Asas Teknikal & Pengurusan Operasi Lembangan Pengudaraan-Beban Blower Rendah
1. Gambaran keseluruhan
1.1 Prinsip Operasi Besen Pengudaraan Blower
Pengudaraan blower, yang biasa digunakan di China, terutamanya termasuk jenis pengudaraan tersebar, berpilin dan berliang mikro. Besen pengudaraan biasanya terdiri daripada sistem pengudaraan, struktur lembangan, dan port masuk/alur keluar, berfungsi sebagai struktur utama dalam rawatan air sisa enapcemar teraktif. Kaedah pengudaraan biasa ialah pengudaraan mekanikal dan blower. Sistem pengudaraan blower biasanya terdiri daripada aerator dan blower khusus. Besen sering dibahagikan kepada beberapa petak, setiap satu mampu memberi suapan pengaruh bebas. Air sisa memasuki lembangan dan keluar di hujung bertentangan. Semasa proses ini, udara dihantar melalui pemampat ke penyebar di bahagian bawah lembangan dan dilepaskan sebagai gelembung.
1.2 Penyelidikan Berkaitan tentang Lembangan Pengudaraan Blower
Penyelidikan oleh Cheng Dandan et al. mendapati bahawa di loji rawatan air sisa (WWTP) perbandaran China, peniup pengudaraan menggunakan kira-kira 60% daripada jumlah tenaga. Mengintegrasikan sistem pengudaraan dengan kawalan gelung tertutup-pintar PID untuk oksigen terlarut (DO) dan melaksanakan strategi penjimatan tenaga blower-boleh menangani penggunaan tenaga yang tinggi dalam sistem pengudaraan WWTP dengan berkesan, mengurangkannya sebanyak lebih 30%.
Liu Xiaoqi et al. menggunakan pengudara aliran tersebar untuk meningkatkan kandungan oksigen dalam air sisa semasa rawatan sambil mengurangkan penggunaan tenaga. Ini juga mencapai pencampuran dan pengedaran udara-air yang seragam, mengurangkan keperluan ketepatan untuk meratakan pemasangan aerator.
Chang Kai et al. meningkatkan prestasi sistem lembangan pengudaraan konvensional dengan mengubahsuai mod pengumpulan udara asal. Mereka menggantikan pengudara mikroporous tradisional dengan pengudara mikroporous plat silikon yang tinggi-kecekapan pemindahan dan menggantikan-lesen pengudaraan aliran lurus-tunggal dengan tiga-besen aliran serpentin. Menggabungkan kawalan pengudaraan yang tepat mempertingkatkan lagi sistem, menangani isu penggunaan tenaga yang tinggi, kecekapan rendah, dan pemindahan jisim yang lemah dalam kaedah pengudaraan blower tradisional.
1.3 Pengurusan Operasi Besen Pengudaraan Blower
Besen pengudaraan blower digunakan secara meluas dalam rawatan air sisa. Mengikuti prinsip "rawatan berasingan untuk aliran sisa yang berbeza", unit rawatan air sisa masin WWTP khusus mengendalikan air sisa penyahgaraman elektrik daripada penyulingan-vakum atmosfera, air tulen terlucut, air sisa peneutralan alkilasi dan beberapa efluen supernatan dan-tinggi. Unit ini menampilkan sistem rawatan biologi tiga-peringkat, dengan lembangan pengudaraan blower sebagai peringkat kedua. Purata Keperluan Oksigen Kimia (COD) pengaruhnya secara konsisten di bawah 100 mg/L, mengklasifikasikannya sebagai-proses enap cemar diaktifkan beban rendah. Di luar peningkatan peralatan, mengekalkan operasi optimum memerlukan kawalan yang teliti dan pelarasan parameter proses.
2. Gambaran Keseluruhan Kemudahan
2.1 Aliran Proses Unit Rawatan Air Sisa Masin
Unit ini menggunakan proses "Penyamaan + Pemisahan Minyak + Dua-Pengapungan Peringkat + Tiga-Perlakuan Biologi Peringkat", dengan efluen terawat dihantar ke unit penggilap. Pemisah minyak menggunakan gabungan aliran mendatar dan reka bentuk plat condong. Kedua-dua peringkat pengapungan masing-masing menggunakan Pengapungan Udara Cavitation Vortex (CAF) dan Pengapungan Udara Terlarut Bertekanan Separa Refluks (DAF). Tiga peringkat biologi adalah secara berurutan: Tangki Pengudaraan Oksigen Tulen III, Tangki Pengudaraan Blower dan Tangki Biokimia Sekunder (EM-BAF). Aliran proses ditunjukkan dalamRajah 1.
2.2 Penerangan Besen Pengudaraan Blower
Besen pengudaraan blower ialah kemudahan guna semula yang asalnya dibina pada tahun 1995 sebagai sebahagian daripada unit rawatan air sisa berminyak. Ia menggunakan reka bentuk pengudaraan aliran-palam tradisional dengan volum berkesan 3,888 m³ dan masa pengekalan hidraulik semasa (HRT) lebih kurang 17.6 jam. Baskom beroperasi dalam dua kereta api selari, setiap satu dengan empat petak. Aerator dipasang di bahagian bawah, dibekalkan oleh peniup emparan untuk membekalkan oksigen untuk metabolisme enap cemar diaktifkan. Ia juga dilengkapi dengan dua penjernih sekunder (Φ18m x 5m).
Dalam tiga-sistem biologi:
- Peringkat 1 (Tangki Pengudaraan Oksigen Tulen III): Fungsi utama ialah penyingkiran COD.
- Peringkat 2 (Tangki Pengudaraan Blower): Fungsi utama ialah penyingkiran nitrogen ammonia (NH₃-N), fungsi kedua ialah penyingkiran COD selanjutnya.
- Peringkat 3 (Tangki Biokimia Kedua - EM-BAF): Berfungsi untuk menggilap lagi COD efluen dan NH₃-N, memastikan kualiti air akhir.
2.3 Pengaruh dan Kualiti Efluen Blower Aeration Basin
Pengaruh kepada lembangan pengudaraan blower berasal daripada Tangki Pengudaraan Oksigen Tulen III, dengan had pencemar: CODcr Kurang daripada atau sama dengan 300 mg/L, NH₃-N Kurang daripada atau sama dengan 30 mg/L, Pepejal Terampai (SS) Kurang daripada atau sama dengan 50 mg/L.
Efluennya menyalurkan ke Tangki Biokimia Sekunder, dengan had: CODcr Kurang daripada atau sama dengan 120 mg/L, NH₃-N Kurang daripada atau sama dengan 30 mg/L, SS Kurang daripada atau sama dengan 50 mg/L.
Efluen akhir dari Tangki Biokimia Sekunder mesti memenuhi: CODcr Kurang daripada atau sama dengan 70 mg/L, Petroleum Kurang daripada atau sama dengan 5 mg/L, NH₃-N Kurang daripada atau sama dengan 3 mg/L.
Sepanjang tahun 2021, purata CODcr influen lembangan ialah 67.094 mg/L, dan purata NH₃-N ialah 23.098 mg/L, kedua-duanya memenuhi keperluan reka bentuk. Walau bagaimanapun, pengaruh COD yang rendah menyebabkan kekurangan sumber karbon untuk enap cemar teraktif, menjejaskan metabolisme normalnya. Sebaliknya, nitrogen ammonia yang mencukupi dan kepekatan pencemar organik yang rendah dalam minuman keras campuran menggemari nitrifikasi, yang berjalan dengan berkesan.
3. Faktor Pengaruh Operasi dan Langkah Kawalan
3.1 Kesan Beban Berpengaruh Rendah dan Penuaan Enapcemar
Dengan COD pengaruh pada 67.094 mg/L-di bawah kedua-dua had reka bentuk ( Kurang daripada atau sama dengan 300 mg/L) dan permintaan karbon mikrob (lebih kurang. 100 mg/L BOD₅)-enapcemar teraktif mengalami kekurangan sumber karbon. Beban yang rendah mengakibatkan pertumbuhan enap cemar yang perlahan, menjadikannya terdedah kepada penuaan dan membentuk struktur longgar. Enap cemar yang berumur dan mati membentuk buih terapung di permukaan penjernih sekunder. Kekurangan peralatan pengumpulan sampah, sampah ini mengalir keluar bersama efluen, menyebabkan kekeruhan, melebihi had COD dan SS, dan seterusnya membebankan Tangki Biokimia Sekunder hiliran, menjejaskan kualiti efluen terakhirnya.
Tindakan balas: Pasukan operasi mengawal kepekatan Mixed Liquor Suspended Solids (MLSS). Menggunakan silinder graduan 1000 mL untuk ujian Indeks Isipadu Enapcemar (SVI) 30 minit, mereka mengekalkan SVI sekitar 20%, sepadan dengan MLSS kira-kira 2 g/L. Kecekapan penyingkiran bahan pencemar yang seimbang ini dengan menghalang penuaan enap cemar, terapung dan kemerosotan kualiti air. Pertumbuhan enap cemar yang perlahan bermakna pembaziran enap cemar yang minimum dan jarang berlaku, membenarkan bakteria pennitriti masa tinggal melebihi masa penjanaan minimum mereka, seterusnya menggalakkan nitrifikasi.
3.2 Kesan Kawalan Oksigen Terlarut (DO).
Mikroorganisma dalam enapcemar teraktif adalah terutamanya aerobik, biasanya memerlukan DO antara 1-3 mg/L. Piawaian korporat menetapkan julat DO untuk besen pengudaraan aliran palam tradisional pada 2-4 mg/L, dengan nitrifikasi memerlukan DO secara amnya tidak di bawah 2.0 mg/L. Beban influen semasa yang rendah dan kepekatan MLSS yang semakin berkurangan menurunkan permintaan DO, menjadikan kawalan mencabar. Mengekalkan pencampuran penuh selalunya menaikkan DO melebihi 4 mg/L, manakala mengawal DO dalam julat sasaran kadangkala membawa kepada pencampuran yang tidak mencukupi di sesetengah kawasan, menyebabkan pengendapan enap cemar.
Tambahan pula, DO yang tinggi mempercepatkan penguraian bahan organik, memburukkan lagi penuaan enap cemar. Oleh itu, dalam amalan, DO dikawal sekitar 3 mg/L. Selain itu, semua injap udara dilaraskan kira-kira setiap bulan untuk meningkatkan keseragaman campuran, mengaktifkan semula flok tidak aktif dan mengekalkan biojisim aktif.
3.3 Kesan Suhu Air
Suhu memberi kesan ketara kepada aktiviti mikrob. Suhu yang sesuai menggalakkan aktiviti, manakala suhu rendah menghalang atau mengurangkannya, dan suhu tinggi boleh mengubah fisiologi atau menyebabkan kematian. Dalam sistem ini, bakteria termofilik adalah kumpulan berfungsi utama. Untuk keselamatan sistem, suhu biasanya dikekalkan antara 15–35 darjah , walaupun julat yang sesuai ialah 10–45 darjah . Melebihi 30 darjah boleh denaturasi protein nitrifier, mengurangkan aktiviti mereka. Enap cemar yang diaktifkan mengandungi kedua-dua COD{10}}bakteria merendahkan dan nitrifikasi, dengan nitrifikasi mempunyai julat optimum yang lebih sempit iaitu 5–30 darjah .
Pengaruh air kumbahan masin mengandungi-aliran suhu tinggi. Insiden lepas melibatkan hari berturut-turut suhu pengaruh melebihi 40 darjah , yang membawa kepada perpecahan enap cemar, kematian COD-penurai dan nitrifier serta keruntuhan sistem. Selepas itu, termometer dipasang pada saluran efluen tangki penyamaan untuk mengawal ketat suhu pelepasan tidak melebihi 40 darjah, memenuhi keperluan suhu enapcemar. Tiada insiden serupa yang menjejaskan nitrifikasi berlaku pada tahun 2021.
3.4 Kesan Kealkalian
Mengikut piawaian perusahaan yang berkaitan, apabila menggunakan enap cemar diaktifkan untuk penyingkiran ammonia, nisbah jumlah kealkalian kepada nitrogen ammonia pengaruh tidak boleh kurang daripada 7.14; jika tidak, kealkalian mesti ditambah. Dengan pengaruh reka bentuk NH₃-N sebanyak 30 mg/L dan purata sebenar 23.098 mg/L, jumlah kealkalian yang diperlukan tidak kurang daripada 214.2 mg/L. Pada masa ini, kealkalian pengaruh tidak mencukupi, memerlukan penambahan abu soda (Na₂CO₃) harian untuk memenuhi permintaan proses.
3.5 Kesan pH dan Bahan Toksik
Activated sludge microorganisms thrive in a pH range of 6.5–8.5. Below pH 4.5, protozoa largely disappear, most microbial activity is inhibited, fungi become dominant, floc structure is destroyed, and sludge bulking can occur. Above pH 9, metabolism is severely affected, causing floc disintegration and bulking. Wastewater with pH >10 atau<5 should be neutralized before entering the aeration basin.
Metabolisme mikrob aerobik boleh menampan perubahan pH secara sederhana. Sebagai contoh, penggunaan sebatian nitrogen boleh menurunkan pH semasa nitrifikasi, manakala penyahkarboksilasi menghasilkan amina beralkali, meningkatkan pH. Ini membolehkan penyesuaian jangka panjang-kepada air sisa berasid/beralkali sedikit. Kealkalian yang wujud dalam air sisa juga membantu menghalang penurunan pH.
Walau bagaimanapun, perubahan pH yang drastik (cth, aliran masuk alkali secara tiba-tiba ke dalam sistem berasid) memberi kesan ketara kepada mikrob dan boleh mengganggu operasi. Oleh itu, keperluan peneutralan bergantung pada kes tertentu. Turun naik pH yang kecil dan konsisten, terutamanya dengan asid/bes lemah, mungkin tidak memerlukan peneutralan. Turun naik yang lebih besar memerlukan pelarasan pH kepada neutral.
Bakteria nitrifikasi sangat pH-sensitif, dengan nitrifikasi optimum pada pH 7.2–8.0, manakala mikrob am lebih suka 6.5–8.5. Untuk air sisa industri tertentu, jenis bahan toksik selalunya tetap, tetapi kepekatan dan volum nyahcas berubah-ubah. Selain penyamaan, paras bahan toksik influen mesti dipantau dan dikawal. Selepas penyesuaian enap cemar, had kepekatan pengaruh maksimum hendaklah ditetapkan berdasarkan tahap penyesuaian dan pengalaman operasi. Lebihan berpanjangan memerlukan langkah seperti mengurangkan aliran masuk, meningkatkan kitar semula enapcemar atau meningkatkan pengoksigenan untuk mengelakkan keracunan mikrob dan kegagalan rawatan. Pada masa ini, tiada bahan toksik yang menyebabkan keracunan mikrob telah dikesan dalam influen lembangan.
3.6 Kesan Beban Kejutan Pengaruh
COD influen kekal rendah dengan stabil dengan turun naik kecil, dan NH₃-N dan Jumlah Nitrogen (TN) juga kekal dalam julat yang agak stabil dalam tempoh yang lama. Populasi nitrifier kekal secara relatif tetap. Walau bagaimanapun, disebabkan kadar pertumbuhannya yang perlahan, peningkatan mendadak dan ketara dalam influen NH₃-N atau TN boleh memenuhi kapasiti penyingkiran lembangan, menjejaskan kualiti efluen NH₃-N dan TN.
Secara teorinya, permintaan N dan P mikrob mengikut nisbah BOD₅:N:P 100:5:1. Walau bagaimanapun, kandungan N dan P sangat berbeza dengan jenis air sisa industri. Sesetengah air sisa mempunyai N dan P yang tinggi, memerlukan penyingkiran untuk memenuhi piawaian. Yang lain adalah kekurangan, memerlukan suplemen untuk mengelak metabolisme mengehadkan. Untuk besen pengendalian yang merawat air sisa N/P yang rendah, paras influen kira-kira 10 mg/L NH₃-N dan 5 mg/L fosfat boleh基本 memenuhi keperluan mikrob. Tahap berpanjangan di bawah ini memerlukan peningkatan dos N/P.
Operasi harian memerlukan pemantauan rapi NH₃-N dan TN dalam semua aliran influen dan efluen tangki penyamaan, serta dalam aliran kitar semula daripada tangki pelarasan, untuk mengelakkan beban berlebihan unit penggilap hiliran dan mengancam keselamatan air luahan akhir.
4. Kesimpulan
Sebagai reaktor nitrifikasi teras dalam unit rawatan air sisa masin, lembangan pengudaraan blower memerlukan pemantauan harian yang rapi terhadap suhu air, NH₃-N dan TN. Kawalan ketat kepekatan MLSS, mengekalkan DO sekitar 3 mg/L, dan memastikan penambahan kealkalian yang mencukupi adalah penting. Di bawah langkah yang dioptimumkan ini, sistem berjalan dengan stabil dengan kualiti efluen yang sangat baik: purata COD sebanyak 54.213 mg/L, NH₃-N sebanyak 9.678 mg/L dan SS sebanyak 23.849 mg/L, memenuhi sepenuhnya keperluan influen Tangki Biokimia Sekunder. Ujian berterusan, ringkasan dan pengoptimuman daripada pelbagai aspek juga penting untuk memastikan kebolehpercayaan peralatan dan kecekapan rawatan sistem.