Autor: Stefanie Gregg
napowietrzanie jest podstawową metodą oczyszczania ścieków komunalnych i przemysłowych od ponad 40 lat. Jest to naturalny sposób kontrolowania biologicznego zapotrzebowania na tlen (BOD), maksymalizacji fermentacji tlenowej substancji organicznych i kontroli zapachów. Jako technologia o ugruntowanej pozycji, systemy napowietrzania będą nadal odgrywać ważną rolę w przyszłości. Czy istnieje jednak sposób na poprawę wydajności i obniżenie kosztów operacyjnych?
niektóre rodzaje systemów napowietrzania są z natury bardziej wydajne. Wstrzyknięcie prostego Tlenu (O2) wymaga mniej energii niż wpychanie objętości powietrza do basenu napowietrzającego. Nawet umiarkowana roślina może przetwarzać milion galonów lub więcej dziennie, a banki dmuchaw i aeratorów powierzchniowych pracujących w trybie trójfazowym przy napięciu 460 V w sposób ciągły mogą łatwo zużywać kilowaty na godzinę. Ponadto jasne jest, dlaczego energia elektryczna zwykle stanowi około 30 procent kosztów operacyjnych obiektu.
w związku z tym wiele dmuchaw może zmniejszyć możliwość awarii pompowania w całym systemie. Uszczelnienia ulegają awarii, wewnętrzne zużycie i wydajność pompy spada z czasem, a jednocześnie substancje organiczne i inne zanieczyszczenia mogą osadzać się wewnątrz i utrudniać przepływ ścieków w rurach przenośników. Niektóre zanieczyszczenia mogą również korodować wewnętrzne elementy wyposażenia.
ponieważ dmuchawy zużywają się i ulegają awarii w różnych okresach, wymiana ich wszystkich na raz może być trudną decyzją – wymagającą znacznych inwestycji kapitałowych przy wsparciu kierownictwa wyższego szczebla lub zatwierdzeniu przez rząd. Całkowita wymiana może stać się konieczna w przypadku starszych instalacji lub gdy ogólna wydajność oczyszczania ścieków nie nadąża za rosnącymi wymaganiami w zakresie oczyszczania ze względu na nowy rozwój lub sezonowe czynniki popytu. Może to obejmować instalację równoległych stacji powietrznych, aby nadążyć za popytem. W większości przypadków system wspomagający O2 może stanowić opłacalną alternatywę dla pełnej wymiany lub cennego uzupełnienia istniejącego systemu napowietrzania.
pięć razy lepiej niż powietrze
transfer czystego tlenu może rozwiązać różne problemy bez potrzeby skomplikowanej konstrukcji. Dodatkowy transfer tlenu pokrywa szczytowe potrzeby, na przykład w przypadku zwiększonego dopływu ścieków, nasilonego BOD/ChZT, stężenia azotu lub dużych wahań obciążenia zanieczyszczeniem. W niektórych przypadkach władze oczyszczające chcą przejść na wyższe standardy oczyszczania z lokalnych względów środowiskowych, w przeciwnym razie nowe wymagania dotyczące istniejących systemów oczyszczania mogą przekraczać pierwotne możliwości projektowe. Społeczności mogą również potrzebować poprawy wydajności ze względu na nowy rozwój w tym obszarze lub po prostu chcą poprawić szczytową wydajność oczyszczania ścieków podczas i po burzach.
wiele problemów z oczyszczaniem ścieków komunalnych prowadzi do niewystarczającego natlenienia, a jednym z sygnałów niewłaściwego oczyszczania lub procesów rozkładu beztlenowego są nieprzyjemne zapachy. Najlepiej byłoby, gdyby rośliny wcześnie reagowały na zapachy i inne problemy z leczeniem, aby uniknąć przekroczenia celów leczenia lub generowania skarg społeczności. Systemy natleniania są naturalnie o wiele bardziej wydajne niż napowietrzanie proste z powietrzem stanowiącym 79 procent azotu i tylko około 21 procent tlenu. Podobnie, 100 procent tlenu oferuje około pięciokrotnie większą zdolność natleniania niż system wymuszonego powietrza.
tlen może być wstrzykiwany do ścieków na wiele sposobów. W systemach uzupełniających system wtrysku tlenu może być zainstalowany jako obróbka wstępna przed napowietrzaniem pierwotnym lub częściej bezpośrednio w napowietrzanej lagunie. Uzupełniające natlenianie jest zazwyczaj najbardziej skuteczne w pobliżu wlotu ścieków, ale wiele wtryskiwaczy można umieścić w stawie zabiegowym, aby leczyć z wielu stron, aby osiągnąć cele leczenia. Ponadto system uzupełniający może szybko zmniejszyć zapotrzebowanie na podstawowy system napowietrzania i może być uruchamiany w sposób ciągły lub tylko podczas szczytowych obciążeń obróbkowych. System natleniania może popychać mniejszą objętość gazu, podczas gdy skuteczność leczenia będzie znacznie wyższa. System uzupełniający może również zmniejszyć zapotrzebowanie na główny system napowietrzania, przyczyniając się w ten sposób do obniżenia kosztów energii i konserwacji.
zalety systemu wspomagania tlenu
- szybkie rozwiązanie wielu problemów związanych z zapachem i leczeniem
- niska inwestycja
- Lepsza wydajność leczenia
- zoptymalizowany transfer i wykorzystanie tlenu
- niskie koszty utrzymania
Fig. 1. Schemat Systemu.
jedną z powszechnych metod wtrysku tlenu w systemach komunalnych są specjalne dysze gazowe (patrz schemat systemu Fig. 1). Rysunek 2 przedstawia opatentowany zestaw dysz gazowych systemu SOLVOX® – V firmy Linde do równomiernego rozprowadzania wody wzbogaconej tlenem. Dysze są łatwe do zainstalowania w istniejących lagunach lub zbiornikach uzdatniających. Instalacja obejmuje zbiornik na tlen, system sterowania i jednostkę odparowującą, która przekształca ciekły O2 w niskociśnieniowy Gaz tlenowy. System został zaprojektowany tak, aby dopasować oczekiwane obciążenia szczytowe, a system sterowania mierzy tlen, aby sprostać chwilowym wymaganiom leczenia i minimalizuje ogólne zużycie tlenu. System obejmuje również przewody zasilające dla każdego banku dysz i dmuchawę zanurzeniową dla każdego zestawu.
Fig. 2. System wspomagający z dyszami natleniającymi, który wymaga minimalnych nakładów inwestycyjnych, jest łatwy w instalacji i jest idealny do Lagun napowietrzania.
inną metodą dostarczania O2, stosowaną do oczyszczania wstępnie przesiewanych ścieków organicznych w dużych zbiornikach do oczyszczania, jest przewód tlenowy lub maty dyfuzyjne. Metoda ta jest częściej stosowana jako podstawowy system leczenia tlenem, ale może być również stosowana jako system uzupełniający do ściślejszej kontroli BOD w zbiornikach do oczyszczania tlenowego. Specjalnie zaprojektowane węże tlenowe i maty dyfuzyjne są przydatne do maksymalizacji aktywności tlenowej w zbiornikach o umiarkowanej głębokości. Dla głębokości 15-20 stóp. zbiorniki, Wtrysk boczny jest bardziej ekonomiczny.
węże tlenowe lub maty dyfuzyjne wstrzykują O2 w układzie serpentynowym w pobliżu dna zbiornika. Tlen jest dostarczany pod ciśnieniem poniżej 100 psi i przepycha przez perforację, wysyłając tysiące małych pęcherzyków w górę cieczy (patrz Rys. 3). Przepływ w górę rozpuszczonego tlenu zasila trawienie tlenowe, jednocześnie przyczyniając się do cyrkulacji w zbiorniku. Wąż tlenowy lub mata dyfuzyjna o długości 120 stóp. wydajność liniowa może obejmować około 300 perforacji na stopę i może przenosić tlen z prędkością około 300 do 800 scf / h, W zależności od składników ścieków, temperatury wody i innych czynników dostarczania i dyfuzji. W połączeniu z systemem sprzężenia zwrotnego monitorowanie poziomu tlenu rozpuszczonego w pobliżu powierzchni zbiornika może pomóc zmaksymalizować wydajność natleniania i zapewnić przydatny miernik tłumienia zapachów. Dysze gazowe lub systemy natleniania maty dyfuzyjnej można zazwyczaj zainstalować w ciągu 1-2 dni.
niektóre oczyszczalnie miejskie obejmują denitryfikację, a natlenianie może zapewnić opłacalny sposób na zwiększenie wydajności osadu czynnego i innych systemów oczyszczania denitryfikacji. Oprócz powyższych metod, tlen może być wtryskiwany bezpośrednio do rur ciśnieniowych, gdy ścieki przepływają do lub ze zbiornika oczyszczającego. Specjalne dysze sferyczne mogą również zapobiegać zatykaniu, a rodzaj i rozmieszczenie wtrysku tlenu może się różnić w zależności od rodzaju i konfiguracji systemu. Aby powtórzyć, uzupełniający system wspomagania tlenu jest stosunkowo łatwy do modernizacji. Warto również zwrócić uwagę na denitryfikację, ponieważ inne zastosowania natleniania powinny być brane pod uwagę przy planowaniu terenu.
Fig. 3. Pęcherzyki tlenu o wysokiej czystości przez perforowane węże do uzdatniania, aby zwiększyć wydajność napowietrzania.
Systemy natleniania wymagają stałego zaopatrzenia w tlen klasy przemysłowej, ale mają niewiele, jeśli w ogóle, ruchomych części. Jedyna energia zewnętrzna jest dedykowana do systemu sterowania (i dmuchaw do strumienia tlenu), więc natlenianie zużywa tylko ułamek energii równoważnego systemu napowietrzania. Tlen o wysokiej czystości (zazwyczaj >99,5%) minimalizuje zużycie wewnętrznych elementów systemu podawania i pomaga zapewnić stałą wydajność leczenia.
Miejskie Zakłady oczyszczania mogą posiadać lub dzierżawić na miejscu zbiorniki do przechowywania tlenu, a certyfikowany tlen jest dostarczany na podstawie rocznej lub wieloletniej umowy z głównym dostawcą gazu przemysłowego. Uzgodnienia dotyczące dostaw mogą obejmować rurociągi dla dużych systemów komunalnych lub systemy monitorowania zbiorników telemetrycznych, dzięki czemu dostawy mogą być automatycznie zaplanowane, gdy skroplony tlen spadnie poniżej określonego poziomu magazynowania.
krótko mówiąc, systemy wspomagania tlenu oferują szybki sposób na znaczną poprawę wydajności uzdatniania i przedłużenie żywotności istniejących sprężarek i systemów opartych na powietrzu. Ocena na miejscu i testy BOD mogą określić istniejące parametry przepływu i uzdatniania, a także określić wymagania dla systemu wspomagania tlenu. Podczas gdy systemy natleniania są czasami stosowane w leczeniu ratunkowym, najlepszy czas na zainstalowanie systemu wspomagania to czas przed sezonowymi szczytami i na długo przed przekroczeniem istniejącej wydajności.
o autorze: Stefanie Gregg jest inżynierem ds. sprzedaży aplikacji w firmie Linde z ponad 13-letnim doświadczeniem inżynierskim w zakresie oczyszczania ścieków przemysłowych i komunalnych. Regularnie pomaga profesjonalistom uzdatniania wody w Stanach Zjednoczonych. w ocenie systemów doskonalenia procesów i opracowywaniu strategii szczytowej wydajności. Gregg uzyskał dyplom BS z inżynierii chemicznej na Uniwersytecie Drexel.
o Linde: Linde jest największym komercyjnym dostawcą CO2 w Ameryce Północnej z rozległą ogólnopolską siecią dystrybucji. Firma oferuje również systemy rozpuszczania Tlenu (O2) i ozonu (O3) do uzdatniania wody. Zespół uzdatniania wody Linde analizuje wyzwania związane z uzdatnianiem i opracowuje kompletne rozwiązania inżynieryjne do magazynowania, dozowania i wtrysku gazów. Aby uzyskać więcej informacji, odwiedź Linde na stronie www.lindewatertreatment.com lub zadzwoń pod numer 800-755-9277.