Peralatan pengudaraan adalah komponen mekanikal yang paling kritikal dalam parit pengoksidaan. Ia menentukan kecekapan rawatan, penggunaan tenaga dan kestabilan operasi dalam satu lejang - dan di situ juga bahagian terbesar bil kuasa loji dibelanjakan. Namun kebanyakan pengudara parit pengoksidaan konvensional menggandingkan dua kerja yang sepatutnya bebas: memindahkan oksigen dan menolak air di sekeliling parit. Artikel ini menerangkan sebab pengudaraan mikroliang - dengan kecekapan penggunaan oksigen7–25%dan kecekapan kuasa daripada1.8–2.5 kg O₂/kWj- telah menjadi teknologi pilihan untuk-pengendali perbandaran yang mementingkan tenaga, dan mengapa 50,000 m³/d WWTP Zhaoqing mencapai efluen Kelas 1A pada hanya0.19 kWj/m³.
Empat Kerja Pengoksidaan Pengudaraan Parit
Dalam parit pengoksidaan, peralatan pengudaraan melaksanakan empat fungsi yang berbeza: (1) membekalkan oksigen kepada minuman keras campuran untuk pengoksidaan biologi, (2) memacu aliran air ke hadapan, (3) mengekalkan aliran bulat dalam parit, dan (4) memastikan pencampuran menyeluruh oksigen, substrat organik dan mikroorganisma supaya enap cemar yang diaktifkan kekal dalam ampaian.
Peranti konvensional - pengudara aci mendatar (pengudara berus dan pengudara cakera) dan pengudara permukaan aci menegak - cuba melakukan keempat-empat kerja dengan satu mesin. Gandingan itu ialah punca konflik operasi asas: halaju aliran yang diperlukan untuk mengelakkan enap cemar daripada mendap (>0.3 m/s) selalunya lebih tinggi daripada keamatan pengudaraan yang sebenarnya diperlukan oleh biologi, terutamanya pada beban rendah. Hasilnya ialah pengudaraan berlebihan- kronik yang mengganggu zon anoksik yang diperlukan untuk penyingkiran nitrogen dan fosforus. Pengudaraan mikroporous mengelakkan konflik ini dengan mengasingkan bekalan oksigen daripada pendorong aliran sepenuhnya.
Petunjuk Prestasi Utama: EA Dan EP
Kecekapan Penggunaan Oksigen (EA)
EA mewakili peratusan oksigen yang dipindahkan daripada bekalan udara ke dalam minuman keras campuran berbanding dengan jumlah oksigen yang dibekalkan. Hubungan yang mentadbir patut difahami kerana ia menerangkan sebab buih halus menang:
Untuk air sisa tertentu, kedua-dua pekali pemindahan jisim (KL) dan halaju kenaikan gelembung (vb) ialah fungsi diameter gelembung (db). Istilah tanpa dimensiHRT·KL·h / (vb·db)menangkap pengaruh saiz buih pada pemindahan oksigen - dan buih yang lebih kecil menghasilkan EA yang lebih tinggi dengan ketara. Sebabnya adalah fizikal: buih halus mempunyai permukaan yang lebih besar-kawasan-ke-nisbah isipadu, dan ia naik lebih perlahan, jadi setiap gelembung menghabiskan lebih lama dalam minuman keras campuran dan memindahkan lebih banyak oksigennya sebelum sampai ke permukaan.
Kedalaman tenggelam aerator yang lebih besar (h) juga meningkatkan EA, kerana pelepasan yang lebih dalam bermakna laluan perjalanan gelembung yang lebih panjang. Walau bagaimanapun, kadar peningkatan berkurangan dengan peningkatan kedalaman - terdapat titik pulangan yang berkurangan. EA juga mempunyai set maksimum teori mengikut nisbah kepekatan oksigen terlarut kepada kepekatan oksigen tepu dalam minuman keras campuran; apabila minuman keras menghampiri ketepuan oksigen, tiada jumlah udara tambahan boleh menolak lebih banyak oksigen masuk.
Kecekapan Kuasa (EP)
Kecekapan kuasa, dinyatakan dalamkg O₂/kWj, mengukur oksigen yang dipindahkan setiap unit tenaga elektrik yang digunakan. EP dan EA tidak bebas - kedua-duanya adalah fungsi kedalaman tenggelam (h) dan diameter gelembung (db). Dua penemuan menonjol untuk jurutera reka bentuk:
Pertama, untuk sebarang diameter gelembung tertentu, EP pada mulanya meningkat dengan kedalaman tenggelam, mencapai maksimum, dan kemudian jatuh. h dan d yang optimumbOleh itu gabungan mesti dipilih bersama - tangki yang lebih dalam tidak lebih baik secara automatik. Kedua, untuk sistem-buih halus,pengudaraan tangki dalam harus dielakkanjika ia menolak sistem ke bahagian menurun keluk EP, kerana itu akan mengurangkan kecekapan kuasa walaupun pemindahan oksigen mutlak kelihatan bertambah baik.
Analisis Perbandingan Peralatan Pengudaraan
Jadual 1 membandingkan peranti pengudaraan yang paling biasa dipasang dalam parit pengoksidaan. Ambil perhatian bahawa prestasi pengudaraan mekanikal dinyatakan sebagai kapasiti pengoksigenan (kg O₂/j) - oksigen yang dipindahkan setiap unit masa - manakala prestasi pengudaraan mikroliang dinyatakan sebagai kecekapan penggunaan oksigen EA (%). Ini bukan hanya perbezaan unit; ia mencerminkan cara penilaian yang asasnya berbeza untuk kedua-dua teknologi.
| Peranti Pengudaraan | Penggunaan Oksigen / Kapasiti Oksigenasi | Kecekapan Kuasa (kg O₂/kWj) |
| Berus pengudaraan (aci mendatar) | 7.8–8.3 kg O₂/m·j | 1.5–2.5 |
| Cakera pengudaraan (aci mendatar) | 0.6–1.2 kg O₂/cakera·h | 1.7–2.2 |
| Pengudara permukaan (aci menegak) | 3.0–130 kg O₂/j (fungsi diameter pendesak) | 1.8–2.3 |
| Plat pengudaraan mikroporous | 7%–25% (EA) | 1.8–2.5 |
| Tiub pengudaraan mikroporous | 10%–20% (EA) | ~2.0 |
Beberapa kesimpulan mengikuti terus dari jadual:
Plat pengudaraan mikroporous menawarkan julat EA tertinggi -7%–25%- daripada semua peranti dibandingkan, sambil mencapai kecekapan kuasa (1.8–2.5 kg O₂/kWj) yang sepadan atau melebihi pengudaraan mekanikal. Dalam erti kata lain, mereka memindahkan oksigen ke dalam minuman keras jauh lebih berkesan daripada alternatif mekanikal, dan mereka melakukannya tanpa mengorbankan prestasi tenaga.
Pengudara mekanikal konvensional menilai kapasiti pengoksigenannya mengikut dimensi fizikal - panjang berus, kiraan cakera, diameter pendesak. Itu menjadikan output mereka tetap pada pemasangan dan kurang fleksibel di bawah keadaan beban berubah-ubah. Sistem berliang mikro, sebaliknya, boleh memodulasi bekalan udara secara berterusan melalui kawalan blower.
Penyebar tiub mikroporous menawarkan gabungan seimbangEA sebanyak 10%–20%dan kebolehcapaian penyelenggaraan, menjadikannya pilihan praktikal untuk pengubahsuaian di mana akses terhad.
Ciri-ciri Parit Pengoksidaan Pengoksidaan Mikroporous
Kawalan Bebas Pengudaraan dan Pencampuran
Kelebihan menentukan konfigurasi pengudara mikro + penolak tenggelam ialah ia memisahkan sepenuhnya bekalan oksigen daripada pendorong aliran. Dalam parit konvensional, pengudara mekanikal tunggal mesti pada masa yang sama memenuhi keperluan hidraulik (mengekalkan halaju aliran di atas0.3 m/suntuk mengelakkan pengendapan enap cemar) dan keperluan biologi (memadankan bekalan oksigen dengan permintaan pernafasan). Semasa-tempoh beban rendah - cuaca hujan, oksigen terlarut influen tinggi - memenuhi keperluan hidraulik memaksa pengudaraan yang berlebihan, yang mengganggu zon anoksik yang diperlukan untuk penyingkiran nitrogen dan fosforus biologi.
Dengan peralatan yang berasingan, oksigen terlarut dan halaju aliran dikawal secara bebas. Operator boleh menahan zon aerobik pada DO yang diperlukan untuk nitrifikasi manakala penolak tenggelam mengekalkan peredaran, dan boleh mengembangkan atau mengecilkan zon anoksik sesuka hati dengan menghidupkan atau mematikan bank aerator individu. Fleksibiliti inilah yang menjadikan penyingkiran nutrien biologi dalam praktikal dalam geometri parit.
Parameter Reka Bentuk Utama
Jadual 2 meringkaskan sampul reka bentuk untuk parit pengoksidaan pengudaraan mikro yang dikonfigurasikan untuk penyingkiran nutrien.
| Parameter | Nilai Reka Bentuk |
| Kadar pemuatan enapcemar | 0.05–1.0 kg BOD/(kg MLSS·j) |
| Kadar pemuatan isipadu | 0.15–0.3 kg BOD/(m³·d) |
| kepekatan MLSS | 2,500–5,000 mg/L |
| Masa pengekalan hidraulik (HRT) | 10–20 h |
| Masa pengekalan pepejal (SRT) | 10–30 d |
| Zon aerobik DO | 2–3 mg/L |
| Zon anoksik DO | < 0.5 mg/L |
| Zon anaerobik HRT / DO | 0.9–2.0 j / ≈ 0.1 mg/L (hampir sifar) |
| Kadar pengeluaran enap cemar | 0.3 kg/kg BOD dikeluarkan |
Kelebihan Utama
Pengoksigenan dan pencampuran yang unggul.Pengudaraan-buih halus digabungkan dengan penolak tenggelam memastikan oksigen terlarutLebih besar daripada atau sama dengan 1–2 mg/L di saluran keluar parit, mengekalkan halaju campuran minuman keras Lebih besar daripada atau sama dengan 0.3 m/s untuk mengelakkan enapcemar mendap, dan mencapai pengoksidaan karbon yang menyeluruh dan nitrifikasi merentasi isipadu parit penuh.
Penyingkiran nutrien yang sangat baik.Dikonfigurasikan sebagai proses A²/O dengan zon pra-anoksik dan anaerobik, parit pengoksidaan pengudaraan mikroliang menyampaikan penyingkiran nitrogen dan fosforus yang secara konsisten memenuhi Kelas 1A GB 8978–1996 - kelas pelepasan perbandaran yang paling ketat.
Operasi fleksibel.Bekalan udara dilaraskan dengan mengawal selia keluaran blower sebagai tindak balas kepada aliran influen dan beban. Pengudara individu boleh dihidupkan atau dimatikan untuk menukar panjang zon aerobik dan anoksik, menyesuaikan proses kepada perubahan keadaan influen tanpa konfigurasi semula mekanikal.
Keupayaan tangki dalam.Pengudaraan mikroporous membolehkan kedalaman air yang berkesan6 m atau lebih, mengurangkan jejak tanah dan meningkatkan prestasi di bawah-keadaan suhu rendah - kelebihan utama di tapak bandar yang padat di mana tanah merupakan sumber yang terhad.
Kecekapan tenaga dan mengurangkan bau.Sistem mikroporous menggunakan tenaga yang jauh lebih sedikit daripada pengudaraan permukaan mekanikal dan menghasilkan bau yang jauh lebih sedikit, kerana oksigen dipindahkan ke bawah permukaan air di mana aerosol tidak dapat keluar.
Masalah dan Penyelesaian Biasa
Cabaran operasi utama untuk pengudara mikroporous ialahkotor dan tersumbat. Kerana pori-pori kecil, ia terdedah kepada tersumbat oleh kabus minyak, habuk, zarah karat, dan filem biologi. Langkah-langkah pencegahan berikut disyorkan:
Udara yang masuk ke blower mesti ditapis - melalui pemendakan elektrostatik atau penapis beg - untuk mengelakkan kabus minyak dan bahan zarah daripada memasuki bekalan udara. Piawaian antarabangsa mengesyorkan penyingkiranLebih besar daripada atau sama dengan 95% daripada 2 μm zarah(UK) atau kandungan habuk di bawah1.5 mg/1000 m³(Perancis).
Paip pengedaran udara hendaklah keluli tahan karat atau plastik. Paip keluli karbon memerlukan salutan anti-karat dalaman untuk menghalang zarah karat daripada mencapai unsur mikroliang.
Parit kondensat hendaklah dipasang di hujung pengepala pengedaran udara untuk penyingkiran berkala air terkumpul - lembapan yang terperangkap mempercepatkan kekotoran biologi.
Sistem mikroporous terdedah kepada gangguan bekalan elektrik. Bekalan kuasa dwi atau penjana siap sedia disyorkan, dan bekalan udara minimum harus dikekalkan semasa gangguan untuk mengelakkan pemendapan enap cemar pada permukaan peresap. Penutupan sementara tidak boleh melebihi4 jam; jika tangki dikeluarkan dari perkhidmatan, ia harus diisi dengan air bersih hingga kedalaman 1.0–1.2 m.
Air sisa influen harus menerima prarawatan yang mencukupi untuk meminimumkan serpihan dan pepejal terampai memasuki zon pengudaraan. Apabila pori tersumbat, kaedah penjanaan semula termasuk mencuci air, mencuci asid, -pembakar suhu tinggi atau pemotongan permukaan mekanikal - kaedah yang sesuai bergantung pada jenis penyebar. Dengan pengurusan yang betul, fouling boleh dikawal dengan berkesan.
Cabaran operasi kedua ialahkebolehcapaian penyelenggaraan. Tidak seperti pengudara permukaan, pengudara mikroliang biasanya memerlukan penyaliran tangki untuk pemeriksaan dan penggantian. Hayat perkhidmatan biasanya4–5 tahununtuk produk domestik standard dan sehingga 8–10 tahun untuk membran premium. Untuk meminimumkan gangguan, sistem hendaklah direka bentuk dengan berbilang zon pengudaraan yang boleh dikendalikan secara bebas atau bingkai peresap boleh angkat.
Kajian Kes Kejuruteraan: WWTP Zhaoqing
Loji Rawatan Air Sisa Perbandaran Zhaoqing di Wilayah Guangdong, dengan jumlah kapasiti sebanyak50,000 m³/d, menunjukkan proses parit pengoksidaan pengudaraan mikroliang pada skala kejuruteraan penuh. Jadual 3 meringkaskan syarat reka bentuk.
| Parameter | Nilai |
| Kapasiti rawatan | 50,000 m³/d |
| COD yang berpengaruh | Kurang daripada atau sama dengan 250 mg/L |
| Mempengaruhi BOD₅ | Kurang daripada atau sama dengan 150 mg/L |
| SS yang berpengaruh | Kurang daripada atau sama dengan 150 mg/L |
| Pengaruh NH₃-N | Kurang daripada atau sama dengan 35 mg/L |
| Pengaruh PO₄³⁻-P | Kurang daripada atau sama dengan 3 mg/L |
| pH yang mempengaruhi | 6–9 |
| Aliran proses | Salur masuk → Skrin kasar → Stesen pam → Skrin halus → Ruang pasir → Pra-tangki anaerobik → Parit pengoksidaan pengudaraan mikroporous anoksik → Penjelas akhir → Tangki efluen → Pelepasan |
| Penyahairan enap cemar | Penekan penapis tali pinggang dengan fungsi kepekatan (tiada penghadaman) |
| Jumlah pelaburan | 65 juta RMB |
| Jumlah keluasan tanah | 25,000 m² |
| Pentauliahan / operasi penuh | Julai 2000 / September 2000 |
Kereta api proses adalah padat: tangki pra-anaerobik diikuti dengan parit pengoksidaan pengudaraan mikroporous anoksik, dengan penjernih akhir. Jejak tanah rendah -25,000 m²untuk loji 50,000 m³/d - ialah manfaat langsung daripada keupayaan lembangan-dalam yang didayakan oleh-pengudaraan buih halus.
Jadual 4 menunjukkan keputusan efluen yang diperakui, disahkan oleh Pusat Pemantauan Alam Sekitar Wilayah Guangdong pada Disember 2000. Setiap parameter memenuhi atau melebihi standard Kelas 1A GB 8978–1996.
| Parameter | Kepekatan Efluen | Standard Kelas 1A (GB 8978–1996) |
| COD | < 25 mg/L | Kurang daripada atau sama dengan 60 mg/L |
| BOD₅ | < 15 mg/L | Kurang daripada atau sama dengan 20 mg/L |
| SS | < 9 mg/L | Kurang daripada atau sama dengan 20 mg/L |
| NH₃-N | < 9 mg/L | Kurang daripada atau sama dengan 15 mg/L |
| PO₄³⁻-P | < 0.45 mg/L | Kurang daripada atau sama dengan 0.5 mg/L |
Kilang itu lulus pemeriksaan penerimaan komprehensif oleh Jabatan Pembinaan Wilayah Guangdong pada20 Julai 2001. Metrik operasi utama mengesahkan kes kecekapan teknologi:
Penggunaan kuasa daripada0.19 kWj/m³- terutamanya angka ini termasuk stesen pam yang terletak 1,100 m dari loji, jadi proses pengudaraan itu sendiri adalah lebih cekap.
Pengeluaran enapcemar berlebihan2.5–4.5 t/d(pepejal kering) dan penggunaan PAM sebanyak 13–15 kg/d - permintaan pengendalian kimia dan enap cemar sederhana-yang mengekalkan kos operasi yang rendah.
Kes ini menunjukkan bahawa proses parit pengoksidaan pengudaraan mikroliang mencapai prestasi rawatan yang sangat baik dengan penggunaan tenaga yang rendah, penggunaan tanah yang minimum dan operasi jangka panjang -panjang yang stabil - semua pertimbangan utama untuk projek rawatan air sisa perbandaran.
Kesimpulan Dan Cadangan
Pengudara mikroporous menawarkan kecekapan penggunaan oksigen tertinggi (7%–25%) antara peranti pengudaraan parit pengoksidaan biasa, dengan kecekapan kuasa (1.8–2.5 kg O₂/kWj) setanding dengan alternatif mekanikal.
Pengudara mikroliang + konfigurasi penolak tenggelam membolehkan kawalan bebas terhadap pengudaraan dan pencampuran - kelebihan yang menentukan berbanding pengudaraan mekanikal untuk penyingkiran nutrien biologi, kerana ia membenarkan proses menahan-zon anoksik DO yang rendah sambil mengekalkan pencampuran hidraulik.
Reka bentuk kedalaman tenggelam dan diameter gelembung yang betul adalah penting untuk mengoptimumkan kedua-dua EA dan EP. Lebih dalam tidak selalu lebih baik; gabungan yang dipilih mesti terletak pada bahagian yang semakin meningkat keluk EP.
Pengotoran dan penyumbatan boleh diuruskan dengan berkesan melalui penapisan udara yang betul, bahan paip yang sesuai, sistem kuasa siap sedia, dan protokol penyelenggaraan biasa.
WWTP Zhaoqing mengesahkan keupayaan teknologi untuk secara konsisten memenuhi piawaian pelepasan yang ketat -COD < 25 mg/L, BOD₅ < 15 mg/L, SS < 9 mg/L, NH₃-N < 9 mg/L, PO₄³⁻-P < 0.45 mg/L- pada penggunaan tenaga sahaja0.19 kWj/m³.
Teknologi parit pengoksidaan pengudaraan mikroporous menawarkan jawapan menarik kepada cabaran perbandaran biasa iaitu "boleh membina tetapi tidak mampu untuk beroperasi" - menggabungkan pelaburan modal yang rendah, kos operasi yang rendah dan prestasi rawatan yang boleh dipercayai.
Penyelesaian Pengudaraan Mikroporous Kami Untuk Parit Pengoksidaan
Berdasarkan pengalaman bertahun-tahun dalam teknologi pengudaraan, syarikat kami menawarkan rangkaian komprehensif produk pengudaraan mikroporous yang dioptimumkan untuk aplikasi parit pengoksidaan:
Peresap cakera gelembung halus.Peresap membran EPDM denganSaiz liang 20–50 μm, kecekapan pemindahan oksigen yang tinggi, dan hayat perkhidmatan reka bentuk selama 5-8 tahun.
Penyebar tiub mikroporous.Korundum tegar atau penyebar tiub membran fleksibel untuk pengubahsuaian parit pengoksidaan dan pemasangan baharu, menawarkan gabungan kecekapan dan akses penyelenggaraan yang seimbang.
Sistem rangka pengudaraan boleh angkat.Bingkai penyebar modular yang boleh dinaikkan untuk pemeriksaan dan penyelenggaraan tanpa penyaliran tangki - secara langsung menangani cabaran kebolehaksesan yang dibincangkan di atas.
Pakej penolak/pencampur tenggelam.Peralatan pendorong aliran dipadankan untuk konfigurasi gabungan pengudaraan mikro + penolak.
Reka bentuk sistem yang lengkap.Pengoptimuman susun atur pengudaraan, pemilihan blower, reka bentuk paip, dan penyepaduan sistem kawalan.
Pada-ujian prestasi tapak.Matikan-kaedah gas dan ujian air bersih untuk mengesahkan kecekapan pemindahan oksigen sebenar di bawah keadaan pengendalian anda - kerana pengesahan tapak-khusus ialah satu-satunya cara yang boleh dipercayai untuk mengesahkan prestasi pengudaraan.
Potong Tenaga Parit Pengoksidaan kepada 0.19 kWj/m3
Pengudara mikroporous memberikan 7-25% kecekapan penggunaan oksigen dengan kawalan zon anoksik bebas. Lihat bagaimana penyebar mikroporous Juntai boleh menaik taraf parit pengoksidaan anda.