Fijne bubbel versus grove belbeluchting bij de behandeling van gemeentelijke afvalwater

Beluchting is het meest energie-intensieve proces bij de behEneling van gemeentelijke afvalwater, vaak goed voor 45-60% van het totale energieverbruik van een plant .

Een technische vergelijking tussen fijne bubbel and grove bubbel Beluchtingssystemen onthullen aanzienlijke verschillen in hun efficiëntie en operationele kosten, voornamelijk aangedreven door de fundamentele fysica van gasoverdracht.

Efficiëntie van zuurstofoverdracht (OTE)

Efficiëntie van zuurstofoverdracht (OTE) is een maat voor hoe effectief een beluchtingssysteem zuurstof van de lucht in het afvalwater overbrengt. Het kernprincipe is dat een groter bellenoppervlak en een langere contacttijd met het vloeistof resulteren in hogere zuurstofoverdracht.

*Fijne bubbel diffusers: Deze diffusers produceren kleine bubbels, meestal 1-3 mm in diameter. Een bepaald volume lucht, wanneer gebroken in talloze kleine bubbels, heeft een aanzienlijk groter cumulatief oppervlak dan hetzelfde volume in een paar grote bubbels. Bovendien stijgen de kleinere bubbels langzamer, waardoor hun contacttijd met het water worden vergroot. Als gevolg hiervan hebben fijne bellensystemen een hoge OTE, vaak variërend van 20% tot meer dan 40% .

*Grove bubbel diffusers: Deze produceren grotere bubbels, meestal meer dan 6 mm in diameter. De grotere bubbels stijgen snel naar het oppervlak, wat resulteert in een veel kortere contacttijd en een lager totale oppervlak voor zuurstofoverdracht. Bijgevolg is hun OTE meestal aanzienlijk lager Minder dan 10% .

Standaard beluchtingsefficiëntie (SAE)

Standaard beluchtingsefficiëntie (SAE) is een meer uitgebreide metriek die de hoeveelheid zuurstof die wordt overgedragen per eenheid van verbruikte energie kwantificeert. Het meet de algehele efficiëntie van het systeem door rekening te houden met zowel de OTE als de kracht die nodig is om de blowers te bedienen. Het wordt vaak uitgedrukt in kilo's of kilogram zuurstof per paardenkrachtuur (LB O2 /HP-HR).

*Fijne bubbelsystemen: Vanwege hun superieure OTE vereisen fijne bubbelsystemen veel minder gecomprimeerde lucht van blazers om hetzelfde opgeloste zuurstof (do) niveau te bereiken. Dit vertaalt zich direct in een lager stroomverbruik. Hun SAE -waarden variëren meestal van 4.0 tot 7,0 lb O2/HP-HR of hoger

*Grove bubbelsystemen: Vanwege hun lage OTE hebben grove bubbelsystemen een groter volume lucht en krachtigere blazers nodig om aan de zuurstofvraag te voldoen. Hun SAE is daarom veel lager, meestal variërend van 1.5 tot 3,0 lb O2/HP-HR .

Tips:

Systeemontwerp en variabiliteit: de vermelde OTE- en SAE -waarden zijn slechts algemene bereiken. De werkelijke prestaties hangen sterk af van specifieke ontwerpparameters, zoals de diepte van het bassin, watertemperatuur, opgeloste zuurstofsetpoint en het gebruikte type diffusermembraan. De prestaties van een goed ontworpen grof bubbelsysteem kunnen soms overlappen met dat van een slecht ontworpen fijn bubbelsysteem.

In sommige toepassingen kan een combinatie van beide systemen worden gebruikt - kleine bubbels voor efficiënte zuurstofoverdracht en grove bubbels (of mechanische mixers) voor effectief mengen.

Operationele kostenbesparingen op lange termijn

Hoewel fijne bellensystemen een hogere initiële kapitaalkosten kunnen hebben, leiden de aanzienlijke besparingen in energieverbruik tot een veel lagere totale eigendomskosten over de levensduur van het systeem. De stroombesparingen kunnen aanzienlijk zijn, waardoor de energiekosten van een plant vaak worden verlaagd 30-50% of meer.

Steiler initiële kosten voor het fijne bubbelsysteem, maar na verloop van tijd zouden de operationele kosten voor het grove bubbelsysteem veel hoger klimmen, met de totale kostenlijn voor het fijne bubbelsysteem dat afvloeit en uiteindelijk aanzienlijk lager wordt.