Contesto del progetto
- Problema:Il sistema di trattamento di un impianto di trattamento delle acque reflue ha raggiunto la fine della sua vita utile e sussistono problemi come la normale attenuazione del flusso magnetico, la rottura delle fibre e la ridotta capacità produttiva.
- Obiettivo:Costruire un sistema a membrana con una capacità di 50.000 m³/giorno, comprese le relative apparecchiature.
- Difficoltà:1. Raggiungere lo standard di qualità delle acque reflue di Classe A 2. Rimuovere azoto e fosforo nel processo biochimico
Con le esigenze di sviluppo urbano, monitoraggio ambientale e trattamento delle acque nere e maleodoranti, è aumentata la domanda di trattamento delle acque reflue attorno agli impianti di trattamento delle acque reflue. Il suo sistema di membrana MBR è in funzione dal 2013, utilizzando componenti di membrana di ultrafiltrazione a fibra cava sommersa in PVDF con una dimensione dei pori di 0,1 μm. L'impianto di trattamento delle acque reflue ha una capacità di trattamento progettata di 10.000 metri cubi/giorno e adotta il processo AAO+MBR. L'effluente trattato soddisfa lo standard di Classe A dello standard di scarico degli inquinanti per gli impianti di trattamento delle acque reflue urbane (GB 18919-2002). Al momento, è necessario aggiornare il sistema di membrane MBR per soddisfare le esigenze produttive e sociali.
Panoramica dell'impianto di trattamento delle acque reflue
Flusso del processo
Il flusso del processo, come mostrato nella Figura 1, include il trattamento primario utilizzando vagli grossolani e fini, camere di sabbiatura aerate e vagli a membrana per rimuovere la materia inorganica e proteggere il sistema MBR con una spaziatura di 1 mm tra i vagli a membrana. Il trattamento secondario utilizza il processo AAO+MBR, che comprende un serbatoio pre-anossico e una maggiore rimozione chimica del fosforo nel serbatoio aerobico secondo necessità. L'effluente viene disinfettato con raggi UV prima di essere scaricato. Il trattamento dei fanghi consiste nell'ispessimento fisico e nella disidratazione profonda mediante un telaio a piastre per raggiungere un contenuto di umidità del 50-60% prima dello smaltimento esterno.
Qualità degli affluenti e degli effluenti
L'impianto è progettato per raggiungere gli standard di qualità degli effluenti di Classe A. Poiché l'afflusso comprende l'acqua piovana, le concentrazioni degli affluenti possono variare, richiedendo un'attenzione particolare alla rimozione di azoto e fosforo nel processo biochimico.
Stato attuale e problemi nel sistema di membrane MBR
Condizioni dell'attrezzatura del sistema MBR
Piscina a membrana MBR e sala attrezzature*: La piscina a membrana MBR, collegata alle piscine di disinfezione AAO e UV, è costituita da due serbatoi sotterranei rettangolari con 11 celle per gruppo, ciascuna cella contenente 8 cassette di membrana (per un totale di 176 set di membrane in fibra PVDF con<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).
Locale per la pulizia chimica*: situato sopra l'area di produzione, comprende 3 serbatoi di stoccaggio chimico per acidi, alcali e NaClO per il sistema MBR.
Modalità operativa MBR*: i pool di membrane funzionano in modalità di produzione di 8 minuti e in modalità di pulizia con aria di 2 minuti. Ogni piscina viene sottoposta a CEB (pulizia online) oraria che prevede un lavaggio chimico di 10 minuti, una pausa di 15 minuti, un lavaggio di 5 minuti, un risciacquo di 8 minuti e una pausa di 17 minuti. La pulizia offline viene effettuata settimanalmente su una piscina a membrana.
Problemi e cause nel sistema a membrana MBR
I problemi principali riguardano la riduzione del flusso/ridotta capacità/rottura e intasamento delle fibre/aumento della frequenza e dell'intensità della pulizia. I motivi includono:
1. La membrana raggiunge la durata prevista - le prestazioni diminuiscono, influenzando flusso e capacità
2. Frequenza e intensità eccessive della pulizia manuale - che causano rottura e distacco delle fibre, riducendo l'area effettiva della membrana
3. Desquamazione irreversibile, aumento della pressione transmembrana - che influisce sul flusso
4. Maggiore pulizia - riducendo il tempo di funzionamento effettivo, con conseguente riduzione della capacità produttiva
5. Manutenzione anticipata, pulizia inadeguata - che aggravano il degrado della membrana
Soluzioni
1. Approccio generale
L'aggiornamento manterrà le dimensioni esistenti della cassetta modificando la struttura interna e sostituendo i moduli attuali con membrane di ultrafiltrazione PVDF a flusso più elevato (<0.1 μm).
2. Calcoli di progettazione
Flusso di corrente*: ciascuna cella a membrana ha 8 cassette con un'area della membrana di 12.800 m² per cella e il flusso di corrente varia da 7,8 a 15,6 L/(m²·h).
Parametri operativi*: il sistema continuerà con il funzionamento di 8 minuti acceso/2 minuti spento, con un pool di membrane offline per la pulizia ogni giorno e un altro sottoposto a pulizia online oraria. Per raggiungere gli obiettivi di capacità, l'area totale della membrana per lato deve essere di almeno 140.800 m², con requisiti di flusso compresi tra 13,6 e 22,7 L/(m²·h).
3. Piano di aggiornamento
Sostituzione dei moduli attuali con membrane a-prestazioni più elevate, aggiornamento delle apparecchiature associate e mantenimento delle cassette, delle tubazioni e delle strutture di aerazione originali. I nuovi moduli hanno un requisito di flusso minimo di 18,2 L/(m²·h) in media, con una durata prevista di 5 anni e un tasso di rottura inferiore allo 0,5% entro tale periodo.
Stima degli investimenti
L'investimento stimato per l'ammodernamento di un lato (50.000 t/giorno) è di 22 milioni di RMB, con costi delle attrezzature primarie stimati sulla base degli attuali prezzi di mercato.
Prestazioni e ottimizzazione post-upgrade
Dopo la messa in servizio, il sistema aggiornato ha raggiunto una capacità massima di 60.000 m³/giorno e una media di 52.000 m³/giorno, soddisfacendo i requisiti di progettazione. Gli sforzi di ottimizzazione includevano:
1. Adattare le routine di pulizia a una combinazione di controlavaggio con acqua e controlavaggio con sostanze chimiche a 300 mg/l.
2. Modifica delle fasi di pulizia: 2 minuti di controlavaggio con acqua al giorno; per CEB, arrestare la produzione, iniettare sostanze chimiche per 15 minuti, aerare per 15 minuti e risciacquare con acqua per 10 minuti.
3. Ridurre al minimo la pulizia manuale per evitare la rottura delle fibre.
4. Monitoraggio dell'efficacia della pulizia dell'aria, regolazione del flusso d'aria per prevenire l'accumulo di fanghi.
5. Miglioramento del pretrattamento per ridurre i detriti nelle fasi successive.
Conclusione
1. L'impianto è riuscito ad aumentare l'area totale della membrana e a migliorare le prestazioni della membrana senza alterare l'infrastruttura.
2. Dopo l'-aggiornamento sono state stabilite procedure di pulizia e routine di manutenzione ottimizzate in base all'esperienza operativa.
3. La tecnologia MBR ha un'elevata qualità dell'effluente e un design compatto, ma può essere limitata da requisiti operativi più elevati. Questo caso fornisce un riferimento per altri clienti che desiderano aggiornare i propri sistemi a membrana.