Analisis Kesalahan dan Skema Renovasi Sistem Aerasi
Perkenalan
Itusistem aerasi, sebagai salah satu komponen sistem pengolahan air limbah biologis, terutama berfungsi untuk memasok oksigen yang diperlukan untuk metabolisme mikroba dan mengatur konsentrasi oksigen terlarut (DO) di dalam tangki biologis. Pusaran yang dihasilkan oleh naiknya gelembung dan gangguan yang disebabkan oleh pecahnya gelembung memberikan pencampuran lumpur aktif yang efektif, mencegah pengendapan lumpur. Untuk tangki biologis kontak yang berisi media, aerasi juga mendorong pelepasan biofilm tua dari permukaan media, memfasilitasi pembaruan biofilm dan meningkatkan aktivitasnya.
Studi menunjukkan bahwa perubahan konsentrasi DO dalam tangki biologis menyebabkan perubahan pada spesies, kuantitas, kondisi zoogloea, aktivitas biologis, dan tipe metabolisme komunitas mikroba. Akibatnya, laju reaksi dan efisiensi proses biokimia seperti penghilangan karbon biologis, penghilangan nitrogen biologis, dan penghilangan fosfor biologis terpengaruh, sehingga mengubah efisiensi penghilangan polutan seperti bahan organik, nitrogen amonia, fosfor total, dan nitrogen total dalam air limbah. Status operasional sistem aerasi berdampak langsung pada efisiensi penghilangan polutan mikroba, sehingga mempengaruhi kinerja pemurnian instalasi pengolahan air limbah (IPAL) secara keseluruhan.
Oleh karena itu, menjaga sistem aerasi agar tetap berfungsi dengan baik merupakan tugas utama dalam pengoperasian dan pemeliharaan IPAL.
1. Bahan dan Metode
1.1 Ikhtisar IPAL
IPAL dengan kapasitas desain sebesar15,000 m³/d. Indikator polutan masuk yang dirancang ditunjukkan padaTabel 1, dan standar limbahnya memenuhi standar Kelas A "Standar Pembuangan Polutan untuk Instalasi Pengolahan Air Limbah Kota" (GB 18918-2002). Proses pengobatan utamanya adalah:Perlakuan Awal + Koagulasi-Sedimentasi + Sistem Biologi + Tangki Sedimentasi Sekunder + Perlakuan Lanjutan.
Awalnya, karena jaringan pengumpulan yang kurang berkembang dan pembangunan perusahaan di sekitarnya yang sedang berlangsung, pabrik tersebut beroperasi sebentar-sebentar karena rendahnya arus masuk. Ketika perusahaan di sekitar mulai beroperasi, aliran masuk dan beban polutan meningkat, menyebabkan sistem aerasi tangki biologis beralih ke operasi terus menerus 24 jam, dengan laju aerasi disesuaikan berdasarkan aliran masuk dan beban. Selama periode ini, tangki biologis dan sistem aerasi beroperasi secara stabil, dengan semua parameter limbah secara konsisten memenuhi standar.
1.1.1 Deskripsi Tangki Biologis
Sistem biologis mengadopsi tata letak yang mirip denganproses A²/O tradisional, terdiri dari zona anaerobik, anoksik, dan oksik. Zona anaerobik dan anoksik masing-masing dibagi menjadi dua bagian proses Tandem dengan volume yang sama, sedangkan zona oksik dibagi menjadi empat. Enam mixer submersible dipasang di zona anaerobik dan anoksik. Penyebar gelembung-halus tetap dipasang di bagian bawah zona anoksik dan oksik, dengan media imitasi yang dapat diambil dipasang di atas penyebar untuk pertumbuhan mikroba. Sistem aerasi menggunakan blower untuk menyuplai udara terkompresi ke-penyebar gelembung halus melalui lateral. Laju aerasi pada masing-masing lateral diatur oleh katup. Tiga blower dipasang, beroperasi dalam mode siaga + 1-tugas.
1.1.2 Deskripsi Kesalahan
Setelah sekitar 5 tahun beroperasi secara stabil, lumpur dalam jumlah besar terakumulasi di dasar zona anoksik dan oksik. Blower sering kali mengalami alarm tekanan keluar yang tinggi dan penghentian pelindung. Beberapa-penyebar gelembung halus pecah. Ketika tekanan saluran keluar terus meningkat, frekuensi penghentian blower dan jumlah diffuser yang pecah meningkat. Kehilangan udara yang signifikan melalui diffuser yang rusak menyebabkan penurunan kadar DO secara terus-menerus dalam tangki biologis, sehingga menyebabkan penurunan kualitas limbah secara bertahap. Untuk menjaga kepatuhan, jumlah dan waktu pengoperasian blower ditingkatkan. Lingkaran setan ini sering menyebabkan kerusakan pada komponen blower seperti bearing dan roda gigi. Pada akhirnya, satu blower rusak parah dan rusak. Lumpur di zona oksik berubah warna menjadi coklat tua, dengan zoogloea yang lepas dan berbau busuk, serta kualitas limbah yang semakin memburuk.
1.2 Analisis Penyebab Kesalahan
Meninjau catatan operasional (influent, sistem aerasi, pemeliharaan peralatan) dan observasi lapangan, penyebabnya dianalisis sebagai berikut:
1.2.1 Penyebab Kerusakan Blower
- Seringnya start/stop karena aliran masuk awal yang terputus-putus, menyebabkan keausan mekanis.
- Menghidupkan kembali blower di bawah tekanan setelah penghentian beban berlebih, dan pengoperasian jangka panjang di bawah beban berlebih.
- Meningkatnya kebutuhan udara karena aliran yang lebih tinggi dan pecahnya diffuser, menyebabkan pengoperasian lebih lama.
- Peningkatan suhu pengoperasian karena tekanan berlebih yang berkepanjangan.
1.2.2 Penyebab Tekanan Keluar Blower Tinggi & Kerusakan Diffuser
- Pembersihan pipa udara yang tidak menyeluruh selama konstruksi, meninggalkan serpihan yang menyumbat pori-pori diffuser.
- Endapan lumpur menutupi diffuser, menyumbat pori-pori.
- Kondensasi pada pipa udara menyumbat pori-pori diffuser.
- Aerasi yang terputus-putus menyebabkan seringnya ekspansi/kontraksi, penuaan membran diffuser, dan pembukaan pori yang tidak sempurna, yang menyebabkan penumpukan tekanan.
- Masuknya air limbah/lumpur ke dalam diffuser yang rusak, menyebar dan menyumbat diffuser lainnya.
1.2.3 Penyebab Akumulasi Lumpur Dasar
- Aliran masuk dan aerasi yang terputus-putus menyebabkan pengendapan.
- Kesalahan blower yang sering terjadi menyebabkan aerasi terputus-putus.
- Berkurangnya aerasi pada bagian lateral dengan diffuser yang pecah.
- Kinerja aerasi yang buruk meningkatkan pengendapan biofilm tidak aktif yang terkelupas dari tangki dan media.
1.3 Skema Renovasi
Untuk mengatasi kesalahan dan penyebabnya, dengan mempertimbangkan pola aliran masuk dan perlunya pengoperasian yang berkelanjutan, skema renovasi berikut dikembangkan:
Blower yang tidak dapat diperbaiki diganti dengan blower suspensi udara tunggal dengan kapasitas dan peringkat tekanan lebih tinggi dari desain, sehingga pipa saluran keluar juga dimodifikasi.
Untuk masalah sistem aerasi (tekanan tinggi, penyumbatan, pecah, aerasi tidak merata), dengan mempertimbangkan persyaratan proses (intensitas pencampuran, aliran udara, kontrol DO), tata letak peralatan (mixer, pipa, media), dan pola diffuser yang rusak, skema renovasi terpisah dirancang untuk zona anoxic dan oxic.
Renovasi Zona Anoksik: Diffuser yang rusak terkonsentrasi di tengah Bagian Anoxic 1 & 2, bertepatan dengan akumulasi lumpur. Memanfaatkan kerangka media yang ada sebagai penopang, saluran lateral udara baru yang terhubung ke header utama dipasang di dalam alas media, dengan katup pengatur aliran. Pipa berlubang-baru yang berorientasi ke bawah dipasang di bagian bawah bingkai media sebagai sistem aerasi baru. Sistem dasar tetap yang asli telah dinonaktifkan. MelihatGambar 1.
Renovasi Zona Oksik: Demikian pula, media dihilangkan di area dengan diffuser yang rusak. Lateral baru dengan katup dipasang. Cakram udara-halus baru dipasang di bagian bawah bingkai media. Pipa berlubang, mirip dengan zona anoksik, juga dipasang secara vertikal di dalam bingkai media untuk mengganggu lumpur dasar secara berkala dengan mengganti katup. Sistem dasar tetap yang asli telah dinonaktifkan. MelihatGambar 2.
2. Hasil dan Analisis
Setelah melakukan pendekatan pengujian{0}}percontohan, bagian yang terkena dampak paling parah (Anoxic 1, Oxic 1) direnovasi. Parameter utama (DO, tekanan blower, ketebalan lumpur) dipantau selama 30 hari sebelum- dan pasca-renovasi. Hasil ditampilkan diGambar 3dan dianalisis diTabel 2.
MELAKUKAN(Gambar 3a, 3b, Tabel 2): Tingkat DO meningkat secara signifikan. Di zona anoksik, DO meningkat dari 0,12-0,23 mg/L (rata-rata. 0.16) menjadi 0,32-0,58 mg/L (rata-rata. 0.46), peningkatan 1,88 kali lipat. Di zona oksik, DO meningkat dari 0,89-2,22 mg/L (rata-rata. 1.78) menjadi 2,81-5,02 mg/L (rata-rata. 4.17), meningkat 1,34 kali lipat.
Tekanan Peniup(Gambar 3c, Tabel 2): Tekanan saluran keluar menurun dari 69,2-75,2 kPa (rata-rata. 71.44) menjadi 61,2-63,5 kPa (rata-rata. 62.06), penurunan sebesar 0,13 kali lipat.
Ketebalan Lumpur(Gambar 3d, Tabel 2): Ketebalan lumpur dasar menurun dari 27,3-33,4 cm (rata-rata. 30.00) menjadi 14,2-28,8 cm (rata-rata. 20.75), pengurangan sebesar 0,31 kali lipat.
Mengamati lumpur aktif pasca-renovasi menunjukkan peningkatan aktivitas, perubahan warna, dan pertumbuhan zoogloea yang lebih baik pada media, yang menunjukkan pemulihan sistem. Bau busuk berhenti.
Kualitas limbah meningkat: rata-rata Amonia Nitrogen menurun menjadi 1,49 mg/L (penyisihan 90,5%, +17.7%); rata-rata Total Fosfor menurun menjadi 0,19 mg/L (penghilangan 88,9%, +12.7%); rata-rata Total Nitrogen menurun menjadi 10,28 mg/L (penghilangan 57,9%, +16.9%). Konsumsi daya blower menurun dari 72,5 kW menjadi 59 kW pada kondisi serupa, sehingga menghemat energi sebesar 18,6%.
3. Kesimpulan
Analisis mengidentifikasi penyebab kerusakan blower, tekanan tinggi, kerusakan diffuser, dan penumpukan lumpur. Skema renovasi yang ditargetkan untuk zona anoxic dan oxic dilaksanakan. Uji coba menunjukkan peningkatan yang signifikan: DO anoksik, DO oksik, tekanan blower, dan ketebalan lumpur ditingkatkan masing-masing sebesar 1,88, 1,34, 0,13, dan 0,31. Hal ini memberikan dasar yang kuat untuk-renovasi skala penuh.