客人列| 2021年5月19日

低压鼓风机在污水处理中的设计考虑

保罗·彼得森

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污水处理(WWT)系统的基本功能是加速水的自然净化过程。在WWT中使用低压鼓风机有两个关键目的,有助于实现这一目标:曝气搅动

曝气为净化过程提供了可用的氧气。这使得需要氧的微生物(在工业中称为“细菌”)的水平更高,它们从水中清除废物的速度比自然情况下更快。搅拌是在水中的搅拌过程,使需要处理的材料保持悬浮状态,更好地为细菌所用,以便他们可以利用它,并从水流中去除它。

下面我们概述低压鼓风机在工业和城市污水处理系统设计中的作用。

系统设计的起点

成功设计用于污水处理的鼓风机系统取决于以下几个考虑因素:

  • 流量(SCFM)和压力(PSI)
  • 现场条件(环境压力、工作环境温度、可用空间、室内或室外、气候等)
  • 调低(实时流量和最大流量之间的变化)
  • 冗余需求(由于WWT过程的关键特性)
  • 成本(初始资本投资和长期运营成本)

让我们看看这些类别中的每一个。

流量和压力

流量是处理过程中所用细菌对氧气需求量的函数。WWT实际上包括两个独立的过程,它们都需要氧气:

  1. 生物有机材料的代谢,如市政污水处理厂中的生物废弃物、食品和饮料加工中的食品颗粒、造纸厂中的木材材料或纺织厂中的纤维

    Waste + Bugs + O2=有限公司2+ NH3.+能量产生更多的虫子
  2. 去除产生在废物中的氨,也由上面的步骤1产生

    NH3.+ bug + O2= H2O +没有3.+能量产生更多的虫子

采集废水样本,计算生物需氧量和氨水平,帮助工程师确定系统的空气需求。注意这是a质量气流随环境温度的变化而变化,因为温度越高的空气含氧量越少。

重要的是要明白鼓风机不能创造压力就像空气压缩机一样。鼓风机创建.鼓风机的压力额定值,例如15psi,实际上是鼓风机能够克服的最大背压额定值。更强大的马达和更高效的空气移动技术使鼓风机能够克服更大的压力。

低压空气的压力范围可以低于一个大气与瓣鼓风机。对于使用类似于螺杆压缩机的技术的螺杆鼓风机,其压力范围可扩展至22 PSI。低压螺杆压缩机,可应用于更深的WWT系统,可达到58 PSI的压力。

现场条件

操作条件可以显著影响鼓风机技术的选择。需要考虑的关键因素包括:

  • 温度
  • 环境压力
  • 室内或室外位置
  • 季节性/气候变化
  • 可用面积
  • 现场污染物(灰尘、甲烷、H2S或其他有害气体)

翻领的

氧气需求量在WWT中很少是稳定的。为了获得最佳的效率,鼓风机必须能够在任何给定的时间提供所需的任何数量的空气。调低是吹风机减少气流低于最大容量以满足需求的能力,并在需要时再次增加的能力。典型的,溶解的O2(DO)传感器淹没在处理池中,读数反馈到鼓风机本身的控制系统或集中的工厂级系统。根据DO读数,鼓风机调整流量以满足需求。

根据美国环境保护署(EPA)的说法,在一个典型的污水处理厂中使用的细气泡曝气鼓风机系统可以占该设施全部能源使用的70%。因此,将气流与需求相匹配将推动能源节约。带有变速驱动器(VSDs)的鼓风机可以自动调整其输出以满足需求。在有多个鼓风机的系统中,另一种方法是根据需求的变化简单地打开或关闭单个鼓风机。

较低资本成本的老技术,如瓣式鼓风机,往往缺乏更复杂技术(如螺旋鼓风机)的能源效率。但螺旋机械的额外资本成本会以更低的能源成本回报,有时只需几个月。更重要的是,随着WWT储罐深度持续增加,运营商寻求在不扩大占地面积的情况下扩大产能,螺杆鼓风机和低压螺杆压缩机可以提供更大的O2转移和更大的能源节约。

冗余

WWT中的曝气水平通常比自然情况高出5至7倍。如果一个系统突然没有那么高的氧气水平,这些细菌将很快开始死亡。WWT系统可能需要几天或几周才能达到平衡,所以系统运营商不能冒这个险。因此,WWT系统通常有多个鼓风机,以提供一定程度的冗余,使流程能够在鼓风机需要维护或维修的情况下继续进行。

系统通常被指定为最大流量,并有一台备用机器,因此总是考虑到冗余。有时鼓风机连接到独立的能源,因此,如果一个系统失去电力,可能仍有其他系统的电力。有些操作人员采用负载平衡策略,使用控制器或手动切换主/备/冗余角色。这有助于确保相同的运行小时数,维护和生命周期的每个鼓风机。一个远程监控系统——比如阿特拉斯·科普柯的SMARTLINK系统,它采用了蜂窝连接——可以随时随地通知系统操作员吹风机的运行状态。

成本

更新你的WWT感觉像是另一天的工作——当问题开始出现时需要解决的事情。通常情况下,系统更换需要按顺序单独进行,并使用备用鼓风机,以最大限度地降低对技术敏感过程的风险。

然而,通过用现代变速驱动的旋转螺杆鼓风机取代传统的曝气过程的叶式鼓风机,工厂可以实现连续、不间断的运行,减少维护程序,节省高达30%的能源成本,以及通过优化控制系统进一步节省的潜力。

苏格兰水务公司的Nigg废水处理厂作为一个例子。工厂原有的4种型号的19台鼓风机被缩减为17台类似型号的阿特拉斯·科普柯ZS VSD螺杆鼓风机。这包括11 x ZS30机器和6 x ZS160单元,所有这些都具有内置的逆变器驱动器和阿特拉斯·科普柯Mk5控制和调节系统,以在各种条件下最大化性能。鼓风机单位数量的减少使每个鼓风机有额外的容量和宽的调节功能,以满足工艺需求。ZS机器可以在相当低的负荷下运行,同时输送与之前19台机器相同或更大的空气量。

截至目前,该站点在曝气方面节约了约25%的能源,通过DO(溶解氧)控制流程优化,还可能进一步节约能源。这是由ZS VSD螺杆鼓风机的调节能力和优越的内部空气压缩。

WWT其他应用中的鼓风机

WWT系统中鼓风机的其他应用包括:

  • 过滤器反冲洗(水处理中常见)
  • 清洗膜(鼓励细菌生长的膜,空气/气泡清除表面,这样膜就不会被堵塞)
  • 生物喷雾(用于石油、天然气和化工厂的废物处理)
  • 过程氧化(需要O2分解非生物废物)

保罗·彼得森(Paul Petersen)是阿特拉斯·科普柯公司的市政销售经理。阿特拉斯·科普柯设计、工程、制造、销售和服务各类低压鼓风机技术。访问https://www.atlascopco.com/en-us/compressors/locate-us要学习更多的知识。