वातन प्रणाली दोष विश्लेषण एवं नवीनीकरण|डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी केस स्टडी

वातन प्रणाली का दोष विश्लेषण और नवीनीकरण योजना

परिचय

वातन प्रणालीजैविक अपशिष्ट जल उपचार प्रणाली के घटकों में से एक के रूप में, यह मुख्य रूप से माइक्रोबियल चयापचय के लिए आवश्यक ऑक्सीजन की आपूर्ति करने और जैविक टैंक के भीतर घुलनशील ऑक्सीजन (डीओ) एकाग्रता को विनियमित करने का कार्य करता है। बढ़ते बुलबुले से उत्पन्न भंवर और उनके टूटने से होने वाली गड़बड़ी सक्रिय कीचड़ का प्रभावी मिश्रण प्रदान करती है, जिससे कीचड़ जमाव को रोका जा सकता है। मीडिया युक्त संपर्क जैविक टैंकों के लिए, वातन मीडिया सतह से पुराने बायोफिल्म को हटाने को भी बढ़ावा देता है, जिससे बायोफिल्म नवीनीकरण की सुविधा मिलती है और इसकी गतिविधि में वृद्धि होती है।

अध्ययनों से संकेत मिलता है कि जैविक टैंक के भीतर डीओ सांद्रता में परिवर्तन से प्रजातियों, मात्रा, ज़ोग्लोआ की स्थिति, जैविक गतिविधि और सूक्ष्मजीव समुदायों के चयापचय प्रकारों में परिवर्तन होता है। नतीजतन, जैविक कार्बन निष्कासन, जैविक नाइट्रोजन निष्कासन और जैविक फास्फोरस निष्कासन जैसी जैव रासायनिक प्रक्रियाओं की प्रतिक्रिया दर और दक्षता प्रभावित होती है, जिससे अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थ, अमोनिया नाइट्रोजन, कुल फास्फोरस और कुल नाइट्रोजन जैसे प्रदूषकों की निष्कासन क्षमता बदल जाती है। वातन प्रणाली की परिचालन स्थिति सीधे माइक्रोबियल प्रदूषक हटाने की दक्षता को प्रभावित करती है, जिससे अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र (डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी) के समग्र शुद्धिकरण प्रदर्शन पर असर पड़ता है।

इसलिए, वातन प्रणाली को अच्छी कार्यशील स्थिति में बनाए रखना डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी संचालन और रखरखाव में एक प्राथमिक कार्य है।

1. सामग्री और विधियाँ

1.1 डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी अवलोकन

की डिज़ाइन क्षमता वाला एक WWTP15,000 m³/d. डिज़ाइन किए गए प्रभावशाली प्रदूषक संकेतक दिखाए गए हैंतालिका नंबर एक, और अपशिष्ट मानक "नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रदूषकों के निर्वहन मानक" (जीबी 18918-2002) के ग्रेड ए मानक को पूरा करते हैं। मुख्य उपचार प्रक्रिया है:प्रारंभिक उपचार + जमावट - अवसादन + जैविक प्रणाली + माध्यमिक अवसादन टैंक + उन्नत उपचार.

प्रारंभ में, अविकसित संग्रह नेटवर्क और आसपास के उद्यमों के चल रहे निर्माण के कारण, कम प्रवाह के कारण संयंत्र रुक-रुक कर संचालित होता था। जैसे-जैसे आसपास के उद्यम चालू हो गए, प्रवाह और प्रदूषक भार में वृद्धि हुई, जिससे जैविक टैंक वातन प्रणाली 24 घंटे के निरंतर संचालन में परिवर्तित हो गई, जिसमें प्रवाह और भार के आधार पर वातन दरों को समायोजित किया गया। इस अवधि के दौरान, जैविक टैंक और वातन प्रणाली दोनों स्थिर रूप से संचालित हुए, सभी अपशिष्ट पैरामीटर लगातार मानकों को पूरा करते रहे।

1.1.1 जैविक टैंक विवरण

जैविक प्रणाली के समान एक लेआउट अपनाती हैपारंपरिक A²/O प्रक्रिया, जिसमें अवायवीय, एनोक्सिक और ऑक्सीक क्षेत्र शामिल हैं। अवायवीय और अनॉक्सी क्षेत्र प्रत्येक को समान मात्रा के दो अग्रानुक्रम प्रक्रिया खंडों में विभाजित किया गया है, जबकि ऑक्सीक क्षेत्र को चार में विभाजित किया गया है। एनारोबिक और एनोक्सिक जोन में छह सबमर्सिबल मिक्सर स्थापित किए गए हैं। एनोक्सिक और ऑक्सीक ज़ोन में अनुभागों के निचले भाग में फिक्स्ड फाइन - बबल डिफ्यूज़र स्थापित किए जाते हैं, माइक्रोबियल विकास के लिए डिफ्यूज़र के ऊपर पुनर्प्राप्ति योग्य नकली मीडिया संलग्न होता है। वातन प्रणाली पार्श्व के माध्यम से महीन बुलबुला विसारकों को संपीड़ित हवा की आपूर्ति करने के लिए ब्लोअर का उपयोग करती है। प्रत्येक पार्श्व में वातन दर वाल्व द्वारा नियंत्रित होती है। तीन ब्लोअर स्थापित किए गए हैं, जो 2-ड्यूटी + 1-स्टैंडबाय मोड में काम कर रहे हैं।

1.1.2 दोष विवरण

लगभग 5 वर्षों के स्थिर संचालन के बाद, एनोक्सिक और ऑक्सीक क्षेत्रों के निचले भाग में महत्वपूर्ण कीचड़ जमा हो गया। ब्लोअर में अक्सर उच्च आउटलेट दबाव अलार्म और सुरक्षात्मक शटडाउन का अनुभव होता है। कुछ बढ़िया -बबल डिफ्यूज़र टूट गए। जैसे-जैसे आउटलेट का दबाव बढ़ता गया, ब्लोअर बंद होने की आवृत्ति और टूटे हुए डिफ्यूज़र की संख्या में वृद्धि हुई। टूटे हुए डिफ्यूज़र के माध्यम से महत्वपूर्ण वायु हानि के कारण जैविक टैंक में डीओ का स्तर लगातार कम हो रहा है, जिससे प्रवाह की गुणवत्ता में धीरे-धीरे गिरावट आ रही है। अनुपालन बनाए रखने के लिए, ऑपरेटिंग ब्लोअर की संख्या और रनटाइम में वृद्धि की गई। इस दुष्चक्र ने बीयरिंग और गियर जैसे ब्लोअर घटकों को लगातार नुकसान पहुंचाया। अंततः, एक ब्लोअर बुरी तरह खराब हो गया और नष्ट हो गया। ऑक्सिक क्षेत्र में कीचड़ गहरे भूरे रंग का हो गया, जिसमें ढीली, दुर्गंधयुक्त ज़ोग्लोइया हो गई, और प्रवाह की गुणवत्ता और भी खराब हो गई।

1.2 दोष कारण विश्लेषण

परिचालन रिकॉर्ड (प्रभाव, वातन प्रणाली, उपकरण रखरखाव) और साइट अवलोकन की समीक्षा करते हुए, कारणों का विश्लेषण निम्नानुसार किया गया:

1.2.1 ब्लोअर क्षति के कारण

1. प्रारंभिक रुक-रुक कर प्रवाह के कारण बार-बार चालू/बंद होना, जिससे यांत्रिक घिसाव होता है।
2. ओवरलोड शटडाउन के बाद दबाव में ब्लोअर को फिर से चालू करना, और ओवरलोड के तहत लंबे समय तक संचालन करना।
3. उच्च प्रवाह और टूटे हुए डिफ्यूज़र के कारण हवा की मांग में वृद्धि हुई, जिसके कारण परिचालन को बढ़ाना पड़ा।
4. लंबे समय तक अत्यधिक दबाव के कारण परिचालन तापमान में वृद्धि।

1.2.2 उच्च ब्लोअर आउटलेट दबाव और डिफ्यूज़र क्षति के कारण

1. निर्माण के दौरान वायु पाइपों की अधूरी सफाई, जिससे मलबा निकल गया जिससे विसारक छिद्र बंद हो गए।
2. डिफ्यूज़र को ढकने वाला कीचड़ का जमाव, छिद्रों को बंद कर देता है।
3. वायु पाइपों में संघनन से विसारक छिद्र बंद हो जाते हैं।
4. रुक-रुक कर होने वाले वातन के कारण बार-बार विस्तार/संकुचन होता है, डिफ्यूज़र झिल्ली पुरानी हो जाती है और छिद्रों का अधूरा खुलना होता है, जिससे दबाव बनता है।
5. अपशिष्ट जल/कीचड़ टूटे हुए डिफ्यूज़रों में प्रवेश कर जाता है, जिससे अन्य डिफ्यूज़र फैल जाते हैं और अवरुद्ध हो जाते हैं।

1.2.3 निचले स्तर पर कीचड़ जमा होने के कारण

1. रुक-रुक कर प्रवाह और वातन के कारण जमाव होता है।
2. बार-बार ब्लोअर की खराबी के कारण रुक-रुक कर वातन हो रहा है।
3. टूटे हुए डिफ्यूज़र के साथ पार्श्व में वातन कम हो गया।
4. खराब वातन प्रदर्शन से टैंक और मीडिया से निष्क्रिय बायोफिल्म का जमाव बढ़ रहा है।

1.3 नवीनीकरण योजना

दोषों और उनके कारणों को संबोधित करते हुए, प्रवाह पैटर्न और निरंतर संचालन की आवश्यकता पर विचार करते हुए, निम्नलिखित नवीकरण योजना विकसित की गई थी:

अपूरणीय ब्लोअर को डिज़ाइन की तुलना में अधिक क्षमता और दबाव रेटिंग वाले सिंगल एयर सस्पेंशन ब्लोअर से बदल दिया गया, आउटलेट पाइपिंग को तदनुसार संशोधित किया गया।

वातन प्रणाली के मुद्दों (उच्च दबाव, रुकावट, टूटना, असमान वातन) के लिए, प्रक्रिया आवश्यकताओं (मिश्रण तीव्रता, वायु प्रवाह, डीओ नियंत्रण), उपकरण लेआउट (मिक्सर, पाइपिंग, मीडिया), और क्षतिग्रस्त डिफ्यूज़र के पैटर्न पर विचार करते हुए, एनोक्सिक और ऑक्सीक क्षेत्रों के लिए अलग-अलग नवीकरण योजनाएं डिजाइन की गईं।

एनोक्सिक ज़ोन का नवीनीकरण: क्षतिग्रस्त डिफ्यूज़र कीचड़ संचय के साथ मेल खाते हुए एनोक्सिक सेक्शन 1 और 2 के बीच में केंद्रित थे। समर्थन के लिए मौजूदा मीडिया फ्रेम का उपयोग करते हुए, प्रवाह नियंत्रण वाल्व के साथ, मुख्य हेडर से जुड़ा एक नया वायु पार्श्व मीडिया बेड के भीतर स्थापित किया गया था। नई वातन प्रणाली के रूप में मीडिया फ्रेम के निचले भाग में नए अधोमुखी छिद्रित पाइप स्थापित किए गए। मूल फिक्स्ड बॉटम सिस्टम को बंद कर दिया गया था। देखनाचित्र 1.

ऑक्सिक ज़ोन का नवीनीकरण: इसी तरह, क्षतिग्रस्त डिफ्यूज़र वाले क्षेत्रों में मीडिया को हटा दिया गया था। वाल्व के साथ एक नया पार्श्व स्थापित किया गया था। मीडिया फ़्रेम के निचले भाग में नई बारीक - बबल एयर डिस्क स्थापित की गईं। एनोक्सिक ज़ोन के समान छिद्रित पाइप भी स्विचिंग वाल्व द्वारा समय-समय पर निचले कीचड़ को परेशान करने के लिए मीडिया फ्रेम के भीतर लंबवत रूप से स्थापित किए गए थे। मूल फिक्स्ड बॉटम सिस्टम को बंद कर दिया गया था। देखनाचित्र 2.

2. परिणाम और विश्लेषण

एक पायलट परीक्षण दृष्टिकोण के बाद, सबसे गंभीर रूप से प्रभावित अनुभागों (एनोक्सिक 1, ऑक्सीक 1) का नवीनीकरण किया गया। मुख्य मापदंडों (डीओ, ब्लोअर दबाव, कीचड़ की मोटाई) की निगरानी नवीनीकरण से पहले 30 दिनों और बाद में 30 दिनों के लिए की गई थी। परिणाम दिखाए गए हैंचित्र तीनऔर में विश्लेषण किया गयातालिका 2.

करना(चित्र 3ए, 3बी, तालिका 2): डीओ स्तर में उल्लेखनीय सुधार हुआ। एनोक्सिक क्षेत्र में, डीओ 0.12-0.23 मिलीग्राम/लीटर (औसत. 0.16) से बढ़कर 0.32-0.58 मिलीग्राम/लीटर (औसत. 0.46) हो गया, जो 1.88 गुना वृद्धि है। ऑक्सी ज़ोन में, डीओ 0.89-2.22 मिलीग्राम/लीटर (औसत. 1.78) से बढ़कर 2.81-5.02 मिलीग्राम/लीटर (औसत. 4.17) हो गया, जो 1.34 गुना वृद्धि है।

ब्लोअर दबाव(चित्र 3सी, तालिका 2): आउटलेट दबाव 69.2-75.2 केपीए (औसत. 71.44) से घटकर 61.2-63.5 केपीए (औसत. 62.06) हो गया, जो 0.13 गुना कमी है।

कीचड़ की मोटाई(चित्र 3डी, तालिका 2): नीचे की कीचड़ की मोटाई 27.3-33.4 सेमी (औसत{{3%)) से घटकर 14.2-28.8 सेमी (औसत{{5%) हो गई, यानी 0.31 गुना कमी।

नवीकरण के बाद सक्रिय कीचड़ का अवलोकन करने से मीडिया पर बेहतर गतिविधि, रंग परिवर्तन और बेहतर ज़ोग्लोआ विकास दिखाई दिया, जो सिस्टम रिकवरी का संकेत देता है। दुर्गंध बंद हो गई.

प्रवाह की गुणवत्ता में सुधार हुआ: औसत अमोनिया नाइट्रोजन घटकर 1.49 मिलीग्राम/लीटर (90.5% निष्कासन, +17.7%) हो गया; औसत कुल फॉस्फोरस घटकर 0.19 मिलीग्राम/लीटर हो गया (88.9% निष्कासन, +12.7%); औसत कुल नाइट्रोजन घटकर 10.28 मिलीग्राम/लीटर (57.9% निष्कासन, +16.9%) हो गई। समान परिस्थितियों में ब्लोअर बिजली की खपत 72.5 किलोवाट से घटकर 59 किलोवाट हो गई, जिससे ऊर्जा में 18.6% की बचत हुई।

3. निष्कर्ष

विश्लेषण ने ब्लोअर क्षति, उच्च दबाव, विसारक क्षति और कीचड़ संचय के कारणों की पहचान की। एनोक्सिक और ऑक्सीक क्षेत्रों के लिए लक्षित नवीकरण योजनाएं लागू की गईं। पायलट परीक्षण ने महत्वपूर्ण सुधार प्रदर्शित किए: एनोक्सिक डीओ, ऑक्सीक डीओ, ब्लोअर दबाव और कीचड़ की मोटाई में क्रमशः 1.88, 1.34, 0.13 और 0.31 के कारकों द्वारा सुधार किया गया। यह पूर्ण पैमाने पर नवीनीकरण के लिए एक ठोस आधार प्रदान करता है।