Raportul testului de oxigenare cu aerare cu bule fine

În sistemul de tratare a apelor uzate, procesul de aerare reprezintă 45% până la 75% din consumul de energie al întregii stații de tratare a apelor uzate, pentru a îmbunătăți eficiența transferului de oxigen al procesului de aerare, actuala stație de tratare a apelor uzate este utilizată în mod obișnuit în microporoase. sisteme de aerare. În comparație cu sistemul de aerare a bulelor mari și mijlocii, sistemul de aerare microporos poate economisi aproximativ 50% din consumul de energie. Cu toate acestea, rata de utilizare a oxigenului din procesul său de aerare este, de asemenea, în intervalul 20% până la 30%. În plus, au existat mai multe zone în China pentru a utiliza tehnologia de aerare microporoasă pentru tratarea râurilor poluate, dar nu există cercetări despre cum să selectezi în mod rezonabil aeratoare microporoase pentru diferite condiții de apă. Prin urmare, optimizarea parametrilor de performanță de oxigenare a aeratorului microporos pentru producția și aplicarea efectivă este de mare importanță.

Există mulți factori care afectează performanța aerării și oxigenării microporoase, dintre care cei mai importanți sunt volumul de aerare, dimensiunea porilor și instalarea adâncimii apei.

În prezent, există mai puține studii privind relația dintre performanța de oxigenare a aeratorului microporos și dimensiunea porilor și adâncimea de instalare în țară și în străinătate. Cercetarea se concentrează mai mult pe îmbunătățirea coeficientului total de transfer al masei de oxigen și a capacității de oxigenare și neglijează problema consumului de energie în procesul de aerare. Luăm eficiența teoretică a puterii ca indice principal de cercetare, combinată cu capacitatea de oxigenare și tendința de utilizare a oxigenului, optimizăm inițial volumul de aerare, diametrul deschiderii și adâncimea de instalare atunci când eficiența de aerare este cea mai mare, pentru a oferi o referință pentru aplicație. a tehnologiei de aerare microporoasă în proiectul propriu-zis.

1.Materiale și metode

1.1 Test de configurare
Configurația de testare a fost realizată din plexiglas, iar corpul principal a fost un rezervor de aerare cilindric de 0,4 m × 2 m cu o sondă de oxigen dizolvat situată la 0,5 m sub suprafața apei (prezentat în Figura 1).


Figura 1 Instalarea testului de aerare și oxigenare

1.2 Materiale de testare
Aerator microporos, din membrană de cauciuc, diametru 215 mm, dimensiunea porilor 50, 100, 200, 500, 1 000 μm. tester de oxigen dizolvat sension378, HACH, SUA. Debitmetru cu rotor de gaz, interval 0~3 m3/h, precizie ±0,2%. Suflanta HC-S. Catalizator: CoCl2-6H2O, pur analitic; Deoxidant: Na2SO3, pur analitic.



1.3 Metoda de testare
Testul a fost efectuat folosind metoda statică nestaționară, adică Na2SO3 și CoCl2-6H2O au fost mai întâi dozate pentru dezoxigenare în timpul testului, iar aerarea a fost începută când oxigenul dizolvat în apă a fost redus la 0. Modificări ale concentrației de oxigen dizolvat. în apă au fost înregistrate de-a lungul timpului și s-a calculat valoarea KLa. Performanța de oxigenare a fost testată în diferite volume de aerare (0,5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3 m3/h), diferite dimensiuni ale porilor (50, 100, 200, 500, 1.000 μm) și diferite adâncimi de apă (0,8, 1,1, 1.3, 1.5, 1.8, 2.0 m), și s-a făcut referire și la CJ/T
3015.2 -1993 "Determinarea performanței de oxigenare a apei limpezi aerator" și stșiardele de testare a oxigenării în apă limpede din Statele Unite.

Utilizarea oxigenului (SOTE, %) este exprimată prin ecuația (4).

Unde: q - volum de aerare în stare standard, m3/h.

Eficiența teoretică a puterii [E, kg/(kW-h)] este exprimată prin ecuația (5).

Unde: P - puterea echipamentului de aerare, kW.

Indicatorii folosiți în mod obișnuit pentru evaluarea performanței de oxigenare a aeratorului sunt coeficientul de transfer al masei totale de oxigen KLa, capacitatea de oxigenare OC, rata de utilizare a oxigenului SOTE și eficiența teoretică a puterii E [7]. Studiile existente s-au concentrat mai mult pe tendințele coeficientului de transfer al masei totale de oxigen, capacitatea de oxigenare și utilizarea oxigenului și mai puțin pe eficiența teoretică a puterii [8, 9]. Eficiența teoretică a puterii, ca singur indice de eficiență [10], poate reflecta problema consumului de energie în procesul de aerare, care este punctul central al acestui experiment.

2.2 Efectul aerării asupra performanței de oxigenare

Performanța de oxigenare la diferite niveluri de aerare a fost evaluată prin aerarea la 2 m de jos a aeratorului cu o dimensiune a porilor de 200 μm, iar rezultatele sunt prezentate în Fig. 2.

Fig. 2 Variația K și a utilizării oxigenului cu viteza de aerare

După cum se poate observa din Fig. 2, KLa crește treptat odată cu creșterea volumului de aerare. Acest lucru se datorează în principal pentru că cu cât volumul de aerare este mai mare, cu atât aria de contact gaz-lichid este mai mare și eficiența oxigenării este mai mare. Pe de altă parte, unii cercetători au descoperit că rata de utilizare a oxigenului a scăzut odată cu creșterea volumului de aerare și o situație similară a fost găsită în acest experiment. Acest lucru se datorează faptului că la o anumită adâncime a apei, timpul de rezidență al bulelor în apă crește atunci când volumul de aerare este mic, iar timpul de contact gaz-lichid este prelungit; când volumul de aerare este mare, perturbarea corpului de apă este puternică, iar cea mai mare parte a oxigenului nu este utilizat în mod eficient și este în cele din urmă eliberat de la suprafața apei sub formă de bule în aer. Rata de utilizare a oxigenului derivată din acest experiment nu a fost ridicată în comparație cu literatura de specialitate, probabil pentru că înălțimea reactorului nu a fost suficient de mare, iar o cantitate mare de oxigen a scăpat fără a intra în contact cu coloana de apă, reducând rata de utilizare a oxigenului.

Variația eficienței energetice teoretice (E) cu aerare este prezentată în Fig. 3.

Fig. 3 Eficiența energetică teoretică în funcție de volumul de aerare

După cum se poate observa în Fig. 3, eficiența teoretică a puterii scade treptat odată cu creșterea aerului. Acest lucru se datorează faptului că rata standard de transfer de oxigen crește odată cu creșterea volumului de aerare în anumite condiții de adâncime a apei, dar creșterea muncii utile consumate de suflante este mai semnificativă decât creșterea ratei standard de transfer de oxigen, deci eficiența teoretică a puterii. scade odată cu creșterea volumului de aerare în intervalul de volum de aerare examinat în experiment. Combinând tendințele din Fig. 2 și 3, se constată că cea mai bună performanță de oxigenare se realizează la un volum de aerare de 0,5 m3/h.

2.3 Efectul dimensiunii porilor asupra performanței de oxigenare

Dimensiunea porilor are o mare influență asupra formării bulelor, cu cât dimensiunea porilor este mai mare, cu atât dimensiunea bulei este mai mare. Bulele asupra performanței de oxigenare a impactului se manifestă în principal în două aspecte: în primul rând, cu cât bulele individuale sunt mai mici, cu atât este mai mare suprafața totală a bulei, cu atât este mai mare zona de contact de transfer de masă gaz-lichid, cu atât este mai favorabilă transferul de oxigen; În al doilea rând, cu cât bulele sunt mai mari, cu atât este mai puternic rolul de a agita apa, amestecul gaz-lichid între mai rapid, cu atât efectul oxigenării este mai bun. Adesea, primul punct din procesul de transfer de masă joacă un rol major. Testul va fi volumul de aerare setat la 0,5 m3/h, pentru a examina efectul mărimii porilor asupra KLa și a utilizării oxigenului, vezi Figura 4.


Figura 4. Curbele de variație a KLa și a utilizării oxigenului cu dimensiunea porilor

După cum se poate observa din Fig. 4, atât KLa, cât și utilizarea oxigenului au scăzut odată cu creșterea dimensiunii porilor. În condițiile aceleiași adâncimi a apei și volum de aerare, KLa aeratorului cu deschidere de 50 μm este de aproximativ trei ori mai mare decât cel al aeratorului cu deschidere de 1.000 μm. Prin urmare, atunci când aeratorul este instalat la o anumită adâncime de apă, cu atât deschiderea capacității de oxigenare a aeratorului și utilizarea oxigenului sunt mai mici.

Variația eficienței teoretice a puterii cu dimensiunea porilor este prezentată în Fig.

Fig. 5 Eficiența energetică teoretică în funcție de dimensiunea porilor
După cum se poate observa din Fig. 5, eficiența teoretică a puterii arată o tendință de creștere și apoi de scădere odată cu creșterea dimensiunii deschiderii. Acest lucru se datorează faptului că, pe de o parte, aeratorul cu deschidere mică are un KLa mai mare și o capacitate de oxigenare, ceea ce este favorabil oxigenării. Pe de altă parte, pierderea de rezistență la o anumită adâncime a apei crește odată cu scăderea diametrului deschiderii. Atunci când reducerea mărimii porilor asupra pierderii de rezistență a efectului de promovare este mai mare decât rolul transferului de masă de oxigen, eficiența teoretică a puterii va fi redusă odată cu reducerea dimensiunii porilor. Prin urmare, atunci când diametrul deschiderii este mic, eficiența teoretică a puterii va crește odată cu creșterea diametrului deschiderii, iar diametrul deschiderii de 200 μm pentru a ajunge la valoarea maximă de 1,91 kg/(kW-h); când diametrul deschiderii > 200 μm, pierderea de rezistență în procesul de aerare nu mai joacă un rol dominant în procesul de aerare, KLa și capacitatea de oxigenare odată cu creșterea diametrului deschiderii aeratorului se vor reduce și, prin urmare, teoretic eficiența energetică prezintă o tendință semnificativă de scădere.

2.4 Efectul adâncimii apei de instalare asupra performanței de oxigenare

Adâncimea apei în care este instalat aeratorul are un efect foarte semnificativ asupra efectului de aerare și oxigenare. Ținta studiului experimental a fost un canal de apă mică de mai puțin de 2 m. Adâncimea de aerare a aeratorului a fost determinată de adâncimea apei din bazin. Studiile existente se concentrează în principal pe adâncimea scufundată a aeratorului (adică, aeratorul este instalat pe fundul piscinei, iar adâncimea apei este mărită prin creșterea cantității de apă), iar testul se concentrează în principal pe adâncimea de instalare a piscinei. aerator (adică, cantitatea de apă din piscină este menținută constantă, iar înălțimea de instalare a aeratorului este ajustată pentru a găsi cea mai bună adâncime a apei pentru efectul de aerare), iar modificările KLa și utilizarea oxigenului cu adâncimea apei sunt prezentat în Fig. 6.


Fig. 6 Curbele de variație a K și a utilizării oxigenului cu adâncimea apei
Figura 6 arată că, odată cu creșterea adâncimii apei, atât KLa, cât și utilizarea oxigenului prezintă o tendință clară de creștere, KLa difezând de mai mult de patru ori la 0,8 m adâncimea apei și 2 m adâncimea apei. Acest lucru se datorează faptului că, cu cât apa este mai adâncă, cu atât timpul de rezidență al bulelor în coloana de apă este mai lung, cu atât timpul de contact gaz-lichid este mai lung, cu atât efectul de transfer al oxigenului este mai bun. Prin urmare, cu cât aeratorul este instalat mai adânc, cu atât este mai propice capacitatea de oxigenare și utilizarea oxigenului. Dar instalarea adâncimii apei crește în același timp și pierderea de rezistență va crește, pentru a depăși pierderea de rezistență, este necesară creșterea cantității de aerare, ceea ce va duce inevitabil la o creștere a consumului de energie și a costurilor de operare. Prin urmare, pentru a obține adâncimea optimă de instalare, este necesar să se evalueze relația dintre eficiența teoretică a puterii și adâncimea apei, vezi Tabelul 1.

Tabelul 1 Eficiența energetică teoretică în funcție de adâncimea apei
Adâncime/m	E/(kg.kw-1.h-1)	Adâncime/m	E/(kg.kw-1.h-1)
0.8	0.50	1.1	1.10

Tabelul 1 arată că eficiența energetică teoretică este extrem de scăzută la o adâncime de instalare de 0,8 m, cu doar 0,5 kg/(kW-h), ceea ce face ca aerarea apei de mică adâncime să fie inadecvată. Instalarea adâncimii apei de 1,1 ~ 1,5 m, datorită creșterii semnificative a capacității de oxigenare, în timp ce aeratorul prin efectul de rezistență nu este evident, astfel încât eficiența teoretică a puterii crește rapid. Pe măsură ce adâncimea apei crește până la 1,8 m, efectul pierderii rezistenței asupra performanței de oxigenare devine din ce în ce mai semnificativ, ceea ce duce la creșterea eficienței teoretice a puterii tinde să se stabilească, dar arată totuși o tendință de creștere, iar în instalație din adâncimea apei de 2 m randamentul teoretic de putere ajunge la maximum 1,97 kg/(kW-h). Prin urmare, pentru canale < 2 m, aerarea de fund este preferată pentru oxigenarea optimă.

3.Concluzie

Folosind metoda statică nestaționară pentru testul de oxigenare cu apă limpede cu aerare microporoasă, în condițiile de adâncime a apei de testare (< 2 m) și dimensiunea porilor (50 ~ 1 000 μm), coeficientul total de transfer al masei de oxigen KLa și utilizarea oxigenului au crescut odată cu instalarea adâncimii apei; odată cu creșterea dimensiunii porilor și scăderea. În procesul de creștere a volumului de aerare de la 0,5 m3/h la 3 m3/h, coeficientul total de transfer al masei de oxigen și capacitatea de oxigenare au crescut treptat, iar rata de utilizare a oxigenului a scăzut.

Eficiența teoretică a puterii este singurul indicator al eficacității. În condițiile de testare, eficiența teoretică a puterii cu aerarea și instalarea adâncimii apei crește, cu creșterea deschiderii mai întâi crește și apoi scade. Instalarea adâncimii apei și a deschiderii ar trebui să fie o combinație rezonabilă pentru a face performanța de oxigenare pentru a obține cea mai bună, în general, cu cât este mai mare adâncimea de selecție a apei a deschiderii aeratorului, cu atât mai mare.

Rezultatele testului indică faptul că aerarea apei de mică adâncime nu trebuie utilizată. La o adâncime de instalare de 2 m, un volum de aerare de 0,5 m3/h și un aerator cu dimensiunea porilor de 200 μm au dus la o eficiență teoretică maximă de putere de 1,97 kg/(kW-h).

Cele de mai sus sunt datele noastre de cercetare și dezvoltare, dedicate datelor pentru optimizarea continuă a performanței produsului, de la rădăcină pentru a rezolva deschiderea discului de aerare, pielea membranei EPDM ușor de spart, înfundat și alte probleme.

NIHAO este prima companie din China care a dezvoltat produse din cauciuc și plastic de peste douăzeci de ani ca senior lider în industria de tratare a apei , cu o echipă profesională de cercetare și dezvoltare și echipamente specializate din fabrică pentru a îmbunătăți acuratețea și productivitatea produselor.

Suntem specializati in productie tub duffuser and Difuzor de disc peste 10 ani. Aerarea pielii membranei disc folosim formula exclusivă fără ulei, după testarea continuă a echipei de cercetare și dezvoltare și îmbunătățirea noastră generală a îmbunătățirii performanței cuprinzătoare a pielii membranei, utilizarea de până la opt ani de neînfundare microporoasă. Nu numai utilizarea materialului EPDM de înaltă calitate 100% nou, ci și a adăugat 38% din proporția de negru de fum, prin diferite diametre de forță pentru a extinde complet performanța de rezistență a membranei pielii și rezistența la rupere pentru a consolida. Difuzorul nostru cu discuri are următoarele avantaje:

1. Anti-blocare, prevenire bună a returului, zonă mare de contact, rezistență puternică la coroziune

2. Membrana puternica rezistenta la rupere a pielii, rezistenta la apa, rezistenta la impact mai buna

3. Bule uniforme, aerare de înaltă eficiență, utilizare ridicată a oxigenului, economisire a energiei, reducerea eficientă a costurilor de operare

Avantajele tubului de aerare:

Ușor de asamblat, în partea de jos a țevii piscinei și a țevii de aerare într-una singură, nu necesită echipament suplimentar de conducte, prețul este mai mic decât al altor aeratoare microporoase. Aceeași rezistență la acid și alcali, nu ușor de îmbătrânit, viață lungă de funcționare. În umflătura de aerare, nu aerarea este aplatizată, aplatizată, microporoasă variabilă a fost închisă, astfel încât suspensia de aerare pentru o perioadă lungă de timp, nu va fi înfundată.

Echipa profesionistă NIHAO și personalul de cercetare și dezvoltare, pentru a vă oferi designul real al scenei, specificații rezonabile pentru a alege cel mai potrivit pentru aeratorul dvs.! Așteptăm cu drag să vă contactăm pentru a crea un viitor mai bun și mai curat!