Mūsdienu notekūdeņu attīrīšana arvien vairāk ir atkarīga no kontrolētas skābekļa piegādes. Neatkarīgi no tā, vai lietojums ir sadzīves notekūdeņu attīrīšana, rūpniecisko notekūdeņu attīrīšana, akvakultūras notekūdeņu apsaimniekošana, pārtikas pārstrādes notekūdeņu attīrīšana vai augstas stiprības organiskie notekūdeņi, bioloģiskā attīrīšana ir atkarīga no mikroorganismiem, kuriem nepieciešams skābeklis, lai piesārņotājus pārvērstu stabilākos savienojumos.

Parastās attīrīšanas iekārtās skābekli parasti ievada, izmantojot mehāniskās aerācijas sistēmas, izmantojot apkārtējo gaisu. Tomēr gaiss satur tikai aptuveni 21% skābekļa, kas ierobežo bioloģiskajam procesam pieejamo skābekļa koncentrāciju. Palielinoties notekūdeņu slodzei un attīrīšanas sistēmām kļūstot kompaktākām, energoefektīvākām un automatizētākām, attīrīšanas operatoriem ir vajadzīga lielāka kontrole pār skābekļa pārnešanu, nevis vienkārši jāpalielina ventilatora jauda.

Šeit svarīga kļūst PSA skābekļa ražošana.

A PSA skābekļa ģeneratorsražo skābekli uz vietas, atdalot skābekli no saspiestā gaisa, izmantojot spiediena svārstību adsorbciju. Tā vietā, lai pilnībā būtu atkarīga no skābekļa baloniem vai liela apjoma šķidrā skābekļa, PSA sistēma var nodrošināt nepārtrauktu skābekļa plūsmu tieši notekūdeņu attīrīšanas procesā.

Mūsdienu notekūdeņu iekārtās PSA skābekļa vērtība nav tikai tā skābekļa tīrība. Tās nozīme nāk no kombinācijasnepārtraukta piegāde, kontrolējama skābekļa koncentrācija, procesa stabilitāte, decentralizēta ražošana un savietojamība ar augstas efektivitātes skābekļa pārvades sistēmām.

Kāpēc skābeklis ir kritisks notekūdeņu attīrīšanā?

Daudzi notekūdeņu attīrīšanas procesi ir atkarīgi no aerobiem mikroorganismiem.

Organiskos savienojumus, amonjaku un citus bioloģiski noārdāmus piesārņotājus nevar efektīvi noņemt, ja bioloģiskā sistēma nesaņem pietiekami daudz skābekļa. Piemēram, aktīvo dūņu procesā mikroorganismi patērē izšķīdušo skābekli, vienlaikus metabolizējot organiskās vielas.

Vienkāršotu aerobo oksidācijas reakciju var attēlot šādi:

Organiskās vielas + O₂ → CO₂ + H₂O + jauna biomasa

Nitrifikācijai ir nepieciešams arī skābeklis, lai pārvērstu amonjaku nitrītos un pēc tam nitrātā:

NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO3⁻

Šīs reakcijas tieši savieno skābekļa pieejamību ar ārstēšanas veiktspēju.

Ja bioloģiskais reaktors nesaņem pietiekami daudz skābekļa, var rasties vairākas problēmas:

Organisko vielu izvadīšana samazinās.

Amonjaka oksidēšanās kļūst nepilnīga.

Izšķīdinātā skābekļa koncentrācija samazinās.

Mikrobu darbība kļūst nestabila.

Dūņu īpašības var pasliktināties.

Var palielināties smaka un neapstrādāti piesārņotāji.

Attīrīšanas iekārta var nesaglabāt nepieciešamo notekūdeņu kvalitāti.

Tāpēc skābeklis nav tikai palīgierīce aerobās notekūdeņu attīrīšanas iekārtās. Tas ir aprocesa ievade.

Izaicinājums ir tāds, ka skābekļa pieprasījums nav nemainīgs.

Notekūdeņu plūsma, ĶSP koncentrācija, amonjaka slodze, temperatūra, biomasas koncentrācija, dūņu vecums un bioloģiskā aktivitāte var mainīt skābekļa nepieciešamību. Tāpēc attīrīšanas iekārtai ir nepieciešama skābekļa padeves sistēma, kas spēj reaģēt uz mainīgajiem procesa apstākļiem.

Atmosfēras gaisa aerācijas ierobežojums

Tradicionālās notekūdeņu attīrīšanas iekārtas parasti izmanto pūtējus, lai nogādātu atmosfēras gaisu aerācijas tvertnēs.

Tā kā atmosfēras gaiss satur aptuveni 21% skābekļa, ir jāpārvieto liels gaisa daudzums, lai notekūdeņos nonāktu pietiekami daudz skābekļa.

Piemēram, ja bioloģiskajam reaktoram ir nepieciešams augsts skābekļa pārneses ātrums, iekārtai var būt nepieciešams palielināt:

pūtēja jauda;

gaisa plūsma;

difuzora blīvums;

aerācijas spiediens;

cauruļvada diametrs;

vai darba laiks.

Tomēr vienkārši palielinot gaisa daudzumu, ne vienmēr tiek panākts proporcionāls skābekļa pārneses uzlabojums.

Skābekļa pārneses process ir atkarīgs no vairākiem faktoriem, tostarp:

skābekļa koncentrācija gāzes fāzē;

burbuļa izmērs;

notekūdeņu temperatūra;

izšķīdušā skābekļa koncentrācija;

hidrostatiskais spiediens;

difuzora efektivitāte;

reaktora dziļums;

notekūdeņu īpašības;

un masu pārvietošanas nosacījumi.

Tas rada svarīgu inženiertehnisko problēmu.

Attīrīšanas iekārta var pārvietot ļoti lielu gaisa daudzumu, vienlaikus pārnesot ūdenī tikai relatīvi ierobežotu skābekļa daudzumu.

PSA skābeklis maina šo stāvokli, palielinot skābekļa koncentrāciju gāzē, kas tiek piegādāta aerācijas sistēmai.

Kas ir PSA skābeklis?

PSA apzīmēSpiediena svārstību adsorbcija.

PSA skābekļa ģenerators atdala skābekli no saspiesta gaisa, izmantojot adsorbējošu materiālu, parasti molekulāro sietu.

Pamata padeves gaiss satur vairākas galvenās sastāvdaļas, tostarp slāpekli un skābekli. Molekulārais siets galvenokārt adsorbē slāpekli zem spiediena, vienlaikus ļaujot iziet cauri gāzei, kas bagāta ar skābekli.

Tipisks PSA skābekļa ģenerēšanas cikls ietver vairākus posmus:

Saspiests gaiss nonāk adsorbcijas traukā.

Slāpekli galvenokārt adsorbē molekulārais siets.

Ar skābekli bagātināta gāze iziet no trauka.

Adsorbcijas trauks ir atbrīvots no spiediena.

Izdalās adsorbētais slāpeklis.

Molekulārais siets tiek reģenerēts.

Otrais trauks pārņem adsorbciju.

Cikls turpinās automātiski.

Divi vai vairāki adsorbcijas trauki parasti darbojas pārmaiņus.

Kamēr viens trauks ražo skābekli, citā traukā notiek reģenerācija. Šī cikliskā darbība ļauj sistēmai nodrošināt relatīvi nepārtrauktu skābekļa plūsmu.

Precīza skābekļa koncentrācija ir atkarīga no PSA sistēmas konstrukcijas, adsorbenta īpašībām, darba spiediena, plūsmas ātruma un nepieciešamā pielietojuma.

Notekūdeņu attīrīšanai svarīgs ir tas, ka PSA nodrošinaar skābekli bagātinātu gāzi pēc pieprasījuma, nevis paļaujoties tikai uz atmosfēras gaisu.

Kā PSA skābeklis uzlabo bioloģisko ārstēšanu

Galvenā skābekļa bagātināšanas inženiertehniskā priekšrocība ir tā, ka gāze, kas nonāk bioloģiskajā reaktorā, satur augstāku skābekļa koncentrāciju nekā parastais atmosfēras gaiss.

Tas var uzlabot dzinējspēku skābekļa pārnešanai no gāzes fāzes notekūdeņos.

Skābekļa pārneses ātrumu var konceptuāli izteikt šādi:

OTR=kLa × (C* – CL)

Kur:

OTR= skābekļa pārneses ātrums;

kLa= kopējais skābekļa pārneses koeficients;

C*= piesātinājums izšķīdušā skābekļa koncentrācija;

CL= faktiskā izšķīdinātā skābekļa koncentrācija šķidrumā.

Skābekļa koncentrācijas palielināšana piegādātajā gāzē var palielināt pārvietošanai pieejamo efektīvo skābekļa koncentrāciju.

Tas kļūst īpaši noderīgi, ja bioloģiskajam reaktoram ir:

augsta organiskā slodze;

augsta amonjaka slodze;

augsta jauktā dzēriena koncentrācija;

ierobežots reaktora tilpums;

dziļās aerācijas tvertnes;

skābekļa pārneses ierobežojumi;

vai stingras notekūdeņu prasības.

Tā vietā, lai atrisinātu skābekļa trūkumu, tikai palielinot gaisa daudzumu, attīrīšanas iekārta var palielinātpiegādātās gāzes skābekļa koncentrācija.

Tā ir principiāli atšķirīga pieeja aerācijas optimizācijai.

PSA skābekļa un aktīvo dūņu sistēmas

Aktīvās dūņas joprojām ir viena no visplašāk izmantotajām notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas tehnoloģijām.

Process parasti sastāv no aerācijas baseina, kam seko cietā un šķidruma atdalīšana.

Aerācijas baseinā mikroorganismi patērē organiskos piesārņotājus, kamēr skābeklis tiek piegādāts caur difuzoriem vai citām aerācijas ierīcēm.

Skābekļa nepieciešamība var ievērojami palielināties, ja ieplūstošie notekūdeņi satur augstu bioloģiski noārdāmo organisko vielu koncentrāciju.

Piemēram, notekūdeņi no:

pārtikas pārstrāde;

dzērienu ražošana;

lopkautuves;

papīra ražošana;

farmācijas ražošana;

tekstila apstrāde;

ķīmiskā rūpniecība;

var būt ievērojami lielāka organiskā slodze nekā parastajiem sadzīves notekūdeņiem.

Kad skābekļa patēriņš pārsniedz aerācijas sistēmas efektīvo pārneses spēju, iekārtai jāpalielina aerācijas intensitāte.

PSA skābeklis var papildināt vai aizstāt daļu no atmosfēras gaisa padeves.

Ar skābekli bagāto gāzi var ievadīt, izmantojot esošos vai īpašus difuzorus, atkarībā no sistēmas konstrukcijas. Tā kā gāzē ir lielāka skābekļa koncentrācija, bioloģiskais reaktors potenciāli var sasniegt nepieciešamo skābekļa pārnesi ar mazāku gāzes tilpumu.

Tas ir īpaši vērtīgi, ja esošajai aerācijas tvertnei ir ierobežota fiziskā telpa.

PSA skābeklis amonjaka noņemšanai un nitrifikācijai

Slāpekļa atdalīšana ir viens no visprasīgākajiem notekūdeņu attīrīšanas bioloģiskajiem procesiem.

Nitrificējošām baktērijām ir nepieciešams skābeklis, lai oksidētu amonjaku.

Vispārējo nitrifikācijas reakciju var vienkāršot šādi:

NH₄⁺ + O₂ → NO3⁻ + H⁺ + H2O

Faktiskais bioķīmiskais ceļš notiek vairākos posmos, bet inženierijas princips ir vienkāršs:nitrifikācijai nepieciešama stabila aerobā vide.

Ja izšķīdušā skābekļa daudzums kļūst nepietiekams, nitrifikācijas veiktspēja var pasliktināties.

Tas var kļūt par problēmu notekūdeņos, kas satur augstu amonjaka koncentrāciju, jo īpaši, ja attīrīšanas iekārtas darbojas:

augsta slāpekļa slodze;

zemas temperatūras apstākļi;

augsta biomasas koncentrācija;

ilgs dūņu aiztures laiks;

vai stingriem amonjaka izplūdes ierobežojumiem.

PSA skābeklis var nodrošināt koncentrētāku skābekļa avotu nitrifikācijas stadijā.

Tā vietā, lai neierobežoti palielinātu pūtēja gaisa plūsmu, operatori var izmantot skābekļa bagātināšanu, lai palielinātu skābekļa pieejamību bioloģiskā reaktora iekšienē.

Tas padara PSA skābekli īpaši svarīgu notekūdeņu iekārtās, kur slāpekļa atdalīšana ir galvenais attīrīšanas mērķis.

PSA skābeklis MBR notekūdeņu attīrīšanā

Membrānas bioreaktori, ko parasti sauc par MBR sistēmām, apvieno bioloģisko apstrādi ar membrānas atdalīšanu.

Salīdzinot ar parastajām aktīvo dūņu sistēmām, MBR var darboties ar augstāku biomasas koncentrāciju un mazāku reaktora nospiedumu.

Tomēr augsta biomasas koncentrācija rada arī lielāku skābekļa patēriņu uz vienu reaktora tilpuma vienību.

Bioloģiskajam reaktoram ir jāuztur pietiekami daudz skābekļa mikrobu metabolismam, kamēr membrānas sistēma darbojas kontrolētos apstākļos.

Tāpēc skābekļa padeve kļūst par svarīgu dizaina parametru.

PSA skābekli var integrēt MBR aerācijas sistēmās, lai nodrošinātu ar skābekli bagātinātu gāzi, kur parastā gaisa aerācija nevar efektīvi apmierināt procesa pieprasījumu.

Pieteikums var ietvert:

bioloģiskā reaktora aerācija;

membrānas tīrīšana;

skābekļa bagātināšana;

vai īpašas zonas ar augstu skābekļa pieprasījumu.

Konkrētā konfigurācija ir atkarīga no MBR procesa dizaina.

Kompaktām attīrīšanas iekārtām skābekļa bagātināšana var būt īpaši noderīga, jo skābekļa koncentrācijas palielināšana var nodrošināt papildu attīrīšanas jaudu, neprasot proporcionāli palielināt gaisa apstrādes infrastruktūru.

PSA skābeklis rūpnieciskajiem notekūdeņiem

Rūpnieciskajiem notekūdeņiem bieži ir sarežģītāks skābekļa patēriņa profils nekā sadzīves notekūdeņiem.

Notekūdeņu sastāvs var būtiski mainīties atkarībā no ražošanas grafikiem, izejvielām, tīrīšanas cikliem un ražošanas procesiem.

Nozares, kurām var būt nepieciešams ievērojams bioloģiskais skābekļa patēriņš, ir:

Pārtikas pārstrāde

Pārtikas pārstrādes notekūdeņi var saturēt augstu bioloģiski noārdāmu organisko savienojumu, tauku, olbaltumvielu un ogļhidrātu koncentrāciju.

Tāpēc aerobā apstrāde prasa ievērojamu skābekļa ievadi.

Celuloze un papīrs

Celulozes un papīra notekūdeņi var saturēt organiskos savienojumus un suspendētās cietās vielas, kurām pirms novadīšanas vai atkārtotas izmantošanas nepieciešama bioloģiskā attīrīšana.

Farmaceitiskā ražošana

Farmaceitiskie notekūdeņi var saturēt sarežģītus organiskos savienojumus un mainīgu piesārņojošo vielu koncentrāciju.

Tāpēc rūpīgi jākontrolē bioloģiskās apstrādes apstākļi.

Tekstilizstrādājumu apstrāde

Tekstilizstrādājumu notekūdeņi var saturēt organiskas vielas, krāsvielas, virsmaktīvās vielas un citus savienojumus. Atkarībā no procesa konfigurācijas aerobā bioloģiskā apstrāde var būt daļa no lielāka apstrādes vilciena.

Ķīmiskā ražošana

Ķīmisko notekūdeņu sastāvs var būt ļoti mainīgs, un pirms bioloģiskās attīrīšanas tiem var būt nepieciešama pirmapstrāde.

Šajos lietojumos svarīga ir stabila skābekļa padeve, jo bioloģiskās attīrīšanas veiktspēja var strauji mainīties, ja skābekļa pieejamība neatbilst piesārņojošo vielu slodzei.

PSA skābekļa un izšķīdušā skābekļa kontrole

Viens no svarīgākajiem mūsdienu notekūdeņu attīrīšanas aspektiem ir automātiska procesa kontrole.

Tradicionālās aerācijas sistēmas bieži kontrolē ventilatora jaudu, pamatojoties uz izšķīdušā skābekļa mērījumiem.

Kad izšķīdušais skābeklis nokrītas zem mērķa diapazona, ventilatora jauda palielinās.

Tomēr šī metode galvenokārt maināsgaisa daudzums.

PSA skābekļa sistēma nodrošina vēl vienu kontroles mainīgo:skābekļa koncentrācija.

Ārstēšanas sistēma potenciāli var regulēt:

PSA skābekļa plūsma;

skābekļa-gaisa sajaukšanas attiecība;

pūtēja plūsma;

izšķīdušā skābekļa uzdotā vērtība;

aerācijas zona;

un darba spiedienu.

Tas rada lielāku elastību procesa kontrolē.

Piemēram, zemas notekūdeņu slodzes periodos sistēma var samazināt skābekļa ražošanu.

Palielinoties organiskā vai amonjaka slodzei, var palielināt skābekļa ražošanu, lai uzturētu nepieciešamo izšķīdušā skābekļa līmeni.

Šī uz pieprasījumu balstītā darbība ir īpaši piemērota automatizētām notekūdeņu attīrīšanas iekārtām.

Kāpēc PSA skābeklis ir piemērots attālinātām notekūdeņu iekārtām?

Ne katrai notekūdeņu attīrīšanas iekārtai ir pieejama uzticama skābekļa piegādes infrastruktūra.

Tas ir īpaši svarīgi:

attālas rūpniecības vietas;

kalnrūpniecības operācijas;

ārzonas iekārtas;

lauku attīrīšanas iekārtas;

izolētas ražošanas iekārtas;

decentralizētas notekūdeņu sistēmas;

un pagaidu apstrādes iekārtas.

Tradicionālajiem skābekļa baloniem nepieciešama regulāra transportēšana un nomaiņa.

Šķidrajam skābeklim ir nepieciešamas uzglabāšanas tvertnes, piegādes infrastruktūra un atbilstošas ​​apstrādes sistēmas.

PSA skābekļa ģeneratoram ir atšķirīga pieeja.

Tas izmanto:

apkārtējais gaiss + saspiestā gaisa sistēma + PSA atdalīšana + skābekļa padeve

Kamēr sistēmai ir atbilstoša elektroapgāde un saspiestā gaisa infrastruktūra, skābekli var ražot tieši apstrādes vietā.

Tas padara PSA tehnoloģiju piemērotu objektiem, kur ārējā skābekļa loģistika ir neērta vai neuzticama.

PSA skābeklis pret skābekļa baloniem

Skābekļa baloni ir praktiski piemēroti neliela apjoma vai periodiskām skābekļa vajadzībām, taču tie ir mazāk ērti, ja attīrīšanas iekārtai ir nepieciešams nepārtraukts skābeklis.

Notekūdeņu attīrīšanas sistēma var darboties nepārtraukti 24 stundas diennaktī.

Ja skābekļa patēriņš ir ievērojams, paļaušanās uz baloniem rada vairākas darbības prasības:

cilindru uzglabāšana;

regulāra piegāde;

cilindru nomaiņa;

spiediena kontrole;

transportēšana;

drošības vadība;

un krājumu kontrole.

PSA skābekļa ģenerēšana novērš atkarību no nepārtrauktas cilindru nomaiņas.

Ģenerators ražo skābekli vietā un piegādā to tieši procesam.

Tas padara PSA īpaši piemērotu nepārtrauktai bioloģiskai apstrādei.

PSA skābeklis pret šķidro skābekli

Šķidrais skābeklis var nodrošināt augstu skābekļa koncentrāciju, un to plaši izmanto lielos rūpnieciskos lietojumos.

Tomēr šķidrajam skābeklim ir nepieciešama kriogēna uzglabāšana un piemērota piegādes ķēde.

Iekārtai ir nepieciešams:

kriogēnās uzglabāšanas iekārtas;

iztvaicēšanas iekārtas;

piegādes infrastruktūra;

spiediena regulēšana;

un atbilstošas ​​drošības sistēmas.

PSA skābeklis darbojas atšķirīgi.

Tas ģenerē skābekli no saspiesta gaisa lietošanas vietā.

Notekūdeņu attīrīšanas iekārtām, kurām nepieciešama nepārtraukta, bet mērena skābekļa padeve, PSA ražošana uz vietas var nodrošināt decentralizētāku konfigurāciju.

Atbilstošā tehnoloģija joprojām ir atkarīga no skābekļa pieprasījuma, rūpnīcas mēroga, vietas infrastruktūras, nepieciešamās tīrības, atlaišanas prasībām un darbības apstākļiem.

Tāpēc PSA nevajadzētu uzskatīt par universālu katra skābekļa avota aizstājēju.

Tās galvenā priekšrocība irražošana uz vietas ar kontrolējamu ražošanas jaudu.

Skābekļa tīrības nozīme

Izplatīts pārpratums ir tāds, ka notekūdeņu attīrīšanai vienmēr ir nepieciešama visaugstākā iespējamā skābekļa tīrība.

Patiesībā skābekļa tīrība ir jāizvēlas atbilstoši procesa prasībām.

Augstāka skābekļa koncentrācija var palielināt skābekļa pārneses dzinējspēku, bet īpaši augstas tīrības pakāpes skābekļa ražošanai var būt nepieciešamas dažādas aprīkojuma konfigurācijas un darbības apstākļi.

Daudzu notekūdeņu lietojumu inženierijas mērķis nav vienkārši:

"Iegūstiet visaugstāko iespējamo skābekļa tīrību."

Tas ir:

"Nodrošināt pietiekamu skābekļa pārneses jaudu ar stabilu un vadāmu darbību."

Šī atšķirība ir svarīga, izstrādājot PSA skābekļa sistēmu.

Skābekļa ģeneratoram jābūt saskaņotam ar:

nepieciešamā skābekļa plūsma;

darba spiediens;

skābekļa koncentrācija;

aerācijas dziļums;

difuzora raksturlielumi;

notekūdeņu skābekļa patēriņš;

izšķīdušā skābekļa mērķis;

un ikdienas darbības profils.

Pareiza izmēra sistēma ir svarīgāka par augstākās nominālās skābekļa tīrības līmeņa izvēli.

Skābekļa pārvades aprīkojums joprojām ir svarīgs

PSA skābekļa ģeneratora uzstādīšana automātiski negarantē augstu skābekļa pārneses efektivitāti.

Pakārtotā aerācijas sistēma joprojām ir kritiska.

Skābeklim jāpārvietojas no gāzes fāzes uz šķidro fāzi.

Tāpēc PSA sistēma jānovērtē kopā ar:

smalku burbuļu difuzori;

skābekļa iesmidzināšanas sistēmas;

Venturi sprauslas;

statiskie maisītāji;

pildītas kolonnas kontaktori;

membrānas aerācijas sistēmas;

vai citas gāzes-šķidruma pārvades iekārtas.

Piemēram, smalku burbuļu difuzori rada mazākus burbuļus, palielinot gāzes un šķidruma kontakta laukumu.

Dziļākas tvertnes var arī palielināt kontakta laiku un hidrostatisko spiedienu.

Tāpēc visa sistēma ir jānovērtē šādi:

PSA skābekļa ģenerators → skābekļa cauruļvads → spiediena regulēšana → gāzes sadale → difuzors/inžektors → notekūdeņi → izšķīdis skābeklis

Šī sistēmas līmeņa pieeja ir noderīgāka nekā tikai skābekļa ģeneratora novērtēšana.

PSA skābeklis dūņu apstrādei

Aktīvo dūņu atkritumos var būt nepieciešams skābeklis arī aerobās stabilizācijas procesos.

Aerobā dūņu šķelšanā izmanto mikroorganismus, lai stabilizētu bioloģiski noārdāmu organisko materiālu ar skābekli piesātinātos apstākļos.

Skābekļa pieprasījums ir atkarīgs no:

dūņu koncentrācija;

gaistošo cietvielu saturs;

temperatūra;

saglabāšanas laiks;

bioloģiskā aktivitāte;

un procesa konfigurācija.

Ja skābekļa pārnešana kļūst nepietiekama, stabilizācijas efektivitāte var samazināties.

PSA skābeklis var nodrošināt ar skābekli bagātinātu gāzes plūsmu aerobām dūņu apstrādes sistēmām, kur ir izdevīgs koncentrētāks skābekļa avots.

Tas pats princips: skābekļa pieejamībai jāatbilst bioloģiskajam skābekļa patēriņam.

PSA skābeklis uzlabotajā notekūdeņu attīrīšanā

Mūsdienu notekūdeņu attīrīšana arvien vairāk koncentrējas uz vairāk nekā parasto organisko piesārņotāju attīrīšanu.

Attīrīšanas iekārtām var būt nepieciešams risināt:

amonjaks;

kopējais slāpeklis;

ugunsizturīgi organiskie savienojumi;

rūpnieciskie piesārņotāji;

smarža;

ūdens atkārtotas izmantošanas prasības;

un arvien stingrāki izplūdes standarti.

Tā kā apstrādes prasības kļūst stingrākas, bioloģiskie procesi var darboties tuvāk to skābekļa pārneses robežām.

PSA skābeklis var atbalstīt šīs sistēmas, palielinot skābekļa pieejamību, neprasot proporcionāli palielināt kopējo gaisa daudzumu.

Tas jo īpaši attiecas uz esošās rūpnīcas modernizāciju.

Tā vietā, lai pilnībā atjaunotu aerācijas baseinu, operators var izpētīt skābekļa bagātināšanu kā vienu no jaudas palielināšanas stratēģijas sastāvdaļām.

Tas, vai tas ir tehniski iespējams, ir atkarīgs no esošās difuzora sistēmas, skābekļa patēriņa, reaktora ģeometrijas, gāzes sadales sistēmas un hidrauliskajiem apstākļiem.

PSA skābekļa un enerģijas optimizācija

Aerācija parasti ir viens no lielākajiem enerģiju patērējošajiem procesiem notekūdeņu bioloģiskajā attīrīšanā.

Pūtēji patērē elektroenerģiju, lai saspiestu un pārvietotu lielu gaisa daudzumu.

Ja tādu pašu skābekļa pārneses prasību var sasniegt ar mazāku kopējo gāzes plūsmu, gaisa apstrādes prasību var samazināt.

Taču arī pati PSA skābekļa ražošana patērē enerģiju, jo barības gaiss ir jāsaspiež.

Tāpēc pareizais inženiertehniskais salīdzinājums nav vienkārši:

"PSA izmanto mazāk gaisa."

Tam vajadzētu būt:

"Cik daudz enerģijas ir nepieciešams, lai notekūdeņos pārnestu nepieciešamo skābekļa daudzumu?"

Šajā aprēķinā jāņem vērā:

kompresora efektivitāte;

PSA darba spiediens;

skābekļa atgūšana;

skābekļa tīrība;

difuzora efektivitāte;

skābekļa pārneses efektivitāte;

pūtēja efektivitāte;

cauruļvada spiediena zudums;

un faktiskais notekūdeņu skābekļa patēriņš.

Tāpēc PSA skābekļa enerģētiskā priekšrocība ir atkarīga no pielietojuma.

Pareizi izstrādātai sistēmai ir jāsalīdzina visa aerācijas sistēma, nevis viena sastāvdaļa atsevišķi.

Galvenās PSA skābekļa sistēmas sastāvdaļas notekūdeņu attīrīšanai

Tipiskā PSA skābekļa ģenerēšanas sistēma var ietvert vairākas galvenās sastāvdaļas.

Gaisa kompresors

Kompresors nodrošina padeves gaisu ar spiedienu, kas nepieciešams PSA atdalīšanas procesam.

Stabila saspiestā gaisa kvalitāte ir svarīga, jo eļļas, ūdens un daļiņu piesārņojums var ietekmēt molekulārā sieta darbību.

Gaisa apstrādes sistēma

Iepriekšējā apstrāde var ietvert:

gaisa filtri;

eļļas noņemšana;

ūdens atdalīšana;

gaisa žāvētāji;

un citas attīrīšanas sastāvdaļas.

Precīza konfigurācija ir atkarīga no kompresora un PSA konstrukcijas.

PSA adsorbcijas torņi

Adsorbcijas torņi satur molekulāro sietu materiālu.

Vairāki torņi darbojas pārmaiņus, lai nodrošinātu nepārtrauktu skābekļa ražošanu.

Skābekļa bufera tvertne

Skābekļa uzglabāšanas vai bufera tvertne palīdz stabilizēt spiedienu un plūsmu starp PSA ražošanu un skābekļa patēriņu.

Skābekļa kontroles sistēma

Sistēmas uzraudzībai un regulēšanai var izmantot plūsmas mērītājus, spiediena sensorus, skābekļa analizatorus, vārstus un PLC vadības ierīces.

Skābekļa piegādes cauruļvads

Cauruļvads pārnes skābekli no ģeneratora uz aerācijas vai iesmidzināšanas sistēmu.

Materiāla izvēlei un spiediena vērtībai jāatbilst skābekļa apkalpošanas prasībām.

Aerācijas vai iesmidzināšanas sistēma

Visbeidzot, skābeklis tiek ievadīts notekūdeņos caur difuzoriem, inžektoriem, maisītājiem vai citu skābekļa pārvades ierīci.

Kas jāņem vērā, izvēloties PSA skābekļa iekārtas?

Notekūdeņu attīrīšanas iekārtai nevajadzētu izvēlēties PSA skābekļa ģeneratoru, pamatojoties tikai uz tā nominālo skābekļa ražošanas jaudu.

Jānovērtē vairāki parametri.

Skābekļa pieprasījums

Nosakiet bioloģiskā procesa faktisko skābekļa nepieciešamību.

Dizainā jāņem vērā maksimālā slodze, nevis tikai vidējā slodze.

Skābekļa tīrība

Izvēlieties nepieciešamo skābekļa koncentrāciju atbilstoši bioloģiskajām un masas pārneses prasībām.

Darba spiediens

Nepieciešamais piegādes spiediens ir atkarīgs no aerācijas tvertnes dziļuma, cauruļvada spiediena zuduma, difuzora raksturlielumiem un iesmidzināšanas tehnoloģijas.

Plūsmas regulējums

Skābekļa ģeneratoram jāspēj pielāgot jaudu atbilstoši notekūdeņu attīrīšanas slodzei.

Barības gaisa kvalitāte

Saspiestais gaiss ir atbilstoši jāapstrādā, lai aizsargātu molekulāro sietu.

Darbības profils

Iekārtai, kas darbojas 24 stundas diennaktī, 7 dienas nedēļā ir nepieciešami dažādi sistēmas projektēšanas apsvērumi no neregulāras notekūdeņu iekārtas.

Atlaišana

Kritiskām attīrīšanas iekārtām priekšroka var būt vairākiem PSA moduļiem, nevis vienai lielai iekārtai.

Moduļu dublēšana var ļaut iekārtai turpināt darbību, kad vienam modulim nepieciešama apkope.

Modulāras PSA skābekļa sistēmas notekūdeņu iekārtām

Modularizācija kļūst arvien svarīgāka mūsdienu notekūdeņu attīrīšanā.

Tā vietā, lai uzstādītu vienu liela izmēra skābekļa ģeneratoru, skābekļa padevi var sadalīt vairākos PSA moduļos.

Piemēram:

A modulis + B modulis + C modulis + D modulis

Darbības moduļu skaitu var pielāgot atbilstoši skābekļa patēriņam.

Zemas slodzes periodos darbojas mazāk moduļu.

Maksimālās slodzes laikā var aktivizēt papildu moduļus.

Šī konfigurācija nodrošina vairākas inženiertehniskās priekšrocības:

elastīga skābekļa ražošana;

vieglāka apkope;

pakāpeniska jaudas paplašināšana;

uzlabota atlaišana;

vieglāka transportēšana;

un pielāgojamāka sistēmas vadība.

Decentralizētai notekūdeņu attīrīšanai konteinerizētās PSA skābekļa sistēmas var vēl vairāk vienkāršot uzstādīšanu.

PSA iekārtas, gaisa apstrādes sistēmu, vadības skapi, skābekļa bufera tvertni un palīgiekārtas var integrēt kompaktā komplektā atkarībā no projekta prasībām.

PSA skābeklis ir daļa no pilnīgas apstrādes sistēmas

PSA skābekli nevajadzētu uzskatīt par atsevišķu notekūdeņu attīrīšanas tehnoloģiju.

Tas tieši nenoņem ĶSP, amonjaku, suspendētās cietās vielas vai citus piesārņotājus.

Tā vietā tas piegādā skābekli bioloģiskajiem un oksidācijas procesiem, kuriem nepieciešams skābeklis.

Tipiskā ārstēšanas sistēma var ietvert:

Skrīnings → Izlīdzināšana → Priekšapstrāde → Bioloģiskā apstrāde → Sekundārā attīrīšana vai membrānas atdalīšana → Uzlabota apstrāde → Dezinfekcija

PSA skābeklis galvenokārt atbalsta šī procesa sadaļas, kas prasa skābekli.

Tāpēc tā loma ir līdzīga citām kritiskajām utilītprogrammām: tā nodrošina procesa apstākļus, kas nepieciešami bioloģiskās sistēmas pareizai darbībai.

Šī atšķirība ir svarīga, novērtējot notekūdeņu attīrīšanas tehnoloģijas.

Jautājumam nevajadzētu būt:

"Vai PSA skābeklis var pats attīrīt notekūdeņus?"

Pareizais jautājums ir:

"Vai kontrolēta skābekļa ražošana var uzlabot izvēlētā notekūdeņu attīrīšanas procesa skābekļa piegādi un darbības stabilitāti?"

Kāpēc PSA skābeklis kļūst svarīgāks?

Notekūdeņu nozare virzās uz vairākām svarīgām tendencēm:

lielākas apstrādes slodzes;

stingrākas prasības slāpekļa atdalīšanai;

mazākas augu pēdas;

decentralizēta ārstēšana;

lielāka automatizācija;

ūdens atkārtota izmantošana;

moduļu iekārtas projektēšana;

un uzlabota enerģijas pārvaldība.

Visas šīs tendences palielina kontrolējamas skābekļa piegādes nozīmi.

Parastā aerācijas sistēma galvenokārt regulē gaisa daudzumu.

PSA skābekļa sistēma nodrošina vēl vienu inženiertehnisko parametru:skābekļa koncentrācija.

Šī papildu kontroles pakāpe var būt vērtīga, kad bioloģiskais process tuvojas skābekļa pārneses ierobežojumam.

Tāpēc lielas slodzes rūpnieciskajiem notekūdeņiem, kompaktajiem bioloģiskajiem reaktoriem, MBR sistēmām, slāpekļa noņemšanas procesiem un attālinātām attīrīšanas iekārtām skābekļa bagātināšana var kļūt par svarīgu procesa plānošanas sastāvdaļu.

Galīgie apsvērumi: vai PSA skābeklis ir neaizstājams?

PSA skābeklis nav obligāts katrā notekūdeņu attīrīšanas iekārtā.

Tradicionālā gaisa aerācijas sistēma var palikt vispiemērotākais risinājums daudziem komunālajiem un rūpnieciskajiem lietojumiem.

Tomēr, ja skābekļa pieprasījums kļūst augsts, reaktora tilpums ir ierobežots, skābekļa pārnešanas efektivitāte kļūst par vājo vietu vai ārējā skābekļa loģistika ir sarežģīta, PSA skābekļa ražošana piedāvā tehniski vērtīgu alternatīvu.

Tās nozīmi nosaka piecas galvenās iespējas:

Skābekļa ģenerēšana uz vietas
Skābeklis tiek ražots tieši apstrādes iekārtā no saspiesta gaisa.

Nepārtraukta skābekļa padeve
PSA cikls nodrošina nepārtrauktu skābekļa ražošanu, pilnībā neatkaroties no cilindra nomaiņas vai šķidrā skābekļa padeves.

Kontrolējama skābekļa koncentrācija
Skābekļa bagātināšana var palielināt dzinējspēku gāzes un šķidruma skābekļa pārnešanai.

Integrācija ar automatizētām ārstēšanas sistēmām
Skābekļa plūsmu var saskaņot ar izšķīdušā skābekļa monitoringu un bioloģisko slodzi.

Saderība ar mūsdienu augstas slodzes apstrādes procesiem
PSA skābeklis var atbalstīt aktīvās dūņas, MBR, nitrifikāciju, aerobo dūņu apstrādi un citus no skābekļa atkarīgus procesus.

Notekūdeņu attīrīšanas nākotne nav saistīta tikai ar vairāk gaisa pievienošanu bioloģiskajiem reaktoriem. Runa ir parkontrolēt skābekļa pārnesi atbilstoši faktiskajam bioloģiskajam pieprasījumam.

PSA skābekļa ģenerēšana nodrošina praktisku veidu, kā panākt šo kontroli. Ja tas ir pareizi izmērīts un integrēts ar kompresoriem, skābekļa attīrīšanas sistēmām, cauruļvadiem, difuzoriem un procesa vadības ierīcēm, PSA skābeklis var pārveidot skābekļa padevi no fiksētas iekārtas par vadāmu procesa parametru.

Tāpēc PSA skābeklis kļūst arvien aktuālāks mūsdienu notekūdeņu attīrīšanā — nevis tāpēc, ka katrai attīrīšanas iekārtai ir nepieciešams tīrs skābeklis, bet gan tāpēc, kastabila un kontrolējama skābekļa pieejamība ir būtiska efektīvai bioloģiskajai attīrīšanai.