Atık Su Arıtımında Vakum Havalandırması

Havalandırma, çoğu atık su arıtma tesisinde en büyük enerji tüketicisidir. Toplam elektrik faturasının yüzde 50 ila 70'ini oluşturur. Bu gerçek tek başına, mühendislerin neden suya oksijen çözmenin daha iyi yollarını aramaya devam ettiğini ve vakum tabanlı yaklaşımların, yıllarca difüzyonlu hava ve yüzey havalandırmasının gölgesinde kaldıktan sonra neden yeniden ilgi gördüğünü açıklar.

Bu makale bilinen yöntemler hakkında değildir. Vakum havalandırması hakkındadır - nasıl çalıştığı, nereye uyduğu ve gerçek tesislerde ne sağladığı.

Geleneksel Havalandırmanın Sorunu

Difüzyonlu hava sistemleri, tankın dibindeki membranlar veya delikli borular aracılığıyla basınçlı havayı iter. Baloncuklar yükselir, oksijen suya geçer ve geri kalanı atmosfere kaçar. Süreç işe yarar, ancak doğası gereği verimsizdir. İnce baloncuklu sistemler için tipik oksijen transfer verimliliği yüzde 15 ila 35 arasında değişir. O havayı sıkıştırmak için kullanılan enerjinin geri kalanı boşa gider.

Yüzey havalandırıcıları, gaz değişimini teşvik etmek için suyu karıştırır. Basit ve güvenilirdirler, ancak derin tanklarda daha da az verimlidirler ve patojen taşıyabilen aerosoller oluştururlar.

Her iki yöntem de temel bir sınırlamayı paylaşır: havayı basınca karşı suya zorlamaya dayanırlar. Bu, kompresörler, blowerlar ve yüksek beygir gücündeki motorların sürekli çalışması anlamına gelir. Enerji fiyatları yükseldiğinde veya bir tesis yeni blower eklemeden genişlemek istediğinde, ekonomi acıtmaya başlar.

Vakum Havalandırmasını Farklı Kılan Nedir

Vakum havalandırması prensibi tersine çevirir. Havayı basınca karşı suya itmek yerine, oksijen transferinin daha verimli gerçekleştiği düşük basınçlı bir ortama suyu çeker.

İki yaygın yapılandırma vardır. Birincisinde, su, karbondioksit ve nitrojen dahil çözünmüş gazların ayrıldığı bir vakum kabına çekilir. Su daha sonra oksijenle zenginleştirilmiş bir bölgeden geçer, burada su vakum altında olduğu ve gaz emilimi için daha yüksek bir afiniteye sahip olduğu için taze oksijen kolayca çözünür. İkinci yapılandırmada, aynı çözünmüş oksijen seviyesine ulaşmak için gereken enerjiyi azaltarak düşük mutlak basınçta ince baloncuklu bir difüzör veya membran kontaktöründen hava veya saf oksijen çekmek için bir vakum kullanılır.

Temel içgörü, vakumun istenmeyen gazların kısmi basıncını azaltması, oksijenin yerlerini almasını kolaylaştırmasıdır. Bu, vakum gaz gidermenin arkasındaki aynı prensiptir, ancak tersine uygulanır - istediğinizi ekleyebilmeniz için istemediğinizi kaldırmak.

Vakum Havalandırması Nereye Uygun

Vakum havalandırması, difüzyonlu hava için evrensel bir yedek değildir. Belirli durumlarda en mantıklıdır.

Yüksek mukavemetli endüstriyel atık subunlardan biridir. Organik yük yüksek olduğunda, oksijen talebi yüksektir ve geleneksel havalandırma yetişmekte zorlanır. Vakum sistemleri, hiç çözünmeyen havayı sıkıştırmak için enerji kaybetmedikleri için kilowatt-saat başına daha fazla oksijen sağlayabilir.

Sınırlı alana sahip tesislerde fayda sağlar. Vakum havalandırma ekipmanları genellikle geleneksel blower sistemlerinden daha kompakttır, bu da mevcut tanklara veya dar alanlara sonradan takılmasını kolaylaştırır.

Saf oksijeni hedefleyen sistemlervakum havalandırmasını özellikle çekici bulur. Oksijen bir yerinde jeneratörden sağlandığında veya sıvı oksijen olarak teslim edildiğinde, bir vakum sistemi geleneksel bir difüzörden daha az kayıpla çözebilir.

Yüksek enerji maliyetlerine sahip tesisleren hızlı geri ödemeyi görür. Vakum havalandırmasından elde edilen enerji tasarrufu, uygulamaya bağlı olarak ince baloncuklu difüzyonlu havaya kıyasla yüzde 20 ila 40 arasında olabilir.

Daha sıkı besin sınırlarıyla karşı karşıya kalan belediye tesisleride vakum havalandırmasını değerlendiriyor çünkü karbondioksiti gidermek ve pH kontrolünü iyileştirmek için vakum gaz giderme ile birleştirilebilir - her ikisi de biyolojik besin gidermeye yardımcı olur.

Vakum Havalandırması Uygulamada Nasıl Çalışır

Tipik bir vakum havalandırma sistemi üç ana bölümden oluşur: vakum kabı, oksijen teslim sistemi ve kontroller.

Su, bir kontrol valfi aracılığıyla vakum kabına girer. İçeride, basınç 0.2 ila 0.5 bar mutlak değere düşer. Çözünmüş gazlar - CO₂, N₂ ve kalan metan veya hidrojen sülfür - çözeltiden çıkar ve havalandırılır. Artık bu gazlardan arındırılmış su, oksijenin tanıtıldığı bir oksijen temas odasına hareket eder. Su zaten gazdan arındırılmış olduğu için, oksijeni hızlı ve verimli bir şekilde emer.

Vakum, belirli gaz yükü ve su buharı koşulları için seçilen bir pompa tarafından korunur. Sıvı halkalı pompalar yaygındır çünkü neme ve taşmaya toleranslıdır. Enerji verimliliği ve yağsız çalışma öncelikli olduğu yerlerde kuru vidalı pompalar giderek daha fazla kullanılmaktadır.

Kontroller, çözünmüş oksijen, vakum seviyesi ve su akışını izler. Sistem, gün boyunca ve arıtma süreci boyunca değişen biyolojik talebe uyacak şekilde otomatik olarak ayarlanır.

Gerçek Avantajlar, Gerçek Sınırlamalar

Vakum havalandırması ödünleşmelerden yoksun değildir.

Avantajlar:

• Daha yüksek oksijen transfer verimliliği, özellikle derinlikte

• Geleneksel blowerlara kıyasla daha düşük enerji tüketimi

• Kompakt ayak izi

• Yüzey havalandırmasına kıyasla azaltılmış aerosol üretimi

• Saf oksijen ve zenginleştirilmiş gaz akışlarıyla uyumlu

• pH ve korozyon kontrolü için gaz giderme ile birleştirilebilir

Sınırlamalar:

• Geleneksel difüzyonlu havadan daha yüksek sermaye maliyeti

• Daha karmaşık kontrollere ihtiyaç duyar

• Her tank geometrisi için uygun değildir

• Vakum kapları ve boruları, su taşmasını önlemek için dikkatli tasarım gerektirir

• Bakım personeli vakum sistemleri konusunda eğitime ihtiyaç duyar

Bakım Hususları

Vakum havalandırma sistemlerinin geleneksel blowerlardan farklı bakım ihtiyaçları vardır.

Vakum pompası kritik bileşendir. Sıvı halkalı pompalar, sızdırmazlık suyu yönetimi gerektirir - su kalitesi, sıcaklığı ve akışı performansı etkiler. Kuru vidalı pompalar, giriş filtresi ve periyodik rulman servisi gerektirir, ancak yağ değişimi gerektirmez.

Vakum kabının kendisi düşük bakım gerektirir, ancak sprey nozulları veya dolgu gibi dahili bileşenler zamanla tıkanabilir. Planlanmış duruşlar sırasında denetim önerilir.

Çözünmüş oksijen probları ve vakum sensörleri kalibrasyon gerektirir. DO problarının tıkanması, zayıf kontrolün ve boşa harcanan enerjinin yaygın bir nedenidir.

Sızıntı tespiti önemlidir. Bir vakum sistemine hava sızması, mutlak basıncı artırır ve verimliliği düşürür. Rutin bir sızıntı araştırması, bakım programının bir parçası olmalıdır.

Özet

Vakum havalandırması marjinal bir fikir değildir. Doğru uygulamalarda ölçülebilir enerji tasarrufu ve proses faydaları sağlayan kanıtlanmış bir oksijen transfer yaklaşımıdır. Her difüzyonlu hava sistemi için doğrudan bir yedek değildir, ancak yüksek mukavemetli atık su, alan kısıtlı tesisler ve yüksek enerji maliyetlerine sahip tesisler için ciddi değerlendirmeyi hak ediyor.

Teknoloji olgunlaştı. Pompalar güvenilirdir. Kontroller iyi anlaşılmıştır. Değişen şey ekonomi oldu - ve bu da vakum havalandırmasını bugün daha yakından bakmaya değer kılıyor.

Teknik SSS

S: Vakum havalandırması vakum gaz gidermeden nasıl farklıdır?C: Vakum gaz giderme, sudan çözünmüş gazları giderir. Vakum havalandırması istenmeyen gazları giderir ve ardından biyolojik arıtmayı iyileştirmek için vakum altında oksijen ekler. Bunlar tamamlayıcı süreçlerdir ve tek bir sistemde birleştirilebilir.

S: Vakum havalandırması ne kadar oksijen transfer verimliliği sağlayabilir?C: Tasarıma ve su derinliğine bağlı olarak, vakum havalandırması geleneksel ince baloncuklu difüzörler için yüzde 15 ila 35'e kıyasla yüzde 40 ila 60 oksijen transfer verimliliği sağlayabilir.

S: Havalandırmada hangi vakum seviyesi kullanılır?C: Tipik vakum seviyeleri 0.2 ila 0.5 bar mutlak arasında değişir. Kesin seviye oksijen kaynağına, su sıcaklığına ve arıtma hedeflerine bağlıdır.

S: Vakum havalandırması saf oksijen kullanabilir mi?C: Evet. Vakum havalandırması, vakum ortamı oksijenin geleneksel difüzörlerle ilişkili kayıplar olmadan verimli bir şekilde çözülmesini sağladığı için saf oksijen için özellikle uygundur.

S: Vakum havalandırma sistemi ne tür bir bakım gerektirir?C: Vakum pompası bakımı (sıvı halka için sızdırmazlık suyu, kuru pompalar için giriş filtresi), DO prob kalibrasyonu, vakum sızıntısı araştırmaları ve dahili kap bileşenlerinin periyodik denetimi.

S: Vakum havalandırması belediye atık su tesisleri için uygun mudur?C: Evet, özellikle besin giderimi, enerji verimliliği veya alan kısıtlamalarının öncelikli olduğu yerlerde. Dikkatli tasarımla mevcut tanklara sonradan takılabilir.