Pembersihan Kimia Dalam Talian untuk Pengudara Buih Halus: Teknologi, Aplikasi & Penjimatan Kos

Aplikasi Teknologi Pembersihan Kimia Dalam Talian untuk Pengudara Buih Halus di Loji Rawatan Air Sisa

Pengudara gelembung halus digunakan secara meluas sebagai peralatan pengudaraan dalam loji rawatan air sisa kerana strukturnya yang ringkas, kecekapan penggunaan oksigen yang tinggi, prestasi yang boleh dipercayai,-liang kalis tersumbat, pencegahan aliran balik air sisa, pengagihan tegasan lilitan seragam, hayat perkhidmatan yang panjang, pemasangan dan penyelenggaraan yang mudah serta kos sistem yang rendah. Sebagai komponen utama untuk bekalan oksigen dalam rawatan air sisa, sistem pengudaraan gelembung halus terdedah kepada tersumbat oleh kekotoran dan biofilem semasa operasi-panjang, menimbulkan cabaran besar untuk mengekalkan prestasinya. Teknologi pembersihan kimia dalam talian menyediakan penyelesaian yang berkesan untuk masalah ini.

1. Pembentukan dan Bahaya Tersumbat Pengudara Buih Halus

Selepas operasi yang berpanjangan, pengudara gelembung halus terdedah kepada tersumbat, biasanya dikategorikan sebagai "penyumbatan dalaman" dan "penyumbatan luaran" berdasarkan bentuk penyumbatan bahan pencemar. "Penyumbatan dalaman" merujuk kepada pemendapan zarah halus seperti zarah koloid dan makromolekul bahan terlarut daripada campuran minuman keras di dalam liang, yang membawa kepada penyumbatan liang. "Penyumbatan luaran" merujuk kepada pemendapan bahan bersisik pada permukaan membran yang menghadap ke bahagian air. Sekatan jenis ini cenderung untuk terus meningkatkan rintangan pelepasan udara membran, yang membawa kepada peningkatan tekanan pada membran dan pembesaran saiz liang secara beransur-ansur. Lama kelamaan, ini boleh menyebabkan koyak membran dengan mudah. Sebaik sahaja membran koyak, impaknya berlanjutan daripada kemusnahan kecekapan pengudaraan kepada kerosakan struktur sistem, yang berkemungkinan memerlukan penutupan untuk penyelenggaraan atau penggantian aerator.

Isu penyumbatan dalam pengudara gelembung halus membawa peningkatan risiko operasi:

• Dari perspektif kos penggunaan elektrik: Apabila aerator tersumbat, tekanan saluran paip meningkat, memaksa peniup beroperasi di bawah-beban tinggi,-tenaga tinggi-keadaan penggunaan. Ini meningkatkan penggunaan kuasa dan juga menjejaskan jangka hayat blower.
• Dari perspektif risiko alam sekitar: Pengudaraan yang tidak sekata mengurangkan kadar pemindahan oksigen, mengehadkan fleksibiliti kawalan proses, dan boleh menjejaskan kualiti efluen dengan teruk dalam kes yang serius.
• Dari perspektif kos ekonomi: Kos pembersihan manual selepas mengosongkan tangki adalah tinggi.
• Dari sudut keselamatan: Pembersihan manual selepas mengosongkan memerlukan memasuki tangki untuk penyingkiran enap cemar, melibatkan kemasukan ruang terkurung dan kerja elektrik sementara, dengan itu meningkatkan risiko bahaya keselamatan elektrik dan peribadi.Rajah 1menunjukkan fenomena pengumpulan enap cemar daripada penyumbatan aerator.

Oleh itu, penyelenggaraan dan pembersihan tetap pengudara gelembung halus adalah penting untuk memastikan prestasi operasinya. Kaedah penyelenggaraan dan pembersihan aerator tradisional memerlukan pengosongan lengkap tangki tindak balas biologi. Penyelenggaraan-skala besar dan pembersihan kemudahan rawatan air sisa mungkin menjejaskan rawatan dan pelepasan air sisa biasa, atau memerlukan kelulusan daripada jabatan kerajaan yang berkaitan jika dijalankan di lokasi tertentu (seperti kawasan yang diliputi oleh rangkaian saliran bandar atau zon perlindungan sumber air minuman). Proses ini melibatkan pelbagai operasi berbahaya (cth, kemasukan ruang terkurung) dengan pelbagai risiko dan keburukan, mengenakan beban ekonomi yang ketara dan potensi kos (cth, penyelarasan dengan perhubungan kerajaan, pengurangan kapasiti rawatan semasa penyelenggaraan, pelarasan kualiti air, risiko keselamatan) ke atas loji rawatan air sisa. Tekanan dan cabaran yang ditimbulkan oleh pengosongan untuk penyelenggaraan menjadikan kemungkinan pengosongan biasa untuk pembersihan aerator agak lemah.

Memandangkan banyak kelemahan pembersihan manual tradisional selepas mengosongkan-kos yang tinggi, risiko operasi yang tinggi dan keberkesanan pembersihan yang tidak optimum-penyelidikan mengenai pembersihan dalam talian pengudara buih halus menggunakan peranti dos kimia dalam talian di bawah keadaan pengudaraan biasa adalah amat penting.

Kajian ini memilih projek loji sebagai tapak ujian lapangan untuk teknologi pembersihan kimia dalam talian. Loji itu mempunyai kapasiti rawatan air sisa sebanyak 600,000 tan sehari, dibina dalam empat fasa. Projek fasa ketiga-mempunyai kapasiti rawatan sebanyak 100,000 tan sehari, menggunakan proses AAO; projek fasa keempat-mempunyai kapasiti rawatan sebanyak 200,000 tan sehari, menggunakan proses MBR. Kualiti efluen memenuhi piawaian Gred A GB 18918-2002 "Piawaian Pelepasan Bahan Pencemar untuk Loji Rawatan Air Sisa Perbandaran". Pembersihan dalam talian dilakukan pada aerator gelembung halus dalam tangki aerobik fasa ketiga dan keempat, yang telah beroperasi selama 6-7 tahun.

2. Prinsip Teknologi Pembersihan Kimia Dalam Talian

Teknologi pembersihan kimia dalam talian melibatkan penambahan agen kimia tertentu pada sistem pengudaraan untuk melarutkan atau menyuraikan bahan tersumbat melalui tindakan kimia. Ejen ini boleh bersifat berasid, beralkali, pengoksidaan, atau kelat. Contohnya, sesetengah agen berasid boleh melarutkan mendakan beralkali seperti kalsium karbonat, manakala agen pengoksidaan boleh menguraikan sekatan organik yang dihasilkan oleh mikroorganisma.

2.1 Analisis Bahan Pencemar Biasa

Bahan pencemar yang melekat pada permukaan aerator adalah pelbagai, dan komposisinya berkait rapat dengan ciri air sisa, proses rawatan dan keadaan operasi. Bahan pencemar biasa dianalisis seperti berikut:

• Bahan Pencemar Bukan Organik: Termasuk sebatian kalsium dan magnesium, sulfida, oksida logam, dan hidroksida, terutamanya yang berasal daripada pemendakan kimia dan supersaturasi ion. Kesan utamanya pada pengudara termasuk penyumbatan liang, mengurangkan kecekapan pengudaraan, peningkatan penggunaan tenaga sistem, peningkatan rintangan pengudaraan dan penurunan kecekapan pemindahan oksigen.
• Pencemar Organik: Sertakan biofilm mikrob, zarah organik terampai, lemak/minyak dan koloid organik. Biofilm mikrob terbentuk terutamanya disebabkan oleh penjajahan mikrob dan lekatan bahan polimer ekstraselular (EPS). Bahayanya termasuk mewujudkan persekitaran mikro anaerobik dan membebaskan gas toksik (cth, H₂S). Koloid organik terbentuk akibat interaksi hidrofobik dan penjerapan elektrostatik, mewujudkan lapisan hidrofobik yang menghalang pembebasan gas dan menjejaskan keseragaman pengudaraan.
• Bahan Pencemar Komposit (Inorganik-Skala Campuran Organik): Sertakan-skala campuran kimia dan lampiran zarah enapcemar, terutamanya yang terbentuk melalui perangkap fizikal dan ikatan kimia. Kesannya termasuk meliputi permukaan pengudaraan, mengurangkan kawasan pengudaraan yang berkesan, mempercepatkan penuaan peralatan dan memendekkan kitaran penyelenggaraan.

Melalui pemeriksaan penyelenggaraan sistem pengudaraan loji, isu berikut telah dikenal pasti: ① Operasi pengudaraan dalam air yang berpanjangan, ditambah dengan hayat perkhidmatan yang semakin meningkat, menyebabkan penuaan ketara bagi pengedap cincin O-di titik sambungan, mengakibatkan kebocoran gas; ② Semasa operasi, pemendapan enap cemar berterusan dan pelarasan dalam kawalan proses pengeluaran menghasilkan kepekatan enap cemar yang lebih tinggi di kawasan tertentu, secara tidak langsung menyebabkan penskalaan teruk pada permukaan membran aerator, seperti yang ditunjukkan dalamRajah 2; ③ Apabila kepekatan enap cemar dalam tangki tindak balas biologi terlalu tinggi, umur enap cemar memanjang, meningkatkan oksigen terlarut yang diperlukan untuk aktiviti mikrob biasa dan meningkatkan permintaan pada sistem bekalan oksigen; ④ Peningkatan ketumpatan campuran minuman keras dalam tangki pengudaraan meningkatkan rintangan, membawa kepada penggunaan kuasa yang lebih tinggi untuk pengudaraan mekanikal atau blower; ⑤ Beberapa kekotoran telah menembusi ke dalam liang pengudaraan, menjejaskan pengudaraan sistem, seperti yang ditunjukkan dalamRajah 3. Berdasarkan punca pembentukan bahan pencemar, ditentukan bahawa skala pada permukaan pengudaraan mengandungi bahan pencemar bukan organik, bahan organik, protein, dll.

2.2 Pemilihan Agen Pencuci

Untuk jenis pencemaran membran, agen pembersih kimia yang sesuai perlu dipilih. Ejen ini boleh menembusi melalui liang pengudaraan di dinding paip ke ruang antara membran dan dinding paip, mencapai pembersihan permukaan membran dan liangnya. Pemilihan jenis agen pembersih hendaklah berdasarkan sifat fizikokimia sebenar membran, jenis bahan pencemar, dan tahap kekotoran. Ejen pembersih hendaklah boleh terbiodegradasi dan tidak-toksik kepada organisma, mampu mengeluarkan skala bukan organik secara berkesan dari dinding paip udara dan di dalam peresap. Ia sepatutnya mempunyai keberkesanan pembersihan yang baik terhadap penyumbatan (juga dikenali sebagai "gas-fasa tersumbat") yang disebabkan oleh bahan cemar, zarah atau habuk dalam udara masuk sistem pengudaraan blower, kebocoran minyak daripada blower dan karat dari paip udara dalaman.

Ejen pembersih alkali termasuk natrium hidroksida, natrium karbonat, natrium fosfat, natrium silikat, kalium hidroksida, dll. Natrium hidroksida ialah agen kimia biasa dalam proses rawatan air sisa untuk menaikkan pH air sisa, jadi ia boleh dipilih sebagai agen pembersih alkali.

Agen pembersih berasid termasuk asid sulfurik, asid hidroklorik, asid nitrik, asid sitrik, asid oksalik, asid fosforik, dll. Memandangkan sitrat mempunyai keupayaan pengkelat yang kuat untuk ion seperti mangan dan besi, dan dalam amalan, berbanding dengan asid mineral, asid sitrik adalah agak lemah, kurang menghakis kepada peralatan, lebih selamat, dan mudah dipilih sebagai agen pembersih biodegradasi oleh asid sitrik.

Jadual 1menunjukkan kategori dan prestasi agen pembersih yang biasa digunakan untuk mengotori membran.

2.3 Reka Bentuk Peranti Pembersihan Dalam Talian

Memandangkan tekanan dalam mengendalikan sistem pengudaraan gelembung halus dan banyak paip cawangan, mereka bentuk peranti dos dalam talian yang sesuai untuk pengudara gelembung halus adalah amat penting. Peranti pembersihan dos yang direka dalam kajian ini termasuk unit pembubaran/pencairan dan unit dos, seperti yang ditunjukkan dalamRajah 4.

Unit pembubaran/pencairan terutamanya terdiri daripada tangki penyediaan, pengaduk, dan tolok aras, digunakan untuk melarutkan dan mencairkan agen. Dengan menyuntik sejumlah air ke dalam tangki penyediaan, menambah agen, dan memulakan pengaduk, agen dengan kepekatan tertentu boleh disediakan untuk digunakan oleh unit dos.

Unit dos terutamanya terdiri daripada tangki dos, injap ekzos, injap dos, injap imbangan, injap suapan dan beberapa sistem paip. Bahagian bawah tangki dos disambungkan kepada paip dos, yang kemudiannya bercabang menjadi berbilang sub-paip dos. Semua paip sub-dos disambungkan satu-ke-satu dengan berbilang paip cawangan pengudaraan, yang seterusnya disambungkan kepada beberapa pengudara gelembung halus, dengan itu mencapai tujuan membersihkan pengudara gelembung halus.

Semasa pelaksanaan, lubang Φ15 mm telah digerudi dalam setiap paip cawangan pengudaraan bagi tangki tindak balas biologi sebagai pelabuhan dos, yang melaluinya paip dos nilon dipasang untuk menghantar agen ke pengudara gelembung halus, mengurangkan kehilangan agen. Pada masa yang sama, lubang tambahan digerudi dalam paip cawangan pengudaraan sebagai paip gas pengimbang untuk menyamakan tekanan antara tangki dos dan paip cawangan pengudaraan. Lubang-lubang yang digerudi dalam paip cawangan pengudaraan dimeterai dengan palam semasa operasi biasa dan kelengkapan terminal-sambung cepat dipasang semasa pengesiran untuk membolehkan pemasangan dan pengalihan keluar pantas.

3. Penggunaan Peranti Pembersihan Dos Dalam Talian

Dalam percubaan pembersihan dos dalam talian ini, pengudara gelembung halus diletakkan di dalam tangki biologi. Penyelesaian pembersihan khusus telah disuntik ke dalam membran aerator gelembung halus melalui paip cawangan pengudaraan, membolehkan ia mengalir ke arah bahagian suapan untuk mengurai bahan organik yang melekat pada permukaan membran, dengan itu memulihkan perbezaan tekanan transmembran dan mencapai kesan pembersihan. Reka bentuk eksperimen adalah berdasarkan tiga pembolehubah: jenis agen, kepekatan agen, dan masa pembersihan. Skim ujian ditunjukkan dalamJadual 2.

3.1 Analisis Kesan Pembersihan Dos Dalam Talian

Selepas pembersihan, pemerhatian deria permukaan pengudaraan di tapak menunjukkan saiz gelembung yang lebih kecil keluar dari permukaan tangki pengudaraan dan pengudaraan yang lebih seragam.Rajah 5menunjukkan rupa deria pengudaraan sebelum dan selepas pembersihan.

Selepas pembersihan dengan jenis dan kepekatan agen yang berbeza, pengudara secara konsisten menunjukkan peningkatan kadar aliran dan penurunan tekanan saluran paip, dengan kadar aliran dipulihkan. Kecekapan pengudaraan dipulihkan kepada tahap yang berbeza-beza selepas rawatan dengan kaedah pembersihan yang berbeza. Gabungan data mengenai peningkatan aliran udara dan penurunan tekanan saluran paip menunjukkan bahawa jenis agen, kepekatan dan masa pembersihan yang berbeza mempunyai kesan yang berbeza-beza pada pemulihan pengudaraan.Rajah 6 dan 7tunjukkan perubahan dalam kadar aliran dan tekanan sebelum dan selepas pembersihan, masing-masing.

Kecekapan pemulihan pengudara selepas pembersihan natrium hidroksida adalah lebih rendah sedikit daripada selepas asid sitrik. Keterlarutan natrium hidroksida yang tinggi dalam air membawa kepada pembebasan haba yang ketara apabila pembubaran. Ditambah dengan sifat higroskopik, kealkalian dan kekakisannya yang kuat, sifat ini memerlukan langkah berjaga-jaga tambahan dalam operasi praktikal. Dari perspektif keselamatan operasi pembersihan, natrium hidroksida bukanlah agen pembersih pilihan. Oleh itu, apabila memilih ejen pembersihan, keselamatan dan kemudahan operasinya hendaklah dinilai dengan teliti untuk memastikan keselamatan pengendali dan keberkesanan pembersihan yang optimum.

Keputusan ujian menunjukkan bahawa selepas pembersihan dos dalam talian, pengudaraan dalam tangki biologi menjadi lebih seragam, kadar aliran pengudara gelembung halus meningkat, tekanan saluran paip menurun dengan ketara, dan kesan pembersihan adalah luar biasa.

3.2 Kelebihan Teknikal

• Mengurangkan Masa Henti: Berbanding dengan pembersihan pembongkaran tradisional, pembersihan dos dalam talian tidak memerlukan sistem pengudaraan dihentikan, mengelakkan gangguan dalam proses rawatan air sisa dan mengurangkan kecekapan rawatan yang disebabkan oleh penutupan.
• Meningkatkan Kecekapan Pembersihan: Ejen boleh menembusi jauh ke dalam liang, membersihkan dengan berkesan-untuk-mencapai kawasan tersumbat. Selepas aplikasi di beberapa loji rawatan air sisa domestik, keseragaman pengudaraan bertambah baik dengan ketara, dan kecekapan pemindahan oksigen meningkat dengan ketara.
• Mengurangkan Intensiti Buruh dan Kos: Menghapuskan keperluan untuk pembongkaran manual dan pemasangan semula alat pengudara, mengurangkan kerja manual dan risiko kerosakan peralatan daripada kerap dibongkar, sekali gus menjimatkan kos penyelenggaraan. Kos pembersihan kimia dalam talian untuk pengudara gelembung halus ialah 0.47 RMB/tan, manakala kos pembersihan manual tradisional untuk pengudara lama ialah 13.3 RMB/tan. Dianggarkan bahawa penjimatan tahunan pada kos pembersihan aerator gelembung halus berjumlah 515,000 RMB. Berbanding dengan pembersihan manual tradisional pengudara lama, pembersihan kimia dalam talian menawarkan kelebihan ekonomi yang ketara.
• Memanjangkan Jangka Hayat Peralatan Pengudaraan: Melalui pembersihan kimia dalam talian, kesan pengudaraan pengudara gelembung halus dipertingkatkan dengan berkesan, meningkatkan prestasi pengudara dan, sedikit sebanyak, memanjangkan hayat perkhidmatan peralatan pengudaraan, dengan berkesan mengurangkan beban blower.
• Menyediakan Lebih Banyak Pilihan untuk Penjadualan Pengeluaran dan Pelan Penyelenggaraan: Melalui pembersihan kimia dalam talian, pengedaran gelembung menjadi lebih seragam, tekanan paip udara dikurangkan dengan berkesan, kadar aliran meningkat dengan ketara, meningkatkan kadar pemindahan oksigen dengan ketara dan menyediakan jaminan yang kukuh untuk peraturan kualiti air.

4. Kesimpulan

Teknologi pembersihan kimia dalam talian untuk pengudara gelembung halus memegang nilai aplikasi yang signifikan dalam loji rawatan air sisa. Melalui aplikasi rasionalnya, isu tersumbat dalam pengudara gelembung halus dapat diselesaikan dengan berkesan, prestasi sistem pengudaraan dipertingkatkan, masa henti dan kos operasi dikurangkan, dan operasi loji rawatan air sisa yang stabil dan cekap dipastikan. Had pembersihan manual tradisional akan mendorong industri ke arah pembersihan dalam talian. Kemunculan peralatan baharu dan sistem kawalan pintar mengurangkan dengan ketara kesukaran operasi pembersihan dalam talian. Ditambah dengan peraturan dasar dan alam sekitar yang menekankan neutraliti karbon dan kitar semula sumber air, yang secara tidak langsung akan mempromosikan aplikasi teknologi pembersihan dalam talian. Pada masa hadapan, rumusan ejen boleh dioptimumkan dan teknologi pembersihan sinergistik berbilang-ejen boleh dikaji. Selain itu, strategi kawalan dos dan penyelidikan ke dalam perisikan peralatan boleh diteruskan untuk menyesuaikan diri dengan lebih baik kepada keperluan loji rawatan air sisa yang berbeza.