de Stefanie Gregg
Aerarea a fost o metodă primară pentru tratarea apelor uzate municipale și industriale de mai bine de 40 de ani. Este un mod natural de a controla cererea biologică de oxigen (BOD), de a maximiza digestia aerobă a substanțelor organice și de a controla mirosurile. Ca o tehnologie ferm stabilită, sistemele de aerare vor continua să joace un rol bine în viitor. Cu toate acestea, există o modalitate de a îmbunătăți eficiența și de a reduce costurile de operare?
unele tipuri de sisteme de aerare sunt în mod inerent mai eficiente. Este nevoie de mai puțină energie pentru a injecta oxigen drept (O2) decât pentru a împinge volumele de aer într-un bazin de aerare. Chiar și o plantă de dimensiuni moderate poate trata un milion de galoane sau mai mult pe zi, iar băncile de suflante de aer și aeratoare de suprafață care funcționează trifazat la 460V continuu pot consuma cu ușurință kilowați pe oră. Mai mult, este clar de ce electricitatea reprezintă de obicei aproximativ 30% din costurile de operare ale unei instalații.
în consecință, mai multe suflante pot reduce posibilitatea unor defecțiuni de pompare la nivel de sistem. Sigiliile eșuează, uzura internă și eficiența pompei se degradează în timp și, în același timp, substanțele organice și alți contaminanți se pot depune în interior și pot împiedica curgerea apelor uzate în conductele transportoare. Unii contaminanți pot coroda, de asemenea, organele interne ale echipamentului.
deoarece suflantele se uzează și se defectează în momente diferite, înlocuirea lor dintr – o dată poate fi o decizie dificilă-una care necesită o investiție substanțială de capital cu sprijinul conducerii superioare sau aprobarea guvernului. Înlocuirea totală poate deveni necesară cu instalațiile mai vechi sau atunci când eficiența globală a tratării apelor uzate nu poate ține pasul cu cererile de tratare în creștere din cauza noilor factori de dezvoltare sau a cererii sezoniere. Aceasta poate implica instalarea de stații aeriene paralele pentru a ține pasul cu cererea. În majoritatea cazurilor, un sistem de rapel O2 poate oferi o alternativă rentabilă la înlocuirea completă sau un supliment valoros de pre-tratare la un sistem de aerare existent.
de cinci ori mai bine decât aerul
transferul de oxigen pur poate rezolva diverse probleme fără a fi nevoie de construcții complexe. Transferul suplimentar de oxigen acoperă nevoile maxime, de exemplu, în cazul fluxului crescut de ape uzate, al intensificării CBO/CCO, al concentrației de azot sau al fluctuațiilor majore ale sarcinilor de poluare. În unele cazuri, autoritățile de tratare doresc să treacă la standarde de tratament mai ridicate din motive locale de mediu, altfel noile cerințe privind sistemele de tratare existente pot depăși capacitatea inițială de proiectare. Comunitățile ar putea avea nevoie, de asemenea, să îmbunătățească capacitatea datorită noilor dezvoltări din zonă sau pur și simplu doresc să îmbunătățească capacitatea maximă de tratare a apelor uzate în timpul și după furtuni.
multe probleme municipale de tratare a apelor uzate se datorează oxigenării insuficiente, iar un semnal de purificare inadecvată sau procese de descompunere anaerobă este mirosurile ofensatoare. În mod ideal, plantele ar trebui să răspundă la mirosuri și alte probleme de tratament devreme pentru a evita depășirea țintelor de tratament sau generarea de plângeri comunitare. Sistemele de oxigenare sunt în mod natural mult mai eficiente decât aerarea directă, aerul fiind 79% azot și doar aproximativ 21% oxigen. De asemenea, 100% oxigen oferă aproximativ cinci ori capacitatea de oxigenare a unui sistem de aer forțat.
oxigenul poate fi injectat în apele uzate în mai multe moduri. În sistemele SUPLIMENTARE, Sistemul de injecție de oxigen poate fi instalat ca pretratare înainte de aerarea primară sau mai des direct într-o lagună de tratament aerat. Oxigenarea suplimentară este de obicei cea mai eficientă în apropierea intrării efluentului, dar mai multe injectoare pot fi poziționate într-un iaz de tratament pentru a trata din mai multe părți pentru a atinge obiectivele de tratament. Mai mult, un sistem suplimentar poate reduce rapid cererile pe un sistem de aerare primar și poate fi rulat în mod continuu sau doar în timpul sarcinilor de tratament de vârf. Sistemul de oxigenare poate împinge un volum mai mic de gaz, în timp ce eficiența tratamentului va fi mult mai mare. Un sistem suplimentar poate reduce, de asemenea, cererea pentru sistemul primar de aerare, contribuind astfel la reducerea costurilor de energie și întreținere.
avantajele sistemului de rapel de oxigen
- soluție rapidă pentru multe probleme de miros și tratament
- investiții cu costuri reduse
- performanță îmbunătățită a tratamentului
- transfer și utilizare optimizată a oxigenului
- întreținere redusă
Fig. 1. Diagrama Sistemului.
o metodă comună de injecție de oxigen pentru sistemele municipale este prin jeturi speciale de gaz (vezi diagrama sistemului Fig. 1). Figura 2 prezintă un set brevetat de jeturi de gaz pentru sistemul SOLVOX XV – V de la Linde pentru distribuirea uniformă a apei îmbogățite cu oxigen. Jeturile sunt ușor de instalat în lagunele existente sau în rezervoarele de tratament. Instalarea include un rezervor de stocare a oxigenului, un sistem de control și o unitate de vaporizare care transformă lichidul O2 în gaz de oxigen de joasă presiune. Sistemul este proiectat pentru a se potrivi sarcinilor de vârf anticipate, în timp ce sistemul de control contorizează oxigenul pentru a satisface cerințele de tratament instantaneu și pentru a minimiza consumul total de oxigen. Sistemul include, de asemenea, linii de alimentare pentru fiecare bancă de jeturi și o suflantă submersibilă pentru fiecare set.
Fig. 2. Un sistem de rapel cu jeturi de oxigenare care necesită investiții minime, este ușor de instalat și este ideal pentru lagunele de tratare a aerării.
o altă metodă de livrare a O2, utilizată pentru tratarea efluenților organici pre-ecranați în rezervoare mari de tratare, este prin furtunuri de oxigen sau covorașe de difuzie. Această metodă este mai des utilizată ca sistem primar de tratare a oxigenului, dar poate fi folosită și ca sistem suplimentar pentru a controla mai strâns BOD în rezervoarele de tratament aerob. Furtunurile de oxigen special concepute și covorașele de difuzie sunt utile pentru maximizarea activității aerobe în rezervoarele de adâncime moderată. Pentru adâncime 15-20 ft. rezervoare, o injecție sidestream este mai economic.
furtunurile de oxigen sau covorașele de difuzie injectează O2 într-o structură serpentină în apropierea fundului rezervorului. Oxigenul este livrat la presiuni sub 100 psi și împinge prin perforații, trimițând mii de bule mici prin lichid (vezi Fig. 3). Fluxul ascendent de oxigen dizolvat alimentează digestia aerobă, contribuind în același timp la circulația rezervorului. Un furtun de oxigen sau mat de difuzie cu 120 ft. capacitatea liniară poate include aproximativ 300 de perforații pe picior și poate transfera oxigenul la aproximativ 300 până la 800 scf/h, în funcție de constituenții apelor uzate, temperaturile apei și alți factori de livrare și difuzie. Cuplat cu un sistem de feedback, monitorizarea nivelului de oxigen dizolvat în apropierea suprafeței rezervorului poate ajuta la maximizarea eficienței oxigenării și poate oferi un indicator util pentru suprimarea mirosurilor. Jeturile de gaz sau sistemele de oxigenare a maturilor de difuzie pot fi instalate de obicei în câteva zile 1-2.
unele stații de tratare municipale includ denitrificarea, iar oxigenarea poate oferi o modalitate rentabilă de a spori eficiența nămolului activ și a altor sisteme de tratare a denitrificării. În plus față de metodele de mai sus, oxigenul poate fi injectat direct în conductele de presiune pe măsură ce efluenții curg către sau dintr-un rezervor de tratare. Duzele sferice speciale pot preveni, de asemenea, înfundarea, iar tipul și plasarea injecției de oxigen pot varia în funcție de tipul și configurația sistemului. Pentru a reitera, un sistem suplimentar de rapel de oxigen este relativ ușor de reamenajat. Denitrificarea este, de asemenea, de remarcat, deoarece alte utilizări ale oxigenării ar trebui luate în considerare pentru planificarea amplasamentului.
Fig. 3. Bule de oxigen de înaltă puritate prin furtunuri de tratament perforate pentru a spori eficiența aerării.
sistemele de oxigenare necesită o cantitate consistentă de oxigen industrial, dar au puține, dacă există, părți mobile. Singura energie externă este dedicată sistemului de control (și suflantelor pentru oxigenul jetted), astfel încât oxigenarea folosește doar o fracțiune din energia unui sistem echivalent de aerare. Oxigenul de înaltă puritate (de obicei >99,5%) minimizează uzura internă a sistemului de livrare și ajută la asigurarea unei performanțe consistente a tratamentului.
instalațiile Municipale de tratare pot deține sau închiria rezervoarele de stocare a oxigenului la fața locului, iar oxigenul certificat este furnizat printr-un acord anual sau multianual cu un furnizor primar de gaze industriale. Aranjamentele de aprovizionare pot include conducte pentru sisteme municipale mari sau sisteme de monitorizare a rezervoarelor telemetrice, astfel încât livrările pot fi programate automat atunci când oxigenul lichefiat scade sub un nivel de stocare specificat.
pe scurt, sistemele de rapel de oxigen oferă o modalitate rapidă de a îmbunătăți considerabil performanța tratamentului și de a prelungi durata de viață a compresoarelor existente și a sistemelor pe bază de aer. O evaluare la fața locului și testarea BOD pot determina parametrii existenți de curgere și tratament, precum și pot defini cerințele pentru un sistem de rapel de oxigen. În timp ce sistemele de oxigenare sunt uneori utilizate în tratamentul de salvare, cel mai bun moment pentru a instala un sistem de rapel este înainte de vârfurile sezoniere și cu mult înainte de depășirea capacității existente.
despre autor: Stefanie Gregg este inginer de vânzări de aplicații la Linde cu mai mult de 13 ani de experiență inginerească în tratarea industrială și municipală a apei/apelor uzate. Ea asistă în mod regulat profesioniști de tratare a apei din SUA. în evaluarea sistemelor de îmbunătățire a proceselor și dezvoltarea strategiilor de eficiență maximă. Gregg a obținut o diplomă BS în Inginerie Chimică de la Universitatea Drexel.
despre Linde: Linde este cel mai mare furnizor comercial de CO2 din America de nord, cu o rețea extinsă de distribuție la nivel național. Compania oferă, de asemenea, sisteme de dizolvare a gazelor cu oxigen (O2) și ozon (O3) pentru tratarea apei. Echipa de tratare a apei Linde analizează provocările legate de tratare și dezvoltă soluții complete de inginerie pentru stocarea, contorizarea și injectarea gazelor. Pentru mai multe informații, vizitați Linde la www.lindewatertreatment.com, sau sunați la 800-755-9277.