Histórico do projeto
- Problema:O sistema de tratamento de uma estação de tratamento de esgoto chegou ao fim de sua vida útil e há problemas como atenuação normal do fluxo magnético, quebra de fibras e redução da capacidade de produção.
- Meta:Construir um sistema de membranas com capacidade de 50.000 m³/dia, incluindo equipamentos relacionados.
- Dificuldades:1. Alcançar o padrão de qualidade de esgoto Classe A 2. Remover nitrogênio e fósforo no processo bioquímico
Com as exigências do desenvolvimento urbano, monitoramento ambiental e tratamento de águas negras e odoríferas, a demanda por tratamento de águas residuais no entorno das estações de tratamento de esgoto aumentou. Seu sistema de membrana MBR está em operação desde 2013, utilizando componentes de membrana de ultrafiltração de fibra oca submersa de PVDF com tamanho de poro de 0,1 μm. A estação de tratamento de esgoto tem capacidade projetada de tratamento de 10.000 metros cúbicos/dia e adota processo AAO+MBR. O efluente tratado atende ao padrão Classe A da Norma de Descarga de Poluentes para Estações de Tratamento de Esgoto Urbano (GB 18919-2002). Atualmente, é necessário atualizar o sistema de membrana MBR para atender às necessidades sociais e de produção.
Visão Geral da Estação de Tratamento de Águas Residuais
Fluxo do Processo
O fluxo do processo, conforme mostrado na Figura 1, inclui tratamento primário utilizando peneiras grossas e finas, câmaras de areia aeradas e telas de membrana para remoção de matéria inorgânica e proteção do sistema MBR com espaçamento de 1 mm nas telas de membrana. O tratamento secundário emprega o processo AAO+MBR, incluindo um tanque pré-anóxico e remoção aprimorada de fósforo químico no tanque aeróbio, conforme necessário. O efluente é desinfetado com UV antes de ser descartado. O tratamento do lodo consiste em espessamento físico e desidratação profunda por estrutura de placa para atingir 50-60% de umidade antes do descarte externo.
Qualidade de Influentes e Efluentes
A planta foi projetada para atingir padrões de qualidade de efluentes Classe A. Como o influxo inclui águas pluviais, as concentrações do afluente podem variar, exigindo foco na remoção de nitrogênio e fósforo no processo bioquímico.
Status atual e problemas no sistema de membrana MBR
Condição do equipamento do sistema MBR
Piscina de membranas MBR e sala de equipamentos*: A piscina de membranas MBR, conectada às piscinas AAO e de desinfecção UV, consiste em dois tanques subterrâneos retangulares com 11 células por grupo, cada célula contendo 8 cassetes de membrana (totalizando 176 conjuntos de membranas de fibra PVDF com<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).
Sala de Limpeza Química*: Localizada acima da área de produção, inclui 3 tanques de armazenamento de produtos químicos para ácidos, álcalis e NaClO para o sistema MBR.
Modo operacional MBR*: Piscinas de membrana operam em modo de produção de 8 minutos e modo de limpeza de ar de 2 minutos. Cada piscina passa por CEB (limpeza online) de hora em hora, envolvendo uma lavagem química de 10 minutos, uma pausa de 15 minutos, uma lavagem de 5 minutos, um enxágue de 8 minutos e uma pausa de 17 minutos. A limpeza offline é realizada semanalmente em um pool de membranas.
Problemas e causas no sistema de membrana MBR
Os principais problemas incluem redução de fluxo/capacidade reduzida/quebra de fibra e entupimento/aumento de frequência e intensidade de limpeza. Os motivos incluem:
1. A membrana atinge a vida útil projetada - declínios de desempenho, afetando o fluxo e a capacidade
2. Frequência e intensidade excessiva de limpeza manual - causando quebra e queda de fibra, reduzindo a área efetiva da membrana
3. Escala irreversível, aumento da pressão transmembrana - afetando o fluxo
4. Aumento da limpeza - reduzindo o tempo efetivo de operação, resultando em redução da capacidade de produção
5. Manutenção precoce, limpeza inadequada - exacerbando a degradação da membrana
Soluções
1. Abordagem Geral
A atualização manterá as dimensões existentes do cassete enquanto modifica a estrutura interna e substitui os módulos atuais por membranas de ultrafiltração de PVDF de maior fluxo (<0.1 μm).
2. Cálculos de projeto
Fluxo de Corrente*: Cada célula de membrana possui 8 cassetes com uma área de membrana de 12.800 m² por célula, e o fluxo de corrente varia de 7,8 a 15,6 L/(m²·h).
Parâmetros operacionais*: O sistema continuará com a operação de 8 minutos ligado/2 minutos desligado, com um conjunto de membranas off-line para limpeza todos os dias e outro passando por limpeza on-line de hora em hora. Para atingir as metas de capacidade, a área total da membrana por lado deve ser de pelo menos 140.800 m², com requisitos de fluxo entre 13,6-22,7 L/(m²·h).
3. Plano de atualização
Substituição de módulos atuais por membranas-de maior desempenho, atualização de equipamentos associados e manutenção de cassetes, tubulações e estruturas de aeração originais. Os novos módulos têm exigência de fluxo mínimo de 18,2 L/(m²·h) em média, com expectativa de vida útil de 5 anos e taxa de quebra inferior a 0,5% nesse período.
Estimativa de Investimento
O investimento estimado para a modernização de um lado (50.000 t/d) é de 22 milhões de RMB, com custos de equipamento primário estimados com base nos actuais preços de mercado.
Desempenho e otimização pós-{0}}atualização
Após o comissionamento, o sistema atualizado atingiu uma capacidade máxima de 60.000 m³/dia e uma média de 52.000 m³/dia, atendendo aos requisitos do projeto. Os esforços de otimização incluíram:
1. Ajustar as rotinas de limpeza para uma combinação de retrolavagem com água e retrolavagem química a 300 mg/L.
2. Modificação das etapas de limpeza: retrolavagem diária com água de 2 minutos; para CEB, interromper a produção, injetar produtos químicos por 15 min, arejar por 15 min e enxaguar com água por 10 min.
3. Minimizar a limpeza manual para evitar a quebra das fibras.
4. Monitorar a eficácia da purificação do ar, ajustando o fluxo de ar para evitar o acúmulo de lama.
5. Melhorar o pré-tratamento para reduzir detritos em fases posteriores.
Conclusão
1. A planta conseguiu aumentar a área total da membrana e melhorar o desempenho da membrana sem alterar a infraestrutura.
2. Após a-atualização, etapas de limpeza otimizadas e rotinas de manutenção foram estabelecidas com base na experiência operacional.
3. A tecnologia MBR possui efluentes de alta qualidade e design de layout compacto, mas pode ser limitada por requisitos operacionais mais elevados. Este caso fornece uma referência para outros clientes que buscam atualizar seus sistemas de membranas.