Raport z testu natlenienia napowietrzającego drobnopęcherzykowego

W systemie oczyszczania ścieków proces napowietrzania stanowi od 45% do 75% zużycia energii całej oczyszczalni ścieków. W celu poprawy efektywności przenoszenia tlenu w procesie napowietrzania, obecna oczyszczalnia ścieków jest powszechnie stosowana w mikroporowatych systemy napowietrzania. W porównaniu z systemem napowietrzania dużych i średnich pęcherzyków, mikroporowaty system napowietrzania pozwala zaoszczędzić około 50% zużycia energii. Niemniej jednak stopień wykorzystania tlenu w procesie napowietrzania również mieści się w zakresie od 20% do 30%. Ponadto w Chinach jest więcej obszarów, w których stosuje się technologię napowietrzania mikroporowatego do oczyszczania zanieczyszczonych rzek, ale nie ma badań dotyczących rozsądnego doboru mikroporowatych napowietrzaczy do różnych warunków wodnych. Dlatego też optymalizacja parametrów wydajności natleniania mikroporowatego aeratora dla rzeczywistej produkcji i zastosowania ma ogromne znaczenie.

Istnieje wiele czynników wpływających na wydajność mikroporowatego napowietrzania i natleniania, z których najważniejsze to objętość napowietrzania, wielkość porów i głębokość wody.

Obecnie istnieje mniej badań dotyczących związku między wydajnością natlenienia mikroporowatego aeratora a wielkością porów i głębokością instalacji w kraju i za granicą. Badania skupiają się bardziej na poprawie współczynnika całkowitego przenikania masy tlenu i wydajności natlenienia, pomijając problem energochłonności procesu napowietrzania. Za główny wskaźnik badawczy przyjmujemy teoretyczną efektywność energetyczną, w połączeniu ze zdolnością natlenienia i tendencją wykorzystania tlenu, wstępnie optymalizujemy objętość napowietrzania, średnicę otworu i głębokość instalacji, gdy wydajność napowietrzania jest najwyższa, aby zapewnić punkt odniesienia dla zastosowania technologii napowietrzania mikroporowatego w rzeczywistym projekcie.

1.Materiały i metody

1.1 Konfiguracja testowa
Stanowisko badawcze wykonano z pleksiglasu, a głównym korpusem był cylindryczny zbiornik napowietrzający o wymiarach D 0,4 m × 2 m z sondą rozpuszczonego tlenu umieszczoną 0,5 m pod powierzchnią wody (pokazaną na rysunku 1).


Rysunek 1 Konfiguracja testu napowietrzania i natlenienia

1.2 Materiały testowe
Aerator mikroporowaty, wykonany z membrany gumowej, średnica 215 mm, wielkość porów 50, 100, 200, 500, 1 000 µm. laboratoryjny tester rozpuszczonego tlenu sension378, HACH, USA. Przepływomierz gazowy, zakres 0~3 m3/h, dokładność ±0,2%. Dmuchawa HC-S. Katalizator: CoCl2-6H2O, czysty analitycznie; Odtleniacz: Na2SO3, czysty analitycznie.



1.3 Metoda badania
Badanie przeprowadzono metodą statyczną niestacjonarną, tj. w trakcie badania najpierw dozowano Na2SO3 i CoCl2-6H2O w celu odtlenienia, a napowietrzanie rozpoczynano po obniżeniu zawartości tlenu rozpuszczonego w wodzie do 0. Zmiany stężenia tlenu rozpuszczonego rejestrowano zawartość substancji w wodzie w czasie i obliczano wartość KLa. Wydajność natleniania testowano przy różnych objętościach napowietrzania (0,5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3 m3/h), różnych rozmiarach porów (50, 100, 200, 500, 1000 μm) i różnych głębokościach wody (0,8, 1,1, 1,3, 1,5, 1,8, 2,0 m), a także odniesiono się do CJ/T
3015.2 -1993 „Określanie wydajności natlenienia czystej wody w aeratorach” i amerykańskie stIardy testów natlenienia czystej wody.

Wykorzystanie tlenu (SOTE, %) wyraża równanie (4).

Gdzie: q – objętość napowietrzania w stanie normalnym, m3/h.

Teoretyczną sprawność energetyczną [E, kg/(kW-h)] wyraża się równaniem (5).

Gdzie: P - moc urządzenia napowietrzającego, kW.

Powszechnie stosowanymi wskaźnikami do oceny wydajności natlenienia aeratora są całkowity współczynnik przenikania masy tlenu KLa, wydajność natlenienia OC, stopień wykorzystania tlenu SOTE i teoretyczna efektywność energetyczna E [7]. Istniejące badania skupiały się bardziej na trendach całkowitego współczynnika przenikania masy tlenu, zdolności natleniania i wykorzystania tlenu, a mniej na teoretycznej efektywności energetycznej [8, 9]. Teoretyczna efektywność energetyczna, jako jedyny wskaźnik efektywności [10], może odzwierciedlać problem zużycia energii w procesie napowietrzania, na którym skupia się ten eksperyment.

2.2 Wpływ napowietrzania na wydajność natlenienia

Wydajność natlenienia przy różnych poziomach napowietrzenia oceniano poprzez napowietrzanie na dnie 2 m aeratora o wielkości porów 200 µm, a wyniki przedstawiono na ryc. 2.

Ryc. 2 Zmiana wykorzystania K i tlenu w zależności od szybkości napowietrzania

Jak widać na rys. 2, KLa wzrasta stopniowo wraz ze wzrostem objętości napowietrzania. Dzieje się tak głównie dlatego, że im większa objętość napowietrzania, tym większa powierzchnia kontaktu gaz-ciecz i wyższa wydajność natlenienia. Z drugiej strony część badaczy stwierdziła, że ​​stopień wykorzystania tlenu zmniejszał się wraz ze wzrostem objętości napowietrzania i podobną sytuację stwierdzono w tym doświadczeniu. Dzieje się tak dlatego, że przy małej głębokości wody czas przebywania pęcherzyków w wodzie wydłuża się, gdy objętość napowietrzenia jest mała, a czas kontaktu gaz-ciecz wydłuża się; gdy objętość napowietrzenia jest duża, zaburzenia w zbiorniku wodnym są silne, a większość tlenu nie jest efektywnie wykorzystywana i ostatecznie jest uwalniana z powierzchni wody w postaci pęcherzyków do powietrza. Stopień wykorzystania tlenu uzyskany w tym eksperymencie nie był wysoki w porównaniu z literaturą, prawdopodobnie dlatego, że wysokość reaktora nie była wystarczająco duża, a duża ilość tlenu wydostała się bez kontaktu ze słupem wody, zmniejszając stopień wykorzystania tlenu.

Zmienność teoretycznej efektywności energetycznej (E) przy napowietrzaniu pokazano na rys. 3.

Rys. 3 Teoretyczna wydajność energetyczna w funkcji objętości napowietrzania

Jak widać na rys. 3, teoretyczna sprawność energetyczna maleje stopniowo wraz ze wzrostem napowietrzania. Dzieje się tak, ponieważ standardowa szybkość przenoszenia tlenu wzrasta wraz ze wzrostem objętości napowietrzania w określonych warunkach głębokości wody, ale wzrost pracy użytecznej zużywanej przez dmuchawę jest bardziej znaczący niż wzrost standardowej szybkości przenoszenia tlenu, więc teoretyczna wydajność energetyczna maleje wraz ze wzrostem objętości napowietrzenia w badanym w doświadczeniu zakresie objętości napowietrzenia. Łącząc trendy na ryc. 2 i 3 można stwierdzić, że najlepszą wydajność natleniania osiąga się przy objętości napowietrzania wynoszącej 0,5 m3/h.

2.3 Wpływ wielkości porów na wydajność natlenienia

Rozmiar porów ma duży wpływ na powstawanie pęcherzyków, im większy rozmiar porów, tym większy rozmiar pęcherzyków. Pęcherzyki na wydajność natlenienia uderzenia objawiają się głównie w dwóch aspektach: po pierwsze, im mniejsze pojedyncze pęcherzyki, tym większa ogólna powierzchnia właściwa pęcherzyków, tym większa powierzchnia kontaktu przenoszenia masy gaz-ciecz, tym bardziej sprzyja przenoszeniu tlen; Po drugie, im większe pęcherzyki, tym silniejsza rola mieszania wody, szybsze mieszanie się gazu z cieczą, tym lepszy efekt natlenienia. Często pierwszy punkt w procesie przenoszenia masy odgrywa główną rolę. W teście objętość napowietrzania zostanie ustawiona na 0,5 m3/h, aby zbadać wpływ wielkości porów na KLa i wykorzystanie tlenu, patrz Rysunek 4.


Rysunek 4. Krzywe zmienności wykorzystania KLa i tlenu w zależności od wielkości porów

Jak widać na ryc. 4, zarówno wykorzystanie KLa, jak i tlenu zmniejszało się wraz ze wzrostem wielkości porów. Przy tej samej głębokości wody i objętości napowietrzania, KLa aeratora o średnicy 50 µm jest około trzykrotnie większe niż w przypadku aeratora o średnicy 1000 µm. Dlatego też, gdy aerator jest zainstalowany na określonej głębokości wody, im mniejszy otwór aeratora, tym większa jest wydajność natleniania aeratora i większe wykorzystanie tlenu.

Zmienność teoretycznej sprawności energetycznej w zależności od wielkości porów pokazano na ryc.

Rys. 5 Teoretyczna wydajność energetyczna w funkcji wielkości porów
Jak widać na rys. 5, teoretyczna efektywność energetyczna wykazuje tendencję rosnącą, a następnie malejącą wraz ze wzrostem wielkości apertury. Dzieje się tak dlatego, że z jednej strony aerator o małej aperturze ma większą pojemność KLa i natlenienie, co sprzyja natlenianiu. Z drugiej strony, utrata rezystancji przy określonej głębokości wody zwiększa się wraz ze zmniejszaniem się średnicy otworu. Gdy zmniejszenie wielkości porów w wyniku utraty oporu w wyniku efektu promocji jest większe niż rola przenoszenia masy tlenu, teoretyczna wydajność energetyczna zostanie zmniejszona wraz ze zmniejszeniem wielkości porów. Dlatego też, gdy średnica apertury jest mała, teoretyczna wydajność energetyczna będzie rosła wraz ze wzrostem średnicy apertury, a średnica apertury 200 µm osiągnie maksymalną wartość 1,91 kg/(kW-h); gdy średnica apertury > 200 µm, utrata rezystancji w procesie napowietrzania nie odgrywa już dominującej roli w procesie napowietrzania, KLa i wydajność natleniania wraz ze wzrostem średnicy aeratora ulegną zmniejszeniu, a co za tym idzie, wartość teoretyczna efektywność energetyczna wykazuje znaczną tendencję spadkową.

2.4 Wpływ głębokości wody w instalacji na wydajność natleniania

Bardzo istotny wpływ na efekt napowietrzenia i dotlenienia ma głębokość wody, na której zainstalowany jest aerator. Celem badań eksperymentalnych był kanał płytkiej wody o głębokości mniejszej niż 2 m. Głębokość napowietrzania aeratora została określona na podstawie głębokości wody w basenie. Istniejące badania koncentrują się głównie na głębokości zanurzenia aeratora (tj. aerator instaluje się na dnie basenu, a głębokość wody zwiększa się poprzez zwiększenie ilości wody), a badanie koncentruje się głównie na głębokości montażu aeratora. aerator (tzn. ilość wody w basenie jest utrzymywana na stałym poziomie, a wysokość montażu aeratora jest dostosowywana tak, aby znaleźć najlepszą głębokość wody dla efektu napowietrzenia), a zmiany KLa i wykorzystania tlenu wraz z głębokością wody są pokazano na ryc. 6.


Ryc. 6 Krzywe zmienności wykorzystania K i tlenu w zależności od głębokości wody
Rysunek 6 pokazuje, że wraz ze wzrostem głębokości wody zarówno KLa, jak i wykorzystanie tlenu wykazują wyraźną tendencję wzrostową, przy czym KLa różni się ponad czterokrotnie na głębokości 0,8 m i 2 m. Dzieje się tak dlatego, że im głębsza woda, tym dłuższy czas przebywania pęcherzyków w słupie wody, im dłuższy czas kontaktu gaz-ciecz, tym lepszy efekt przenoszenia tlenu. Dlatego im głębiej zainstalowany jest aerator, tym lepiej sprzyja to wydajności natleniania i wykorzystaniu tlenu. Ale w przypadku instalacji głębokości wody wzrasta jednocześnie utrata oporu, aby przezwyciężyć utratę oporu, konieczne jest zwiększenie ilości napowietrzania, co nieuchronnie doprowadzi do wzrostu zużycia energii i kosztów operacyjnych. Dlatego, aby uzyskać optymalną głębokość montażu, należy ocenić zależność pomiędzy teoretyczną efektywnością energetyczną a głębokością wody, patrz tabela 1.

Tabela 1 Teoretyczna efektywność energetyczna w funkcji głębokości wody
Głębokość/m	E/(kg.kw-1.h-1)	Głębokość/m	E/(kg.kw-1.h-1)
0.8	0.50	1.1	1.10

Tabela 1 pokazuje, że teoretyczna efektywność energetyczna jest wyjątkowo niska przy głębokości instalacji wynoszącej 0,8 m, wynoszącej zaledwie 0,5 kg/(kW-h), co powoduje, że napowietrzanie płytkiej wody jest niewłaściwe. Instalacja wody o głębokości od 1,1 ~ 1,5 m, ze względu na znaczny wzrost wydajności natleniania, podczas gdy działanie aeratora przez efekt oporu nie jest oczywisty, więc teoretyczna wydajność mocy szybko rośnie. W miarę dalszego wzrostu głębokości wody do 1,8 m wpływ utraty rezystancji na wydajność natlenienia staje się coraz bardziej znaczący, w wyniku czego wzrost teoretycznej sprawności energetycznej ma tendencję do wyrównywania się, ale nadal wykazuje tendencję rosnącą, a w instalacji przy głębokości wody 2 m teoretyczna efektywność energetyczna osiąga maksymalnie 1,97 kg/(kW-h). Dlatego w przypadku kanałów < 2 m preferowane jest napowietrzanie dna w celu zapewnienia optymalnego natlenienia.

3.Wniosek

Stosując statyczną niestacjonarną metodę mikroporowatego testu natlenienia czystej wody, w testowych warunkach głębokości wody (< 2 m) i wielkości porów (50 ~ 1 000 μm), całkowity współczynnik przenikania masy tlenu KLa i wykorzystanie tlenu wzrosły wraz z instalacja głębokości wody; wraz ze wzrostem wielkości porów i zmniejszeniem. W procesie zwiększania objętości napowietrzania z 0,5 m3/h do 3 m3/h stopniowo wzrastał współczynnik całkowitego przenikania masy tlenu i zdolność natlenienia, a stopień wykorzystania tlenu malał.

Jedynym wskaźnikiem efektywności jest teoretyczna wydajność energetyczna. W warunkach testowych teoretyczna wydajność energetyczna przy napowietrzaniu i instalowaniu głębokości wody wzrasta, wraz ze wzrostem apertury najpierw rośnie, a następnie maleje. Instalacja głębokości wody i apertury powinna być rozsądną kombinacją, aby wydajność natlenienia była jak najlepsza, ogólnie rzecz biorąc, im większa głębokość doboru wody przez apertor, tym większa.

Wyniki badań wskazują, że nie należy stosować napowietrzania wód płytkich. Przy głębokości instalacji 2 m, wydajność napowietrzania 0,5 m3/h i aerator o średnicy porów 200 µm dały maksymalną teoretyczną wydajność energetyczną 1,97 kg/(kW-h).

Powyżej znajdują się nasze dane badawczo-rozwojowe, których celem jest ciągła optymalizacja wydajności produktu, od korzenia do rozwiązania problemu otworu dysku napowietrzającego, łatwej do rozerwania, zatykania i innych problemów powłoki membrany EPDM.

NIHAO jest pierwszą firmą w Chinach, która od ponad dwudziestu lat na stanowisku starszego specjalisty opracowuje produkty z gumy i tworzyw sztucznych lider w branży uzdatniania wody , z profesjonalnym zespołem badawczo-rozwojowym oraz specjalistycznym sprzętem fabrycznym w celu zwiększenia dokładności i produktywności produktów.

Specjalizujemy się w produkcji dyfuzor rurowy and Dyfuzor dyskowy ponad 10 lat. Skórę membranową z dyskiem napowietrzającym stosujemy ekskluzywną formułę bezolejową, po ciągłych testach i udoskonaleniach zespołu badawczo-rozwojowego w zakresie ogólnego ulepszenia kompleksowego działania skóry membranowej, dzięki zastosowaniu mikroporowatej niezatykalności nawet do ośmiu lat. Nie tylko zastosowanie wysokiej jakości EPDM, 100% nowego materiału, ale także dodanie 38% sadzy, poprzez różne średnice siły, aby w pełni zwiększyć odporność powłoki membrany i odporność na rozdarcie w celu wzmocnienia. Nasz dyfuzor dyskowy ma następujące zalety:

1. Zapobieganie blokowaniu, dobre zapobieganie przepływowi wstecznemu, duża powierzchnia styku, silna odporność na korozję

2. Silna odporność na rozdarcie skóry membrany, wodoodporność, lepsza odporność na uderzenia

3. Jednolite pęcherzyki, wysokowydajne napowietrzanie, wysokie wykorzystanie tlenu, oszczędność energii, skutecznie zmniejszające koszty operacyjne

Zalety rurki napowietrzającej:

Łatwy w montażu, w dolnej części rura basenowa i rura napowietrzająca w jedną, nie wymagają dodatkowego osprzętu rurowego, cena jest niższa niż w przypadku innych mikroporowatych napowietrzaczy. Ta sama odporność na kwasy i zasady, niełatwa do starzenia, długa żywotność. W wybrzuszeniu napowietrzającym, nie napowietrzanie jest spłaszczone, spłaszczone, zmienna mikroporowatość została zamknięta, dzięki czemu zawieszenie napowietrzania na dłuższy okres czasu nie będzie zatykane.

Profesjonalny zespół NIHAO oraz personel badawczo-rozwojowy, aby zapewnić rzeczywisty projekt sceny i rozsądne specyfikacje, aby wybrać najlepsze rozwiązanie dla Twojego aeratora! Z niecierpliwością czekamy na kontakt z Tobą, aby stworzyć lepszą i czystszą przyszłość!