Leiðbeiningar um val á diskadreifara: Velja réttu vöruna fyrir hvert verkefni

Í skólphreinsun sveitarfélaga og frárennslishreinsistöðvum iðnaðar eru loftræstingarkerfi venjulega reikningar50% til 70% af heildarorkunotkun plantna. Sem kjarnahluti loftræstingarkerfisins ákvarðar diskadreifarinn beint súrefnisflutningsskilvirkni, blásaraflæði og langtíma viðhaldskostnað. Samt sem áður eru mörg verkefni sjálfgefið að almennum forskriftum án þess að framkvæma skipulegt valferli - sem leiðir til of stórra blásara, ójafns loftunarmynsturs og ótímabærra himnuskipta. Þessi grein veitir kerfisbundinn ramma fyrir val á diskadreifara, sem nær yfir sex mikilvægar hönnunarfæribreytur sem allir verkfræðingar ættu að meta, endurtakanlega fimm- þrepa valaðferð og ítarlega tilviksrannsókn frá 100.000 m.³/dag uppfærsla sveitarfélaga.

1. SEX LYKILHÖNNUNARFRÆÐUR FYRIR VALIÐ

1.1 Loftflæði

Loftflæðishraði er aðalvalfæribreytan fyrir hvaða diskadreifara sem er. Venjulegir fínir-kúludreifarar starfa venjulega innan hönnunarsviðs sem nemur1 til 8 Nm³/klst á einingu, með sæta blettinn fyrir flestar sveitarfélög sem falla á milli 2 og 4 Nm³/klst. Vinnur undir 1 Nm³/klst. veldur ófullnægjandi ókyrrð til að halda föstum efnum í sviflausn og getur ekki mætt líffræðilegri súrefnisþörf. Aftur á móti, yfir 8 Nm³/h framleiðir grófar,-hraðvaxandi loftbólur sem draga úr virkni súrefnisflutnings um 15% til 25% og geta valdið vélrænni streitu sem leiðir til þess að himnan rifnar á götunum. Hagnýt þumalputtaregla er aðveldu flæðihraða á neðra-til-miðsviði aðgerðagluggans, að taka efra svið fyrir hámarks-hleðslugetu framlegð frekar en samfellda notkun.

1.2 Bubblestærð og staðlað súrefnisflutningsskilvirkni (SOTE)

Fínir kúla diskadreifarar mynda loftbólur með þvermál á1 til 3 mm, að ná staðlaðri súrefnisflutningsvirkni (SOTE) af25% til 35% á hvern metra í kafií hreinu vatni. Þetta er um það bil 40% til 60% hærra en grófa-kúluvalkostir, sem skilar sér beint í lægri hestöfl blásara og minni orkureikning. Fyrir há-iðnaðarafrennslisvatn með hækkaðan COD styrk eða lágt-hitastig (undir 10 gráður C),EPDM himnudreifarar með fínni svitaholastærðum og stærra tilteknu yfirborðieru ákjósanlegir, þar sem þeir vega upp á móti minnkaða súrefnismassaflutningsstuðlinum við lægra hitastig. Að skilja að SOTE er ekki föst tala - er það breytilegt eftir loftflæðishraða, kafdýpt og himnuástandi - er nauðsynlegt fyrir raunhæfa stærð kerfisins.

1.3 Þekjusvæði og þéttleiki skipulags

Hver diskadreifari nær venjulega yfir þjónustusvæði sem nemur0,5 til 3 m², fer eftir rúmfræði vatnsdælunnar, vatnsdýpt og markvissu súrefnisdreifingarsniði. Þekjusvæðið er ekki einfaldlega heildarbotnflatarmál skálarinnar deilt með dreififjölda - heldur verður að taka tillit til súrefnisdreifingarkeilna sem skarast sem myndast í kringum hvern dreifibúnað. Fyrir stinga-rennslisvatn er mikilvægt hönnunarsjónarmið þaðDreifingarþéttleiki ætti að minnka meðfram flæðisleiðinni: þéttara bil við inntakið þar sem lífrænt álag er mest, dreifðara í átt að úttakinu þar sem BOD hefur minnkað verulega. Þetta stigraða skipulag kemur í veg fyrir of-loftun í endanum á sama tíma og það tryggir nægilegt súrefnisframboð á oddinum í skálinni, sem bætir heildarorkunýtni um 10% til 15% samanborið við samræmda-netskipulag.

1.4 Vatnsdýpt og bakþrýstingur

Hver metri af vatnsdýpi bætist við u.þ.b9,8 kPa af vökvastöðvunarbakþrýstingiá dreifihimnu og blásarakerfi. Þó að dýpri skálar bæti súrefnisflutning með því að lengja snertitíma bólu-vatns, krefjast þau einnig hærri losunarþrýstings frá blásurum. Fyrir uppsetningar í laugumyfir 6 metra dýpi, Mælt er með styrktum grunnplötum og þykkari EPDM himnum (venjulega 2,0 til 2,5 mm) til að koma í veg fyrir aflögun, skrið eða rof við viðvarandi þrýsting. Sambandið milli dýptar, SOTE og orkukostnaðar er ólínulegt - stigvaxandi SOTE-aukning á hvern viðbótarmetra af dýpi minnkar umfram um það bil 7 metra, en orkunotkun blásara heldur áfram að hækka línulega. Kostnaðar-ábatagreining þar sem bæði fjármagnskostnaður og 10 ára rekstrarkostnaður er í huga ætti að leiðbeina dýpt vali.

1.5 Rekstrarhitastig og eiginleikar miðils

Efnisval á himnu er ráðist af efna- og varmaumhverfi loftunarskálarinnar.EPDM (etýlen própýlen díen einliða)er iðnaðarstaðall fyrir frárennslisvatn frá sveitarfélögum, sem býður upp á breitt rekstrarhitasvið af-40 gráður C til 130 gráður C, framúrskarandi viðnám gegn öldrun og útsetningu fyrir útfjólubláum og samkeppnishæf kostnaður. Hins vegar, fyrir iðnaðarafrennslisstrauma sem innihalda olíur, leysiefni eða árásargjarn efni, getur EPDM bólgnað og brotnað niður innan nokkurra mánaða. Í þessum forritum,kísillhimnur eða sérstaklega samsettar olíu-þolnar EPDM efnasamböndskal tilgreina. PTFE-húðaðar himnur bjóða upp á aukna efnaþol fyrir erfiðar aðstæður, þó með hærri einingakostnaði. Taflan hér að neðan sýnir helstu efnisvalsviðmiðanir.

1.6 Uppsetning og viðhaldsstilling

Valið á milliföst-botn og lyftanleg (hægt) uppsetninger stefnumótandi ákvörðun sem hefur áhrif á bæði fjármagnsútgjöld og langtíma rekstrarsveigjanleika. Fastar-botnuppsetningar þar sem notaðar eru snittari tengingar eða hnakkklemmur á kafrörahausum bjóða upp á lægri upphafsefniskostnað og einfaldari smíði. Hins vegar, hvers kyns himnuskoðun eða endurnýjun krefst algerrar afvötnunar í skálinni -, kostnaðarsamt og-tímafrekt ferli sem getur tekið meðhöndlunarlest án nettengingar3 til 7 dagar. Lyftanleg kerfi, sem festa dreifara á færanlegar grindur eða liðlaga arma, gera kleift að viðhalda einstökum dreifiveitum án afvötnunar. Þó upphaflega fjárfestingin sé venjulega15% til 25% hærri, þessi uppsetning dregur verulega úr-viðhaldskostnaði til lengri tíma litið, sérstaklega í verksmiðjum með takmarkaða offramboð eða kröfur um stöðugt losunarleyfi. Fyrir verksmiðjur með meira en 500 dreifieiningar nær lyftanleg uppsetning oft uppgreiðslutíma sem er undir 3 árum með minni viðhaldstíma eingöngu.

2. FIMM-SKREFTA VALAÐFERÐIN

Agað valferli tryggir að dreifikerfið sé hvorki undirstærð (sem leiðir til þess að frárennsli uppfylli ekki-reglur) né of stórt (sóun fjármagns og orku). Eftirfarandi fimm-þrepa aðferð er fengin úr leiðbeiningum um hönnun á virkjaðri seyru og hefur verið fullgilt í yfir 50 sveitar- og iðnaðarverkefnum.

Skref 1: Reiknaðu staðlaðan súrefnisflutningshraða (SOTR)

Byrjaðu á áhrifaríkri persónusköpun:COD, BOD₅og styrkur ammoníaks köfnunarefnis, ásamt nauðsynlegum frárennslisstöðlum. SOTR (kg O₂/h) við staðlaðar aðstæður er reiknað út frá raunverulegri súrefnisþörf (AOR) deilt með leiðréttingarstuðlum. AOR verður að gera grein fyrir bæði kolefnisbundinni BOD-fjarlægingu og nítrunar súrefnisþörf - u.þ.b.4,6 kg O₂á hvert kg af NH₃-N oxað. Við hámarkshleðslu (venjulega blautt-veðurflæði) getur súrefnisþörfin aukist um 30% til 50% og dreifikerfið verður að vera hannað til að takast á við þessa toppa án þess að fara yfir efri flæðismörk á hvern dreifibúnað.

Skref 2: Ákvarða staðlaða súrefnisflutningsskilvirkni (SOTE)

Byrjaðu á SOTE kúrfu framleiðanda dreifiveitunnar fyrir hreint vatn og notaðu leiðréttingarstuðla fyrir raunverulegar-aðstæður. Beita verður þremur mikilvægum leiðréttingum:leiðrétting á hitastigi(heitara vatn heldur minna uppleystu súrefni, dregur úr drifkrafti flutningsins),seltu leiðrétting(uppleyst sölt breyta hegðun kúlasamruna) ogalfa þáttur(hlutfall vinnslu-vatns og hreins-vatns súrefnisflutningsstuðla, venjulega 0,4 til 0,8 eftir styrk MLSS og magn yfirborðsvirkra efna). Vel-einkenndur alfastuðull er nauðsynlegur - ef ofmetið er um 0,1 getur það leitt til 15% til 20% undirstærðar á loftræstingu.

Skref 3: Reiknaðu heildarloftþörf

Með SOTR og leiðréttum SOTE staðfest, er heildarloftþörf gefin út af sambandinu:Heildareftirspurn eftir lofti (Nm³/h)=SOTR / (0,28 x SOTE), þar sem 0,28 táknar reynslumassahlutfall súrefnis í lofti (0,21 rúmmálshlutfall margfaldað með þéttleikahlutfalli við staðlaðar aðstæður). Þessi útreikningur gefur út kröfur um stærð blásara. Það er skynsamlegt að bæta við a10% til 15% öryggisstuðullá heildarloftþörf til að taka tillit til himnufótrunar sem á sér stað smám saman á milli hreinsunarlota, sem venjulega minnkar SOTE um 5% til 15% á 12 til 18 mánaða rekstrartímabili.

Skref 4: Ákvarða fjölda dreifara og skipulag

Deilið heildarloftþörfinni (þar á meðal öryggisstuðli) meðhönnunarflæðishraða á hvern dreifibúnaðtil að fá tilskilinn fjölda eininga. Útlitsmynstrið - hnitanet, sköfrað eða ræma - er síðan ákvörðuð af skálvíddum, inntaks-/úttaksstöðum og niðurstöðum vökvalíkana. Fyrir ferhyrndar vatnalaugar sem eru stærri en 10 metrar á breidd, atvöfalt-rúllumynsturmeð dreifibúnaði sem komið er fyrir meðfram tveimur lengdarhausum skapar spíralflæðismynstur sem bæta blöndun og sviflausn fastra efna. Dreifingarbil í átt sem er hornrétt á flæði ætti að vera0,5 til 1,5 metrar, með nánara bili nálægt vasaveggjum til að koma í veg fyrir dauða svæði. CFD uppgerð, þótt ekki sé skylda fyrir smærri verkefni, er eindregið mælt með því fyrir laugar með óvenjulegri rúmfræði eða blönduðum-hringrásarlykkjum.

Skref 5: Staðfesting og hagræðing

Síðasta skrefið er kerfis-staðfesting. Staðfestu aðloft-til-vatnshlutfalls er innan 4:1 til 8:1- hlutföll undir 4:1 geta bent til ófullnægjandi blöndun, en hlutföll yfir 8:1 benda til hugsanlegrar yfir-loftunar og sóun á orku. Gakktu úr skugga um að straumhraði dreifarsins (loftstreymi á hverja gólfflatareiningu) sé innan ráðlagðs bils3 til 12 Nm³/klst á m²af skálagólfi. Stilltu flæðihraða á hvern dreifibúnað, bættu við biðeiningum eða breyttu útsetningarnetinu eftir þörfum. Á þessu stigi er það líka góð venja að keyra hvað-ef atburðarás: Ef einn blásari er tekinn ótengdur til viðhalds, geta þá dreifingartækin sem eftir eru viðhaldið að minnsta kosti 60% af hönnun súrefnisflutnings? Ef ekki skaltu íhuga að setja upp biðblásara eða bæta við 5% til 10% meiri getu dreifara.

3. UMSÓKNARFRÆÐI: UPPFÆRSLA SVEITSLUNARSTÖÐU

Bakgrunnur verkefnisins

A 100,000 m³/dag frárennslisstöð sveitarfélagaí austurhluta Kína hafði verið starfrækt með pípulaga diffusers í 8 ár. Stjórnsýsluúttektir leiddu í ljós sífellt minnkandi súrefnisflutningsskilvirkni - SOTE hafði lækkað úr upprunalegum 28% í um það bil 18%, sem neyddi blásara til að starfa á hærri snúningi á mínútu og eykur árlega raforkunotkun langt yfir hönnunarviðmiðum. Uppfærsla umboðið var tvíþætt: bæta gæði frárennslis fráGráða 1A til hálfgerðra-Flokks IV yfirborðsvatnsstaðla(TN minna en 10 mg/L, NH₃-N minna en 1,5 mg/L), samtímisdraga úr orkunotkun loftræstingarum að minnsta kosti 25%.

Hönnunarlausn

Verkfræðiteymið valið4.800 einingar af EPDM himnudreifurum með 325 mm þvermál, stillt á hönnunarflæðishraða 3 Nm³/klst á einingu. Skipulagsþéttleiki var stilltur á 2,8 einingar á m²af gólfflötum skálarinnar, raðað í sniðið mynstri meðfram fjórum samhliða stinga-rennslisrásum. Dreifararnir voru settir upp á alyftanlegt rammakerfiá 6,5 metra vatnsdýpi, sem gerir kleift að skipta um einstaka himnu án afvötnunar í skálinni. Styrktar EPDM himnur með þykkt 2,2 mm voru tilgreindar til að takast á við viðvarandi bakþrýsting sem er um það bil 64 kPa á 6,5 metra vinnudýpi.

Rekstrarniðurstöður

Eftir 12 mánaða stöðugan rekstur greindi verksmiðjan frá umtalsverðum framförum á öllum helstu frammistöðuvísum:SOTE náði 32%, 78% framför á niðurbrotnu pípukerfi og 4 prósentustigum yfir upphaflegri hönnunarvæntingu. Hlutfall lofts-til-vatns varlækkað úr 6,5:1 í 4,2:1, koma því á besta skilvirknisviðið og útrýma yfir-loftuninni sem hafði einkennt fyrri uppsetningu. Mikilvægast,orkunotkun blásara dróst saman um 38%, sem skapar árlegan raforkusparnað á1,8 milljónir kWh- sem jafngildir um það bil 1.200 tonnum af CO₂losun sem forðast er á ári. Áætluð arðsemi fjárfestingartímabilsins var18 mánuðir, en eftir það rann sparnaðurinn beint í rekstraráætlun verksmiðjunnar.

Helstu veitingar

Þetta mál sýnir þaðval á dreifibúnaði er ekki vöruákvörðun- þetta er verkfræðilegt hagræðingarvandamál sem hefur verulegar fjárhagslegar og umhverfislegar afleiðingar. Útskriftarmynstrið eitt og sér stuðlaði að áætlaðri 8% af heildarorkusparnaði með því að útiloka of-loftun á svæðum með litlu-álagi. Uppsetningin sem hægt er að lyfta jók um það bil 18% við upphafskostnað búnaðarins en spáð er að hún spari yfir $120.000 í viðhaldskostnaði-tengds niður í miðbæ á 10-árum hönnunarlífi. 18 mánaða arðsemin er í samræmi við vel útfærðar uppfærslur dreifara á heimsvísu, þar sem endurgreiðslutíminn er venjulega á bilinu frá12 til 30 mánaðafer eftir staðbundnum gjaldskrá raforku og stærð verksmiðja.

NIÐURSTAÐA

Rétt val á diskadreifara er akerfisbundið,-margbreytilegt verkfræðiferlisem verður að taka tillit til eiginleika vatnsgæða, rúmfræði vatnslaugar, rekstrarhams og 10-til-20- ára lífsferilskostnaðar - ekki bara fyrirfram búnaðarverði. Verkefni sem stytta valferlið með því að tilgreina almennt magn dreifara og uppsetningu þjást reglulega af ójafnri loftun, hröðu sliti á himnu og of mikilli orkunotkun sem er langt umfram upphaflegan kostnaðarsparnað. Við mælum með því að hafa samband við tæknilega birgja á hagkvæmni eða bráðabirgðahönnunarfasa, löngu áður en innkaupaforskriftir eru frágengnar, til að nýta framleiðandasértæka frammistöðugögn og umsóknareynslu. Fyrir verkefni sem eru mikilvæg eða stór verkefni,súrefnisflutningspróf í hreinu vatniogCFD uppgerðveita megindlega sannprófun á því að valin uppsetning dreifara muni uppfylla bæði meðferðar- og orkumarkmið við raunverulegar rekstraraðstæður. Fyrir sérstakar verkefnafyrirspurnir og sérsniðnar valtillögur, vinsamlegast hafðu samband við tækniverkfræðingateymi okkar.