af Stefanie Gregg
beluftning har været en primær metode til behandling af kommunalt og industrielt spildevand i mere end 40 år. Det er en naturlig måde at kontrollere biologisk iltbehov (BOD), maksimere aerob fordøjelse af organiske stoffer og kontrollere lugt. Som en fast etableret teknologi vil beluftningssystemer fortsat spille en rolle langt ind i fremtiden. Men er der en måde at forbedre effektiviteten og reducere driftsomkostningerne?
nogle typer beluftningssystemer er i sagens natur mere effektive. Det kræver mindre energi at injicere lige ilt (O2) end at skubbe luftmængder ind i et beluftningsbassin. Selv en moderat størrelse plante kan behandle en million gallon eller mere om dagen, og banker af luftblæsere og overfladeluftere, der kører trefaset ved 460V kontinuerligt, kan let forbruge kilovat i timen. Desuden er det klart, hvorfor elektricitet typisk tegner sig for omkring 30 procent af et anlægs driftsomkostninger.
derfor kan flere blæsere reducere muligheden for systemdækkende pumpefejl. Tætninger mislykkes, interne slid og pumpeeffektivitet nedbrydes over tid, og samtidig kan organiske stoffer og andre forurenende stoffer deponeres inde og hindre strømmen af spildevand i transportørrør. Nogle forurenende stoffer kan også korrodere udstyrets indre.
fordi blæsere slides og fejler på forskellige tidspunkter, kan det være en vanskelig beslutning at udskifte dem alle på en gang – en, der kræver en betydelig kapitalinvestering med seniorledelsesstøtte eller regeringsgodkendelse. Total udskiftning kan blive nødvendig med ældre anlæg, eller når den samlede spildevandsrensningseffektivitet ikke kan følge med de voksende behandlingsbehov på grund af ny udvikling eller sæsonbestemte efterspørgselsfaktorer. Dette kan indebære installation af parallelle luftstationer for at holde trit med efterspørgslen. I de fleste tilfælde kan et O2 booster-system tilbyde et omkostningseffektivt alternativ til fuld udskiftning eller et værdifuldt forbehandlingstilskud til et eksisterende beluftningssystem.
fem gange bedre end luft
overførslen af rent ilt kan løse forskellige problemer uden behov for kompleks konstruktion. Yderligere iltoverførsel dækker spidsbehov, for eksempel i tilfælde af øget spildevandstilstrømning, intensiveret BOD/COD, kvælstofkoncentration eller store udsving i forureningsbelastninger. I nogle tilfælde ønsker behandlingsmyndighederne at gå over til højere behandlingsstandarder af lokale miljømæssige årsager, ellers kan nye krav til eksisterende behandlingssystemer overstige den oprindelige designkapacitet. Samfund kan også være nødt til at forbedre kapaciteten på grund af ny udvikling i området eller blot ønsker at forbedre maksimal spildevandsbehandlingskapacitet under og efter storme.
mange kommunale spildevandsrensningsproblemer sporer tilbage til utilstrækkelig iltning, og et signal om utilstrækkelig oprensning eller anaerobe nedbrydningsprocesser er stødende lugt. Ideelt set bør planter reagere på lugt og andre behandlingsproblemer tidligt for at undgå at overskride behandlingsmål eller generere samfundsklager. Iltningssystemer er naturligvis meget mere effektive end lige beluftning med luft, der er 79 procent nitrogen og kun omkring 21 procent ilt. Ligeledes tilbyder 100 procent ilt cirka fem gange iltningskapaciteten i et tvungen luftsystem.
ilt kan injiceres i spildevand på en række måder. I supplerende systemer kan iltindsprøjtningssystemet installeres som en forbehandling før primær beluftning eller oftere direkte i en beluftet behandlingslagune. Supplerende iltning er typisk mest effektiv nær spildevandsindløbet, men flere injektorer kan placeres i en behandlingsdam til behandling fra flere sider for at nå behandlingsmål. Yderligere kan et supplerende system hurtigt reducere kravene til et primært beluftningssystem og kan køres kontinuerligt eller bare under maksimale behandlingsbelastninger. Iltningssystemet kan skubbe et lavere gasvolumen, mens behandlingseffektiviteten vil være meget højere. Et supplerende system kan også reducere efterspørgslen på det primære beluftningssystem og derved bidrage til lavere energi-og vedligeholdelsesomkostninger.
fordele ved Iltboostersystem
- hurtig løsning til mange lugt-og behandlingsproblemer
- billig investering
- forbedret behandlingsydelse
- optimeret iltoverførsel og udnyttelse
- lav vedligeholdelse
Fig. 1. System Diagram.
en almindelig metode til iltindsprøjtning til kommunale systemer er via specielle gasstråler (se systemdiagram Fig. 1). Figur 2 viser et proprietært sæt gasstråler til SOLVOKS – systemet fra Linde til jævn fordeling af iltberiget vand. Jets er nemme at installere i eksisterende laguner eller behandlingstanke. Installation inkluderer en iltopbevaringstank, et styresystem og en fordamperenhed, der omdanner væsken O2 til iltgas med lavt tryk. Systemet er konstrueret til at matche forventede spidsbelastninger, mens kontrolsystemet måler ilt for at imødekomme øjeblikkelige behandlingskrav og minimerer det samlede iltforbrug. Systemet inkluderer også forsyningsledninger til hver bank af jetfly og en nedsænket blæser til hvert sæt.
Fig. 2. Et boostersystem med iltningsstråler, der kræver minimal investering, er let at installere og er ideelt til beluftningsbehandlingslaguner.
en anden O2-leveringsmetode, der anvendes til behandling af præscreenede organiske spildevand i store behandlingstanke, er gennem iltslanger eller diffusionsmåtter. Denne metode bruges oftere som det primære iltbehandlingssystem, men det kan også bruges som et supplerende system til mere tæt kontrol af BOD i aerobe behandlingstanke. De specialdesignede iltslanger og diffusionsmåtter er nyttige til at maksimere aerob aktivitet i tanke med moderat dybde. Til dyb 15-20 ft. tanke, en sidestream injektion er mere økonomisk.
Iltslanger eller diffusionsmåtter injicerer O2 i et serpentinlayout nær bunden af tanken. Ilt leveres ved tryk under 100 psi og skubber gennem perforeringer og sender tusindvis af små bobler op gennem væsken (se Fig. 3). Den opadgående strøm af opløst ilt føder aerob fordøjelse, samtidig med at den bidrager til tankcirkulationen. En iltslange eller diffusionsmåtte med 120 ft. 300 perforeringer pr. fod og kan overføre ilt ved omkring 300 til 800 scf/h afhængigt af spildevandsbestanddele, vandtemperaturer og andre leverings-og diffusionsfaktorer. Sammen med et feedbacksystem kan overvågning af opløste iltniveauer nær tankoverfladen hjælpe med at maksimere iltningseffektiviteten og give en nyttig måler til undertrykkelse af lugt. Gasstråler eller diffusionsmåtte iltning systemer kan typisk installeres i løbet af 1-2 dage.
nogle kommunale rensningsanlæg omfatter denitrifikation, og iltning kan give en omkostningseffektiv måde at øge effektiviteten af aktiveret slam og andre denitrifikationsbehandlingssystemer. Ud over de ovennævnte metoder kan ilt injiceres direkte i trykrør, når spildevand strømmer til eller fra en behandlingstank. Særlige sfæriske dyser kan også forhindre tilstopning, og typen og placeringen af iltindsprøjtning kan variere afhængigt af systemets type og konfiguration. For at gentage er et supplerende iltforstærkersystem relativt let at eftermontere. Denitrifikation er også værd at bemærke, da andre anvendelser af iltning bør overvejes til planlægning af stedet.
Fig. 3. Iltbobler med høj renhed gennem perforerede behandlingsslanger for at øge beluftningseffektiviteten.
Iltningssystemer kræver en ensartet forsyning af industriel kvalitet ilt, men har få, hvis nogen, bevægelige dele. Den eneste eksterne energi er dedikeret til kontrolsystemet (og blæsere til jetted ilt), så iltning bruger kun en brøkdel af energien i et ækvivalent beluftningssystem. Ilt med høj renhed (typisk >99,5%) minimerer slid på indersiden af leveringssystemet og hjælper med at sikre ensartet behandlingsydelse.
kommunale behandlingsfaciliteter kan eje eller lease iltopbevaringstanke på stedet, og certificeret ilt leveres gennem en årlig eller flerårig aftale med en primær industriel gasleverandør. Forsyningsordninger kan omfatte rørledninger til store kommunale systemer eller telemetriske tankovervågningssystemer, så leverancer automatisk kan planlægges, når flydende ilt falder til under et specificeret lagringsniveau.
kort sagt, ilt booster systemer tilbyder en hurtig måde at forbedre behandlingen ydeevne og forlænge levetiden af eksisterende kompressorer og luft-baserede systemer. En vurdering på stedet og BOD-test kan bestemme eksisterende strømnings-og behandlingsparametre samt definere kravene til et iltforstærkningssystem. Mens iltningssystemer undertiden bruges til redningsbehandling, er det bedste tidspunkt at installere et boostersystem før sæsonbestemte toppe og længe før den eksisterende kapacitet overskrides.
om forfatteren: Stefanie Gregg er en Applikationssalgsingeniør hos Linde med mere end 13 års ingeniørerfaring inden for industriel og kommunal vand – /spildevandsbehandling. Hun hjælper regelmæssigt vandbehandling fagfolk i hele USA. ved evaluering af systemer til procesforbedring og udvikling af strategier for maksimal effektivitet. Gregg fik en BS-grad i Kemiteknik fra Drekel University.
om Linde: Linde er Nordamerikas største kommercielle leverandør af CO2 med et omfattende landsdækkende distributionsnet. Virksomheden tilbyder også ilt (O2) og O3 (O3) gasopløsningssystemer til vandbehandling. Linde Vandbehandlingsteam gennemgår behandlingsudfordringer og udvikler komplette tekniske løsninger til opbevaring, måling og injektion af gasser. For mere information, besøg Linde på første verdenskrig.lindewatertreatment.com, eller ring 800-755-9277.