프로젝트 배경
- 문제:하수처리장의 처리시스템은 수명이 다하여 자속의 정상적인 감쇠, 섬유의 파손, 생산능력 감소 등의 문제가 있다.
- 목표:관련 장비를 포함하여 50,000m3/일 용량의 멤브레인 시스템을 구축합니다.
- 어려움:1. 하수 수질 기준 A등급 달성 2. 생화학적 공정에서 질소 및 인 제거
도시 개발, 환경 모니터링, 오수 및 악취수 처리 요구 사항으로 인해 하수 처리장 주변의 폐수 처리에 대한 수요가 증가했습니다. MBR 멤브레인 시스템은 기공 크기가 0.1μm인 수중 PVDF 중공사 한외여과 멤브레인 구성 요소를 사용하여 2013년부터 운영되고 있습니다. 하수처리장의 설계 처리 용량은 10,000입방미터/일이며 AAO+MBR 공정을 채택합니다. 처리된 폐수는 도시 하수 처리장의 오염 물질 배출 표준(GB 18919-2002)의 클래스 A 표준을 충족합니다. 현재 생산 및 사회적 요구를 충족시키기 위해 MBR 멤브레인 시스템을 업그레이드해야 합니다.
폐수처리장 개요
프로세스 흐름
그림 1에 표시된 공정 흐름에는 거칠고 미세한 스크린, 폭기된 그릿 챔버 및 멤브레인 스크린을 사용하여 무기 물질을 제거하고 멤브레인 스크린에서 1mm 간격으로 MBR 시스템을 보호하는 1차 처리가 포함됩니다. 2차 처리에서는 전-무산소조와 필요에 따라 호기조에서 향상된 화학적 인 제거를 포함하는 AAO+MBR 공정을 사용합니다. 유출수는 배출되기 전에 UV로 소독됩니다. 슬러지 처리는 외부 폐기 전 수분 함량 50~60%를 달성하기 위해 플레이트 프레임을 통한 물리적 농축 및 심층 탈수로 구성됩니다.
유입수 및 유출수 품질
이 공장은 Class A 폐수 품질 표준을 달성하도록 설계되었습니다. 유입수에는 우수가 포함되므로 유입수 농도가 다양할 수 있으므로 생화학적 과정에서 질소 및 인 제거에 중점을 두어야 합니다.
MBR 멤브레인 시스템의 현황과 문제점
MBR 시스템 장비 상태
MBR 멤브레인 풀 및 장비실*: AAO 및 UV 소독 풀에 연결된 MBR 멤브레인 풀은 그룹당 11개의 셀이 있는 2개의 직사각형 지하 탱크로 구성됩니다. 각 셀에는 8개의 멤브레인 카세트가 포함되어 있습니다(총 176개 PVDF 섬유 멤브레인 세트).<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).
화학물질 세척실*: 생산 구역 위에 위치하며 MBR 시스템용 산, 알칼리 및 NaClO용 화학물질 저장 탱크 3개가 포함되어 있습니다.
MBR 작동 모드*: 멤브레인 풀은 생산 8분, 공기 정화 모드 2분으로 작동합니다. 각 수영장은 10분 화학 세척, 15분 일시 중지, 5분 세척, 8분 헹굼, 17분 일시 중지를 포함하는 시간당 CEB(온라인 청소)를 거칩니다. 오프라인 청소는 멤브레인 풀 한 곳에서 매주 수행됩니다.
MBR 멤브레인 시스템의 문제 및 원인
주요 문제로는 플럭스 감소/용량 감소/섬유 파손 및 막힘/세척 빈도 및 강도 증가 등이 있습니다. 그 이유는 다음과 같습니다:
1. 멤브레인이 설계 수명에 도달합니다. - 성능이 저하되어 플럭스와 용량에 영향을 미칩니다.
2. 과도한 수동 청소 빈도 및 강도 -로 인해 섬유 파손 및 탈락이 발생하여 효과적인 멤브레인 면적이 감소합니다.
3. 비가역적인 스케일링, 플럭스에 영향을 미치는 막횡단 압력 증가-
4. 세척 증가 - 유효 작동 시간 감소로 인해 생산 능력 감소
5. 조기 유지보수, 부적절한 세척 - 막 열화 악화
솔루션
1. 일반적인 접근 방식
업그레이드를 통해 기존 카세트 치수를 유지하면서 내부 구조를 수정하고 현재 모듈을 더 높은 유량의 PVDF 한외여과막으로 교체합니다(<0.1 μm).
2. 설계 계산
전류 플럭스*: 각 멤브레인 셀에는 셀당 멤브레인 면적이 12,800m²인 8개의 카세트가 있으며 전류 플럭스 범위는 7.8~15.6L/(m²·h)입니다.
작동 매개변수*: 시스템은 매일 청소를 위해 하나의 멤브레인 풀이 오프라인 상태이고 다른 하나는 매시간 온라인 청소를 진행하면서 8분 켜짐/2분 꺼짐 작동으로 계속됩니다. 용량 목표를 달성하려면 측면당 총 멤브레인 면적이 최소 140,800m²여야 하며 유량 요구 사항은 13.6~22.7L/(m²·h) 사이입니다.
3. 업그레이드 계획
현재 모듈을 고성능 멤브레인으로 교체하고, 관련 장비를 업데이트하고, 원래의 카세트, 배관 및 통기 구조를 유지합니다. 새로운 모듈의 최소 유량 요구 사항은 평균 18.2 L/(m²·h)이며, 예상 수명은 5년이고 해당 기간 내 파손율은 0.5% 미만입니다.
투자 견적
한 면(50,000t/d)을 업그레이드하기 위한 예상 투자액은 2,200만 위안이며, 1차 장비 비용은 현재 시장 가격을 기준으로 추산됩니다.
사후-업그레이드 성능 및 최적화
시운전 후 업그레이드된 시스템은 최대 60,000m3/일, 평균 52,000m3/일을 달성하여 설계 요구 사항을 충족했습니다. 최적화 노력에는 다음이 포함됩니다.
1. 300mg/L의 물 역세와 화학적 역세의 조합으로 청소 루틴을 조정합니다.
2. 세척 단계 수정: 매일 2분간 물 역세척; CEB의 경우 생산을 중단하고 약품 주입 15분, 통기 15분, 물로 10분 수세한다.
3. 섬유 파손을 방지하기 위해 수동 청소를 최소화합니다.
4. 공기 스크럽 효과를 모니터링하고 공기 흐름을 조정하여 슬러지 축적을 방지합니다.
5. 후기 단계에서 잔해물을 줄이기 위해 전처리를 강화합니다.
결론
1. 인프라 변경 없이 막 전체 면적을 늘리고 막 성능을 높이는 데 성공했습니다.
2. 업그레이드 후-운영 경험을 바탕으로 최적화된 청소 단계 및 유지 관리 루틴이 확립되었습니다.
3. MBR 기술은 높은 배출수 품질과 컴팩트한 레이아웃 설계를 갖추고 있지만 더 높은 운영 요구 사항으로 인해 제한될 수 있습니다. 이 사례는 멤브레인 시스템을 업그레이드하려는 다른 고객에게 참고 자료를 제공합니다.