Принципы, классификация, расчет объема воздуха и анализ конструкции систем аэрации

доля

Время выпуска: 2025/1/8

Резюме

Принципы, классификация, расчет объема воздуха и анализ конструкции систем аэрации

1. Обзор принципов аэрации

Аэрация является важным компонентом очистки сточных вод, предназначенным для подачи воздуха или чистого кислорода в биологические реакционные резервуары. Этот процесс увеличивает концентрацию растворенного кислорода (РК), способствуя росту и метаболической активности аэробных микроорганизмов, тем самым эффективно разлагая органические вещества и другие загрязняющие вещества в сточных водах. Повышая скорость переноса кислорода в воде, аэрация ускоряет реакции биологического окисления, выступая в качестве основного процесса в таких технологиях, как метод активированного ила и очистка биопленкой.

2. Классификация технологий аэрации

По принципам и методам работы технологии аэрации в основном подразделяются на:

Механическая аэрация: использует механические устройства (например, аэраторы, импеллеры) для создания интенсивного перемешивания воды, увеличивая площадь поверхности контакта газа и жидкости и повышая эффективность переноса кислорода.

Воздуходувная аэрация: сжимает воздух с помощью воздуходувок и подает его в аэротенки через диффузионные устройства (например, мелкопузырьковые диффузоры, перфорированные трубы), образуя крошечные пузырьки, которые повышают эффективность РК.

Аэрация чистым кислородом: в качестве источника газа используется чистый кислород в сочетании со специализированными диффузионными устройствами, что значительно повышает эффективность переноса кислорода и обработки, хотя и приводит к более высоким затратам.

Поверхностная аэрация: использует поверхностные аэраторы для вращения или перемешивания воды, образуя на поверхности скачки и зоны низкого давления для втягивания воздуха и его рассеивания. Этот метод подходит для небольших очистных сооружений сточных вод.

3. Основы расчета объема воздуха

Точный расчет объема воздуха имеет решающее значение для проектирования системы аэрации, учитывая объем обработки, характеристики качества воды, целевую концентрацию РК и эффективность аэрации. Основная формула:

[ Q{воздух} = \frac{Q{вода} \times БПК \times \альфа \times 1.43}{C{e} \times E{a}} ]

Где:

· QairQ_{air}Qair: Требуемый объем воздуха (м³/ч)

· QwaterQ_{water}Qwater: Объем очистки (м³/ч)

· БПК: Биохимическая потребность в кислороде (мг/л)

· α\alphaα: Коэффициент использования кислорода

· 1,43: Эквивалент окисления кислорода в углерод

· CeC_eCe: Концентрация РК на выходе (мг/л)

· EaE_aEa: Эффективность аэрации (кг O₂/м³ воздуха)

4. Требования к объему воздуха

Практические требования к объему воздуха должны учитывать сезонные изменения, колебания качества воды и старение оборудования. Обычно к теоретическим расчетам добавляется коэффициент безопасности. Корректировки также вносятся на основе типа резервуара (например, поршневой поток, полностью смешанный) и используемого аэрационного оборудования.

5. Настройка параметров конструкции

Ключевые параметры конструкции включают размеры резервуара, форму, глубину воды, концентрацию взвешенных твердых частиц в смешанной жидкости (MLSS), возраст ила и коэффициент рециркуляции ила. Правильные настройки параметров оптимизируют эффективность аэрации и общую производительность очистки.

6. Анализ выбора аэратора

Выбор аэратора включает в себя рассмотрение таких факторов, как эффективность переноса кислорода, потеря сопротивления, долговечность и стоимость обслуживания. Например, мелкопузырчатые диффузоры широко используются на крупных очистных сооружениях из-за их эффективности, низкого уровня шума и простоты обслуживания.

7. Компоновка и расположение системы

Системные макеты должны обеспечивать равномерное распределение воздушного потока, избегая мертвых зон и коротких замыканий. Для больших аэротенков могут использоваться стратегии аэрации, специфичные для зон, для повышения эффективности и гибкости.

8. Оценка энергопотребления и эффективности

Потребление энергии аэрации составляет значительную часть эксплуатационных расходов на очистку сточных вод. Энергоэффективное аэрационное оборудование и оптимизированные стратегии управления должны быть приоритетными на этапе проектирования. После эксплуатации регулярные оценки потребления энергии и эффективности системы имеют важное значение. Анализ данных может выявить узкие места в потреблении энергии и направить меры по снижению потребления и повышению производительности системы.