كيف قامت محطة معالجة مياه الصرف الصحي البلدية بقدرة 120.000 متر مكعب في اليوم بخفض طاقة التهوية بنسبة 48% باستخدام ناشرات أقراص الفقاعات الدقيقة
قطاع:معالجة مياه الصرف الصحي البلدية |تكنولوجيا:ناشر أقراص الفقاعات الجميلة |حجم:10,608 وحدة عبر مرحلتين للمعالجة البيولوجية
نظرة عامة على المشروع
منشأة-كبيرة الحجم لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية (WWTP) في شرق آسيا بسعة تصميمية إجمالية تبلغ120,000 m³/dتعمل عبر أربع مراحل بناء متسلسلة. يخدم المرفق مستجمعات مياه حضرية كثيفة ويخضع للفئة الأولى-A معايير تصريف النفايات السائلة للأمونيا-النيتروجين.
مرحلتان - المرحلة الأولى (50,000 م³/ي) والمرحلة الرابعة (20,000 م³/ي) - كانت قيد التشغيل المستمر لسنوات عديدة دون استبدال نظام التهوية. ومع تدهور أجهزة النشر الأصلية، لاحظ فريق العمليات بالمنشأة ارتفاعًا في استهلاك الطاقة، وتوزيعًا غير مستقر - للأكسجين المذاب (DO)، وزيادة في أعباء الصيانة. وفي مواجهة فجوة واضحة في الأداء والامتثال، كلفت إدارة المصنع شركة Aquasust بتصميم وتنفيذ ترقية كاملة لنظام التهوية عبر كلا المرحلتين في وقت واحد.
المشروع من تسليمالفريق الهندسي لشركة Aquasustفي عملية تحديث تدريجية على مدار شهرين تقريبًا، تم استبدال إجمالي إجمالي قدره10,608 وحدة ناشرة، تحويل كلتا المرحلتين من المعدات القديمة القديمة إلى منصة توزيع قرص الفقاعات الدقيقة Aquasust Φ270 مم EPDM.
التحدي
2.1 المرحلة الأولى: انسداد أنبوب الناشر والتحلل الهيكلي
تم تجهيز خزانات التفاعل البيولوجي للمرحلة الأولى في الأصل بـ2,248 وحدة ناشرة أنبوبيةتعمل بتدفق هواء اسمي يبلغ 8 نيوتن متر مكعب في الساعة لكل وحدة. بعد سنوات من الخدمة، أظهر النظام علامات مميزة لإجهاد الغشاء في المرحلة المتأخرة-:
انسداد المسام الغشائي
- تسبب تلوث المسام الدقيقة- بواسطة الأغشية الحيوية والقياس غير العضوي في اندماج الفقاعات، مما أدى إلى تحويل النظام من وضع الفقاعات الدقيقة- إلى وضع الفقاعات الخشنة- وتقليل كفاءة نقل الأكسجين (OTE) بشكل حاد.
الشيخوخة الهيكلية
- أدى تشقق غشاء EPDM وتآكل التركيبات إلى إنشاء قنوات هواء، مما أدى إلى توليد أعمدة فقاعية كبيرة بقطر- مع الحد الأدنى من تلامس منطقة السطح-.
هدر الطاقة
- تعمل المنافيخ عند ضغط تفريغ مرتفع (76 كيلو باسكال مقابل سقف تصميمي يبلغ 81 كيلو باسكال)، وتستهلك ما يقرب من 0.146 كيلووات ساعة لكل متر مكعب من مياه الصرف الصحي المعالجة - تقريبًا عند سعة الإرتفاع.
المناطق الميتة وترسيب الحمأة
- مع تدفق هواء غير كافي وموزع بشكل غير متساو، تتشكل جيوب هادئة أسفل مصفوفات الأنابيب، مما يتسبب في تراكم الحمأة وإنشاء بيئات صغيرة لاهوائية محلية-.
عندما ينخفض تدفق هواء الناشر الفردي إلى ما دون عتبة التصميم، تنتشر العواقب عبر العملية الحيوية بأكملها:
|
أعراض |
السبب الجذري |
|
انخفاض OTE |
نمو قطر الفقاعة، وانخفاض مساحة تلامس الهواء-والماء |
|
ارتفاع ضغط المنفاخ |
زيادة مقاومة الغشاء للتلوث |
|
الحمأة المناطق الميتة |
سرعة تنظيف القاع-غير كافية |
|
أحداث رائحة H₂S |
المناطق اللاهوائية الموضعية التي تطلق الكبريتيد |
|
NH₃-N ارتفاعات في التدفق |
النترجة المكبوتة تحت عجز D O |
|
ارتفاع تكلفة الصيانة |
تصعيد استبدال الوحدة وتكرار التنظيف |
2.2 المرحلة الرابعة: فشل ناشر القرص القديم
تم تجهيز المرحلة الرابعة في الأصل بـ3,722 ناشر أقراص بنفس تنسيق 270 مم ولكن جيل منتج سابق. بعد أن تم تجاوز فترة الخدمة المقدرة من قبل الشركة المصنعة بشكل كبير، انهارت سلامة الغشاء. تنتشر شقوق الإجهاد عبر وحدات متعددة في وقت واحد، مما يجعل حصيرة الناشر مكافئة وظيفيًا لنظام الأنابيب - المفتوح. استقر ضغط تفريغ المنفاخ عند 57.3 كيلو باسكال (السقف التصميمي: 61 كيلو باسكال) - يعمل مع الحد الأدنى من هامش الأمان وينتج - تهوية فقاعية خشنة بتكلفة طاقة متزايدة.
النهج الهندسي
3.1 منطق اختيار الناشر
أوصى Aquasust بترقية موحدة إلىΦ270 مم EPDM ناشر قرص فقاعي ناعمعبر كلا المرحلتين بناءً على ثلاثة معايير هندسية:
كفاءة نقل الأكسجين المثبتة:
في نطاق تدفق الهواء التصميمي الذي يتراوح بين 2.0–6.0 نيوتن متر مكعب/ساعة لكل وحدة، يحقق تنسيق Φ270 كفاءة نقل الأكسجين القياسية (SOTE) أكبر من أو تساوي 30% في الماء النظيف، وهو ما يتوافق مع كفاءة تهوية نظرية أكبر من أو تساوي 4.5 كجمO₂/كيلووات ساعة.
التغطية المثالية لمنطقة الخدمة:
تتوافق مواصفات منطقة الخدمة التي تبلغ 0.4–0.8 مترًا مربعًا/الوحدة مع هندسة أرضية الخزان لكل من المرحلتين الأولى والرابعة، مما يتيح تغطية كثيفة ولكن غير{2}}متداخلة.
انخفاض ضغط النظام:
عند قدرة معالجة مكافئة، يعمل تنسيق القرص Φ270 بفقد أقل بكثير لمقاومة الهواء (أقل من أو يساوي 3.5 كيلو باسكال) من مجموعة ناشرات الأنبوب القديمة، مما يقلل بشكل مباشر من ضغط تشغيل المنفاخ ويطيل العمر الميكانيكي للمنفاخ.
3.2 التحقق من التصميم الهيدروليكي والتهوية
المرحلة الأولى
مساحة أرضية التهوية الفعالة: ~ 3800 متر مربع
إجمالي الناشرين الذين تم تركيبهم: 7,532 وحدة
منطقة الخدمة الناتجة: 0.50 متر مربع/وحدة (في حدود التصميم الأمثل من 0.4 إلى 0.8 متر مربع)
تكوين المنفاخ: اثنان نشطان + واحد احتياطي، معدل تدفق الهواء 150 م³/الدقيقة
تدفق هواء الوحدة في حالة التصميم: 2.39 نيوتن متر مكعب/ساعة/وحدة (ضمن نافذة تشغيل تبلغ 2.0–6.0 نيوتن متر مكعب/ساعة)
المرحلة الرابعة
مساحة أرضية التهوية الفعالة: ~ 1,665 متر مربع
إجمالي الناشرون الذين تم تركيبهم: 3,076 وحدة
منطقة الخدمة الناتجة: 0.547 متر مربع/وحدة (ضمن التصميم الأمثل)
تكوين المنفاخ: اثنان نشطان + واحد احتياطي، معدل تدفق الهواء 60 م³/الدقيقة
تدفق هواء الوحدة في حالة التصميم: 2.34 نيوتن متر مكعب/ساعة/وحدة (داخل نافذة التشغيل)
تعمل كلتا المرحلتين في النطاق المتوسط -السفلي لنطاق 2.0–6.0 نيوتن متر مكعب/ساعة، مما يضمن توليد فقاعات صغيرة-، وتغطية كاملة للأرضية، وهامش مريح أسفل عتبة تدفق الهواء العلوي الذي يسبب تشوه الغشاء.
الحل ونطاق العرض
قامت شركة Aquasust بتزويد وتركيب حزمة ترقية شاملة للتهوية في مرحلتي المعالجة. لا يغطي النطاق عناصر الناشر فحسب، بل يغطي أيضًا البنية الأساسية الإضافية الكاملة المطلوبة لعملية صيانة طويلة الأمد -منخفضة-.
4.1 Φ270 مم EPDM Fine Bubble Disc Diffuser - المواصفات الفنية
|
المعلمة |
مواصفة |
|
نموذج |
ناشر قرص EPDM بقطر 270 مم |
|
نطاق تدفق الهواء |
2.0 – 6.0 نيوتن متر مكعب/ساعة لكل وحدة |
|
قطر الفقاعة |
أقل من أو يساوي 2 ملم |
|
SOTE (المياه النظيفة) |
أكبر من أو يساوي 30% |
|
قدرة نقل الأكسجين |
أكبر من أو يساوي 0.13 كجمO₂/ساعة لكل وحدة |
|
كفاءة التهوية النظرية |
أكبر من أو يساوي 4.5 كجمO₂/كيلوواط ساعة |
|
فقدان الضغط الجوي |
أقل من أو يساوي 3.5 كيلو باسكال |
|
خدمة الحياة |
أكبر من أو يساوي 5 سنوات |
|
منطقة الخدمة الأمثل |
0.4 – 0.8 م²/وحدة |
4.2 ملخص كمية الناشر
|
مرحلة العلاج |
القدرة التصميمية |
الوحدات المستبدلة (القديمة) |
تم تركيب وحدات Aquasust Φ270 |
|
المرحلة الأولى |
50,000 m³/d |
2,248 ناشر أنبوبي |
7,532 |
|
المرحلة الرابعة |
20,000 m³/d |
3,722 ناشر أقراص (قديم) |
3,076 |
|
المجموع |
70,000 m³/d |
5,970 |
10,608 |
4.3 المعدات المساعدة
كواتم صوت لتنقية الهواء (تصريف الغاز/تصريف الغاز) لحماية المنفاخ أثناء الصيانة
صمامات تصريف UPVC عند نقاط الخزان المنخفضة لتسهيل نزح المياه وفحص الناشر في المستقبل
اثني عشر (12) 304 -مجموعات غسيل حمض الغشاء الفولاذي - (المرحلة الرابعة) لتنظيف غشاء EPDM في- الموقع دون نزح المياه بالكامل من الخزان
التثبيت والتشغيل
نفذت شركة Aquasust التعديل التحديثي على مرحلتين متتاليتين في الموقع، مع إعطاء الأولوية للحد الأدنى من التعطيل لقدرة المعالجة على مستوى المصنع-. تم تطبيق عملية -الخطوات القياسية الأربعة على كل مرحلة:
نزح المياه والتفتيش على الخزانات
تم إخراج كل خزان للتفاعل البيولوجي من وضع عدم الاتصال بالتناوب، وتم نقل الحمأة إلى الخزانات النشطة المجاورة، وتم تجفيف الخزان. أجرى مهندسو موقع Aquasust مسحًا كاملاً لحالة الأنابيب الجانبية الحالية ورؤوس التهوية الرئيسية ونقاط التثبيت قبل بدء أي عملية هدم.
إزالة النظام القديم
تمت إزالة جميع وحدات الناشر والسروج وتركيبات التوصيل الموجودة بشكل منهجي. عندما تكون الأجزاء الجانبية لناشر الأنبوب خارج حالة الخدمة، تم أيضًا استبدال شبكة الأنابيب. تمت إزالة الحطام، وتم تجهيز أرضية الخزان لمرجع التثبيت المحدد لشبكة ناشر الأقراص الجديدة.
تركيب موزع القرص Aquasust Φ270
تم تركيب ناشرات الأقراص EPDM الجديدة في نمط الشبكة الهندسي وفقًا للتصميم الهيدروليكي، مع ضبط كل وحدة عزم دوران- لمنع تجاوز الهواء عند سرج التوصيل. تم بعد ذلك تشغيل الأنابيب الجانبية والرؤوس الرئيسية وصمامات الصرف ومجموعات التطهير واختبار الضغط -قبل إعادة تعبئة الخزان.
التكليف التدريجي والتحقق
تمت إعادة ملء الخزانات، وتشغيل المنافيخ بحمل مخفض، وتم أخذ قراءات الأكسجين المذاب في نقاط متعددة عبر شبكة الخزان خلال فترة الرفع الأولية البالغة 24-ساعة-. تمت زيادة تدفق الهواء تدريجيًا إلى نقطة التشغيل -. أكدت بيانات العملية التوزيع الموحد لـ D O والنترجة المستقرة داخل نافذة الإحماء العادية.
إجمالي المدة على-الموقع:المرحلة الرابعة - 16 يوم؛ المرحلة الأولى - 41 يوم (تعكس عدد الخزانات الأكبر وحجم الناشر).
نتائج تم التحقق منها
تم تسجيل بيانات الأداء ومقارنتها على أساس -ل-مثل (نفس ربع السنة التقويمي، سنة-على-سنة)، مما أدى إلى التخلص من درجة الحرارة الموسمية وتقلب التحميل المؤثر من التحليل.
6.1 مقارنة الأداء الموحدة
|
مؤشرات الأداء الرئيسية |
المرحلة الأولى - قبل |
المرحلة الأولى - بعد |
يتغير |
|
الحجم المعالج اليومي (m³/d) |
43,800 |
51,400 |
+17.5% |
|
تشغيل المنافيخ النشطة |
2 |
1 |
–50% |
|
ضغط تفريغ المنفاخ (كيلو باسكال) |
76 |
62 |
–18.4% |
|
وحدة استهلاك الطاقة (كيلووات ساعة/م3) |
0.146 |
0.075 |
–48.6% |
|
التدفق السائل NH₃-N (مجم/لتر) |
0.456 |
0.231 |
متوافق |
|
إزالة NH₃-N شهريًا (طن/شهر) |
30.5 |
64.8 |
+112% |
|
مؤشرات الأداء الرئيسية |
المرحلة الرابعة - قبل |
المرحلة الرابعة - بعد |
يتغير |
|
الحجم المعالج اليومي (m³/d) |
20,600 |
23,300 |
+12.9% |
|
ضغط تفريغ المنفاخ (كيلو باسكال) |
57.3 |
51.6 |
–9.95% |
|
وحدة استهلاك الطاقة (كيلووات ساعة/م3) |
0.155 |
0.089 |
–42.6% |
|
التدفق السائل NH₃-N (مجم/لتر) |
0.316 |
0.238 |
متوافق |
|
إزالة NH₃-N شهريًا (طن/شهر) |
14.4 |
29.3 |
+103% |
6.2 تقليل الطاقة - المحرك الأساسي
الميزة التشغيلية الأكثر أهمية هيانخفاض في طاقة تهوية الوحدة: المرحلة الأولى انخفضت من 0.146 إلى 0.075 كيلووات ساعة/م3 (–48.6%) ، والمرحلة الرابعة من 0.155 إلى 0.089 كيلووات ساعة/م3 (–42.6%). وفي كلتا المرحلتين معًا، تعالج المنشأة الآن حجمًا يوميًا أكبر مع تشغيل عدد أقل من المنافيخ عند ضغط أقل.
تعد المرحلة الأولى من التحول من منفاخين نشطين إلى منفاخ واحد - بضعف الإنتاجية تقريبًا - أوضح توضيح لاكتساب الكفاءة. يتم الاسترداد البسيط المقدر للاستثمار الرأسمالي في غضون 18 شهرًا تقريبًا بناءً على توفير الكهرباء التشغيلي وحده.
6.3 تخفيض ضغط المنفاخ - هامش السلامة الهندسية
إن الانخفاض في ضغط تفريغ المنفاخ ليس مجرد توفير للطاقة؛ يحمل قيمة هيكلية وموثوقية:
المرحلة الأولى: انخفض الضغط من 76 كيلو باسكال إلى 62 كيلو باسكال مقابل سقف تصميمي قدره 81 كيلو باسكال. اتسعت فجوة التشغيل-إلى-السقف من 5 كيلو باسكال إلى 19 كيلو باسكال - مما أدى إلى مضاعفة مساحة التشغيل الآمنة بمقدار أربعة أضعاف تقريبًا.
المرحلة الرابعة: انخفض الضغط من 57.3 كيلو باسكال إلى 51.6 كيلو باسكال مقابل سقف 61 كيلو باسكال. تضاعفت مساحة الرأس.
انخفاض ضغط التشغيل يعني تقليل الضغط الحراري والميكانيكي على محامل المنفاخ والدفاعات والمحركات، مما يؤدي إلى إطالة عمر خدمة المعدات وتقليل احتمالية تشغيل صمام الأمان، وتسرب وصلات الأنابيب، وعمليات الإغلاق غير المخطط لها.
6.4 الأمونيا-إزالة النيتروجين - الامتثال وتكثيف العلاج
على الرغم من معالجة حجم يومي أكبر، حافظت كلا المرحلتين على التدفق السائل NH₃-N أقل بكثير من عتبات الفئة I-A. والأهم من ذلك أن إجمالي كتلة الأمونيا التي يتم إزالتها شهريًا تضاعفت:
المرحلة الأولى: من 30.5 إلى 64.8 طن/شهر (+112%)
المرحلة الرابعة: من 14.4 إلى 29.3 طن/شهر (+103%)
تعكس هذه النتيجة التوزيع المحسن لـ DO مما يتيح النترجة الكاملة والمستقرة عبر حجم الخزان بالكامل - كنتيجة مباشرة لتغطية الفقاعات الدقيقة المنتظمة- التي توفرها شبكة توزيع القرص Aquasust Φ270.
لماذا أكواست
شركة Aquasust متخصصة في هندسة وتصنيع وتنفيذ أنظمة تهوية الفقاعات الدقيقة لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية والصناعية. يوضح هذا المشروع -إمكانية التكديس الكاملة التي تميز Aquasust عن الموزع الوحيد-:
تصميم-تسليم البناء
بدءًا من النمذجة الهيدروليكية وتحسين تخطيط الناشر وحتى-إدارة التثبيت في الموقع وتشغيل العمليات
مواصفات الأداء- المدعومة
يتم تصنيع كل موزع أقراص Aquasust Φ270 EPDM بنسبة أكبر من أو تساوي 30% SOTE وكفاءة أكبر من أو تساوي 4.5 كجمO₂/kWh، ويمكن التحقق منها بشكل مستقل وفقًا لبروتوكولات اختبار GB/T 17393
التكامل المساعد
يتم توفير مجموعات تنقية الهواء، وصمامات الصرف، وأنظمة الغسيل الحمضي-كحزمة منسقة، وليس كأفكار لاحقة
نتائج ميدانية مثبتة
Documented post-retrofit energy reduction of 42–49%, ammonia removal improvement of >100%، وتقليل ضغط المنفاخ بنسبة تصل إلى 18% في بيئة تشغيل بلدية حقيقية
هل أنت على استعداد لتقييم ترقية التهوية لمنشأتك؟
اتصل بفريق هندسة Aquasust لمعرفة أبعاد الخزان وتدفق التصميم ومواصفات المنفاخ الحالية. سنقوم بإعداد تخطيط أولي للناشر، وحساب منطقة الخدمة-والتقدير المتوقع لتوفير الطاقة دون أي تكلفة.
اكتشف موزع أقراص Aquasust Φ270 مم EPDM
خدمات التحديثية لنظام التهوية
طلب تقييم المشروع