului și fosforului în procesul biochimic.
Starea curentă și probleme în sistemul de membrană MBR
Starea echipamentului sistemului MBR
Bazinul cu membrană și camera de echipamente MBR*: Bazinul cu membrană MBR, conectat la bazinele de dezinfecție AAO și UV, este format din două rezervoare subterane dreptunghiulare cu 11 celule per grup, fiecare celulă conținând 8 casete cu membrană (însumând 176 seturi de membrane din fibre PVDF cu<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).
Camera de curățare chimică*: Situată deasupra zonei de producție, include 3 rezervoare de stocare a substanțelor chimice pentru acid, alcali și NaClO pentru sistemul MBR.
Mod operațional MBR*: piscinele cu membrană funcționează într-un mod de producție de 8 minute și un mod de curățare a aerului de 2 minute. Fiecare piscină este supusă CEB (curățare online) din oră, care implică o spălare chimică de 10 minute, o pauză de 15 minute, o spălare de 5 minute, o clătire de 8 minute și o pauză de 17 minute. Curățarea offline se efectuează săptămânal pe o singură piscină cu membrană.
Probleme și cauze în sistemul de membrană MBR
Principalele probleme includ reducerea fluxului/capacitatea redusă/ruperea fibrelor și înfundarea/frecvența și intensitatea crescută de curățare. Motivele includ:
1. Membrana atinge durata de viață proiectată - scade performanța, afectând fluxul și capacitatea
2. Frecvență și intensitate excesivă de curățare manuală - care provoacă ruperea și scurgerea fibrelor, reducând suprafața efectivă a membranei
3. Scalare ireversibilă, presiune transmembranară crescută - care afectează fluxul
4. Curățare sporită - reducând timpul efectiv de funcționare, rezultând o capacitate de producție redusă
5. Întreținere timpurie, curățare necorespunzătoare - care exacerbează degradarea membranei
Soluții
1. Abordare generală
Modernizarea va menține dimensiunile casetei existente în timp ce se modifică structura internă și se înlocuiește modulele actuale cu membrane de ultrafiltrare PVDF cu flux mai mare (<0.1 μm).
2. Calcule de proiectare
Flux de curent*: Fiecare celulă cu membrană are 8 casete cu o suprafață a membranei de 12.800 m² per celulă, iar fluxul de curent variază de la 7,8 la 15,6 L/(m²·h).
Parametri de funcționare*: Sistemul va continua cu funcționarea de 8 minute pornit/2 minute oprit, cu o piscină cu membrană offline pentru curățare în fiecare zi și o altă curățenie online din oră. Pentru a atinge obiectivele de capacitate, suprafața totală a membranei pe latură trebuie să fie de cel puțin 140.800 m², cu cerințe de flux între 13,6-22,7 L/(m²·h).
3. Plan de upgrade
Înlocuirea modulelor actuale cu membrane de-performanță mai mare, actualizarea echipamentelor asociate și menținerea casetei, conductelor și structurilor de aerare originale. Noile module au o cerință minimă de flux de 18,2 L/(m²·h) în medie, cu durate de viață estimate de 5 ani și o rată de rupere sub 0,5% în această perioadă.
Estimarea investitiei
Investiția estimată pentru modernizarea unei părți (50.000 t/zi) este de 22 milioane RMB, costurile echipamentelor primare fiind estimate pe baza prețurilor curente de piață.
Performanță și optimizare post-upgrade
După punerea în funcțiune, sistemul modernizat a atins o capacitate maximă de 60.000 m³/zi și o medie de 52.000 m³/zi, îndeplinind cerințele de proiectare. Eforturile de optimizare au inclus:
1. Ajustarea rutinelor de curățare la o combinație de spălare cu apă și spălare chimică la 300 mg/L.
2. Modificarea etapelor de curățare: 2 min zilnic de spălare cu apă; pentru CEB, oprirea producției, injectarea de substanțe chimice timp de 15 minute, aerisirea timp de 15 minute și clătirea cu apă timp de 10 minute.
3. Minimizarea curățării manuale pentru a evita ruperea fibrelor.
4. Monitorizarea eficacității spălării cu aer, ajustând fluxul de aer pentru a preveni acumularea de nămol.
5. Îmbunătățirea pretratării pentru a reduce resturile în etapele ulterioare.
Concluzie
1. Fabrica a reușit să crească suprafața totală a membranei și să sporească performanța membranei fără a modifica infrastructura.
2. După-actualizare, pașii de curățare optimizați și rutinele de întreținere au fost stabilite pe baza experienței operaționale.
3. Tehnologia MBR are o calitate ridicată a efluentului și un design compact, dar poate fi limitată de cerințe de operare mai mari. Acest caz oferă o referință pentru alți clienți care doresc să își modernizeze sistemele cu membrane.