Suspausto oro maišymo, o ne mechaninio maišymo, projektavimo metodai

Vandens valymo inžinerijoje vienetiniams procesams, tokiems kaip koaguliacijos rezervuarai, flokuliacijos rezervuarai ir minkštinimo reakcijos rezervuarai, reikalingas itin didelis vandens maišymo vienodumas. Tradiciškai maišymas pasiekiamas įrengiant mechaninius maišytuvus. Tačiau didėjant energijos sąnaudoms ir įgyvendinant „dvigubos-anglies“ politiką, vis daugiau projektų pradeda bandyti mechaninį maišymą pakeisti suslėgtu oru, kad būtų pasiekti energijos taupymo ir emisijų mažinimo tikslai. Šiame straipsnyje pateikiami vandens valymo specialistams skirti pneumatinio maišymo technologijos principai, skaičiavimo metodai ir taikymo vertė.

Įprastiniuose vandens valymo procesuose maišytuvai paprastai įrengiami maišymo rezervuaruose, flokuliacijos rezervuaruose ir minkštinimo reakcijos rezervuaruose. Variklis varo irklas, kad suktųsi, sukurdamas sūkurius ir kirpimą vandenyje, taip skatinant kruopštų cheminių medžiagų ir žalio vandens maišymą. Tačiau mechaninis maišymas turi šias problemas:

1. Didelis energijos suvartojimas

Didelio masto-nuotekų valymo įrenginiuose mechaninių maišytuvų galia paprastai yra nuo 2 iki 15 kW, o jų veikimo laikas yra ilgas, o energijos suvartojimas per metus yra didelis.

2. Didelės priežiūros išlaidos

Maišytuvuose yra daug lengvai pažeidžiamų komponentų, tokių kaip varikliai, reduktoriai, movos ir sparnuotės. Kasdienė priežiūra ir dalių keitimas reikalauja daug laiko-ir daug darbo{2}}.

3. Netolygus srauto laukas bake

Kai kuriose netaisyklingos formos rezervuaruose ar didelėse -tūrio reakcijos rezervuaruose mechaninis maišymas lengvai sukuria „negyvas zonas“, todėl maišymosi efektai yra nepatenkinami.

Todėl veiksmingesnių ir{0}} energiją taupančių maišymo technologijų paieška tapo tendencija.

Suspausto oro maišymas – tai technologija, kuri sukuria burbuliukus įleidžiant suslėgtą orą į bako dugną arba sieneles. Kai oro burbuliukai kyla vandenyje, jie sukuria oro srautą į viršų, tuo pat metu varydami aplinkinį vandenį, kad susidarytų cirkuliuojantis srautas. Palyginti su mechaniniu maišymu, pneumatinis maišymas turi keletą reikšmingų pranašumų: (1) energijos taupymas ir mažesnės sąnaudos; nereikia montuoti didelės-galios maišytuvo, centralizuotam oro tiekimui reikia tik vieno oro kompresoriaus; (2) Nėra mechaninio susidėvėjimo; praktiškai nereikalauja priežiūros; (3) vienodesnis srauto laukas; pagrįstas burbulų paskirstymas leidžia išvengti „negyvų zonų“; (4) taip pat turi aeravimo funkciją; kai kuriuose procesuose jis gali padėti padidinti ištirpusio deguonies kiekį. III. Oro tūrio apskaičiavimas Daugelis projektų apima tokio tipo modifikacijas, tačiau dažnai be jokio mokslinio pagrindo, savavališkai prijungiant oro tiekimo vamzdį į baseiną, dėl ko rezultatai yra nepatenkinami.

Daugelis projektų yra susiję su tokio tipo modifikacijomis, tačiau dažnai be jokio mokslinio pagrindo, savavališkai prijungiant oro šaltinio vamzdį į rezervuarą, o tai lemia nepatenkinamus rezultatus.

Oro tūrį, reikalingą aeracijai ir maišymui, galima apskaičiuoti pagal šią formulę.

Formulėje: Qa yra oro srautas, reikalingas aeracijai ir maišymui standartinėmis sąlygomis, m³/min; Pt yra pradinio maišytuvo veleno galia, kW, kuri gali būti laikoma 0,75–0,90 variklio galios; h yra vandens gylis oro paskirstymo įleidimo angoje, m.

Oro slėgį (manometrinį slėgį), reikalingą aeracijai ir maišymui, galima apskaičiuoti pagal šią formulę.

Formulėje: pc – oro slėgis (manometrinis slėgis), reikalingas aeracijai ir maišymui, kPa; Δph – statinis slėgis vandens gylyje, kPa, Δph=9.81 × h; Δpf yra slėgio nuostoliai išilgai dujotiekio ir vietiniuose taškuose, kPa, kuriuos galima apskaičiuoti remiantis atitinkamu straipsniu „Aeracinių pūstuvų galios ir slėgio nustatymo metodai“ šioje viešoje paskyroje per nuorodą šio straipsnio pabaigoje; Δpd yra oro paskirstymo galvutės slėgio nuostolis, kPa, kurį galima pasitarti su gamintoju ir paprastai yra 3–15 kPa.

1. Burbulo skersmuo ir kilimo greitis

Remiantis literatūra, burbulo skersmuo paprastai yra apie 5 mm, o oro tūris paprastai sudaro 10% skysčio srauto. Kuo mažesnis burbulo skersmuo, tuo lėtesnis kilimo greitis ir geresnis skysčio maišymo efektas, tačiau suspausto oro energijos sąnaudos yra šiek tiek didesnės; jei burbulo skersmuo per didelis, maišymo efektyvumas sumažės.

2. Vamzdynų ir oro paskirstymo įtaisas

Oro paskirstymo galvutės turi būti tolygiai paskirstytos, o dažniausiai naudojami porėti vamzdžiai arba mikroporingos aeracijos galvutės. Konstrukcija turi užtikrinti, kad burbuliukai būtų tolygiai paskirstyti bake, kad būtų išvengta vietinių „trumpųjų jungimų“.

3. Baseino hidraulinės charakteristikos
Giliuose baseinuose oro burbuliukai patiria didesnius nuostolius kylant, todėl jiems reikia didesnio{0}}slėgio suspausto oro.

Santrauka
„Dvigubos anglies“ (anglies dioksido, anglies sekvestracijos ir anglies išmetimo) kontekste suspausto oro maišymo technologija siūlo vandens valymo įrenginius labai efektyvų,{0}}taupantį energiją ir mažai priežiūros reikalaujantį maišymo metodą. Racionaliai apskaičiuojant oro suvartojimą ir slėgį, optimizuojant oro paskirstymo konstrukciją ir kontroliuojant burbuliukų dydį, galima pasiekti tolygesnį maišymą nei mechaninis maišymas, tuo pačiu žymiai sumažinant eksploatavimo išlaidas. Ateityje, kuriant pažangias valdymo sistemas, pneumatinis maišymas bus susietas su vandens kokybės stebėjimu internetu, leidžiančiu tiekti orą pagal poreikį ir dinamiškai taupyti energiją, o tai rodo didelį pritaikymo potencialą komunalinio vandens valymo, pramoninio cirkuliacinio vandens ir cheminių reakcijų srityse.