Fin bubbla kontra grov bubbla luftning i kommunal avloppsbehandling

Luftning är den mest energikrävoche processen i kommunal avloppsrening, ofta redovisning för 45-60% av en anläggningens totala energiförbrukning .

En teknisk jämförelse mellan fin bubbla and grov Luftningssystem avslöjar betydande skillnader i deras effektivitet och driftskostnader, främst drivna av den grundläggande fysiken för gasöverföring.

Syreöverföringseffektivitet (OTE)

Syreöverföringseffektivitet (OTE) är ett mått på hur effektivt ett luftningssystem överför syre från luften till avloppsvattnet. Kärnprincipen är att en större bubbelytan och en längre kontakttid med vätskan resulterar i högre syreöverföring.

*Fina bubbla diffusorer: Dessa diffusorer producerar små bubblor, vanligtvis 1-3 mm i diameter. En given volym luft, när den är uppdelad i många små bubblor, har en betydligt större kumulativ ytarea än samma volym i några stora bubblor. Dessutom stiger de mindre bubblorna långsammare och ökar sin kontakttid med vattnet. Som ett resultat har fina bubbelsystem en hög OTE, ofta allt från 20% till över 40% .

*Grov bubbla diffusorer: Dessa producerar större bubblor, vanligtvis över 6 mm i diameter. De större bubblorna stiger snabbt till ytan, vilket resulterar i en mycket kortare kontakttid och en lägre total ytarea för syreöverföring. Följaktligen är deras OTE betydligt lägre, vanligtvis mindre än 10% .

Standard luftningseffektivitet (SAE)

Standard luftningseffektivitet (SAE) är en mer omfattande metrisk som kvantifierar mängden syre som överförs per konsumerad energi. Det mäter systemets övergripande effektivitet genom att ta hänsyn till både OTE och den kraft som krävs för att driva blåsarna. Det uttrycks ofta i pund eller kilogram syre per hästkrafttimma (LB O2 /HP-HR).

*Fina bubbelsystem: På grund av deras överlägsna OTE kräver fina bubbelsystem mycket mindre tryckluft från blåsare för att uppnå samma upplösta syrenivå (DO). Detta översätts direkt till lägre kraftförbrukning. Deras SAE -värden sträcker sig vanligtvis från 4,0 till 7,0 lb O2/HP-HR eller högre

*Grova bubbelsystem: På grund av deras låga OTE behöver grova bubbelsystem en större volym luft och kraftfullare blåsare för att möta syrebehovet. Deras SAE är därför mycket lägre och sträcker sig vanligtvis från 1,5 till 3,0 lb O2/HP-HR .

Tips:

Systemdesign och variation: De angivna OTE- och SAE -värdena är endast allmänna intervall. Faktisk prestanda beror starkt på specifika designparametrar, såsom djupet på bassängen, vattentemperaturen, upplöst syre börvärde och typen av diffusormembran som används. Prestandan för ett väl utformat grova bubbelsystem kan ibland överlappa varandra med ett dåligt utformat fint bubbelsystem.

I vissa tillämpningar kan en kombination av båda systemen användas - FINE -bubblor för effektiv syreöverföring och grova bubblor (eller mekaniska blandare) för effektiv blandning.

Långsiktiga driftskostnadsbesparingar

Medan fina bubbelsystem kan ha en högre initialkapitalkostnad, leder de betydande besparingarna i energiförbrukningen till en mycket lägre totala ägandekostnader under systemets livslängd. Kraftbesparingarna kan vara betydande, vilket ofta minskar en anläggningens luftning av energikostnader med 30-50% eller mer.

Brantare initialkostnad för det fina bubbelsystemet, men med tiden skulle driftskostnaderna för det grova bubblesystemet klättra mycket högre, med den totala kostnadslinjen för det fina bubbelsystemet som utplattar och så småningom blir betydligt lägre.