Kaasaegne reoveepuhastus sõltub üha enam kontrollitud hapnikuvarustusest. Olenemata sellest, kas rakendus on olmereoveepuhastus, tööstusliku reovee puhastamine, vesiviljeluse reoveekäitlus, toiduainete töötlemise heitvee puhastus või ülitugev orgaaniline reovesi, põhineb bioloogiline puhastus mikroorganismidel, mis vajavad hapnikku saasteainete muutmiseks stabiilsemateks ühenditeks.

Tavalistes puhastusjaamades juhitakse hapnikku tavaliselt mehaaniliste õhutussüsteemide kaudu, kasutades välisõhku. Õhk sisaldab aga ainult umbes 21% hapnikku, mis piirab bioloogilise protsessi jaoks saadaolevat hapniku kontsentratsiooni. Kuna reovee koormus suureneb ja puhastussüsteemid muutuvad kompaktsemaks, energiatõhusamaks ja automatiseeritumaks, vajavad puhastusoperaatorid suuremat kontrolli hapniku ülekandmise üle, mitte lihtsalt suurendama puhuri võimsust.

Siin muutub oluliseks PSA hapniku tootmine.

A PSA hapniku generaatortoodab kohapeal hapnikku, eraldades hapniku suruõhust rõhumuutuse adsorptsiooni abil. Selle asemel, et sõltuda täielikult hapnikusilindritest või vedelast hapnikust, võib PSA-süsteem pakkuda pidevat hapnikuvoogu otse reoveepuhastusprotsessi.

Kaasaegsete reoveeseadmete jaoks ei seisne PSA hapniku väärtus lihtsalt selle hapniku puhtus. Selle tähtsus tuleneb kombinatsioonistpidev tarnimine, kontrollitav hapnikukontsentratsioon, protsessi stabiilsus, detsentraliseeritud tootmine ja ühilduvus tõhusate hapnikuülekandesüsteemidega.

Miks on hapnik reoveepuhastuses kriitilise tähtsusega?

Paljud reoveepuhastusprotsessid sõltuvad aeroobsetest mikroorganismidest.

Orgaanilisi ühendeid, ammoniaaki ja muid biolagunevaid saasteaineid ei saa tõhusalt eemaldada, kui bioloogiline süsteem ei saa piisavalt hapnikku. Näiteks aktiivmudaprotsessis tarbivad mikroorganismid orgaanilist ainet metaboliseerides lahustunud hapnikku.

Lihtsustatud aeroobset oksüdatsioonireaktsiooni võib esitada järgmiselt:

Orgaaniline aine + O₂ → CO₂ + H₂O + uus biomass

Nitrifikatsiooniks on vaja ka hapnikku, et muuta ammoniaak nitritiks ja seejärel nitraadiks:

NH4⁺ → NO₂⁻ → NO3⁻

Need reaktsioonid seovad hapniku kättesaadavuse otseselt ravi tulemuslikkusega.

Kui bioloogiline reaktor ei saa piisavalt hapnikku, võib tekkida mitmeid probleeme:

Orgaanilise aine eemaldamine väheneb.

Ammoniaagi oksüdatsioon muutub mittetäielikuks.

Lahustunud hapniku kontsentratsioon langeb.

Mikroobide aktiivsus muutub ebastabiilseks.

Muda omadused võivad halveneda.

Lõhn ja töötlemata saasteained võivad suureneda.

Puhastusjaam ei pruugi säilitada nõutavat heitvee kvaliteeti.

Seetõttu ei ole hapnik aeroobses reoveepuhastis lihtsalt abiseade. See on aprotsessi sisend.

Väljakutse seisneb selles, et hapnikuvajadus ei ole pidev.

Heitvee vool, KHT kontsentratsioon, ammoniaagi koormus, temperatuur, biomassi kontsentratsioon, muda vanus ja bioloogiline aktiivsus võivad kõik muuta hapnikuvajadust. Puhastusjaam vajab seetõttu hapnikuvarustussüsteemi, mis suudab reageerida muutuvatele protsessitingimustele.

Atmosfääriõhu aeratsiooni piirang

Traditsioonilised reoveepuhastid kasutavad atmosfääriõhu õhutuspaakidesse juhtimiseks tavaliselt puhureid.

Kuna atmosfääriõhk sisaldab ligikaudu 21% hapnikku, tuleb piisava koguse hapniku kandmiseks reovette liigutada suur hulk õhku.

Näiteks kui bioloogiline reaktor nõuab suurt hapniku ülekandekiirust, võib tehas vajada suurendamist:

puhuri võimsus;

õhuvool;

difuusori tihedus;

õhutusrõhk;

torujuhtme läbimõõt;

või tööaegu.

Kuid lihtsalt õhuhulga suurendamine ei too alati kaasa hapnikuülekande proportsionaalset paranemist.

Hapniku ülekandeprotsess sõltub mitmest tegurist, sealhulgas:

hapniku kontsentratsioon gaasifaasis;

mulli suurus;

reovee temperatuur;

lahustunud hapniku kontsentratsioon;

hüdrostaatiline rõhk;

hajuti efektiivsus;

reaktori sügavus;

reovee omadused;

ja massiülekande tingimused.

See tekitab olulise inseneriprobleemi.

Puhastusjaam võib liigutada väga suure koguse õhku, kandes vette vaid suhteliselt piiratud koguse hapnikku.

PSA hapnik muudab seda seisundit, suurendades õhutussüsteemi tarnitava gaasi hapniku kontsentratsiooni.

Mis on PSA hapnik?

PSA tähistabSurve kõikumise adsorptsioon.

PSA hapnikugeneraator eraldab hapniku suruõhust adsorbeeriva materjali, tavaliselt molekulaarsõela, abil.

Põhiline toiteõhk sisaldab mitmeid põhikomponente, sealhulgas lämmastikku ja hapnikku. Molekulaarsõel adsorbeerib eelistatavalt rõhu all olevat lämmastikku, lastes läbi hapnikurikka gaasi.

Tüüpiline PSA hapniku tootmise tsükkel koosneb mitmest etapist:

Suruõhk siseneb adsorptsioonianumasse.

Lämmastikku adsorbeeritakse eelistatavalt molekulaarsõelal.

Hapnikuga rikastatud gaas väljub anumast.

Adsorptsioonianumas on survevaba.

Adsorbeeritud lämmastik vabaneb.

Molekulaarsõel regenereeritakse.

Teine anum võtab üle adsorptsiooni.

Tsükkel jätkub automaatselt.

Kaks või enam adsorptsioonianumat töötavad tavaliselt vaheldumisi.

Samal ajal kui üks anum toodab hapnikku, taastub teine ​​anum. See tsükliline töö võimaldab süsteemil pakkuda suhteliselt pidevat hapnikuvoogu.

Täpne hapnikukontsentratsioon sõltub PSA süsteemi konstruktsioonist, adsorbendi omadustest, töörõhust, voolukiirusest ja nõutavast rakendusest.

Reoveepuhastuse puhul on oluline, et PSA pakubhapnikuga rikastatud gaas, mitte ainult atmosfääriõhust sõltuv.

Kuidas PSA hapnik parandab bioloogilist ravi

Hapnikuga rikastamise peamine tehniline eelis seisneb selles, et bioloogilisse reaktorisse sisenev gaas sisaldab kõrgemat hapnikukontsentratsiooni kui tavaline atmosfääriõhk.

See võib parandada liikumapanevat jõudu hapniku ülekandmiseks gaasifaasist reovette.

Hapniku ülekandekiirust saab kontseptuaalselt väljendada järgmiselt:

OTR=kLa × (C* − CL)

Kus:

OTR= hapniku ülekandekiirus;

kLa= üldine hapniku ülekandetegur;

C*= küllastus lahustunud hapniku kontsentratsioon;

CL= tegelik lahustunud hapniku kontsentratsioon vedelikus.

Hapniku kontsentratsiooni suurendamine tarnitavas gaasis võib suurendada ülekandmiseks saadaolevat efektiivset hapniku kontsentratsiooni.

See on eriti kasulik, kui bioloogilisel reaktoril on:

kõrge orgaaniline koormus;

kõrge ammoniaagi koormus;

kõrge segavedeliku kontsentratsioon;

piiratud reaktori maht;

sügavad õhutuspaagid;

hapnikuülekande piirangud;

või ranged nõuded heitvee kohta.

Selle asemel, et hapnikupuudust lahendada ainult õhuhulga suurendamisega, saab puhasti suurendadatarnitava gaasi hapnikusisaldus.

See on põhimõtteliselt erinev lähenemine aeratsiooni optimeerimisele.

PSA hapniku- ja aktiivmudasüsteemid

Aktiivmuda on endiselt üks enim kasutatavaid bioloogilisi reoveepuhastustehnoloogiaid.

Protsess koosneb tavaliselt õhutusbasseinist, millele järgneb tahke-vedeliku eraldamine.

Aeratsioonibasseinis tarbivad mikroorganismid orgaanilisi saasteaineid, samal ajal kui hapnikku tarnitakse difuusorite või muude õhutusseadmete kaudu.

Hapnikuvajadus võib oluliselt suureneda, kui sissevoolava reovesi sisaldab suures kontsentratsioonis biolagunevat orgaanilist ainet.

Näiteks reovesi:

toiduainete töötlemine;

jookide tootmine;

tapamajad;

paberi tootmine;

ravimite tootmine;

tekstiili töötlemine;

keemiatööstus;

võib olla oluliselt suurem orgaanilise koormusega kui tavalisel olmereoveel.

Kui hapnikutarve ületab aeratsioonisüsteemi efektiivse ülekandevõime, peab taim suurendama õhutamise intensiivsust.

PSA hapnik võib täiendada või asendada osa atmosfääriõhuvarustusest.

Hapnikurikast gaasi saab sisestada olemasolevate või spetsiaalsete difuusorite kaudu, olenevalt süsteemi konstruktsioonist. Kuna gaas sisaldab kõrgemat hapnikukontsentratsiooni, võib bioloogiline reaktor potentsiaalselt saavutada vajaliku hapnikuülekande väiksema gaasimahuga.

See on eriti väärtuslik, kui olemasolevas õhutuspaagis on piiratud füüsiline ruum.

PSA hapnik ammoniaagi eemaldamiseks ja nitrifikatsiooniks

Lämmastiku eemaldamine on reoveepuhastuses üks nõudlikumaid bioloogilisi protsesse.

Nitrifitseerivad bakterid vajavad ammoniaagi oksüdeerimiseks hapnikku.

Üldist nitrifikatsioonireaktsiooni saab lihtsustada järgmiselt:

NH4⁺ + O2 → NO3⁻ + H⁺ + H2O

Tegelik biokeemiline rada toimub mitmes etapis, kuid tehniline põhimõte on lihtne:nitrifikatsioon nõuab stabiilset aeroobset keskkonda.

Kui lahustunud hapnikust ei piisa, võib nitrifikatsioonivõime halveneda.

See võib muutuda probleemiks kõrge ammoniaagi kontsentratsiooniga reovees, eriti kui puhastusjaamad töötavad:

kõrge lämmastikukoormus;

madala temperatuuriga tingimused;

kõrge biomassi kontsentratsioon;

pikad muda peetusajad;

või ranged ammoniaagi väljalaskepiirangud.

PSA hapnik võib pakkuda nitrifikatsioonifaasis kontsentreeritumat hapnikuallikat.

Selle asemel, et piiramatult suurendada puhuri õhuvoolu, saavad operaatorid kasutada hapniku rikastamist, et suurendada hapniku kättesaadavust bioloogilises reaktoris.

See muudab PSA hapniku eriti oluliseks reoveejaamade jaoks, kus lämmastiku eemaldamine on peamine puhastuseesmärk.

PSA hapnik MBR reoveepuhastuses

Membraanbioreaktorid, mida tavaliselt tuntakse MBR-süsteemidena, ühendavad bioloogilise töötlemise membraanide eraldamisega.

Võrreldes tavaliste aktiivmudasüsteemidega võivad MBR-id töötada suurema biomassi kontsentratsiooniga ja väiksema reaktori jalajäljega.

Kuid kõrge biomassi kontsentratsioon tekitab ka suurema hapnikuvajaduse reaktori mahuühiku kohta.

Bioloogiline reaktor peab säilitama mikroobide metabolismi jaoks piisavalt hapnikku, samal ajal kui membraanisüsteem töötab kontrollitud tingimustes.

Seetõttu muutub hapnikuvarustus oluliseks disainiparameetriks.

PSA hapnikku saab integreerida MBR-aeratsioonisüsteemidesse, et pakkuda hapnikuga rikastatud gaasi seal, kus tavaline õhuaeratsioon ei suuda protsessi nõudlust tõhusalt rahuldada.

Taotlus võib hõlmata:

bioloogilise reaktori õhutamine;

membraani küürimine;

hapnikuga rikastamine;

või spetsiaalsed suure hapnikuvajadusega tsoonid.

Konkreetne konfiguratsioon sõltub MBR-protsessi ülesehitusest.

Kompaktsete puhastusrajatiste puhul võib hapnikuga rikastamine olla eriti kasulik, kuna hapniku kontsentratsiooni suurendamine võib anda täiendava puhastusvõimsuse, ilma et oleks vaja proportsionaalset suurendada õhukäitluse infrastruktuuri.

PSA hapnik tööstusliku reovee jaoks

Tööstusreoveel on sageli keerulisem hapnikutarbimise profiil kui olmereoveel.

Reovee koostis võib oluliselt muutuda sõltuvalt tootmisgraafikust, toorainest, puhastustsüklitest ja tootmisprotsessidest.

Tööstusharud, mis võivad vajada olulist bioloogilist hapnikuvajadust, hõlmavad järgmist:

Toiduainete töötlemine

Toiduainete töötlemise reovesi võib sisaldada suures kontsentratsioonis biolagunevaid orgaanilisi ühendeid, rasvu, valke ja süsivesikuid.

Aeroobne töötlemine nõuab seetõttu märkimisväärset hapniku lisamist.

Tselluloos ja paber

Tselluloosi ja paberi reovesi võib sisaldada orgaanilisi ühendeid ja heljuvaid aineid, mis vajavad enne väljastamist või taaskasutamist bioloogilist puhastamist.

Farmaatsia tootmine

Farmaatsiareovesi võib sisaldada keerulisi orgaanilisi ühendeid ja muutuva saasteainete kontsentratsiooniga.

Seetõttu tuleb bioloogilisi töötlemistingimusi hoolikalt kontrollida.

Tekstiili töötlemine

Tekstiili reovesi võib sisaldada orgaanilist ainet, värvaineid, pindaktiivseid aineid ja muid ühendeid. Olenevalt protsessi konfiguratsioonist võib aeroobne bioloogiline töötlemine moodustada osa suuremast töötlemisrongist.

Keemia tootmine

Keemilise reovee koostis võib olla väga erinev ja see võib enne bioloogilist puhastamist vajada eeltöötlust.

Nendes rakendustes on stabiilne hapnikuvarustus oluline, kuna bioloogilise töötlemise jõudlus võib kiiresti muutuda, kui hapniku kättesaadavus ei vasta saasteainete koormusele.

PSA hapniku ja lahustatud hapniku kontroll

Kaasaegse reoveepuhastuse üks olulisemaid aspekte on automaatne protsessijuhtimine.

Traditsioonilised õhutussüsteemid juhivad sageli puhuri võimsust lahustunud hapniku mõõtmiste põhjal.

Kui lahustunud hapnik langeb alla sihtvahemiku, suureneb puhuri võimsus.

Kuid see meetod muutub peamiseltõhu kogus.

PSA hapnikusüsteem pakub veel üht juhtmuutujat:hapniku kontsentratsioon.

Ravisüsteem võib potentsiaalselt reguleerida:

PSA hapnikuvool;

hapniku-õhu segamise suhe;

puhuri vool;

lahustunud hapniku seadeväärtus;

õhutustsoon;

ja töörõhk.

See loob protsesside juhtimises suurema paindlikkuse.

Näiteks madala reoveekoormuse perioodidel võib süsteem vähendada hapniku tootmist.

Orgaanilise või ammoniaagi koormuse suurenemisel saab hapniku tootmist suurendada, et säilitada vajalik lahustunud hapniku tase.

See nõudluspõhine toiming sobib eriti hästi automatiseeritud reoveepuhastitele.

Miks PSA hapnik sobib kaugreoveepuhastusseadmete jaoks?

Mitte igal reoveepuhastil pole juurdepääsu usaldusväärsele hapnikuvarustuse infrastruktuurile.

See on eriti oluline:

kauged tööstusobjektid;

kaevandustööd;

avamererajatised;

maapiirkondade puhastusjaamad;

isoleeritud tootmisrajatised;

detsentraliseeritud reoveesüsteemid;

ja ajutised puhastusseadmed.

Traditsioonilised hapnikuballoonid nõuavad regulaarset transporti ja väljavahetamist.

Maht vedel hapnik nõuab säilituspaake, tarneinfrastruktuuri ja sobivaid käitlemissüsteeme.

PSA hapnikugeneraator kasutab teistsugust lähenemist.

See kasutab:

välisõhk + suruõhusüsteem + PSA eraldamine + hapniku kohaletoimetamine

Niikaua kui süsteemil on asjakohane toiteallikas ja suruõhu infrastruktuur, saab hapnikku toota otse töötlemiskohas.

See muudab PSA tehnoloogia sobivaks rajatistesse, kus väline hapnikulogistika on ebamugav või ebausaldusväärne.

PSA hapnik vs hapnikusilindrid

Hapnikusilindrid on praktilised väikesemahulise või vahelduva hapnikuvajaduse jaoks, kuid need on vähem mugavad, kui puhasti vajab pidevat hapnikku.

Reoveepuhastussüsteem võib töötada pidevalt 24 tundi ööpäevas.

Kui hapnikutarbimine on märkimisväärne, tekitab balloonidele tuginemine mitmeid töönõudeid:

silindrite hoidmine;

regulaarne kohaletoimetamine;

silindri vahetus;

rõhu jälgimine;

transport;

ohutuse juhtimine;

ja varude kontroll.

PSA hapniku tootmine eemaldab sõltuvuse pidevast silindrite vahetamisest.

Generaator toodab kohapeal hapnikku ja varustab sellega otse protsessi.

See muudab PSA eriti sobivaks pidevaks bioloogiliseks töötlemiseks.

PSA hapnik vs vedel hapnik

Vedel hapnik võib pakkuda kõrget hapnikukontsentratsiooni ja seda kasutatakse laialdaselt suurtes tööstuslikes rakendustes.

Vedel hapnik nõuab aga krüogeenset ladustamist ja sobivat tarneahelat.

Rajatis vajab:

krüogeensed ladustamisseadmed;

aurustusseadmed;

kohaletoimetamise infrastruktuur;

rõhu reguleerimine;

ja asjakohased ohutussüsteemid.

PSA hapnik toimib erinevalt.

See tekitab kasutuskohas suruõhust hapnikku.

Reoveepuhastusseadmete jaoks, mis vajavad pidevat, kuid mõõdukat hapnikuvarustust, võib kohapealne PSA tootmine pakkuda detsentraliseeritumat konfiguratsiooni.

Sobiv tehnoloogia sõltub endiselt hapnikuvajadusest, tehase mastaabist, asukoha infrastruktuurist, nõutavast puhtusest, koondamisnõuetest ja töötingimustest.

Seetõttu ei tohiks PSA-d käsitleda iga hapnikuallika universaalse asendajana.

Selle peamine eelis onkohapealne tootmine kontrollitava tootmisvõimsusega.

Hapniku puhtuse tähtsus

Levinud arusaamatus on see, et reovee puhastamine nõuab alati võimalikult kõrget hapnikupuhtust.

Tegelikult tuleks hapniku puhtus valida vastavalt protsessi nõuetele.

Kõrgem hapnikukontsentratsioon võib suurendada hapnikuülekande liikumapanevat jõudu, kuid ülimalt kõrge puhtusastmega hapniku tootmine võib nõuda erinevaid seadmete konfiguratsioone ja töötingimusi.

Paljude reoveerakenduste puhul ei ole inseneri eesmärk lihtsalt:

"Hankige kõrgeim võimalik hapnikupuhtus."

See on:

"Pakkuge stabiilse ja juhitava tööga piisav hapnikuülekandevõime."

See eristamine on oluline PSA hapnikusüsteemi kavandamisel.

Hapnikugeneraator peaks olema sobitatud:

vajalik hapnikuvool;

töörõhk;

hapniku kontsentratsioon;

õhutussügavus;

hajuti omadused;

reovee hapnikutarve;

lahustunud hapniku sihtmärk;

ja igapäevane tegevusprofiil.

Õige suurusega süsteem on olulisem kui kõrgeima nominaalse hapnikupuhtuse valimine.

Hapniku ülekandeseadmed on endiselt olulised

PSA hapnikugeneraatori paigaldamine ei taga automaatselt kõrget hapnikuülekande efektiivsust.

Allavoolu õhutussüsteem on endiselt kriitiline.

Hapnik peab liikuma gaasifaasist vedelasse faasi.

Seetõttu tuleks PSA-süsteemi hinnata koos:

peenmullidega difuusorid;

hapniku sissepritsesüsteemid;

Venturi pihustid;

staatilised segistid;

pakitud kolonnkontaktorid;

membraani õhutussüsteemid;

või muud gaasi-vedeliku ülekandeseadmed.

Näiteks tekitavad peenmullidega difuusorid väiksemaid mulle, suurendades gaasi-vedeliku kontaktpinda.

Sügavamad mahutid võivad samuti suurendada kontaktaega ja hüdrostaatilist rõhku.

Seetõttu tuleks kogu süsteemi hinnata järgmiselt:

PSA hapnikugeneraator → hapnikutorustik → rõhureguleerimine → gaasijaotus → difuusor/pihusti → reovesi → lahustunud hapnik

See süsteemitasandi lähenemisviis on kasulikum kui hapnikugeneraatori üksi hindamine.

PSA hapnik muda töötlemiseks

Aktiivmuda jäätmed võivad vajada hapnikku ka aeroobsete stabiliseerimisprotsesside käigus.

Aeroobsel muda kääritamisel kasutatakse mikroorganisme, et stabiliseerida biolagunevat orgaanilist materjali hapnikuga küllastunud tingimustes.

Hapnikuvajadus sõltub:

muda kontsentratsioon;

lenduvate kuivainete sisaldus;

temperatuur;

säilitusaeg;

bioloogiline aktiivsus;

ja protsessi konfiguratsioon.

Kui hapniku ülekanne muutub ebapiisavaks, võib stabiliseerimise efektiivsus väheneda.

PSA hapnik võib pakkuda hapnikuga rikastatud gaasivoogu aeroobsete mudatöötlussüsteemide jaoks, kus kontsentreeritum hapnikuallikas on kasulik.

Kehtib sama põhimõte: hapniku kättesaadavus peab vastama bioloogilisele hapnikuvajadusele.

PSA hapnik täiustatud reoveepuhastuses

Kaasaegne reoveepuhastus keskendub üha enam tavapärasest orgaaniliste saasteainete eemaldamisest.

Puhastusjaamad võivad vajada järgmist:

ammoniaak;

üldlämmastik;

tulekindlad orgaanilised ühendid;

tööstuslikud saasteained;

lõhn;

vee korduskasutuse nõuded;

ja järjest rangemad tühjendusstandardid.

Kuna ravinõuded muutuvad nõudlikumaks, võivad bioloogilised protsessid toimida lähemale oma hapnikuülekande piiridele.

PSA hapnik võib neid süsteeme toetada, suurendades hapniku kättesaadavust, ilma et oleks vaja proportsionaalset õhu kogumahu suurenemist.

See on eriti oluline olemasoleva tehase uuendamisel.

Selle asemel, et õhutusbasseini täielikult ümber ehitada, võib operaator uurida hapnikuga rikastamist kui üht võimsuse suurendamise strateegia komponenti.

Kas see on tehniliselt teostatav, sõltub olemasolevast difuusorsüsteemist, hapnikuvajadusest, reaktori geomeetriast, gaasijaotussüsteemist ja hüdraulilistest tingimustest.

PSA hapniku ja energia optimeerimine

Aeratsioon on tavaliselt üks suuremaid energiat tarbivaid protsesse reovee bioloogilises puhastamises.

Puhurid tarbivad suurte õhukoguste kokkusurumiseks ja liigutamiseks elektrienergiat.

Kui sama hapniku ülekandevajadust on võimalik saavutada väiksema gaasi koguvooluga, võib õhukäitlemisvajadust vähendada.

Kuid ka PSA hapniku tootmine ise kulutab energiat, sest toiteõhku tuleb kokku suruda.

Seetõttu ei ole õige insenertehniline võrdlus lihtsalt:

"PSA kasutab vähem õhku."

See peaks olema:

"Kui palju koguenergiat on vaja vajaliku hapniku koguse reovette viimiseks?"

See arvutus peaks arvestama:

kompressori efektiivsus;

PSA töörõhk;

hapniku taastumine;

hapniku puhtus;

hajuti efektiivsus;

hapnikuülekande efektiivsus;

puhuri efektiivsus;

torujuhtme rõhukadu;

ja tegelik reovee hapnikuvajadus.

PSA hapniku energiaeelis on seetõttu rakendusespetsiifiline.

Korralikult konstrueeritud süsteem peaks võrdlema kogu õhutussüsteemi, mitte ühte komponenti eraldi.

Reoveepuhastussüsteemi PSA hapnikusüsteemi peamised komponendid

Tüüpiline PSA hapniku tootmise süsteem võib sisaldada mitut peamist komponenti.

Õhukompressor

Kompressor varustab toiteõhku PSA eraldusprotsessi jaoks vajaliku rõhuga.

Stabiilne suruõhu kvaliteet on oluline, kuna õli, vesi ja tahked osakesed võivad mõjutada molekulaarsõela jõudlust.

Õhupuhastussüsteem

Eeltöötlus võib hõlmata:

õhufiltrid;

õli eemaldamine;

vee eraldamine;

õhukuivatid;

ja muud puhastuskomponendid.

Täpne konfiguratsioon sõltub kompressorist ja PSA konstruktsioonist.

PSA adsorptsioonitornid

Adsorptsioonitornid sisaldavad molekulaarsõela materjali.

Mitu torni töötavad vaheldumisi, et tagada pidev hapniku tootmine.

Hapnikupuhvri paak

Hapnikuhoidla või puhverpaak aitab stabiliseerida rõhku ja voolu PSA tootmise ja hapnikutarbimise vahel.

Hapniku juhtimissüsteem

Süsteemi jälgimiseks ja reguleerimiseks saab kasutada voolumõõtureid, rõhuandureid, hapnikuanalüsaatoreid, ventiile ja PLC juhtseadiseid.

Hapniku kohaletoimetamise torujuhe

Torujuhe kannab generaatorist hapnikku õhutus- või sissepritsesüsteemi.

Materjali valik ja rõhuklass peaksid vastama hapniku teenindamise nõuetele.

Õhutus- või sissepritsesüsteem

Lõpuks juhitakse hapnik heitvette difuusorite, pihustite, segistite või mõne muu hapnikuülekandeseadme kaudu.

Mida tuleks PSA hapnikuseadmete valimisel arvestada?

Reoveepuhasti ei tohiks valida PSA hapnikugeneraatorit ainult selle nominaalse hapnikutootmisvõimsuse alusel.

Tuleb hinnata mitmeid parameetreid.

Hapnikunõudlus

Määrake bioloogilise protsessi tegelik hapnikuvajadus.

Disain peaks arvestama pigem tippkoormusega, mitte ainult keskmise koormusega.

Hapniku puhtus

Valige vajalik hapniku kontsentratsioon vastavalt bioloogilistele ja massiülekande nõuetele.

Töörõhk

Nõutav tarnerõhk sõltub õhutuspaagi sügavusest, torujuhtme rõhukaost, difuusori omadustest ja sissepritsetehnoloogiast.

Voolu reguleerimine

Hapnikugeneraator peaks suutma reguleerida väljundit vastavalt reoveepuhastuskoormusele.

Toiteõhu kvaliteet

Suruõhku tuleb molekulaarsõela kaitsmiseks asjakohaselt töödelda.

Tegevusprofiil

Ööpäevaringselt töötav tehas nõuab vahelduva reoveekäitise süsteemi kavandamisel erinevaid kaalutlusi.

Koondamine

Kriitiliste puhastusasutuste puhul võib ühele suurele seadmele eelistada mitut PSA-moodulit.

Modulaarne koondamine võib võimaldada tehasel tööd jätkata, kui üks moodul vajab hooldust.

Modulaarsed PSA hapnikusüsteemid reoveejaamadele

Modulariseerimine muutub kaasaegses reoveepuhastuses üha olulisemaks.

Selle asemel, et paigaldada üks ülisuur hapnikugeneraator, saab hapnikuvarustuse jagada mitmeks PSA-mooduliks.

Näiteks:

Moodul A + moodul B + moodul C + moodul D

Töömoodulite arvu saab reguleerida vastavalt hapnikuvajadusele.

Madala koormuse ajal töötab vähem mooduleid.

Tippkoormuse ajal saab aktiveerida lisamooduleid.

See konfiguratsioon pakub mitmeid tehnilisi eeliseid:

paindlik hapniku tootmine;

lihtsam hooldus;

etapiviisiline võimsuse suurendamine;

paranenud koondamine;

lihtsam transport;

ja kohandatavam süsteemi juhtimine.

Detsentraliseeritud reoveepuhastuse jaoks võivad konteinerisse paigutatud PSA hapnikusüsteemid paigaldust veelgi lihtsustada.

PSA seadmed, õhupuhastussüsteem, juhtkapp, hapnikupuhvri paak ja abiseadmed saab integreerida kompaktsesse paketti olenevalt projekti nõuetest.

PSA hapnik on osa terviklikust ravisüsteemist

PSA hapnikku ei tohiks pidada iseseisvaks reoveepuhastustehnoloogiaks.

See ei eemalda otseselt KHT, ammoniaaki, hõljuvaid aineid ega muid saasteaineid.

Selle asemel varustab see hapnikuga bioloogilisi ja oksüdatsiooniprotsesse, mis nõuavad hapnikku.

Tüüpiline ravisüsteem võib hõlmata järgmist:

Sõelumine → Tasandamine → Eeltöötlus → Bioloogiline töötlemine → Sekundaarne selgitamine või membraani eraldamine → Täiustatud töötlemine → Desinfitseerimine

PSA hapnik toetab peamiselt selle protsessi hapnikku nõudvaid sektsioone.

Seetõttu on selle roll sarnane teiste kriitiliste utiliitidega: see tagab protsessi tingimused, mis on vajalikud bioloogilise süsteemi nõuetekohaseks toimimiseks.

See eristus on oluline reoveepuhastustehnoloogiate hindamisel.

Küsimus ei tohiks olla:

"Kas PSA hapnik suudab heitvett ise puhastada?"

Õige küsimus on:

"Kas kontrollitud hapniku tootmine võib parandada valitud reoveepuhastusprotsessi hapnikuvarustust ja tööstabiilsust?"

Miks PSA hapnik muutub olulisemaks?

Reoveetööstus liigub mitme olulise suundumuse suunas:

suuremad ravikoormused;

rangemad nõuded lämmastiku eemaldamisele;

väiksemad taimede jalajäljed;

detsentraliseeritud ravi;

suurem automatiseerimine;

vee taaskasutus;

modulaarne tehase projekteerimine;

ja parem energiajuhtimine.

Kõik need suundumused suurendavad kontrollitava hapnikuvarustuse tähtsust.

Tavaline õhutussüsteem reguleerib peamiselt õhuhulka.

PSA hapnikusüsteem pakub veel ühe tehnilise parameetri:hapniku kontsentratsioon.

See täiendav kontrolliaste võib olla väärtuslik, kui bioloogiline protsess läheneb hapnikuülekande piirangule.

Suure koormusega tööstusreovee, kompaktsete bioloogiliste reaktorite, MBR-süsteemide, lämmastiku eemaldamise protsesside ja kaugpuhastusrajatiste puhul võib hapnikuga rikastamine saada seetõttu protsessi kavandamise oluliseks osaks.

Lõplikud kaalutlused: kas PSA hapnik on hädavajalik?

PSA hapnik ei ole iga reoveepuhasti jaoks kohustuslik.

Tavaline õhupõhine õhutussüsteem võib jääda kõige sobivamaks lahenduseks paljudes munitsipaal- ja tööstuslikes rakendustes.

Kui aga hapnikutarve muutub suureks, reaktori maht on piiratud, hapnikuülekande efektiivsus muutub kitsaskohaks või hapniku väline logistika on raskendatud, pakub PSA hapniku tootmine tehniliselt väärtuslikku alternatiivi.

Selle tähtsus tuleneb viiest põhivõimest:

Kohapealne hapniku tootmine
Hapnikku toodetakse otse puhastusasutuses suruõhust.

Pidev hapnikuvarustus
PSA-tsükkel võimaldab pidevat hapniku tootmist, sõltumata täielikult silindri asendamisest või vedela hapniku tarnimisest.

Kontrollitav hapniku kontsentratsioon
Hapniku rikastamine võib suurendada gaasi-vedeliku hapnikuülekande liikumapanevat jõudu.

Integratsioon automatiseeritud ravisüsteemidega
Hapnikuvoolu saab kooskõlastada lahustunud hapniku seire ja bioloogilise koormusega.

Ühilduvus kaasaegsete suure koormusega töötlemisprotsessidega
PSA hapnik võib toetada aktiivmuda, MBR-i, nitrifikatsiooni, aeroobset muda töötlemist ja muid hapnikust sõltuvaid protsesse.

Reoveepuhastuse tulevik ei seisne lihtsalt bioloogilistesse reaktoritesse õhu lisamises. See on umbeshapnikuülekande kontrollimine vastavalt tegelikule bioloogilisele nõudlusele.

PSA hapniku tootmine on praktiline viis selle kontrolli saavutamiseks. Õige suuruse ja kompressorite, hapnikutöötlussüsteemide, torujuhtmete, difuusorite ja protsessijuhtimisseadmetega integreeritud PSA hapnik võib muuta hapnikuvarustuse fikseeritud seadmest juhitavaks protsessiparameetriks.

Seetõttu muutub PSA hapnik kaasaegses reoveepuhastuses üha olulisemaks – mitte sellepärast, et iga puhasti vajab puhast hapnikku, vaid seetõttu, etstabiilne ja kontrollitav hapniku kättesaadavus on tõhusa bioloogilise töötlemise jaoks ülioluline.