Projectachtergrond
- Probleem:Het behandelingssysteem van een rioolwaterzuiveringsinstallatie heeft het einde van zijn levensduur bereikt en er zijn problemen zoals normale verzwakking van de magnetische flux, vezelbreuk en verminderde productiecapaciteit.
- Doel:Bouw een membraansysteem met een capaciteit van 50.000 m³/dag, inclusief bijbehorende apparatuur.
- Moeilijkheden:1. Behaal rioolkwaliteitsnorm klasse A. 2. Verwijder stikstof en fosfor in het biochemische proces
Met de eisen van stedelijke ontwikkeling, milieumonitoring en de behandeling van zwart en geurig water is de vraag naar afvalwaterzuivering rond rioolwaterzuiveringsinstallaties toegenomen. Het MBR-membraansysteem is sinds 2013 in gebruik en maakt gebruik van ondergedompelde PVDF-ultrafiltratiemembraancomponenten met holle vezels met een poriegrootte van 0,1 μm. De rioolwaterzuiveringsinstallatie heeft een ontworpen behandelingscapaciteit van 10.000 kubieke meter/dag en maakt gebruik van het AAO+MBR-proces. Het behandelde afvalwater voldoet aan de klasse A-norm van de standaard voor de lozing van verontreinigende stoffen voor stedelijke rioolwaterzuiveringsinstallaties (GB 18919-2002). Momenteel moet het MBR-membraansysteem worden geüpgraded om aan de productie- en sociale behoeften te voldoen.
Overzicht van de afvalwaterzuiveringsinstallatie
Processtroom
De processtroom, zoals weergegeven in Figuur 1, omvat een primaire behandeling met behulp van grove en fijne zeven, beluchte gritkamers en membraanschermen om anorganisch materiaal te verwijderen en het MBR-systeem te beschermen met een tussenruimte van 1 mm in de membraanschermen. Bij de secundaire behandeling wordt gebruik gemaakt van het AAO+MBR-proces, inclusief een pre-anoxische tank en indien nodig verbeterde chemische fosforverwijdering in de aërobe tank. Het effluent wordt vóór lozing gedesinfecteerd met UV. Slibbehandeling bestaat uit fysieke verdikking en diepe ontwatering door middel van een plaatframe om een vochtgehalte van 50-60% te bereiken voordat het naar buiten wordt afgevoerd.
Influent- en effluentkwaliteit
De installatie is ontworpen om te voldoen aan de kwaliteitsnormen voor afvalwater van klasse A. Omdat de instroom ook regenwater omvat, kunnen de concentraties van het influent variëren, waardoor aandacht moet worden besteed aan de verwijdering van stikstof en fosfor in het biochemische proces.
Huidige status en problemen in het MBR-membraansysteem
MBR-systeemapparatuur Conditie
MBR-membraanzwembad en uitrustingsruimte*: Het MBR-membraanzwembad, verbonden met de AAO- en UV-desinfectiebaden, bestaat uit twee rechthoekige ondergrondse tanks met 11 cellen per groep, waarbij elke cel 8 membraancassettes bevat (in totaal 176 sets PVDF-vezelmembranen met<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).
Chemische reinigingsruimte*: Deze bevindt zich boven de productieruimte en omvat 3 chemische opslagtanks voor zuur, alkali en NaClO voor het MBR-systeem.
MBR-operationele modus*: Membraanzwembaden werken in een productiemodus van 8 minuten en een luchtreinigingsmodus van 2 minuten. Elk zwembad ondergaat elk uur CEB (online reiniging), met een chemische wasbeurt van 10 minuten, een pauze van 15 minuten, een wasbeurt van 5 minuten, een spoelbeurt van 8 minuten en een pauze van 17 minuten. Er wordt wekelijks offline schoongemaakt op één membraanzwembad.
Problemen en oorzaken in het MBR-membraansysteem
De belangrijkste problemen zijn onder meer vermindering van de flux/verminderde capaciteit/vezelbreuk en verstopping/verhoogde reinigingsfrequentie en -intensiteit. De redenen zijn onder meer:
1. Het membraan bereikt de ontwerplevensduur - de prestaties nemen af, wat invloed heeft op de flux en capaciteit
2. Overmatige frequentie en intensiteit van handmatige reiniging - veroorzaakt vezelbreuk en -verlies, waardoor het effectieve membraanoppervlak afneemt
3. Onomkeerbare schaalvergroting, verhoogde transmembraandruk - die de flux beïnvloedt
4. Meer reiniging - waardoor de effectieve bedrijfstijd wordt verlaagd, wat resulteert in een verminderde productiecapaciteit
5. Vroegtijdig onderhoud, onjuiste reiniging - waardoor de afbraak van het membraan wordt verergerd
Oplossingen
1. Algemene aanpak
De upgrade zal de bestaande cassetteafmetingen behouden, terwijl de interne structuur wordt aangepast en de huidige modules worden vervangen door PVDF-ultrafiltratiemembranen met een hogere flux (<0.1 μm).
2. Ontwerpberekeningen
Huidige flux*: Elke membraancel heeft 8 cassettes met een membraanoppervlak van 12.800 m² per cel, en de huidige flux varieert van 7,8 tot 15,6 l/(m²·h).
Bedrijfsparameters*: Het systeem gaat door met de 8 minuten aan/2 minuten uit-modus, waarbij één membraanpool elke dag offline is voor reiniging en een andere elk uur online wordt gereinigd. Om de capaciteitsdoelen te bereiken moet het totale membraanoppervlak per zijde minimaal 140.800 m² bedragen, met een fluxbehoefte tussen 13,6 en 22,7 l/(m²·h).
3. Upgradeplan
Het vervangen van de huidige modules door membranen met betere-prestaties, het updaten van de bijbehorende apparatuur en het onderhouden van de originele cassette-, leiding- en beluchtingsstructuren. De nieuwe modules hebben een minimale fluxvereiste van gemiddeld 18,2 L/(m²·h), met een verwachte levensduur van 5 jaar en een breukpercentage van minder dan 0,5% binnen die periode.
Investeringsschatting
De geschatte investering voor het upgraden van één zijde (50.000 t/d) bedraagt 22 miljoen RMB, waarbij de kosten voor de primaire uitrusting worden geschat op basis van de huidige marktprijzen.
Post-Prestaties en optimalisatie van upgrades
Na de inbedrijfstelling bereikte het verbeterde systeem een maximale capaciteit van 60.000 m³/dag en een gemiddelde van 52.000 m³/dag, wat voldeed aan de ontwerpvereisten. Optimalisatie-inspanningen omvatten:
1. Reinigingsroutines aanpassen aan een combinatie van water- en chemische terugspoeling met 300 mg/L.
2. Reinigingsstappen aanpassen: 2 minuten dagelijks terugspoelen met water; voor CEB: productie stopzetten, 15 minuten chemicaliën injecteren, 15 minuten beluchten en 10 minuten spoelen met water.
3. Minimaliseren van handmatige reiniging om vezelbreuk te voorkomen.
4. Bewaken van de effectiviteit van de luchtwassing, waarbij de luchtstroom wordt aangepast om ophoping van slib te voorkomen.
5. Verbetering van de voorbehandeling om afval in latere stadia te verminderen.
Conclusie
1. De fabriek slaagde erin het totale membraanoppervlak te vergroten en de membraanprestaties te verbeteren zonder de infrastructuur te veranderen.
2. Na-de upgrade zijn er geoptimaliseerde reinigingsstappen en onderhoudsroutines opgesteld op basis van operationele ervaringen.
3. MBR-technologie heeft een hoge effluentkwaliteit en een compact ontwerp, maar kan worden beperkt door hogere bedrijfsvereisten. Deze case biedt een referentie voor andere klanten die hun membraansystemen willen upgraden.