Diskinio difuzoriaus pasirinkimo vadovas: kiekvienam projektui tinkamo gaminio pasirinkimas

Komunalinių nuotekų valymo ir pramoninių nuotekų valymo įrenginiuose paprastai naudojamos aeracijos sistemosNuo 50% iki 70% viso augalų suvartojamos energijos. Diskinis difuzorius, kaip pagrindinis aeracijos sistemos komponentas, tiesiogiai lemia deguonies perdavimo efektyvumą, ventiliatoriaus galios suvartojimą ir ilgalaikes priežiūros išlaidas. Tačiau praktikoje daugelis projektų pagal numatytuosius nustatymus atitinka bendrąsias specifikacijas neatliekant struktūrinio atrankos proceso -, dėl kurio susidaro per dideli orapūtės, netolygūs aeracijos modeliai ir priešlaikinis membranos pakeitimas. Šiame straipsnyje pateikiama sisteminė diskinio difuzoriaus pasirinkimo sistema, apimanti šešis svarbiausius projektavimo parametrus, kuriuos turėtų įvertinti kiekvienas inžinierius, atkuriama penkių{5} žingsnių atrankos metodika ir išsami atvejo analizė iš 100 000 m.³/dieną savivaldybės gamyklos atnaujinimas.

1. ŠEŠI PAGRINDINIAI DIZAINO PARAMETRAI PRIEŠ ATRANKTI

1.1 Oro srauto greitis

Oro srauto greitis yra pagrindinis bet kurio diskinio difuzoriaus pasirinkimo parametras. Standartiniai smulkūs{1}}burbuliniai diskiniai difuzoriai paprastai veikia tam tikro dizaino diapazone1-8 Nm³/h už vienetą, kai daugumai komunalinių įrenginių tinkamas slėgis yra nuo 2 iki 4 Nm³/val. Veikia žemiau 1 Nm³/h sukelia nepakankamą turbulenciją, kad kietosios medžiagos būtų suspensijoje, ir gali nepatenkinti biologinio deguonies poreikio. Ir atvirkščiai, viršijantis 8 Nm³/h gamina stambius, greitai{0}}kylančius burbulus, kurie sumažina deguonies perdavimo efektyvumą 15–25 % ir gali sukelti mechaninį įtempimą, dėl kurio perforacijos vietose membrana plyšta. Praktinė nykščio taisyklė yrapasirinkite srautą apatiniame{0}}–-vidutiniame veikimo lango diapazone, paliekant viršutinį diapazoną didžiausiai-apkrovos ribai, o ne nuolatiniam veikimui.

1.2 Burbulo dydis ir standartinis deguonies perdavimo efektyvumas (SOTE)

Smulkūs burbuliukų diskiniai difuzoriai generuoja burbulus, kurių skersmuo yranuo 1 iki 3 mm, pasiekęs standartinį deguonies perdavimo efektyvumą (SOTE).25–35 % vienam panardinimo metruišvariame vandenyje. Tai yra maždaug 40–60 % daugiau nei stambių-burbulų alternatyvos, o tai tiesiogiai reiškia mažesnes ventiliatoriaus arklio galias ir mažesnes sąskaitas už energiją. Didelio -stiprumo pramoninėms nuotekoms su padidinta ChDS koncentracija arba žemos{6} temperatūros eksploatavimo sąlygomis (žemiau 10 laipsnių C),EPDM membraniniai diskiniai difuzoriai su smulkesnėmis poromis ir didesniu specifiniu paviršiaus plotuyra pageidaujama, nes jie kompensuoja sumažėjusį deguonies masės perdavimo koeficientą žemesnėje temperatūroje. Suprasti, kad SOTE nėra fiksuotas skaičius -, jis kinta priklausomai nuo oro srauto greičio, panardinimo gylio ir membranos būklės -, būtina norint nustatyti tikrovišką sistemos dydį.

1.3 Aprėpties plotas ir išdėstymo tankis

Kiekvienas diskinis difuzorius paprastai apima aptarnavimo sritįnuo 0,5 iki 3 m², priklausomai nuo baseino geometrijos, vandens gylio ir tikslinio deguonies pasiskirstymo profilio. Aprėpties plotas nėra tiesiog bendras baseino grindų plotas, padalytas iš difuzoriaus skaičiaus -, tai turi atsižvelgti į persidengiančius deguonies dispersijos kūgius, kurie susidaro aplink kiekvieną difuzorių. Užkišamų-tekėjimo baseinų atveju svarbiausia yra tai, kaddifuzoriaus tankis turėtų mažėti srauto kelyje: tankesnis atstumas ties įleidimo anga, kur didžiausia organinė apkrova, retesnis link išėjimo angos, kur BDS buvo žymiai sumažintas. Šis laipsniškas išdėstymas apsaugo nuo per-vėdinimo uodegos gale ir užtikrina pakankamą deguonies tiekimą baseino viršuje, o bendras energijos vartojimo efektyvumas 10–15 % pagerinamas, palyginti su vienodais-tinklelio išdėstymais.

1.4 Vandens gylis ir priešslėgis

Kiekvienas vandens gylio metras prideda maždaug9,8 kPa hidrostatinis priešslėgisant difuzoriaus membranos ir pūtimo sistemos. Nors gilesni baseinai pagerina deguonies pernešimą, padidindami vandens burbuliukų -kontakto laiką, jie taip pat reikalauja didesnio pūtimo slėgio. Įrenginiams baseinuoseviršija 6 metrų gylį, rekomenduojamos sustiprintos pagrindo plokštės ir storesnės EPDM membranos (paprastai nuo 2,0 iki 2,5 mm), kad būtų išvengta deformacijos, šliaužimo ar plyšimo esant nuolatiniam slėgiui. Ryšys tarp gylio, SOTE ir energijos sąnaudų yra netiesinis - didėjantis SOTE padidėjimas vienam papildomam gylio metrui sumažėja daugiau nei maždaug 7 metrus, o orapūtės energijos suvartojimas ir toliau didėja tiesiškai. Renkantis nuodugnią informaciją, reikėtų atlikti sąnaudų-naudos analizę, atsižvelgiant į kapitalo ir 10 metų veiklos sąnaudas.

1.5 Darbinė temperatūra ir terpės charakteristikos

Membraninės medžiagos pasirinkimas priklauso nuo aeracijos baseino cheminės ir šiluminės aplinkos.EPDM (etileno propileno dieno monomeras)yra komunalinių nuotekų pramonės standartas, siūlantis platų darbinės temperatūros diapazoną-40 laipsnių C iki 130 laipsnių C, puikus atsparumas senėjimui ir UV poveikiui bei konkurencinga kaina. Tačiau pramoninių nuotekų srautuose, kuriuose yra alyvos, tirpiklių ar agresyvių cheminių medžiagų, EPDM gali išsipūsti ir suirti per kelis mėnesius. Šiose programosesilikoninės membranos arba specialios sudėties aliejumi{0}}atsparūs EPDM junginiaiturėtų būti nurodyta. PTFE-dengtos membranos suteikia papildomą cheminį atsparumą ekstremalioms aplinkoms, tačiau už didesnę vieneto kainą. Žemiau esančioje lentelėje apibendrinami pagrindiniai medžiagų pasirinkimo kriterijai.

1.6 Diegimo ir priežiūros konfigūracija

Pasirinkimas tarpfiksuotas-dugnas ir pakeliamas (pakeliamas) įrenginysyra strateginis sprendimas, turintis įtakos ir kapitalo išlaidoms, ir{0}}ilgalaikiam veiklos lankstumui. Fiksuota{2}}apatinė instaliacija, naudojant sriegines jungtis arba balno spaustukus ant panardintų vamzdynų galvučių, sumažina pradines medžiagų sąnaudas ir paprastesnę konstrukciją. Tačiau bet kokiam membranos patikrinimui ar pakeitimui reikalingas visiškas baseino nusausinimas - tai brangus ir daug laiko{5}}atimantis procesas, dėl kurio gydymo traukinys gali būti neprisijungęs.Nuo 3 iki 7 dienų. Pakeliamos sistemos, kuriose difuzoriai montuojami ant nuimamų rėmų arba šarnyrinių svirčių, leidžia atlikti individualią difuzoriaus priežiūrą be vandens nusausinimo. Nors pradinė investicija paprastai yra15–25 % didesnis, ši konfigūracija žymiai sumažina ilgalaikes{0}}priežiūros išlaidas, ypač gamyklose, kurioms taikomi riboto atleidimo arba nuolatinio išleidimo leidimo reikalavimai. Įrenginiams, turintiems daugiau nei 500 difuzorių, pakeliama konfigūracija dažnai pasiekia trumpesnį nei 3 metų atsipirkimo laikotarpį, nes vien tik sutrumpėja priežiūros prastovos laikas.

2. PENKIŲ-ŽINGSNIŲ PASIRINKIMO METODAS

Drausmingas atrankos procesas užtikrina, kad difuzoriaus sistema nebūtų per maža (dėl to ištekliai neatitiktų{0}}) ar per didelė (švaistytų kapitalą ir energiją). Šis penkių -žingsnių metodas yra gautas iš aktyviojo dumblo projektavimo gairių ir buvo patvirtintas daugiau nei 50 savivaldybių ir pramonės projektų.

1 veiksmas: apskaičiuokite standartinį deguonies perdavimo greitį (SOTR)

Pradėkite nuo įtakos apibūdinimo:COD, BOD₅, ir amoniakinio azoto koncentracija, kartu su reikalingais nuotekų standartais. SOTR (kg O₂/h) standartinėmis sąlygomis apskaičiuojamas iš faktinio deguonies poreikio (AOR), padalijus iš pataisos koeficientų. AOR turi atsižvelgti ir į anglies BDS pašalinimą, ir į nitrifikacijos deguonies poreikį - apytiksliai4,6 kg O₂vienam kg NH₃-N oksiduotas. Didžiausios apkrovos metu (paprastai drėgno oro srautai) deguonies poreikis gali padidėti nuo 30 % iki 50 %, o difuzoriaus sistema turi būti suprojektuota taip, kad atlaikytų šias smailes neviršijant viršutinės difuzoriaus srauto ribos.

2 veiksmas: nustatykite standartinį deguonies perdavimo efektyvumą (SOTE)

Pradėkite nuo difuzoriaus gamintojo švaraus vandens SOTE kreivės ir pritaikykite pataisos koeficientus realioms{0}}pasaulio sąlygoms. Turi būti taikomos trys kritinės pataisos:temperatūros korekcija(šiltesnis vanduo sulaiko mažiau ištirpusio deguonies, todėl sumažėja perdavimo varomoji jėga),druskingumo korekcija(ištirpusios druskos keičia burbuliukų susiliejimą) iralfa faktorius(proceso{0}}vandens ir švaraus{1}}vandens deguonies perdavimo koeficientų santykis, paprastai nuo 0,4 iki 0,8, priklausomai nuo MLSS koncentracijos ir aktyviosios paviršiaus medžiagos lygio). Gerai-apibūdintas alfa faktorius yra būtinas, - pervertinus jį 0,1, vėdinimo sistemos dydis gali būti sumažintas 15–20 %.

3 veiksmas: apskaičiuokite bendrą oro poreikį

Nustačius SOTR ir pataisytą SOTE, bendras oro poreikis nustatomas pagal ryšį:Bendras oro poreikis (Nm³/h)=SOTR / (0,28 x SOTE), kur 0,28 reiškia empirinę deguonies masės dalį ore (0,21 tūrinė dalis, padauginta iš tankio santykio standartinėmis sąlygomis). Šis skaičiavimas suteikia orapūtės dydžio reikalavimą. Protinga pridėti a10–15 % saugos koeficientasbendras oro poreikis, kad būtų atsižvelgta į membranos užsiteršimą, kuris vyksta palaipsniui tarp valymo ciklų, o tai paprastai sumažina SOTE 5–15 % per 12–18 mėnesių veikimo laikotarpį.

4 veiksmas: nustatykite difuzorių skaičių ir išdėstymą

Padalinkite bendrą oro poreikį (įskaitant saugos koeficientą) išprojektinis srautas vienam difuzoriuigauti reikiamą vienetų skaičių. Išdėstymo modelis - tinklelis, pakopinis arba juostelė - nustatomas pagal baseino matmenis, įleidimo / išleidimo vietas ir hidraulinio modeliavimo rezultatus. Stačiakampiams baseinams, kurių plotis didesnis nei 10 metrų, advigubas{0}}rutimo šablonassu difuzoriais, išdėstytais išilgai dviejų išilginių galvučių, sukuria spiralinius srauto modelius, kurie pagerina maišymą ir kietųjų medžiagų suspensiją. Atstumas tarp difuzoriaus tekėjimui statmena kryptimi turi būti toks0,5–1,5 metro, su didesniu atstumu šalia baseino sienų, kad būtų išvengta negyvų zonų. CFD modeliavimas, nors ir neprivalomas mažesniems projektams, primygtinai rekomenduojamas baseinams su neįprasta geometrija arba mišriomis{1}}skysčio recirkuliacijos kilpomis.

5 veiksmas: patvirtinimas ir optimizavimas

Paskutinis veiksmas yra sistemos{0}}lygio patvirtinimas. Patvirtinkite, kadoro-ir-vandens santykis yra nuo 4:1 iki 8:1- santykis mažesnis nei 4:1 gali reikšti, kad maišymas yra nepakankamas, o didesnis nei 8:1 santykis rodo galimą per-vėdinimą ir energijos švaistymą. Patikrinkite, ar difuzoriaus srauto greitis (oro srautas grindų ploto vienetui) neviršija rekomenduojamo diapazononuo 3 iki 12 Nm³/h per m²iš baseino grindų. Sureguliuokite difuzoriaus srautą, pridėkite budėjimo režimo blokus arba pagal poreikį pakeiskite išdėstymo tinklelį. Šiame etape taip pat gera praktika vykdyti „kas būtų, jei“ scenarijų: jei vienas orapūtė bus atjungta techninei priežiūrai, ar likę difuzoriai gali išlaikyti bent 60 % numatyto deguonies perdavimo? Jei ne, apsvarstykite galimybę įrengti parengties režimo pūstuvą arba pridėti 5–10 % daugiau difuzoriaus talpos.

3. PARAIŠKIMO ATVEJO TYRIMAS: SAVIVALDYBĖS NUOTEKŲ ATNAUJINIMAS

Projekto fonas

A 100,000 m³/parą komunalinių nuotekų valymo įrenginiaiRytų Kinijoje su vamzdiniais difuzoriais veikė 8 metus. Veiklos auditas atskleidė laipsnišką deguonies perdavimo efektyvumo mažėjimą - SOTE sumažėjo nuo pradinių 28 % iki apytiksliai 18 %, todėl orapūtės buvo verčiamos dirbti didesniu apsisukimų dažniu, o metinis elektros suvartojimas gerokai viršija projektinius etalonus. Atnaujinimo mandatas buvo dvejopas: pagerinti nuotekų kokybę iš1A klasė iki kvazi{1}}IV klasės paviršinio vandens standartų(TN mažesnis nei 10 mg/l, NH₃-N less than 1.5 mg/L), while simultaneously sumažinti aeracijos energijos sąnaudasne mažiau kaip 25 proc.

Dizaino sprendimas

Pasirinkta inžinierių komanda4800 vienetų 325 mm skersmens EPDM membraninių diskinių difuzorių, sukonfigūruotas esant projektiniam 3 Nm srautui³/h už vienetą. Išdėstymo tankis nustatytas 2,8 vnt./m²baseino grindų ploto, išdėstyti graduotu raštu išilgai keturių lygiagrečių kamščių{0}}tėkmės kanalų. Difuzoriai buvo sumontuoti ant apakeliamo rėmo sistema6,5 metro vandens gylyje, leidžiantis individualiai pakeisti membraną be vandens nusausinimo baseine. Sustiprintos 2,2 mm storio EPDM membranos buvo nurodytos taip, kad atlaikytų nuolatinį maždaug 64 kPa priešslėgį 6,5 metro darbiniame gylyje.

Veiklos rezultatai

Po 12 stabilaus veikimo mėnesių gamykla pranešė apie reikšmingus visų pagrindinių veiklos rodiklių pagerėjimus:SOTE pasiekė 32 proc., 78 % pagerėjimas, palyginti su pažeista vamzdine sistema, ir 4 procentiniais punktais daugiau nei tikėtasi pradiniame projekte. Oro-ir-vandens santykis buvosumažintas nuo 6,5:1 iki 4,2:1, pakeldami jį į optimalų efektyvumo diapazoną ir pašalindami per{0}}vėdinimą, kuris buvo būdingas ankstesnei konfigūracijai. Svarbiausia,ventiliatoriaus energijos suvartojimas sumažėjo 38 proc., kasmet sutaupoma elektros energijos1,8 milijono kWh- atitinka maždaug 1 200 tonų CO₂per metus išvengiama emisijų. Numatomas investicijų grąžos laikotarpis buvo18 mėnesių, po kurio sutaupytos lėšos nukeliaudavo tiesiai į gamyklos veiklos biudžetą.

Key Takeaways

Šis atvejis tai įrododifuzoriaus pasirinkimas nėra prekės sprendimas- tai inžinerinio optimizavimo problema, turinti didelių finansinių ir aplinkosaugos pasekmių. Vien tik laipsniškas išdėstymo modelis padėjo sutaupyti 8 % viso energijos, pašalindamas per-vėdinimą mažos-apkrovos zonose. Pakeliamas įrenginys padidino maždaug 18 % pradinės įrangos sąnaudų, tačiau numatoma, kad per 10 -metų projektinį eksploatavimo laiką sutaupys daugiau nei 120 000 USD, susijusių su priežiūra-susijusiomis prastovomis. 18 mėnesių IG atitinka gerai atliktus difuzoriaus atnaujinimus visame pasaulyje, kai atsipirkimo laikotarpis paprastai svyruoja nuoNuo 12 iki 30 mėnesiųpriklausomai nuo vietinių elektros tarifų ir gamyklos masto.

IŠVADA

Tinkamas diskinio difuzoriaus pasirinkimas yra asistemingas, kelių{0}}kintamųjų inžinerinis procesasturi būti atsižvelgta į vandens kokybės charakteristikas, baseino geometriją, veikimo režimą ir 10{2}}–-20-metų gyvavimo ciklo išlaidas -, o ne tik išankstinę įrangos kainą. Projektai, kurie sutrumpina atrankos procesą nurodant bendruosius difuzorių kiekius ir išdėstymus, paprastai kenčia nuo netolygios aeracijos, pagreitėjusio membranų susidėvėjimo ir per didelio energijos suvartojimo, kuris gerokai viršija bet kokias pradines sutaupytas išlaidas. Rekomenduojame bendradarbiauti su techniniais tiekėjais galimybių nustatymo arba preliminaraus projektavimo etape, gerokai prieš baigiant pirkimo specifikacijas, kad būtų panaudoti gamintojo specifiniai našumo duomenys ir taikymo patirtis. Svarbiems ar didelio masto projektams,švaraus vandens deguonies perdavimo testaiirCFD modeliavimaspateikti kiekybinį patikrinimą, ar pasirinkta difuzoriaus konfigūracija realiomis eksploatavimo sąlygomis atitiks ir apdorojimo, ir energijos tikslus. Dėl konkrečių projekto užklausų ir pritaikytų atrankos pasiūlymų susisiekite su mūsų techninės inžinierių komanda.