Projektets baggrund
- Problem:Rensesystemet på et rensningsanlæg har nået slutningen af sin levetid, og der er problemer som normal dæmpning af magnetisk flux, fiberbrud og nedsat produktionskapacitet.
- Mål:Byg et membransystem med en kapacitet på 50.000 m³/dag, inklusive tilhørende udstyr.
- Vanskeligheder:1. Opnå klasse A kloakkvalitetsstandard 2. Fjern nitrogen og fosfor i den biokemiske proces
Med kravene til byudvikling, miljøovervågning og sort- og lugtvandsbehandling er efterspørgslen efter spildevandsrensning omkring rensningsanlæg steget. Dens MBR-membransystem har været i drift siden 2013 ved at bruge nedsænkede PVDF hulfiber-ultrafiltreringsmembrankomponenter med en porestørrelse på 0,1 μm. Renseanlægget har en designet rensekapacitet på 10.000 kubikmeter/dag og anvender AAO+MBR-processen. Det behandlede spildevand opfylder klasse A-standarden for forureningsudledningsstandarden for rensningsanlæg til byrensning (GB 18919-2002). På nuværende tidspunkt er det nødvendigt at opgradere MBR-membransystemet for at imødekomme produktions- og sociale behov.
Oversigt over Renseanlægget
Procesflow
Procesflowet, som vist i figur 1, omfatter primær behandling ved hjælp af grove og fine skærme, luftede grit-kamre og membranskærme for at fjerne uorganisk materiale og beskytte MBR-systemet med 1 mm mellemrum i membranskærmene. Sekundær behandling anvender AAO+MBR-processen, herunder en præ-anoxisk tank og forbedret kemisk fosforfjernelse i den aerobe tank efter behov. Spildevandet desinficeres med UV før det udledes. Slambehandling består af fysisk fortykkelse og dyb afvanding ved pladeramme for at opnå 50-60% fugtindhold før ekstern bortskaffelse.
Indflytnings- og spildevandskvalitet
Anlægget er designet til at opfylde kvalitetsstandarder for klasse A spildevand. Da tilstrømningen omfatter regnvand, kan tilløbskoncentrationerne variere, hvilket kræver fokus på nitrogen- og fosforfjernelse i den biokemiske proces.
Aktuel status og problemer i MBR-membransystemet
MBR System Udstyr Tilstand
MBR-membranpool og udstyrsrum*: MBR-membranpoolen, forbundet til AAO- og UV-desinfektionsbassinerne, består af to rektangulære underjordiske tanke med 11 celler pr. gruppe, hver celle indeholder 8 membrankassetter (i alt 176 sæt PVDF-fibermembraner med<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).
Kemisk rengøringsrum*: Placeret over produktionsområdet og inkluderer 3 kemikalielagertanke til syre, alkali og NaClO til MBR-systemet.
MBR-driftstilstand*: Membranbassiner fungerer i en 8-minutters produktions- og 2-min. luftrensningstilstand. Hver pool gennemgår CEB (online rengøring) hver time, der involverer en 10-minutters kemisk vask, en 15-minutters pause, en 5-minutters vask, en 8-minutters skylning og en 17-minutters pause. Offline rengøring udføres ugentligt på én membranpool.
Problemer og årsager i MBR-membransystemet
De største problemer omfatter fluxreduktion/reduceret kapacitet/fiberbrud og tilstopning/øget rengøringsfrekvens og -intensitet. Årsagerne omfatter:
1. Membranen når designlevetiden - ydeevne falder, hvilket påvirker flux og kapacitet
2. Overdreven manuel rengøringsfrekvens og intensitet -, der forårsager fiberbrud og udslip, hvilket reducerer det effektive membranområde
3. Irreversibel skalering, øget transmembrantryk -, der påvirker flux
4. Øget rengøring - reducerer den effektive driftstid, hvilket resulterer i reduceret produktionskapacitet
5. Tidlig vedligeholdelse, forkert rengøring -, hvilket forværrer membrannedbrydning
Løsninger
1. Generel tilgang
Opgraderingen vil bibeholde de eksisterende kassettedimensioner, mens den interne struktur ændres og nuværende moduler erstattes med PVDF ultrafiltreringsmembraner med højere flux (<0.1 μm).
2. Designberegninger
Strømstrøm*: Hver membrancelle har 8 kassetter med et membranareal på 12.800 m² pr. celle, og strømstrømmen varierer fra 7,8 til 15,6 L/(m²·h).
Driftsparametre*: Systemet fortsætter med 8-min on/2-min off-drift, med en membranpool offline til rengøring hver dag og en anden, der gennemgår online rengøring hver time. For at nå kapacitetsmålene skal det samlede membranareal pr. side være mindst 140.800 m² med fluxkrav mellem 13,6-22,7 L/(m²·h).
3. Opgraderingsplan
Udskiftning af nuværende moduler med membraner med højere-ydelse, opdatering af tilhørende udstyr og vedligeholdelse af originale kassette-, rør- og beluftningsstrukturer. De nye moduler har et minimumsfluxkrav på 18,2 L/(m²·h) i gennemsnit, med en forventet levetid på 5 år og en brudrate på under 0,5 % inden for den periode.
Investeringsoverslag
Den anslåede investering for at opgradere den ene side (50.000 t/d) er 22 millioner RMB, med omkostninger til primært udstyr estimeret baseret på aktuelle markedspriser.
Efter-opgraderingsydelse og optimering
Efter idriftsættelse opnåede det opgraderede system en maksimal kapacitet på 60.000 m³/dag og et gennemsnit på 52.000 m³/dag, hvilket opfylder designkravene. Optimeringsindsatsen omfattede:
1. Tilpasning af rengøringsrutiner til en kombination af vandtilbageskylning og kemisk tilbageskylning ved 300 mg/L.
2. Ændring af rengøringstrin: 2 min daglig tilbageskylning af vand; for CEB, standsning af produktionen, indsprøjtning af kemikalier i 15 min, beluftning i 15 min, og skylning med vand i 10 min.
3. Minimering af manuel rengøring for at undgå fiberbrud.
4. Overvågning af luftskrubbens effektivitet, justering af luftstrømmen for at forhindre slamopbygning.
5. Forbedring af forbehandlingen for at reducere snavs i senere faser.
Konklusion
1. Anlægget lykkedes med at øge det samlede membranareal og forbedre membranens ydeevne uden at ændre infrastrukturen.
2. Efter-opgradering blev der etableret optimerede rengøringstrin og vedligeholdelsesrutiner baseret på driftserfaring.
3. MBR-teknologi har høj spildevandskvalitet og kompakt layoutdesign, men kan være begrænset af højere driftskrav. Denne sag giver en reference til andre kunder, der ønsker at opgradere deres membransystemer.