Aeravimo įranga yra svarbiausias mechaninis oksidacijos griovio komponentas. Jis vienu smūgiu nustato apdorojimo efektyvumą, energijos sąnaudas ir veikimo stabilumą -, taip pat čia išleidžiama didžiausia gamyklos elektros energijos dalis. Tačiau dauguma įprastų oksidacinių griovių aeratorių susieja du darbus, kurie turėtų būti nepriklausomi: deguonies tiekimas ir vandens stumimas aplink griovį. Šiame straipsnyje paaiškinama, kodėl mikroporinė aeracija - su deguonies panaudojimo efektyvumu7–25%ir energijos vartojimo efektyvumą1,8–2,5 kg O₂/kWh- tapo pasirinkta technologija energiją-sumanančių komunalinių operatorių, ir kodėl 50 000 m³/d Zhaoqing NV pasiekė 1A klasės nuotekas vos0,19 kWh/m³.
Keturi oksidacijos griovio aeravimo darbai
Oksidacijos griovyje aeravimo įranga atlieka keturias skirtingas funkcijas: (1) tiekia deguonį į sumaišytą skystį biologinei oksidacijai, (2) nukreipia vandens srautą į priekį, (3) palaiko cirkuliacinį srautą griovyje ir (4) užtikrina kruopštų deguonies, organinių substratų ir mikroorganizmų sumaišymą, kad aktyvusis dumblas liktų suspensijoje.
Įprasti įrenginiai - horizontalaus veleno aeratoriai (šepetiniai aeratoriai ir diskiniai aeratoriai) ir vertikalaus veleno paviršiaus aeratoriai - bando atlikti visus keturis darbus su viena mašina. Šis sujungimas yra esminio veikimo konflikto šaltinis: srauto greitis, reikalingas, kad dumblas nenusėstų (>0.3 m/s) dažnai yra didesnis nei biologijai iš tikrųjų reikalingas aeracijos intensyvumas, ypač esant mažai apkrovai. Rezultatas yra nuolatinis per-vėdinimas, kuris sutrikdo azoto ir fosforo pašalinimui reikalingas anoksines zonas. Mikroporinė aeracija apeina šį konfliktą visiškai atskirdama deguonies tiekimą nuo srauto varomosios jėgos.
Pagrindiniai našumo rodikliai: EA ir EP
Deguonies panaudojimo efektyvumas (EA)
EA reiškia deguonies, perkelto iš oro tiekimo į mišrų skystį, procentą, palyginti su visu tiekiamu deguonimi. Valdymo santykius verta suprasti, nes jie paaiškina, kodėl laimi smulkūs burbulai:
Tam tikroms nuotekoms tiek masės perdavimo koeficientas (KL) ir burbulo kilimo greitį (vb) yra burbulo skersmens funkcijos (db). Terminas be matmenųPHT·KL·h / (vb·db)užfiksuoja burbulo dydžio įtaką deguonies perdavimui -, o mažesni burbuliukai gamina žymiai didesnį EA. Priežastys yra fizinės: smulkūs burbuliukai turi daug didesnį paviršiaus-ploto-su
Didesnis aeratoriaus panardinimo gylis (h) taip pat padidina EA, nes gilesnis išleidimas reiškia ilgesnį burbulo judėjimo kelią. Tačiau pagerėjimo greitis mažėja didėjant gyliui - yra taškas, kai grąža mažėja. EA taip pat turi teorinį maksimumą, nustatytą pagal ištirpusio deguonies koncentracijos ir prisotinto deguonies koncentracijos mišriame skystyje santykį; Kai skystis prisotinamas deguonimi, joks papildomas oro kiekis negali įstumti daugiau deguonies.
Energijos efektyvumas (EP)
Energijos efektyvumas, išreikštaskg O₂/kWh, matuoja perduotą deguonį vienam sunaudotos elektros energijos vienetui. EP ir EA nėra nepriklausomi - abu yra panardinimo gylio (h) ir burbulo skersmens (d) funkcijosb). Projektavimo inžinieriams išsiskiria dvi išvados:
Pirma, esant bet kokiam burbulo skersmeniui, EP iš pradžių pakyla panardinimo gyliu, pasiekia maksimumą, o paskui krenta. Optimalus h ir dbtodėl derinys turi būti pasirinktas kartu - gilesnis bakas automatiškai nėra geresnis. Antra, smulkioms -burbulinėms sistemoms,reikia vengti gilaus bako aeravimojei ji stumia sistemą į mažėjančią EP kreivės dalį, nes tai sumažintų energijos vartojimo efektyvumą, net jei atrodo, kad absoliutus deguonies perdavimas pagerėja.
Lyginamoji vėdinimo įrangos analizė
1 lentelėje palyginami oksidacijos grioviuose dažniausiai montuojami aeravimo įrenginiai. Atkreipkite dėmesį, kad mechaninio aeravimo efektyvumas išreiškiamas deguonies pajėgumu (kg O₂/h) - per laiko vienetą perduotas deguonis -, o mikroporinės aeracijos efektyvumas išreiškiamas deguonies panaudojimo efektyvumu EA (%). Tai ne tik vieneto skirtumas; tai atspindi iš esmės skirtingą dviejų technologijų vertinimo būdą.
| Aeracijos įrenginys | Deguonies panaudojimas / deguonies tiekimo pajėgumas | Energijos efektyvumas (kg O₂/kWh) |
| Aeracijos šepetys (horizontalus velenas) | 7,8–8,3 kg O₂/m·h | 1.5–2.5 |
| Aeracijos diskas (horizontalus velenas) | 0,6–1,2 kg O₂/diskas·val | 1.7–2.2 |
| Paviršinis aeratorius (vertikalus velenas) | 3,0–130 kg O₂/h (sparnuotės skersmens funkcija) | 1.8–2.3 |
| Mikroporinė aeracinė plokštė | 7–25 % (EA) | 1.8–2.5 |
| Mikroporinis aeracijos vamzdelis | 10–20 % (EA) | ~2.0 |
Kelios išvados daromos tiesiai iš lentelės:
Mikroporinės aeracinės plokštės siūlo didžiausią EA diapazoną -7%–25%- visų palygintų įrenginių, o energijos vartojimo efektyvumas (1,8–2,5 kg O₂/kWh) atitinka arba viršija mechaninius aeratorius. Kitaip tariant, jie perneša deguonį į skystį daug efektyviau nei mechaninės alternatyvos, ir tai daro neprarandant energijos vartojimo.
Įprasti mechaniniai aeratoriai įvertina savo deguonies tiekimo pajėgumą pagal fizinius matmenis - šepečio ilgį, diskų skaičių, sparnuotės skersmenį. Dėl to jų išvestis fiksuojama montuojant ir mažiau lanksti kintamos apkrovos sąlygomis. Priešingai, mikroporinė sistema gali nuolat moduliuoti oro tiekimą per ventiliatoriaus valdymą.
Mikroporiniai vamzdiniai difuzoriai siūlo subalansuotą derinįEA 10–20 %ir techninės priežiūros prieinamumą, todėl jie yra praktiškas pasirinkimas modernizuojant, kai prieiga yra ribota.
Mikroporinių aeracijos oksidacijos griovių charakteristikos
Nepriklausomas vėdinimo ir maišymo valdymas
Išskirtinis mikroporinio aeratoriaus + panardinamojo stūmiklio konfigūracijos pranašumas yra tas, kad jis visiškai atskiria deguonies tiekimą nuo srauto varymo. Įprastame griovyje vienas mechaninis aeratorius turi atitikti hidraulinius reikalavimus (išlaikyti didesnį srauto greitį0.3 m/ssiekiant išvengti dumblo nusėdimo) ir biologinis reikalavimas (deguonies tiekimo suderinimas su kvėpavimo poreikiu). Mažos -apkrovos laikotarpiais - lietingas oras, didelis įtekantis ištirpusio deguonies - kiekis, atitinkantis hidraulinius reikalavimus, verčia perteklinę aeraciją, dėl kurios pažeidžiamos anoksinės zonos, reikalingos biologiniam azoto ir fosforo pašalinimui.
Naudojant atskirą įrangą, ištirpęs deguonis ir srauto greitis valdomi nepriklausomai. Operatoriai gali išlaikyti aerobinę zoną tiksliai DO, reikalingo nitrifikacijai, o povandeninis stūmiklis palaiko cirkuliaciją, ir gali išplėsti arba sumažinti anoksinę zoną įjungdami arba išjungdami atskirus aeratorių blokus. Dėl šio lankstumo gilus biologinis maistinių medžiagų pašalinimas griovio geometrijoje yra praktiškas.
Pagrindiniai dizaino parametrai
2 lentelėje apibendrintas mikroporinės aeracijos oksidacijos griovio, sukonfigūruoto maistinių medžiagų pašalinimui, projektinis apvalkalas.
| Parametras | Dizaino vertė |
| Dumblo pakrovimo greitis | 0,05–1,0 kg BDS/(kg MLSS·h) |
| Tūrinis apkrovos greitis | 0,15–0,3 kg BDS/(m³·d) |
| MLSS koncentracija | 2500–5000 mg/l |
| Hidraulinės sulaikymo laikas (HRT) | 10–20 h |
| Kietųjų medžiagų sulaikymo laikas (SRT) | 10–30 d |
| Aerobinė zona DO | 2–3 mg/l |
| Anoksinė zona DO | < 0.5 mg/L |
| Anaerobinė zona PHT / DO | 0,9–2,0 val. / ≈ 0,1 mg/l (beveik nulis) |
| Dumblo gamybos greitis | Pašalinta 0,3 kg/kg BDS |
Pagrindiniai privalumai
Puikus deguonies tiekimas ir maišymas.Smulki-burbulinė aeracija kartu su povandeniniais stūmikliais užtikrina ištirpusį deguonįDidesnis arba lygus 1–2 mg/l prie griovio išleidimo angos, palaiko mišraus skysčio greitį, didesnį nei 0,3 m/s arba lygų jam, kad būtų išvengta dumblo nusėdimo, ir užtikrina visišką anglies oksidaciją ir nitrifikaciją visame griovio tūryje.
Puikus maistinių medžiagų pašalinimas.Sukonfigūruotas kaip A²/O procesas su prieš-anoksinėmis ir anaerobinėmis zonomis, mikroporiniai aeraciniai oksidacijos grioviai tiekia azotą ir fosforą, kuris nuolat atitinka GB 8978 1A klasę – 1996 - griežčiausią komunalinio išleidimo klasę.
Lankstus veikimas.Oro tiekimas reguliuojamas reguliuojant ventiliatoriaus galią, atsižvelgiant į įtekamąjį srautą ir apkrovą. Atskiri aeratoriai gali būti įjungiami arba išjungiami, norint pakeisti aerobinių ir anoksinių zonų ilgį, pritaikant procesą prie besikeičiančių įtakų sąlygų be mechaninio perkonfigūravimo.
Gilaus bako galimybė.Mikroporinė aeracija užtikrina efektyvų vandens gylį6 m ar daugiau, sumažinant žemės plotą ir gerinant našumą esant žemai{0}}temperatūrai -, tai yra didelis pranašumas tankiuose miestuose, kur žemė yra ribotas išteklius.
Energijos efektyvumas ir sumažintas kvapas.Mikroporinės sistemos sunaudoja žymiai mažiau energijos nei mechaninis paviršiaus aeravimas ir sukuria žymiai mažiau kvapo, nes deguonis pernešamas žemiau vandens paviršiaus, kur aerozoliai negali išeiti.
Dažnos problemos ir sprendimai
Pagrindinis mikroporinių aeratorių veikimo iššūkis yraužsiteršimas ir užsikimšimas. Kadangi poros yra mažos, jas gali užkimšti alyvos rūkas, dulkės, rūdžių dalelės ir biologinės plėvelės. Rekomenduojamos šios prevencinės priemonės:
Į orapūtes patenkantis oras turi būti filtruojamas - per elektrostatinius nuosėdas arba maišinius filtrus -, kad į oro tiekimą nepatektų alyvos rūkas ir kietosios dalelės. Tarptautiniai standartai rekomenduoja pašalintiDidesnė arba lygi 95 % 2 μm dalelių(JK) arba žemiau esantį dulkių kiekį1,5 mg/1000 m³(Prancūzija).
Oro paskirstymo vamzdžiai turi būti nerūdijančio plieno arba plastiko. Anglies plieno vamzdžiams reikalinga vidinė antikorozinė danga, kad rūdžių dalelės nepatektų į mikroporingus elementus.
Oro paskirstymo kolektorių galuose turi būti įrengti kondensato nutekėjimai, kad būtų galima periodiškai pašalinti susikaupusį vandenį - susikaupusi drėgmė pagreitina biologinį užsiteršimą.
Mikroporinės sistemos yra pažeidžiamos elektros energijos tiekimo nutraukimams. Rekomenduojami du maitinimo šaltiniai arba budėjimo generatoriai, o pertraukų metu reikia palaikyti minimalų oro tiekimą, kad būtų išvengta dumblo nusėdimo ant difuzoriaus paviršių. Laikini išjungimai neturėtų viršyti4 valandas; Jei rezervuaras išimamas iš eksploatacijos, jis turi būti užpildytas švariu vandeniu iki 1,0–1,2 m gylio.
Įtekančios nuotekos turi būti tinkamai iš anksto apdorotos, kad į aeracijos zoną nepatektų šiukšlių ir suspenduotų kietųjų dalelių. Kai poros užsikemša, regeneravimo metodai apima plovimą vandeniu, plovimą rūgštimi, kepimą aukštoje -temperatūroje arba mechaninį paviršiaus pjovimą - tinkamas metodas priklauso nuo difuzoriaus tipo. Tinkamai valdant, užsiteršimą galima veiksmingai kontroliuoti.
Antrasis veiklos iššūkis yratechninės priežiūros prieinamumas. Skirtingai nuo paviršinių aeratorių, mikroporiniams aeratoriams paprastai reikia ištuštinti baką, kad būtų galima patikrinti ir pakeisti. Tarnavimo laikas paprastai yra4-5 metaistandartiniams buitiniams gaminiams ir iki 8–10 metų aukščiausios kokybės membranoms. Siekiant sumažinti trikdžius, sistemos turėtų būti suprojektuotos su keliomis nepriklausomai veikiančiomis aeracijos zonomis arba pakeliamais difuzoriaus rėmais.
Inžinerinis atvejo tyrimas: Zhaoqing NV
Zhaoqing miesto nuotekų valymo įrenginys Guangdongo provincijoje, kurio bendras pajėgumas50,000 m³/d, demonstruoja mikroporinį aeracijos oksidacijos griovio procesą visu inžineriniu mastu. 3 lentelėje apibendrinamos projektavimo sąlygos.
| Parametras | Vertė |
| Gydymo pajėgumas | 50,000 m³/d |
| Įtakos COD | Mažesnis arba lygus 250 mg/l |
| Įtakos BDS₅ | Mažesnis arba lygus 150 mg/l |
| Įtakingas SS | Mažesnis arba lygus 150 mg/l |
| Įtekantis NH₃-N | Mažesnis arba lygus 35 mg/l |
| Įtakos PO₄³⁻-P | Mažiau arba lygus 3 mg/l |
| Įtakos pH | 6–9 |
| Proceso eiga | Įvadas → Šiurkštus sietas → Siurblio stotis → Smulkus tinklelis → Smėliavimo kamera → Pre-anaerobinis bakas → Anoksinis mikroporinis aeracijos oksidacijos griovys → Galutinis skaidrintuvas → Nuotekų bakas → Išleidimas |
| Dumblo nusausinimas | Juostinis filtro presas su koncentravimo funkcija (be virškinimo) |
| Bendra investicija | 65 milijonai RMB |
| Bendras žemės plotas | 25,000 m² |
| Paleidimas / pilnas eksploatavimas | 2000 m. liepos mėn. / 2000 m. rugsėjo mėn |
Proceso traukinys yra kompaktiškas: išankstinis-anaerobinis bakas, po kurio yra anoksinis mikroporinis aeracijos oksidacijos griovys su galutiniu skaidrintuvu. Žemas žemės pėdsakas -25,000 m²50 000 m³/d gamyklai - yra tiesioginis giluminio-baseino pajėgumo, kurį įgalina smulkus-burbulinis aeravimas, pranašumas.
4 lentelėje pateikti sertifikuoti nuotekų rezultatai, kuriuos 2000 m. gruodžio mėn. patvirtino Guangdongo provincijos aplinkos stebėjimo centras. Kiekvienas parametras atitiko arba viršijo 1A klasės standartą GB 8978–1996.
| Parametras | Nuotekų koncentracija | 1A klasės standartas (GB 8978–1996) |
| COD | < 25 mg/L | Mažesnis arba lygus 60 mg/l |
| BDS₅ | < 15 mg/L | Mažesnis arba lygus 20 mg/l |
| SS | < 9 mg/L | Mažesnis arba lygus 20 mg/l |
| NH₃-N | < 9 mg/L | Mažiau arba lygus 15 mg/l |
| PO₄³⁻-P | < 0.45 mg/L | Mažesnis arba lygus 0,5 mg/l |
Guangdongo provincijos statybos departamentas atliko išsamų gamyklos priėmimo patikrinimą2001 m. liepos 20 d. Pagrindinės veiklos metrikos patvirtino technologijos efektyvumą:
Energijos suvartojimas0,19 kWh/m³- Pažymėtina, kad šis skaičius apima net 1 100 m nuo gamyklos esančią siurblinę, todėl pats aeracijos procesas yra dar efektyvesnis.
Perteklinė dumblo gamyba2.5–4.5 t/d(sausos kietosios medžiagos) ir 13–15 kg per parą PAM suvartojimas - yra nedidelis cheminių medžiagų ir dumblo-tvarkymo poreikiai, dėl kurių eksploatavimo išlaidos yra mažos.
Šis atvejis parodo, kad mikroporinio aeravimo oksidacijos griovio procesas užtikrina puikų valymo efektyvumą, sunaudojant mažai energijos, naudojant minimalų žemės naudojimą ir stabilų ilgalaikį veikimą - – tai yra pagrindiniai aspektai, susiję su komunalinių nuotekų valymo projektais.
Išvados ir rekomendacijos
Mikroporiniai aeratoriai užtikrina didžiausią deguonies panaudojimo efektyvumą (7%–25%) tarp įprastų oksidacinių griovių aeravimo įrenginių, kurių energijos vartojimo efektyvumas (1,8–2,5 kg O₂/kWh) galima palyginti su mechaninėmis alternatyvomis.
Mikroporėtos aeratoriaus ir panardinamo stūmiklio konfigūracija leidžia nepriklausomai valdyti aeraciją ir maišymą - – tai lemiamas pranašumas, palyginti su mechanine aeracija biologiniam maistinių medžiagų pašalinimui, nes leidžia procesui išlaikyti žemas-DO beanoksines zonas, išlaikant hidraulinį maišymą.
Tinkamas panardinimo gylio ir burbulo skersmens projektavimas yra labai svarbus optimizuojant EA ir EP. Giliau ne visada geriau; pasirinktas derinys turi sėdėti ant kylančios EP kreivės dalies.
Užteršimą ir užsikimšimą galima veiksmingai valdyti naudojant tinkamą oro filtravimą, tinkamas vamzdynų medžiagas, parengties maitinimo sistemas ir reguliarios priežiūros protokolus.
Zhaoqing NV patvirtina technologijos gebėjimą nuosekliai atitikti griežtus išleidimo standartus -ChDS < 25 mg/L, BDS₅ < 15 mg/L, SS < 9 mg/L, NH₃-N < 9 mg/L, PO₄³⁻-P < 0,45 mg/L- sunaudojant tik energijos0,19 kWh/m³.
Mikroporinė aeracinė oksidacijos griovio technologija yra patrauklus atsakymas į bendrą savivaldybės iššūkį „gali statyti, bet negali sau leisti eksploatuoti“ -, derinant mažas kapitalo investicijas, mažas eksploatavimo išlaidas ir patikimą apdorojimo efektyvumą.
Mūsų mikroporiniai aeravimo sprendimai oksidacijos grioviams
Remdamasi ilgamete patirtimi aeravimo technologijų srityje, mūsų įmonė siūlo platų mikroporinių aeravimo produktų asortimentą, optimizuotą oksidacijos grioviams:
Smulkūs burbuliniai diskiniai difuzoriai.EPDM membraniniai difuzoriai su20-50 μm porų dydis, didelis deguonies perdavimo efektyvumas ir projektinis 5–8 metų tarnavimo laikas.
Mikroporiniai vamzdiniai difuzoriai.Tvirti korundo arba lanksčių membraninių vamzdžių difuzoriai, skirti modifikuoti oksidacinius griovius ir įrengti naujus įrenginius, siūlantys subalansuotą efektyvumo ir priežiūros derinį.
Pakeliamos aeracijos rėmų sistemos.Moduliniai difuzoriaus rėmai, kuriuos galima pakelti patikrinimui ir techninei priežiūrai neištuštinant bako - tiesiogiai sprendžiant anksčiau aptartą prieinamumo problemą.
Povandeniniai stūmiklių/maišytuvų paketai.Tinkama srauto varomoji įranga, skirta mikroporinio aeratoriaus ir stūmiklio kombinuotai konfigūracijai.
Pilnas sistemos dizainas.Aeracijos išdėstymo optimizavimas, orapūtės pasirinkimas, vamzdynų projektavimas ir valdymo sistemos integravimas.
Veikimo patikrinimas svetainėje-.Išjungtų{0}}dujų metodo ir švaraus vandens bandymai, siekiant patikrinti tikrąjį deguonies perdavimo efektyvumą jūsų darbo sąlygomis -, nes konkrečios vietos-patikrinimas yra vienintelis patikimas būdas patvirtinti aeracijos efektyvumą.
Sumažinti oksidacijos griovio energiją iki 0,19 kWh/m3
Mikroporiniai aeratoriai užtikrina 7-25 % deguonies panaudojimo efektyvumą ir nepriklausomą anoksinės zonos valdymą. Pažiūrėkite, kaip Juntai mikroporiniai difuzoriai gali atnaujinti jūsų oksidacijos griovį.