Reovee puhastamisel,PSAjaVPSAMõlemad hapnikusüsteemid kasutavad hapniku õhust eraldamiseks molekulaarsõela adsorptsiooni, kuid nende rõhutsüklid, õhuvarustusseadmed, regenereerimismeetodid ja allavoolu integreerimine on erinevad.
PSAkasutab survestatud adsorptsiooniks suruõhku ja tavaliselt toetub regenereerimiseks rõhu vähendamine.VPSAkasutab puhurit madalama rõhuga õhu tarnimiseks ja kasutab desorptsiooni hõlbustamiseks vaakumpumpa. Need erinevused mõjutavad hapniku väljalaskerõhku, energiatarbimist, seadmete konfiguratsiooni, paigaldusnõudeid ja ühilduvust õhutussüsteemidega.
Reoveepuhastite puhul tuleks valikul lähtuda hapnikuvajadusest, õhutusbasseini sügavusest, hajuti rõhust, töötundidest, paigaldusruumist, saadaolevatest kommunaalteenustest ja vajalikust hapnikuvarustusrõhust.
PSA hapnikutehnoloogia reoveepuhastuses
A PSAhapnikugeneraator ühendab tavaliselt õhukompressori, õhupuhastusseadmed, adsorptsioonianumad, lülitusventiilid, hapnikupuhverseadmed, andurid ja automaatjuhtimissüsteemi.
Protsessi võib jagada mitmeks etapiks:
- Atmosfääriõhk surutakse kokku.
- Filtrid ja kuivatusseadmed eemaldavad saasteained ja niiskuse.
- Töödeldud suruõhk siseneb molekulaarsõela voodisse.
- Eelistatavalt adsorbeeritakse lämmastikku.
- Hapnikuga rikastatud gaas lahkub adsorptsioonianumast.
Küllastunud voodi on regenereerimiseks rõhu all.
Juhtsüsteem vahetab gaasitee adsorptsioonianumate vahel.
Adsorptsioonianumad töötavad tsükliliselt, nii et üks anum võib toota hapnikku, samal ajal kui teine regenereerub. See paigutus tagab pideva hapnikuvoolu allavoolu seadmete jaoks.
Reovee puhastamisel,PSAhapnikku saab ühendada hapnikutorustike, difuusoritega, hapnikuga varustamise süsteemidega või muude gaasiülekandeseadmetega. Nõutavat väljalaskerõhku tuleb võrrelda hajuti sukeldussügavuse, torujuhtme rõhukao, ventiilide ja muu allavoolu takistusega.
NEWTEKi avaldatud PSA hapniku teabes on loetletud hapniku tootmine alates1 kuni 300 Nm³/h, hapniku puhtus93% ±3%ja hapniku rõhk0,01–0,5 MPa, olenevalt süsteemi konfiguratsioonist.
VPSA hapnikutehnoloogia reoveepuhastuses
VPSAkasutab sama adsorptsiooni põhiprintsiipi, kuid muudab rõhutsüklit ja õhuvarustuse korraldust.
TüüpilineVPSAsüsteem sisaldab:
- Õhupuhur
- Õhu filtreerimise seadmed
- Adsorptsioonianumad
- Vaakumpump
- Lülitusventiilid
- Hapnikupuhvri seadmed
- Rõhu- ja vaakumiandurid
- Automaatne juhtimissüsteem
Tööprotsess toimub üldiselt järgmises järjestuses:
Puhur varustab adsorptsioonianumasse atmosfääriõhku.
Lämmastik adsorbeeritakse molekulaarsõelal.
Hapnikuga rikastatud gaas lahkub adsorptsioonikihist.
Adsorptsioonianumas on survevaba.
Vaakumpump vähendab kihi rõhku veelgi.
Adsorbeeritud lämmastik eemaldatakse molekulaarsõelalt.
Voodi viiakse tagasi adsorptsioonifaasi.
Peamine erinevus PSA-st ei seisne seetõttu mitte molekulaarsõelas endas, vaid selles, kuidas adsorptsiooni-regeneratsioonitsükli ajal rõhk tekib ja eemaldatakse.
SestVPSAtavaliselt töötab madalama hapniku kohaletoimetamise rõhuga, tuleb allavoolu hapnikujaotussüsteem vastavalt projekteerida.
PSA vs VPSA: peamised tehnilised erinevused
| Parameeter | PSA hapnik | VPSA hapnik |
|---|---|---|
| Toiteõhu seadmed | Õhukompressor | Õhupuhur |
| Adsorptsiooni seisund | Surve all | Suhteliselt madal rõhk |
| Regenereerimise meetod | Surve vähendamine/desorptsioon | Vaakum-abiga desorptsioon |
| Vaakumpump | Tavaliselt ei nõuta | Nõutav |
| Hapniku väljalaskerõhk | Üldiselt sobib kõrgema rõhu jaotamiseks | Üldiselt sobib madalama rõhuga kohaletoimetamiseks |
| Peamised energiat tarbivad seadmed | Kompressor | Puhur ja vaakumpump |
| Peamine disainiprobleem | Suruõhu rõhk ja ravi | Puhuri/vaakumsuuruse määramine ja madala rõhuga hapniku kohaletoimetamine |
| Allavoolu nõue | Mahutab survestatud hapnikujaotust | Nõuab ühilduvat madala rõhuga hapnikusüsteemi |
Võrdlus ei tohiks põhineda ainult hapniku puhtusel või generaatori võimsusel. Sama oluline on ka generaatori ja õhutusseadmete vaheline rõhusuhe.
Hapnikunõudlus on peamine valikutegur
Reoveepuhastid arvutavad hapnikuvajaduse tavaliselt bioloogilise koormuse, ammoniaagi oksüdatsioonivajaduse, lahustunud hapniku sihtmärkide, vee temperatuuri, reovee omaduste ja bioloogilise reaktori töötingimuste põhjal.
Näiteks võib aktiivmudaprotsess nõuda pidevat hapniku ülekandmist aeratsioonibasseini. Seetõttu tuleb hapnikutootmissüsteemi suurus valida vastavalt nõutavale hapniku massivoolule, mitte lihtsalt valida generaator selle nominaalse gaasivoolu põhjal.
Suurem puhasti võib vajada mitut paralleelselt töötavat hapnikutootmismoodulit. See võimaldab süsteemil sobitada hapniku tootmist bioloogilise koormuse, hooajalise reovee mahu või aeratsioonivajaduse muutustega.
Väiksemate või keskmise suurusega paigalduste jaoksPSAvõib pakkuda lihtsamat konfiguratsiooni, kui on vaja ka hapnikurõhku. Suure vooluhulgaga rakenduste puhul, kus madala rõhuga hapnikku saab otse õhutussüsteemiga ühendada, muutub VPSA oluliseks alternatiiviks inseneri hindamisel.
Hapnikurõhk mõjutab õhutussüsteemi disaini
Hapnik peab ületama reoveepuhastussüsteemi tekitatud rõhu, enne kui see pääseb läbi difuusori ja pääseb vette.
Sukeldifuusori puhul mõjutavad nõutavat gaasirõhku:
- Vee sügavus
- Hajuti töörõhk
- Torujuhtme pikkus
- Toru läbimõõt
- Klapid ja liitmikud
- Gaasi voolukiirus
Rõhukadu difuusori kaudu
Sügavam õhutusbassein nõuab üldiselt kõrgemat gaasirõhku difuusori sisselaskeava juures.
See on oluline erinevus PSA ja VPSA võrdlemisel. PSA võib anda hapnikku rõhu all jaotamiseks sobival rõhul, samas kui VPSA töötab üldiselt madalama hapniku väljalaskerõhuga.
Näiteks kui hapnikugeneraator asub sügavast õhutusbasseinist kaugel, tuleks enne madala rõhuga hapnikusüsteemi valimist arvutada torujuhtme rõhukadu ja difuusori rõhk.
Suruõhu kvaliteet ja molekulaarsõela kaitse
Mõlemad süsteemid sõltuvad molekulaarsõela adsorptsioonist, seega mõjutab õhuga töötlemine otseselt adsorptsioonikihte.
Õli, vedel vesi, tahkete osakeste saastumine ja liigne niiskus võivad kahjustada või saastada molekulaarsõela materjali ja suurendada rõhulangust läbi adsorptsioonikihi. Seetõttu sisaldab õhutöötlussektsioon tavaliselt generaatori konfiguratsioonile vastavaid filtreerimis-, niiskuseraldus- ja kuivatusseadmeid.
PSA-süsteemid panevad tavaliselt suuremat rõhku suruõhu kvaliteedile, kuna atmosfääriõhk läbib enne adsorptsioonianumatesse sisenemist kompressorit. Jälgida tuleb kompressori tühjendustemperatuuri, õli ülekannet, niiskusesisaldust, filtri seisukorda ja kuivati jõudlust.
VPSA süsteemid kasutavad puhuripõhist õhuvarustust, kuid see ei välista vajadust toiteõhu töötlemise järele. Tolmu filtreerimine ja niiskuse kontroll on endiselt olulised, sest saasteained võivad sattuda molekulaarsõela kihtidesse ja mõjutada adsorptsioonivõimet.
Mõlema tehnoloogia puhul tuleks molekulaarsõela asendamist pidada pigem hoolduseks kui tähtajatu elueaga komponendiks.
Energiatarbimisel on erinevad allikad
PSA elektrikoormus jaVPSApärineb peamiselt erinevatest seadmetest.
Põhiline elektrikoormus tuleneb tavaliselt õhukompressorist. Selle võimsuse vajadus sõltub:
- Nõutav suruõhu rõhk
- Õhuvool
- Kompressori efektiivsus
- Tööaeg
- Kuivati ja abiseadmed
VPSA jaotab tavaliselt oma suurema elektrikoormuse õhupuhuri ja vaakumpumba vahel. Nende nõuded sõltuvad:
- Õhuvool
- Adsorptsioonirõhk
- Vaakumi tase
- Vaakumpumba võimsus
- Tsükli aeg
- Torujuhtmete ja seadmete rõhukaod
Hanke puhul on kasulik võrdluserivõimsustarve toodetud hapnikuühiku kohta, selle asemel, et võrrelda ainult kompressori ja ventilaatori tüübisildi võimsust.
Võrdluses tuleks kasutada ka samu hapnikuvoolu, puhtuse, töötundide ja väljundrõhu tingimusi.
Integreerimine reovee õhutusseadmetega
Hapnikugeneraator on vaid üks osa hapnikuülekandesüsteemist.
Täielik installimine võib sisaldada:
- Hapniku generaator
- Hapniku puhverpaak
- Jaotustorustik
- Voolu reguleerimisventiilid
- Rõhuandurid
- Hapniku kontsentratsiooni andurid
- Lahustatud hapnikuandurid
- Peenmulliga või muu hapnikuülekande varustus
- PLC/SCADA liides
PSA puhul võib hapnikupuhver vähendada generaatori tsükli mõju allavoolu hapnikuvarustusele. Rõhuandurid saavad jälgida jaotusliini, hapnikuandurid aga toote-gaasi kontsentratsiooni.
VPSA-d saab integreerida ka hapnikusalvesti ja automaatse juhtimisega, kuid hapnikutorustik ja allavoolu rõhureguleerimisseadmed peavad olema projekteeritud selle madalama tarnerõhu järgi.
Kui lahustunud hapniku andurid on ühendatud tehase juhtimissüsteemiga, saab hapniku tootmist reguleerida vastavalt tegelikele reaktoritingimustele, mitte töötada pidevalt kindla võimsusega.
Hoolduse erinevused
PSA hooldus on tugevalt seotud suruõhu poolega. Tüüpilised kontrollpunktid hõlmavad kompressoriõli seisukorda, õhufiltreid, kuivateid, ventiile, rõhuandureid, hapnikuandureid ja molekulaarsõela jõudlust.
VPSA hooldus nihutab osa seadmete fookusest puhuri ja vaakumsüsteemi poole. Vaakumpumba seisukord, tihendid, filtrid, ventiilid, vaakumrõhk ja adsorptsioonikihi rõhu käitumine vajavad regulaarset kontrolli.
Mõlema süsteemi puhul võivad ebatavaline rõhulangus, pikem tsükliaeg, hapniku puhtuse vähenemine, ebastabiilne hapnikuvool ja suurenenud energiatarve viidata probleemidele õhutöötlussüsteemis, lülitusventiilides, molekulaarsõelas, andurites või juhtimisjärjestuses.
Hoolduskava peaks seetõttu jälgima tööandmeid, mitte tuginema ainult kavandatud komponentide asendamisele.
Mida peaksid reoveepuhastuse ostjad võrdlema?
Tehniline võrdlus peaks hõlmama rohkem kui generaatori võimsust.
| Ostja parameeter | Tehniline tähtsus |
|---|---|
| Hapniku vool | Määrab adsorptsioonikihi ja seadme võimsuse |
| Hapniku puhtus | Määrab protsessile tarnitava hapniku kontsentratsiooni |
| Väljundrõhk | Peab vastama difuusori ja torustiku nõuetele |
| Spetsiifiline energiatarve | Võimaldab võrrelda tööenergiat |
| Maksimaalne hapnikutarve | Määrab generaatori ja puhvri võimsuse |
| Tööaeg | Mõjutab aastast elektritarbimist |
| Õhutusbasseini sügavus | Mõjutab vajaliku gaasi rõhku |
| Torujuhtme kaugus | Määrab jaotusrõhu kadu |
| Toiteõhu kvaliteet | Kaitseb molekulaarsõela ja klappe |
| Paigaldusala | Määrab seadmete paigutuse |
| Juhtimisliides | Määrab PLC/SCADA integratsiooni |
| Hooldusjuurdepääs | Mõjutab teenindusaega ja seisakuid |
| Tulevane laienemine | Määrab modulaarse võimsuse nõuded |
Seetõttu põhineb kõige kasulikum ostuvõrdlus täielikul hapniku tootmise ja hapniku ülekandmise süsteemil.
NEWTEKi hapniku tootmine reoveepuhastuseks
NEWTEKkeskendub kohapealsetele PSA hapniku ja lämmastiku genereerimise süsteemidele. Selle PSA hapniku konfiguratsioon ühendab endas õhupuhastuse, tseoliidi molekulaarsõela adsorptsiooni, adsorptsioonianumad, rõhu- ja hapnikuandurid, automaatse juhtimise, gaasitorustiku ja hapniku säilitamise/juhtimiskomponendid.
Reoveepuhastusrakenduste puhul hõlmavad asjakohased seadmete parameetrid hapnikuvoolu, puhtust, väljalaskerõhku, kastepunkti, õhutarbimist, toru suurust ja juhtimiskonfiguratsiooni. NEWTEKi avaldatud PSA hapnikuandmed hõlmavad tootmisvõimsusi 1 kuni 300 Nm³/h, hapniku puhtus on 93% ± 3%, hapniku rõhk 0,01–0,5 MPa ja atmosfääri hapniku kastepunkti vahemik -40 kraadi kuni -75 kraadi.
Õige süsteemi konfiguratsioon tuleks määrata reoveejaama tegeliku hapnikuvajaduse ja õhutustingimuste põhjal ning seejärel sobitada generaatori võimsuse, hapnikurõhu, juhtimissüsteemi ja paigalduskeskkonnaga.
