В инженерството за пречистване на вода, единичните процеси като резервоари за коагулация, резервоари за флокулация и резервоари за реакция на омекотяване изискват изключително висока равномерност на смесването на водата. Традиционно смесването се постига чрез инсталиране на механични бъркалки. Въпреки това, с нарастващите разходи за енергия и прилагането на политиките за „двоен-въглерод“ все повече и повече проекти започват да се опитват да заменят механичното разбъркване със сгъстен въздух, за да постигнат целите за пестене на енергия и намаляване на емисиите. Тази статия споделя принципите, методите за изчисляване и стойността на приложението на технологията за пневматично смесване за професионалистите по пречистване на вода.
I. Болкови точки на традиционната механична агитация
При конвенционалните процеси за пречистване на вода, лопатъчни или рамкови бъркалки обикновено се инсталират в смесителни резервоари, флокулационни резервоари и резервоари за реакция на омекотяване. Моторът задвижва лопатките да се въртят, създавайки вихри и срязване във водата, като по този начин насърчава пълното смесване на химикали и сурова вода. Механичното разбъркване обаче има следните проблеми:
1. Висока консумация на енергия
В-мащабните пречиствателни станции за отпадъчни води мощността на механичните бъркалки обикновено е между 2 и 15 kW, с дълго време на работа и висока годишна консумация на енергия.
2. Високи разходи за поддръжка
Бъркалките включват множество лесно повредени компоненти като двигатели, редуктори, съединители и работни колела. Ежедневната поддръжка и подмяната на части отнемат време-и трудоемки-.
3. Неравномерно поле на потока в резервоара
В някои резервоари с неправилна форма или реакционни резервоари с голям-обем механичното разбъркване лесно създава „мъртви зони“, което води до незадоволителни ефекти на смесване.
Следователно намирането на по-ефективни и-енергоспестяващи технологии за разбъркване се превърна в тенденция.
II. Принцип на разбъркване със сгъстен въздух
Разбъркването със сгъстен въздух е технология, която генерира мехурчета чрез вкарване на сгъстен въздух в дъното или стените на резервоара. Докато въздушните мехурчета се издигат във водата, те генерират възходящ въздушен поток, като едновременно с това задвижват околната вода, за да образуват циркулиращ поток. В сравнение с механичното разбъркване, пневматичното разбъркване има няколко значителни предимства: (1) Икономия на енергия и намалена консумация; няма нужда от инсталиране на високо-мощна бъркалка, необходим е само един въздушен компресор за централизирано подаване на въздух; (2) Без механично износване; почти не изисква поддръжка; (3) По-равномерно поле на потока; разумното разпределение на мехурчетата избягва "мъртвите зони"; (4) Също така има функция за аериране; в някои процеси може да помогне за увеличаване на разтворения кислород. III. Изчисляване на обема на въздуха Много проекти включват този вид модификация, но често без никаква научна основа, произволно свързване на тръба за подаване на въздух към басейна, което води до незадоволителна производителност.
III. Изчисляване на обема на въздуха
Много проекти включват този вид модификация, но често без никаква научна основа, произволно свързване на тръба за източник на въздух в резервоара, което води до незадоволителна производителност.
Обемът въздух, необходим за аериране и смесване, може да се изчисли по следната формула.
Във формулата: Qa е дебитът на въздуха, необходим за аериране и смесване при стандартни условия, m³/min; Pt е мощността на вала на оригиналната бъркалка, kW, която може да се приеме като 0,75~0,90 от мощността на двигателя; h е дълбочината на водата при входа за разпределение на въздуха, m.
Въздушното налягане (манометричното налягане), необходимо за аериране и смесване, може да се изчисли по следната формула.
Във формулата: pc е въздушното налягане (манометричното налягане), необходимо за аериране и смесване, kPa; Δph е статичното налягане на дълбочина на водата, kPa, Δph=9.81 × h; Δpf е загубата на налягане по протежение на тръбопровода и в местни точки, kPa, която може да се изчисли, като се направи справка със съответното съдържание в статията „Методи за определяне на мощността и налягането на вентилаторите за аерация“ в този публичен акаунт чрез връзката в края на тази статия; Δpd е загубата на налягане на въздухоразпределителната глава, kPa, която може да се консултира с производителя и обикновено е 3~15 kPa.
IV. Проектни съображения за пневматично смесване
1. Диаметър на мехура и скорост на нарастване
Според литературата диаметърът на мехурчето обикновено е около 5 mm, а обемът на въздуха обикновено представлява 10% от дебита на течността. Колкото по-малък е диаметърът на мехурчето, толкова по-бавна е скоростта на нарастване и толкова по-добър е ефектът на разбъркване на течността, но консумацията на енергия от сгъстен въздух е малко по-висока; ако диаметърът на мехурчето е твърде голям, ефективността на смесване ще бъде намалена.
2. Тръбопровод и устройство за разпределение на въздуха
Главите за разпределение на въздуха трябва да бъдат равномерно разпределени и обикновено се използват порести тръби или микропорести аериращи глави. Дизайнът трябва да гарантира, че мехурчетата са равномерно разпределени в резервоара, за да се избегнат локални "къси съединения".
3. Хидравлични характеристики на басейна
При дълбоки басейни въздушните мехурчета търпят по-големи загуби по време на изкачване, поради което се изисква сгъстен въздух с по-високо{0}}налягане.
Резюме
В контекста на „двоен въглерод“ (въглероден диоксид, поглъщане на въглерод и въглеродни емисии), технологията за разбъркване на сгъстен въздух предлага на пречиствателните станции високоефективен, енергоспестяващ и -метод на смесване с ниска-поддръжка. Чрез рационално изчисляване на консумацията на въздух и налягането, оптимизиране на дизайна на разпределението на въздуха и контролиране на размера на мехурчетата може да се постигне по-равномерно смесване от механичното разбъркване, като същевременно значително се намалят оперативните разходи. В бъдеще, с разработването на интелигентни системи за управление, се очаква пневматичното смесване да бъде свързано с онлайн мониторинг на качеството на водата, което позволява-подаване на въздух при поискване и динамично спестяване на енергия, което показва голям потенциал за приложение при пречистване на битова вода, промишлена циркулационна вода и химични реакции.