폭기시스템의 결함 분석 및 개량 방안
소개
그만큼폭기 시스템는 생물학적 폐수처리 시스템의 구성요소 중 하나로, 주로 미생물 대사에 필요한 산소를 공급하고 생물학적 탱크 내 용존산소(DO) 농도를 조절하는 역할을 합니다. 상승하는 기포에 의해 발생하는 와류와 기포의 파열로 인한 교란은 활성 슬러지의 효과적인 혼합을 제공하여 슬러지 퇴적을 방지합니다. 매체가 들어 있는 접촉식 생물학적 탱크의 경우, 폭기는 매체 표면에서 오래된 생물막의 제거를 촉진하여 생물막 재생을 촉진하고 활동을 향상시킵니다.
연구에 따르면 생물학적 탱크 내 DO 농도의 변화는 종, 수량, 동물원의 상태, 생물학적 활동 및 미생물 군집의 대사 유형에 변화를 가져오는 것으로 나타났습니다. 결과적으로 생물학적 탄소 제거, 생물학적 질소 제거 및 생물학적 인 제거와 같은 생화학적 공정의 반응 속도 및 효율성이 영향을 받아 폐수 내 유기물, 암모니아 질소, 총 인 및 총 질소와 같은 오염물질의 제거 효율성이 변경됩니다. 폭기 시스템의 운영 상태는 미생물 오염물질 제거 효율에 직접적인 영향을 미치며, 이로 인해 폐수처리장(WWTP)의 전반적인 정화 성능에 영향을 미칩니다.
따라서 폭기 시스템을 양호한 작동 상태로 유지하는 것은 WWTP 운영 및 유지 관리의 주요 작업입니다.
1. 재료 및 방법
1.1 WWTP 개요
설계 용량이 다음과 같은 WWTP15,000 m³/d. 설계된 유입수 오염물질 지표는 다음과 같습니다.표 1, 배출 기준은 "시립 폐수 처리장 오염 물질 배출 기준"(GB 18918-2002) A 등급 기준을 충족합니다. 주요 치료 과정은 다음과 같습니다.1차 처리 + 응고-침전 + 생물학적 시스템 + 2차 침전조 + 고급 처리.
초기에는 미개발된 수집 네트워크와 주변 기업의 지속적인 건설로 인해 유입량이 적어 간헐적으로 공장이 가동되었습니다. 주변 기업이 가동됨에 따라 유입량과 오염물질 부하가 증가하여 생물탱크 폭기 시스템이 유입량과 부하량에 따라 폭기율이 조정되는 24시간 연속 운영으로 전환되었습니다. 이 기간 동안 생물학적 탱크와 폭기 시스템은 모두 안정적으로 작동했으며 모든 배출 매개변수는 지속적으로 표준을 충족했습니다.
1.1.1 생물학적 탱크 설명
생물학적 시스템은 다음과 유사한 레이아웃을 채택합니다.기존 A²/O 공정, 혐기성, 무산소 및 호기성 구역으로 구성됩니다. 혐기성 및 무산소 영역은 각각 동일한 부피의 두 개의 직렬 공정 섹션으로 나뉘며, 호기성 영역은 4개로 나뉩니다. 혐기성 구역과 무산소 구역에는 6개의 수중 혼합기가 설치되어 있습니다. 고정된 미세-버블 디퓨저는 무산소 및 호기 구역 섹션 하단에 설치되며, 미생물 성장을 위해 디퓨저 위에 회수 가능한 모조 매체가 부착됩니다. 통기 시스템은 송풍기를 사용하여 측면을 통해 미세-버블 디퓨저에 압축 공기를 공급합니다. 각 측면의 통기율은 밸브에 의해 조절됩니다. 3개의 송풍기가 설치되어 2중 + 1-대기 모드로 작동합니다.
1.1.2 오류 설명
약 5년 동안 안정적인 운영을 한 후, 무산소 및 호기 구역 바닥에 상당한 양의 슬러지가 축적되었습니다. 송풍기는 높은 배출구 압력 경보 및 보호 차단을 자주 경험했습니다. 일부 미세한-버블 디퓨저가 파열되었습니다. 출구 압력이 계속 상승함에 따라 블로워 정지 빈도와 디퓨저 파열 횟수도 증가했습니다. 파손된 디퓨저로 인한 상당한 공기 손실로 인해 생물학적 탱크의 DO 수준이 지속적으로 감소하여 배출수 품질이 점차 저하되었습니다. 규정 준수를 유지하기 위해 작동하는 송풍기의 수와 런타임이 늘어났습니다. 이러한 악순환으로 인해 베어링, 기어 등 블로어 부품이 자주 손상되었습니다. 결국 송풍기 하나가 심하게 마모되어 폐기되었습니다. 호기 구역의 슬러지는 짙은 갈색으로 변했고, 느슨하고 악취가 나는 동물이 생기고{10}}폐수 품질이 더욱 악화되었습니다.
1.2 고장 원인 분석
운영 기록(유입수, 폭기 시스템, 장비 유지 관리) 및 현장 관찰을 검토하여 다음과 같이 원인을 분석했습니다.
1.2.1 송풍기 손상 원인
- 초기의 간헐적인 유입으로 인해 빈번한 시작/정지가 발생하여 기계적 마모가 발생합니다.
- 과부하 종료 후 압력이 가해지면 송풍기를 다시 시작하고 과부하로 인해 장시간 작동합니다.
- 더 높은 유량과 파열된 디퓨저로 인해 공기 수요가 증가하여 작동 시간이 연장됩니다.
- 장기간의 과압으로 인해 작동 온도가 상승합니다.
1.2.2 높은 블로워 출구 압력 및 디퓨저 손상 원인
- 시공 중 공기 배관 청소가 불완전하여 디퓨저 기공을 막는 잔해물이 남습니다.
- 디퓨저를 덮고 있는 슬러지 퇴적물은 모공을 막습니다.
- 디퓨저 구멍을 막는 공기 파이프의 응축수.
- 잦은 팽창/수축을 유발하는 간헐적인 통기, 노화된 확산막, 불완전한 기공 개방으로 인해 압력이 형성됩니다.
- 폐수/슬러지가 파손된 디퓨저로 유입되어 다른 디퓨저가 분산되고 막히게 됩니다.
1.2.3 바닥 슬러지 축적 원인
- 간헐적인 유입 및 통기가 발생하여 퇴적이 발생합니다.
- 빈번한 송풍기 결함으로 인해 간헐적인 통기가 발생합니다.
- 파열된 디퓨저로 인해 측면의 통기량이 감소합니다.
- 통기 성능이 좋지 않아 탱크와 매체에서 벗겨진 비활성 생물막의 침착이 증가합니다.
1.3 혁신 계획
유입 패턴과 지속적인 운영의 필요성을 고려하여 결함과 원인을 해결하기 위해 다음과 같은 개조 계획이 개발되었습니다.
수리할 수 없는 송풍기는 설계보다 용량과 압력 등급이 더 높은 단일 에어 서스펜션 송풍기로 교체되었으며 그에 따라 배출 배관도 수정되었습니다.
폭기 시스템 문제(고압, 막힘, 파열, 고르지 못한 폭기)에 대해 공정 요구 사항(혼합 강도, 공기 흐름, DO 제어), 장비 레이아웃(믹서, 배관, 매체) 및 손상된 디퓨저 패턴을 고려하여 무산소 및 호기 구역에 대해 별도의 개조 계획을 설계했습니다.
무산소 구역 개조: 손상된 디퓨저가 슬러지 축적과 동시에 무산소 구역 1, 2 중간에 집중되었습니다. 지지를 위해 기존 미디어 프레임을 활용하여 메인 헤더에 연결된 새로운 공기 측면이 흐름 제어 밸브와 함께 미디어 베드 내에 설치되었습니다. 새로운 통기 시스템으로 미디어 프레임 하단에 새로운 하향-방향 천공 파이프가 설치되었습니다. 원래의 고정 바닥 시스템은 폐기되었습니다. 보다그림 1.
산소 존 리노베이션: 마찬가지로 디퓨저가 손상된 부위에서도 미디어를 제거하였습니다. 밸브가 있는 새로운 측면이 설치되었습니다. 새로운 미세-버블 에어 디스크가 미디어 프레임 하단에 설치되었습니다. 무산소 구역과 유사한 천공 파이프도 미디어 프레임 내에 수직으로 설치되어 밸브를 전환하여 바닥 슬러지를 주기적으로 교란시킵니다. 원래의 고정 바닥 시스템은 폐기되었습니다. 보다그림 2.
2. 결과 및 분석
파일럿-테스트 접근 방식에 따라 가장 심각하게 영향을 받은 구역(무산소 1, 산소 1)을 개조했습니다. 주요 매개변수(DO, 송풍기 압력, 슬러지 두께)는 개조 전- 및 개조 후- 30일 동안 모니터링되었습니다. 결과는 다음에 표시됩니다.그림 3에서 분석했습니다.표 2.
~하다(그림 3a, 3b, 표 2): DO 수준이 크게 향상되었습니다. 무산소 구역에서 DO는 0.12-0.23 mg/L(평균. 0.16)에서 0.32-0.58 mg/L(평균. 0.46)로 1.88배 증가했습니다. 호기존에서 DO는 0.89~2.22mg/L(평균. 1.78)에서 2.81~5.02mg/L(평균. 4.17)로 1.34배 증가했습니다.
송풍기 압력(그림 3c, 표 2): 출구 압력은 69.2-75.2 kPa(평균. 71.44)에서 61.2-63.5 kPa(평균. 62.06)로 0.13배 감소했습니다.
슬러지 두께(그림 3d, 표 2): 바닥 슬러지 두께는 27.3-33.4 cm(평균. 30.00)에서 14.2-28.8 cm(평균. 20.75)로 0.31배 감소했습니다.
개조 후 활성 슬러지를 관찰한 결과{0}}활성이 개선되고 색상이 변했으며 배지에서 동물 성장이 더 좋아졌으며 이는 시스템 회복을 나타냅니다. 악취가 멈췄습니다.
유출수 품질 개선: 평균 암모니아 질소는 1.49mg/L로 감소했습니다(제거율 90.5%, +17.7%). 평균 총 인은 0.19 mg/L로 감소했습니다(제거율 88.9%, +12.7%). 평균 총 질소는 10.28mg/L로 감소했습니다(제거율 57.9%, +16.9%). 유사한 조건에서 송풍기 전력 소비가 72.5kW에서 59kW로 감소하여 18.6%의 에너지가 절약되었습니다.
3. 결론
분석을 통해 블로워 손상, 고압, 디퓨저 손상, 슬러지 축적 등의 원인을 파악했습니다. 무산소 및 호기 구역에 대한 목표 개조 계획이 구현되었습니다. 파일럿 테스트에서는 상당한 개선이 나타났습니다. 무산소 DO, 호기 DO, 송풍기 압력 및 슬러지 두께가 각각 1.88, 1.34, 0.13 및 0.31 요소로 개선되었습니다. 이는 본격적인-개조를 위한 탄탄한 기반을 제공합니다.