av Stefanie Gregg
luftning har varit en primär metod för behandling av kommunalt och industriellt avloppsvatten i mer än 40 år. Det är ett naturligt sätt att kontrollera biologisk syreförbrukning (BOD), maximera aerob matsmältning av organiska ämnen och kontrollera lukt. Som en fast etablerad teknik kommer luftningssystemen att fortsätta spela en roll långt in i framtiden. Finns det dock ett sätt att förbättra effektiviteten och minska driftskostnaderna?
vissa typer av luftningssystem är i sig mer effektiva. Det kräver mindre energi för att injicera rakt syre (O2) än att driva luftvolymer i ett luftningsbassäng. Även en måttligt stor anläggning kan behandla en miljon liter eller mer per dag, och banker av luftblåsare och ytluftare som kör trefas vid 460v kontinuerligt kan lätt konsumera kilowatt per timme. Vidare är det tydligt varför El normalt står för cirka 30 procent av en anläggnings driftskostnader.
följaktligen kan flera blåsmaskiner minska risken för systemövergripande pumpfel. Tätningar misslyckas, inre slitage och pumpeffektivitet försämras med tiden, och samtidigt kan organiska ämnen och andra föroreningar deponeras inuti och hindra flödet av avloppsvatten i transportörrör. Vissa föroreningar kan också korrodera utrustningens inre.
eftersom blåsare bär och misslyckas vid olika tidpunkter, kan det vara ett svårt beslut att byta ut dem på en gång – en som kräver en betydande kapitalinvestering med ledningsstöd eller statligt godkännande. Total ersättning kan bli nödvändigt med äldre anläggningar eller när den totala avloppsreningseffektiviteten inte kan hålla jämna steg med växande reningskrav på grund av ny utveckling eller säsongsmässiga efterfrågan faktorer. Detta kan innebära installation av parallella flygstationer för att hålla jämna steg med efterfrågan. I de flesta fall kan ett O2-boostersystem erbjuda ett kostnadseffektivt alternativ till full ersättning eller ett värdefullt förbehandlingstillägg till ett befintligt luftningssystem.
fem gånger bättre än luft
överföringen av rent syre kan lösa olika problem utan behov av komplex konstruktion. Ytterligare syreöverföring täcker toppbehov, till exempel vid ökat avloppsinflöde, intensifierad BOD/COD, kvävekoncentration eller stora fluktuationer i föroreningsbelastningar. I vissa fall vill behandlingsmyndigheterna flytta till högre behandlingsstandarder av lokala miljöskäl, annars kan nya krav på befintliga behandlingssystem överstiga den ursprungliga designkapaciteten. Samhällen kan också behöva förbättra kapaciteten på grund av ny utveckling i området eller helt enkelt vill förbättra toppvattenreningskapacitet under och efter stormar.
många kommunala avloppsreningsproblem spårar tillbaka till otillräcklig syresättning, och en signal om otillräcklig rening eller anaeroba sönderdelningsprocesser är stötande lukt. Helst bör växter reagera på lukt och andra behandlingsproblem tidigt för att undvika att överskrida behandlingsmål eller generera klagomål från samhället. Syresättningssystem är naturligtvis mycket effektivare än rak luftning med luft som är 79 procent kväve och endast cirka 21 procent syre. På samma sätt erbjuder 100 procent syre cirka fem gånger syreförmågan hos ett tvångsluftssystem.
syre kan injiceras i avloppsvatten på ett antal sätt. I kompletterande system kan syreinsprutningssystemet installeras som en förbehandling före primärluftning eller oftare direkt i en luftad behandlingslagun. Kompletterande syresättning är vanligtvis mest effektiv nära avloppsinloppet, men flera injektorer kan placeras i en behandlingsdamm för att behandla från flera sidor för att uppnå behandlingsmål. Vidare kan ett tilläggssystem snabbt minska kraven på ett primärt luftningssystem och kan köras kontinuerligt eller bara under toppbehandlingsbelastningar. Syresättningssystemet kan driva en lägre gasvolym, medan behandlingseffektiviteten blir mycket högre. Ett tilläggssystem kan också minska efterfrågan på det primära luftningssystemet och därmed bidra till lägre energi-och underhållskostnader.
fördelar med Syreboostersystem
- snabb lösning för många lukt-och behandlingsproblem
- lågkostnadsinvesteringar
- förbättrad behandlingsprestanda
- optimerad syreöverföring och användning
- lågt underhåll
Fig. 1. Systemdiagram.
en vanlig metod för syreinjektion för kommunala system är via speciella gasstrålar (se systemdiagram Fig. 1). Figur 2 visar en proprietär uppsättning gasstrålar för SOLVOX Asia – V-systemet från Linde för jämn fördelning av syreberikat vatten. Jets är lätta att installera i befintliga laguner eller behandlingstankar. Installationen inkluderar en syrelagringstank, ett styrsystem och en förångare som omvandlar vätskan O2 till lågtryckssyregas. Systemet är konstruerat för att matcha förväntade toppbelastningar, medan styrsystemet mäter syre för att möta momentana behandlingskrav och minimerar den totala syreförbrukningen. Systemet innehåller också matarledningar för varje jets-bank och en nedsänkbar fläkt för varje uppsättning.
Fig. 2. Ett boostersystem med syresättningsstrålar som kräver minimal investering, är lätt att installera och är idealiskt för luftningsbehandlingslaguner.
en annan O2-leveransmetod, som används för behandling av förskärmade organiska avloppsvatten i stora behandlingstankar, är genom syreslangar eller diffusionsmattor. Denna metod används oftare som det primära syrebehandlingssystemet, men det kan också användas som ett kompletterande system för att stramare kontrollera BOD i aeroba behandlingstankar. De specialdesignade syreslangarna och diffusionsmattorna är användbara för att maximera aerob aktivitet i måttliga djuptankar. För djup 15-20 ft. tankar, en sidestreaminjektion är mer ekonomisk.
Syreslangar eller diffusionsmattor injicerar O2 i en serpentinlayout nära tankens botten. Syre levereras vid tryck under 100 psi och skjuter genom perforeringar och skickar tusentals små bubblor upp genom vätskan (se Fig. 3). Det uppåtgående flödet av upplöst syre matar aerob matsmältning samtidigt som det bidrar till tankcirkulationen. En syreslang eller diffusionsmatta med 120 ft. av linjär kapacitet kan innefatta cirka 300 perforeringar per fot och kan överföra syre vid cirka 300 till 800 scf/h, beroende på avloppsvattenbeståndsdelar, vattentemperaturer och andra leverans-och diffusionsfaktorer. Tillsammans med ett återkopplingssystem kan övervakning av upplösta syrenivåer nära tankytan hjälpa till att maximera syresättningseffektiviteten och ge en användbar mätare för att undertrycka lukt. Gasstrålar eller diffusionsmatta syresättningssystem kan vanligtvis installeras inom loppet av 1-2 dagar.
vissa kommunala reningsverk inkluderar denitrifikation, och syresättning kan ge ett kostnadseffektivt sätt att öka effektiviteten hos aktivt slam och andra denitrifikationsbehandlingssystem. Förutom ovanstående metoder kan syre injiceras direkt i tryckrör när avloppsvatten flyter till eller från en behandlingstank. Speciella sfäriska munstycken kan också förhindra igensättning, och typen och placeringen av syreinjektion kan variera beroende på typ och konfiguration av systemet. För att upprepa är ett kompletterande syreboostersystem relativt lätt att eftermontera. Denitrifikation är också värt att notera, eftersom andra användningar av syresättning bör övervägas för platsplanering.
Fig. 3. Syrebubblor med hög renhet genom perforerade behandlingsslangar för att öka luftningseffektiviteten.
Syresättningssystem kräver en konsekvent tillförsel av syre av industriell kvalitet men har få, om några, rörliga delar. Den enda externa energin är avsedd för styrsystemet (och blåsare för jetted syre), så syresättning använder endast en bråkdel av energin i ett ekvivalent luftningssystem. Syre med hög renhet (vanligtvis > 99,5%) minimerar slitage på insidan av leveranssystemet och hjälper till att säkerställa konsekvent behandlingsprestanda.
kommunala reningsverk kan äga eller hyra syrelagringstankarna på plats, och certifierat syre levereras genom ett årligt eller flerårigt avtal med en primär industriell gasleverantör. Försörjningsarrangemang kan innefatta rörledningar för stora kommunala system eller telemetriska tankövervakningssystem så att leveranser kan schemaläggas automatiskt när flytande syre sjunker under en viss lagringsnivå.
kort sagt, syre booster system erbjuder ett snabbt sätt att kraftigt förbättra behandlingsprestanda och förlänga livslängden på befintliga kompressorer och luftbaserade system. En bedömning på plats och BOD-testning kan bestämma befintliga flödes-och behandlingsparametrar, samt definiera kraven för ett syreboostersystem. Medan syresättningssystem ibland används i räddningsbehandling, är den bästa tiden att installera ett boostersystem före säsongstoppar och långt innan befintlig kapacitet överskrids.
om författaren: Stefanie Gregg är en Applikationsförsäljningsingenjör på Linde med mer än 13 års teknisk erfarenhet av industriell och kommunal vatten – /avloppsrening. Hon hjälper regelbundet vattenreningspersonal över hela USA. vid utvärdering av system för processförbättring och utveckling av strategier för toppeffektivitet. Gregg tog en BS-examen i kemiteknik från Drexel University.
om Linde: Linde är den största kommersiella leverantören av CO2 i Nordamerika med ett omfattande rikstäckande distributionsnät. Företaget erbjuder även gasupplösningssystem för syre (O2) och ozon (O3) för vattenrening. Linde Water Treatment team granskar behandlingsutmaningar och utvecklar kompletta tekniska lösningar för lagring, mätning och injektion av gaser. För mer information, besök Linde på www.lindewatertreatment.com, eller ring 800-755-9277.