Antecedents del projecte
- Problema:El sistema de tractament d'una depuradora ha arribat al final de la seva vida útil i hi ha problemes com l'atenuació normal del flux magnètic, el trencament de la fibra i la capacitat de producció reduïda.
- Objectiu:Construir un sistema de membranes amb una capacitat de 50.000 m³/dia, inclòs els equips relacionats.
- Dificultats:1. Assolir l'estàndard de qualitat d'aigües residuals de classe A 2. Eliminar nitrogen i fòsfor en el procés bioquímic
Amb els requisits de desenvolupament urbà, vigilància ambiental i tractament d'aigües negres i oloroses, la demanda de tractament d'aigües residuals al voltant de les depuradores ha augmentat. El seu sistema de membrana MBR està en funcionament des del 2013, utilitzant components de membrana d'ultrafiltració de fibra buida de PVDF submergit amb una mida de porus de 0,1 μm. La depuradora té una capacitat de tractament dissenyada de 10.000 metres cúbics/dia i adopta el procés AAO+MBR. L'efluent tractat compleix l'estàndard de classe A de l'estàndard d'abocament de contaminants per a plantes de tractament d'aigües residuals urbanes (GB 18919-2002). Actualment, cal actualitzar el sistema de membrana MBR per satisfer les necessitats socials i de producció.
Vista general de la depuradora d'aigües residuals
Flux del procés
El flux del procés, tal com es mostra a la figura 1, inclou el tractament primari amb pantalles gruixudes i fines, cambres de gra airejat i pantalles de membrana per eliminar la matèria inorgànica i protegir el sistema MBR amb un espai d'1 mm a les pantalles de membrana. El tractament secundari empra el procés AAO+MBR, que inclou un tanc pre-anòxic i una millora de l'eliminació química del fòsfor al tanc aeròbic segons sigui necessari. L'efluent es desinfecta amb UV abans de ser abocat. El tractament de fangs consisteix en un espessiment físic i una deshidratació profunda mitjançant un marc de placa per aconseguir un contingut d'humitat del 50-60% abans de l'eliminació externa.
Qualitat d'influents i efluents
La planta està dissenyada per assolir els estàndards de qualitat dels efluents de classe A. Com que el flux d'entrada inclou aigües pluvials, les concentracions d'influents poden variar, cosa que requereix un enfocament en l'eliminació de nitrogen i fòsfor en el procés bioquímic.
Estat actual i problemes en el sistema de membranes MBR
Condició de l'equip del sistema MBR
Piscina de membrana i sala d'equipaments MBR*: La piscina de membranes MBR, connectada a les piscines de desinfecció AAO i UV, consta de dos dipòsits subterranis rectangulars amb 11 cel·les per grup, cada cel·la conté 8 cassettes de membrana (un total de 176 jocs de membranes de fibra de PVDF amb<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).
Sala de neteja química*: Situat a sobre de l'àrea de producció, inclou 3 dipòsits d'emmagatzematge de productes químics per a àcids, àlcalis i NaClO per al sistema MBR.
Mode operatiu MBR*: les piscines de membrana funcionen en un mode de producció de 8 minuts i en mode de fregament d'aire de 2 minuts. Cada piscina es sotmet a una CEB (neteja en línia) per hora que inclou un rentat químic de 10 minuts, una pausa de 15 minuts, un rentat de 5 minuts, un esbandida de 8 minuts i una pausa de 17 minuts. La neteja fora de línia es realitza setmanalment en una piscina de membrana.
Problemes i causes en el sistema de membranes MBR
Els principals problemes inclouen la reducció del flux/la capacitat reduïda/la ruptura de la fibra i l'obstrucció/l'augment de la freqüència i la intensitat de la neteja. Els motius inclouen:
1. La membrana arriba a la vida útil del disseny - disminueix el rendiment, afectant el flux i la capacitat
2. Freqüència i intensitat excessives de neteja manual - que provoca trencaments i vessament de la fibra, reduint l'àrea efectiva de la membrana
3. Descamació irreversible, augment de la pressió transmembrana - que afecta el flux
4. Augment de la neteja - que redueix el temps d'operació efectiu i la capacitat de producció es redueix
5. Manteniment primerenc, neteja inadequada - que agreuja la degradació de la membrana
Solucions
1. Enfocament general
L'actualització mantindrà les dimensions del casset existents mentre es modifica l'estructura interna i es substitueix els mòduls actuals per membranes d'ultrafiltració PVDF de major flux (<0.1 μm).
2. Càlculs de disseny
Flux actual*: Cada cel·la de membrana té 8 cassets amb una àrea de membrana de 12.800 m² per cel·la, i el flux actual oscil·la entre 7,8 i 15,6 L/(m²·h).
Paràmetres de funcionament*: El sistema continuarà amb l'operació de 8 minuts d'encesa/2 minuts de desactivació, amb una piscina de membrana fora de línia per netejar cada dia i una altra sotmesa a neteja en línia cada hora. Per assolir els objectius de capacitat, l'àrea total de la membrana per costat ha de ser d'almenys 140.800 m², amb requisits de flux entre 13,6-22,7 L/(m²·h).
3. Pla d'actualització
Substitució dels mòduls actuals per membranes-de més rendiment, actualització dels equips associats i manteniment de les estructures de casset, canonades i ventilació originals. Els nous mòduls tenen un requisit mínim de flux de 18,2 L/(m²·h) de mitjana, amb una vida útil prevista de 5 anys i una taxa de trencament inferior al 0,5% dins d'aquest període.
Estimació d'inversió
La inversió estimada per millorar un costat (50.000 t/d) és de 22 milions de RMB, amb els costos de l'equip primari estimats en funció dels preus actuals del mercat.
Rendiment i optimització posteriors a l'-actualització
Després de la posada en marxa, el sistema actualitzat va aconseguir una capacitat màxima de 60.000 m³/dia i una mitjana de 52.000 m³/dia, complint els requisits de disseny. Els esforços d'optimització inclouen:
1. Ajustar les rutines de neteja a una combinació de rentat amb aigua i rentat químic a 300 mg/L.
2. Modificació dels passos de neteja: 2 min diaris de rentat amb aigua; per a CEB, aturar la producció, injectar productes químics durant 15 min, airejar durant 15 min i esbandir amb aigua durant 10 min.
3. Minimitzar la neteja manual per evitar el trencament de la fibra.
4. Control de l'eficàcia del fregament d'aire, ajustant el flux d'aire per evitar l'acumulació de fangs.
5. Millorar el pretractament per reduir els residus en etapes posteriors.
Conclusió
1. La planta va aconseguir augmentar l'àrea total de la membrana i millorar el rendiment de la membrana sense alterar la infraestructura.
2. Després de l'-actualització, es van establir passos de neteja optimitzats i rutines de manteniment basats en l'experiència operativa.
3. La tecnologia MBR té una alta qualitat de l'efluent i un disseny compacte, però pot estar limitada per requisits operatius més alts. Aquest cas proporciona una referència per a altres clients que busquen actualitzar els seus sistemes de membranes.