טיפול בשפכים מודרני תלוי יותר ויותר באספקת חמצן מבוקרת. בין אם היישום הוא טיפול בשפכים עירוני, טיפול בשפכים תעשייתיים, ניהול שפכים בחקלאות ימית, טיפול בשפכים מעיבוד מזון או שפכים אורגניים בעלי חוזק גבוה, הטיפול הביולוגי מסתמך על מיקרואורגניזמים שדורשים חמצן כדי להמיר מזהמים לתרכובות יציבות יותר.

במפעלי טיהור קונבנציונליים, החמצן מוכנס בדרך כלל דרך מערכות אוורור מכניות באמצעות אוויר הסביבה. עם זאת, האוויר מכיל רק כ-21% חמצן, מה שמגביל את ריכוז החמצן הזמין לתהליך הביולוגי. ככל שעומסי שפכים גדלים ומערכות הטיפול הופכות לקומפקטיות יותר, יעילות יותר באנרגיה ואוטומטיות, מפעילי הטיפול זקוקים לשליטה רבה יותר על העברת חמצן במקום להגדיל את קיבולת המפוח.

זה המקום שבו ייצור חמצן PSA הופך להיות חשוב.

A מחולל חמצן PSAמייצר חמצן באתר על ידי הפרדת חמצן מאוויר דחוס באמצעות ספיחה בתנודת לחץ. במקום להיות תלוי לחלוטין בגלוני חמצן או חמצן נוזלי בתפזורת, מערכת PSA יכולה לספק זרם חמצן רציף ישירות לתהליך הטיפול בשפכים.

עבור מתקני שפכים מודרניים, הערך של חמצן PSA אינו רק טוהר החמצן שלו. חשיבותו נובעת מהשילוב שלאספקה ​​רציפה, ריכוז חמצן ניתן לשליטה, יציבות תהליך, ייצור מבוזר ותאימות למערכות העברת חמצן בעלות יעילות גבוהה.

מדוע חמצן הוא קריטי בטיפול בשפכים

תהליכי טיפול רבים בשפכים תלויים במיקרואורגניזמים אירוביים.

לא ניתן להסיר ביעילות תרכובות אורגניות, אמוניה ומזהמים מתכלים אחרים אלא אם כן המערכת הביולוגית מקבלת מספיק חמצן. בתהליך בוצה פעילה, למשל, מיקרואורגניזמים צורכים חמצן מומס תוך חילוף חומרים אורגני.

תגובת חמצון אירובית פשוטה יכולה להיות מיוצגת כך:

חומר אורגני + O₂ → CO₂ + H₂O + ביומסה חדשה

לצורך ניטריפיקציה, נדרש חמצן גם כדי להמיר אמוניה לניטריט ולאחר מכן לחנקה:

NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻

תגובות אלו מחברות ישירות את זמינות החמצן עם ביצועי הטיפול.

אם הכור הביולוגי אינו מקבל מספיק חמצן, עלולות להתרחש מספר בעיות:

סילוק החומר האורגני פוחת.

חמצון אמוניה הופך לבלתי שלם.

ריכוז החמצן המומס יורד.

פעילות מיקרוביאלית הופכת לבלתי יציבה.

מאפייני הבוצה עלולים להידרדר.

ריח ומזהמים לא מטופלים יכולים לעלות.

מתקן הטיהור עלול להיכשל בשמירה על איכות הקולחים הנדרשת.

לכן, חמצן אינו רק כלי עזר במפעל אירובי לטיפול בשפכים. זה אקלט תהליך.

האתגר הוא שדרישת החמצן אינה קבועה.

זרימת שפכים, ריכוז COD, העמסת אמוניה, טמפרטורה, ריכוז ביומסה, גיל הבוצה ופעילות ביולוגית יכולים כולם לשנות את דרישת החמצן. מתקן טיהור זקוק אפוא למערכת אספקת חמצן שיכולה להגיב לתנאי התהליך המשתנים.

המגבלה של אוורור אוויר אטמוספרי

מפעלי טיהור שפכים מסורתיים משתמשים בדרך כלל במפוחים כדי לספק אוויר אטמוספרי למיכלי אוורור.

מכיוון שאוויר אטמוספרי מכיל כ-21% חמצן, יש להעביר כמות גדולה של אוויר כדי להעביר מספיק חמצן למי השפכים.

לדוגמה, אם כור ביולוגי דורש קצב העברת חמצן גבוה, ייתכן שהמפעל יצטרך להגדיל:

קיבולת מפוח;

זרימת אוויר;

צפיפות מפזר;

לחץ אוורור;

קוטר צינור;

או שעות פעילות.

עם זאת, פשוט הגדלת נפח האוויר לא תמיד מייצרת שיפורים פרופורציונליים בהעברת החמצן.

תהליך העברת החמצן תלוי במספר גורמים, כולל:

ריכוז החמצן בשלב הגז;

גודל בועות;

טמפרטורת מי שפכים;

ריכוז חמצן מומס;

לחץ הידרוסטטי;

יעילות מפזר;

עומק הכור;

מאפייני שפכים;

ותנאי העברה המונית.

זה יוצר בעיה הנדסית חשובה.

מתקן טיהור עשוי להעביר כמות גדולה מאוד של אוויר תוך העברת כמות מוגבלת יחסית של חמצן למים.

חמצן PSA משנה מצב זה על ידי הגדלת ריכוז החמצן של הגז המסופק למערכת האוורור.

מהו PSA Oxygen?

PSA מייצגספיחת לחץ נדנדה.

מחולל חמצן PSA מפריד בין חמצן לאוויר דחוס באמצעות חומר סופח, בדרך כלל מסננת מולקולרית.

אוויר ההזנה הבסיסי מכיל מספר מרכיבים עיקריים, כולל חנקן וחמצן. המסננת המולקולרית סופחת בעדיפות חנקן בלחץ תוך שהיא מאפשרת מעבר לגז עשיר בחמצן.

מחזור יצירת חמצן PSA טיפוסי מכיל מספר שלבים:

אוויר דחוס נכנס לכלי ספיחה.

חנקן נספג באופן מועדף על ידי המסננת המולקולרית.

גז מועשר בחמצן יוצא מהכלי.

כלי הספיחה מוריד לחץ.

חנקן נספג משתחרר.

המסננת המולקולרית מתחדשת.

הכלי השני משתלט על הספיחה.

המחזור ממשיך באופן אוטומטי.

שני כלי ספיחה או יותר פועלים בדרך כלל לסירוגין.

בעוד כלי אחד מייצר חמצן, כלי אחר עובר התחדשות. פעולה מחזורית זו מאפשרת למערכת לספק זרם חמצן רציף יחסית.

ריכוז החמצן המדויק תלוי בתכנון מערכת ה-PSA, מאפייני הסופח, לחץ הפעולה, קצב הזרימה והיישום הנדרש.

לטיפול בשפכים, הנקודה החשובה היא ש-PSA מספקגז מועשר בחמצן לפי דרישה במקום להסתמך רק על אוויר אטמוספרי.

כיצד PSA Oxygen משפר את הטיפול הביולוגי

היתרון ההנדסי העיקרי של העשרת חמצן הוא בכך שהגז הנכנס לכור הביולוגי מכיל ריכוז חמצן גבוה יותר מאוויר אטמוספרי רגיל.

זה יכול לשפר את הכוח המניע להעברת חמצן משלב הגז למי השפכים.

קצב העברת החמצן יכול להתבטא באופן רעיוני כך:

OTR=kLa × (C* − CL)

אֵיפֹה:

OTR= קצב העברת חמצן;

kLa= מקדם העברת חמצן הכולל;

C*= ריכוז חמצן מומס רוויה;

CL= ריכוז החמצן המומס בפועל בנוזל.

הגדלת ריכוז החמצן בגז המסופק יכולה להגדיל את ריכוז החמצן היעיל הזמין להעברה.

זה הופך שימושי במיוחד כאשר לכור הביולוגי יש:

העמסה אורגנית גבוהה;

העמסת אמוניה גבוהה;

ריכוז אלכוהול מעורב גבוה;

נפח כור מוגבל;

מיכלי אוורור עמוק;

מגבלות העברת חמצן;

או דרישות קולחים מחמירות.

במקום לפתור מחסור בחמצן רק על ידי הגדלת נפח האוויר, מתקן הטיהור יכול להגדיל אתריכוז החמצן של הגז המסופק.

זוהי גישה שונה מהותית לאופטימיזציה של אוורור.

PSA מערכות חמצן ובוץ פעיל

בוצה פעילה נותרה אחת הטכנולוגיות הנפוצות ביותר לטיפול בשפכים ביולוגיים.

התהליך מורכב בדרך כלל מאגן אוורור ואחריו הפרדת מוצק-נוזל.

בתוך אגן האוורור, מיקרואורגניזמים צורכים מזהמים אורגניים בעוד חמצן מסופק דרך מפזרים או מכשירי אוורור אחרים.

דרישת החמצן יכולה לעלות באופן משמעותי כאשר שפכים זורמים מכילים ריכוזים גבוהים של חומרים אורגניים מתכלים.

לדוגמה, מי שפכים מ:

עיבוד מזון;

ייצור משקאות;

בתי מטבחיים;

ייצור נייר;

ייצור תרופות;

עיבוד טקסטיל;

תעשיות כימיות;

עשוי להיות בעל העמסה אורגנית גבוהה משמעותית מזו של ביוב ביתי טיפוסי.

כאשר דרישת החמצן עולה על יכולת ההעברה האפקטיבית של מערכת האוורור, על המפעל להגביר את עוצמת האוורור.

חמצן PSA יכול להשלים או להחליף חלק מאספקת האוויר האטמוספרי.

ניתן להחדיר את הגז העשיר בחמצן דרך מפזרים קיימים או ייעודיים, בהתאם לתכנון המערכת. מכיוון שהגז מכיל ריכוז חמצן גבוה יותר, הכור הביולוגי יכול להשיג את העברת החמצן הנדרשת עם נפח גז נמוך יותר.

זה חשוב במיוחד כאשר למיכל האוורור הקיים יש שטח פיזי מוגבל.

PSA חמצן להסרת אמוניה וניטריפיקציה

פינוי חנקן הוא אחד התהליכים הביולוגיים התובעניים ביותר בטיפול בשפכים.

חיידקים מחנקים דורשים חמצן כדי לחמצן אמוניה.

ניתן לפשט את תגובת הניטריפיקציה הכוללת כך:

NH₄⁺ + O₂ → NO₃⁻ + H⁺ + H₂O

המסלול הביוכימי בפועל מתרחש במספר שלבים, אך העיקרון ההנדסי הוא פשוט:ניטריפיקציה דורשת סביבה אירובית יציבה.

כאשר חמצן מומס הופך לבלתי מספיק, ביצועי הניטריפיקציה עלולים לרדת.

זה יכול להפוך לבעיה בשפכים המכילים ריכוזי אמוניה גבוהים, במיוחד כאשר מתקני טיהור פועלים תחת:

העמסת חנקן גבוהה;

תנאי טמפרטורה נמוכה;

ריכוז ביומסה גבוה;

זמני אחזקת בוצה ארוכים;

או מגבלות קפדניות להזרמת אמוניה.

חמצן PSA יכול לספק מקור חמצן מרוכז יותר לשלב הניטריפיקציה.

במקום להגדיל את זרימת האוויר במפוחים ללא הגבלת זמן, מפעילים יכולים להשתמש בהעשרת חמצן כדי להגביר את זמינות החמצן בתוך הכור הביולוגי.

זה הופך את החמצן PSA לרלוונטי במיוחד עבור מפעלי שפכים שבהם סילוק חנקן הוא יעד טיפול מרכזי.

PSA Oxygen בטיפול בשפכים MBR

ביו-ריאקטורים של ממברנה, הידועים בדרך כלל כמערכות MBR, משלבים טיפול ביולוגי עם הפרדת ממברנה.

בהשוואה למערכות בוצה פעילה קונבנציונלית, MBRs יכולים לפעול עם ריכוזי ביומסה גבוהים יותר וטביעות רגל קטנות יותר של הכור.

עם זאת, ריכוז ביומסה גבוה יוצר גם דרישת חמצן גדולה יותר ליחידת נפח כור.

הכור הביולוגי חייב לשמור על מספיק חמצן לחילוף חומרים מיקרוביאלי בזמן שמערכת הממברנה פועלת בתנאים מבוקרים.

אספקת חמצן הופכת אפוא לפרמטר עיצובי חשוב.

ניתן לשלב חמצן PSA במערכות אוורור MBR כדי לספק גז מועשר בחמצן כאשר אוורור אוויר קונבנציונלי אינו יכול לעמוד ביעילות בדרישת התהליך.

הבקשה עשויה לכלול:

אוורור כור ביולוגי;

ניקוי קרום;

העשרת חמצן;

או אזורים ייעודיים עם ביקוש גבוה לחמצן.

התצורה הספציפית תלויה בתכנון תהליך MBR.

עבור מתקני טיפול קומפקטיים, העשרת חמצן יכולה להיות שימושית במיוחד מכיוון שהגדלת ריכוז החמצן עשויה לספק יכולת טיפול נוספת מבלי לדרוש גידול פרופורציונלי בתשתית טיפול באוויר.

PSA חמצן לשפכים תעשייתיים

שפכים תעשייתיים מציגים לעתים קרובות פרופיל דרישת חמצן מורכב יותר מהביוב העירוני.

הרכב השפכים יכול להשתנות באופן משמעותי בהתאם ללוחות הזמנים של הייצור, חומרי הגלם, מחזורי הניקוי ותהליכי הייצור.

תעשיות שעשויות לדרוש דרישת חמצן ביולוגית משמעותית כוללות:

עיבוד מזון

שפכים לעיבוד מזון יכולים להכיל ריכוזים גבוהים של תרכובות אורגניות מתכלות, שומנים, חלבונים ופחמימות.

טיפול אירובי דורש אפוא הכנסת חמצן משמעותית.

עיסת נייר

שפכים של עיסת נייר ונייר יכולים להכיל תרכובות אורגניות ומוצקים מרחפים הדורשים טיפול ביולוגי לפני פריקה או שימוש חוזר.

ייצור תרופות

שפכים פרמצבטיים עשויים להכיל תרכובות אורגניות מורכבות וריכוזי מזהמים משתנים.

לכן יש לשלוט בקפידה על תנאי הטיפול הביולוגי.

עיבוד טקסטיל

שפכי טקסטיל עשויים להכיל חומרים אורגניים, צבעים, חומרים פעילי שטח ותרכובות אחרות. בהתאם לתצורת התהליך, טיפול ביולוגי אירובי יכול להוות חלק מרכבת טיפול גדולה יותר.

ייצור כימיקלים

מי שפכים כימיים עשויים להיות בעלי הרכב משתנה מאוד ועשויים לדרוש טיפול מקדים לפני טיפול ביולוגי.

ביישומים אלה, אספקת חמצן יציבה חשובה מכיוון שביצועי הטיפול הביולוגי יכולים להשתנות במהירות כאשר זמינות החמצן אינה תואמת את העמסת המזהמים.

PSA בקרת חמצן וחמצן מומס

אחד ההיבטים החשובים ביותר של טיפול בשפכים מודרניים הוא בקרת תהליך אוטומטי.

מערכות אוורור מסורתיות לרוב שולטות בתפוקת המפוח על סמך מדידות חמצן מומס.

כאשר חמצן מומס יורד מתחת לטווח היעד, תפוקת המפוח עולה.

עם זאת, שיטה זו משתנה בעיקרכמות אוויר.

מערכת חמצן PSA מספקת משתנה בקרה נוסף:ריכוז חמצן.

מערכת הטיפול עשויה לווסת:

זרימת חמצן PSA;

יחס ערבוב חמצן-אוויר;

זרימת מפוח;

נקודת הגדר של חמצן מומס;

אזור אוורור;

ולחץ תפעול.

זה יוצר גמישות רבה יותר בבקרת התהליך.

לדוגמה, בתקופות של העמסת שפכים נמוכה, המערכת יכולה להפחית את ייצור החמצן.

כאשר עומס אורגני או אמוניה עולה, ניתן להגביר את ייצור החמצן כדי לשמור על רמת החמצן המומס הנדרשת.

פעולה זו מבוססת ביקוש מתאימה במיוחד למתקני טיהור שפכים אוטומטיים.

מדוע חמצן PSA מתאים למתקני שפכים מרוחקים

לא לכל מתקן לטיפול בשפכים יש גישה לתשתית אמינה לאספקת חמצן.

זה חשוב במיוחד עבור:

אתרי תעשייה מרוחקים;

פעולות כרייה;

מתקנים מהחוף;

מכוני טיהור כפריים;

מתקני ייצור מבודדים;

מערכות שפכים מבוזרות;

ומתקני טיפול זמניים.

בלוני חמצן מסורתיים דורשים הובלה והחלפה קבועה.

חמצן נוזלי בתפזורת דורש מיכלי אחסון, תשתית אספקה ​​ומערכות טיפול מתאימות.

מחולל חמצן PSA נוקט בגישה שונה.

הוא משתמש ב:

אוויר סביבה + מערכת אוויר דחוס + הפרדת PSA + אספקת חמצן

כל עוד למערכת יש אספקת חשמל מתאימה ותשתית אוויר דחוס, ניתן להפיק חמצן ישירות באתר הטיפול.

זה הופך את טכנולוגיית PSA למתאימה למתקנים שבהם לוגיסטיקת חמצן חיצונית אינה נוחה או לא אמינה.

PSA חמצן לעומת גלילי חמצן

בלוני חמצן מעשיים לדרישות חמצן בקנה מידה קטן או לסירוגין, אך הם פחות נוחים כאשר מתקן טיפול דורש חמצן רציף.

מערכת לטיפול בשפכים עשויה לפעול ברציפות במשך 24 שעות ביממה.

אם צריכת החמצן משמעותית, הסתמכות על צילינדרים יוצרת מספר דרישות תפעוליות:

אחסון צילינדר;

משלוח קבוע;

החלפת צילינדר;

ניטור לחץ;

הוֹבָלָה;

ניהול בטיחות;

ובקרת מלאי.

יצירת חמצן PSA מסיר את התלות בהחלפת צילינדר מתמשכת.

הגנרטור מייצר חמצן במקום ומספק אותו ישירות לתהליך.

זה הופך את PSA למתאים במיוחד ליישומי טיפול ביולוגי מתמשך.

חמצן PSA לעומת חמצן נוזלי

חמצן נוזלי יכול לספק ריכוז חמצן גבוה והוא נמצא בשימוש נרחב ביישומים תעשייתיים גדולים.

עם זאת, חמצן נוזלי דורש אחסון קריוגני ושרשרת אספקה ​​מתאימה.

המתקן צריך:

ציוד אחסון קריוגני;

ציוד אידוי;

תשתית מסירה;

ויסות לחץ;

ומערכות בטיחות מתאימות.

חמצן PSA פועל אחרת.

הוא מייצר חמצן מאוויר דחוס בנקודת השימוש.

עבור מתקני טיפול בשפכים הזקוקים לאספקת חמצן רציפה אך מתונה, ייצור PSA באתר יכול לספק תצורה מבוזרת יותר.

הטכנולוגיה המתאימה עדיין תלויה בדרישת החמצן, קנה המידה של המפעל, תשתית האתר, הטוהר הנדרש, דרישות היתירות ותנאי ההפעלה.

לכן אין להתייחס ל-PSA כתחליף אוניברסלי לכל מקור חמצן.

היתרון העיקרי שלו הואייצור באתר עם יכולת ייצור ניתנת לשליטה.

החשיבות של טוהר החמצן

אי הבנה נפוצה היא שטיפול בשפכים דורש תמיד את טוהר החמצן הגבוה ביותר האפשרי.

במציאות, טוהר החמצן צריך להיבחר בהתאם לדרישת התהליך.

ריכוז חמצן גבוה יותר יכול להגביר את הכוח המניע להעברת החמצן, אך ייצור חמצן בטוהר גבוה עשוי לדרוש תצורות ציוד ותנאי הפעלה שונים.

עבור יישומי שפכים רבים, המטרה ההנדסית היא לא רק:

"קבל את טוהר החמצן הגבוה ביותר האפשרי."

זה:

"לספק יכולת העברת חמצן מספקת עם פעולה יציבה וניתנת לשליטה."

הבחנה זו חשובה בעת תכנון מערכת חמצן PSA.

יש להתאים את מחולל החמצן ל:

זרימת חמצן נדרשת;

לחץ הפעלה;

ריכוז חמצן;

עומק אוורור;

מאפייני מפזר;

דרישת חמצן בשפכים;

יעד חמצן מומס;

ופרופיל תפעול יומי.

מערכת בגודל נכון חשובה יותר מאשר בחירת טוהר החמצן הנומינלי הגבוה ביותר.

ציוד העברת חמצן עדיין חשוב

התקנת מחולל חמצן PSA אינה מבטיחה אוטומטית יעילות גבוהה של העברת חמצן.

מערכת האוורור במורד הזרם נותרה קריטית.

החמצן חייב לעבור משלב הגז לשלב הנוזלי.

לכן, יש להעריך את מערכת ה-PSA יחד עם:

מפזרי בועות עדינות;

מערכות הזרקת חמצן;

מזרקי ונטורי;

מערבלים סטטיים;

מגעים ארוזים;

מערכות אוורור ממברנות;

או ציוד אחר להעברת גז-נוזל.

לדוגמה, מפזרי בועות עדינות מייצרים בועות קטנות יותר, ומגדילים את שטח המגע של גז-נוזל.

מיכלים עמוקים יותר יכולים גם להגדיל את זמן המגע והלחץ ההידרוסטטי.

לכן יש להעריך את המערכת השלמה כ:

מחולל חמצן PSA → צינור חמצן → ויסות לחץ → הפצת גז → מפזר/מזרק → שפכים → חמצן מומס

גישה זו ברמת המערכת שימושית יותר מהערכת מחולל החמצן בלבד.

PSA חמצן לטיפול בבוצה

בוצה מופעלת פסולת יכולה גם לדרוש חמצן במהלך תהליכי ייצוב אירובי.

עיכול בוצה אירובית משתמש במיקרואורגניזמים כדי לייצב חומר אורגני מתכלה בתנאי חמצן.

הדרישה לחמצן תלויה ב:

ריכוז בוצה;

תכולת מוצקים נדיפים;

טֶמפֶּרָטוּרָה;

זמן שמירה;

פעילות ביולוגית;

ותצורת תהליך.

אם העברת החמצן הופכת לבלתי מספקת, יעילות הייצוב עלולה לרדת.

חמצן PSA יכול לספק זרם גז מועשר בחמצן למערכות טיפול בבוצה אירובית שבהן מקור חמצן מרוכז יותר מועיל.

אותו עיקרון חל: זמינות החמצן חייבת להתאים לדרישת החמצן הביולוגית.

PSA חמצן בטיפול מתקדם בשפכים

טיפול בשפכים מודרני מתמקד יותר ויותר בהרחקת מזהמים אורגניים רגילים.

ייתכן שצמחי טיפול יצטרכו לטפל ב:

אַמוֹנִיָה;

חנקן כולל;

תרכובות אורגניות עקשן;

מזהמים תעשייתיים;

רֵיחַ;

דרישות שימוש חוזר במים;

ותקני פריקה מחמירים יותר ויותר.

ככל שדרישות הטיפול הופכות תובעניות יותר, תהליכים ביולוגיים עשויים לפעול קרוב יותר לגבולות העברת החמצן שלהם.

חמצן PSA יכול לתמוך במערכות אלו על ידי הגדלת זמינות החמצן מבלי לדרוש גידול פרופורציונלי בנפח האוויר הכולל.

זה רלוונטי במיוחד בעת שדרוג מפעל קיים.

במקום לבנות מחדש לחלוטין את אגן האוורור, מפעיל עשוי לחקור את העשרת החמצן כמרכיב אחד באסטרטגיית שדרוג הקיבולת.

האם זה אפשרי מבחינה טכנית תלוי במערכת המפזרים הקיימת, דרישת החמצן, גיאומטריית הכור, מערכת הפצת הגז והתנאים הידראוליים.

אופטימיזציית חמצן ואנרגיה של PSA

אוורור הוא בדרך כלל אחד התהליכים צורכי האנרגיה העיקריים בטיפול ביולוגי בשפכים.

מפוחים צורכים כוח חשמלי כדי לדחוס ולהניע כמויות גדולות של אוויר.

אם ניתן להשיג את אותה דרישת העברת חמצן עם זרימת גז כוללת קטנה יותר, דרישת הטיפול באוויר עשויה להיות מופחתת.

עם זאת, ייצור חמצן PSA עצמו צורך גם אנרגיה מכיוון שאוויר ההזנה חייב להיות דחוס.

לכן, ההשוואה ההנדסית הנכונה היא לא רק:

"PSA משתמש בפחות אוויר."

זה צריך להיות:

"כמה אנרגיה כוללת נדרשת כדי להעביר את כמות החמצן הנדרשת למי השפכים?"

חישוב זה צריך לשקול:

יעילות מדחס;

לחץ תפעול PSA;

התאוששות חמצן;

טוהר חמצן;

יעילות מפזר;

יעילות העברת חמצן;

יעילות מפוח;

אובדן לחץ בצנרת;

ודרישת חמצן בפועל בשפכים.

היתרון האנרגטי של חמצן PSA הוא לפיכך ספציפי ליישום.

מערכת מהונדסת כהלכה צריכה להשוות את מערכת האוורור השלמה ולא רכיב אחד בבידוד.

מרכיבים עיקריים של מערכת חמצן PSA לטיפול בשפכים

מערכת טיפוסית לייצור חמצן PSA יכולה לכלול מספר מרכיבים עיקריים.

מדחס אוויר

המדחס מספק אוויר הזנה בלחץ הנדרש בתהליך ההפרדה של PSA.

איכות אוויר דחוס יציבה חשובה מכיוון שזיהום שמן, מים וחלקיקים עלולים להשפיע על ביצועי המסננת המולקולרית.

מערכת טיפול באוויר

טיפול מקדים עשוי לכלול:

מסנני אוויר;

הסרת שמן;

הפרדת מים;

מייבשי אוויר;

ורכיבי טיהור אחרים.

התצורה המדויקת תלויה במדחס ובתכנון PSA.

מגדלי ספיחה של PSA

מגדלי הספיחה מכילים חומר מסננת מולקולרית.

מספר מגדלים פועלים לסירוגין כדי לספק יצירת חמצן מתמשכת.

מיכל מאגר חמצן

אגירת חמצן או מיכל חיץ עוזרים לייצב לחץ וזרימה בין ייצור PSA לצריכת חמצן.

מערכת בקרת חמצן

ניתן להשתמש במדדי זרימה, חיישני לחץ, מנתחי חמצן, שסתומים ובקרות PLC כדי לנטר ולווסת את המערכת.

צינור אספקת חמצן

הצינור מעביר חמצן מהגנרטור למערכת האוורור או ההזרקה.

בחירת החומר ודירוג הלחץ צריכים להתאים לדרישות שירות החמצן.

מערכת אוורור או הזרקה

החמצן מוכנס לבסוף למי השפכים דרך מפזרים, מזרקים, מערבלים או מכשיר אחר להעברת חמצן.

מה יש לקחת בחשבון בעת ​​בחירת ציוד חמצן PSA?

מכון טיהור שפכים לא צריך לבחור מחולל חמצן PSA רק על סמך כושר ייצור החמצן הנומינלי שלו.

יש להעריך מספר פרמטרים.

דרישת חמצן

קבע את דרישת החמצן בפועל של התהליך הביולוגי.

העיצוב צריך להתייחס לשיא ולא רק לטעינה ממוצעת.

טוהר החמצן

בחר את ריכוז החמצן הנדרש בהתאם לדרישות הביולוגיות וההעברה המונית.

לחץ הפעלה

לחץ האספקה ​​הנדרש תלוי בעומק מיכל האוורור, אובדן לחץ בצנרת, מאפייני המפזר וטכנולוגיית ההזרקה.

ויסות זרימה

מחולל החמצן צריך להיות מסוגל להתאים את התפוקה בהתאם לעומס הטיפול בשפכים.

איכות אוויר הזנה

אוויר דחוס חייב להיות מטופל כראוי כדי להגן על המסננת המולקולרית.

פרופיל תפעול

מפעל הפועל 24/7 דורש שיקולי תכנון מערכת שונים ממתקן שפכים לסירוגין.

עוֹדֶף

עבור מתקני טיפול קריטיים, מודולי PSA מרובים עשויים להיות עדיפים על יחידה אחת גדולה.

יתירות מודולרית יכולה לאפשר למפעל להמשיך לפעול כאשר מודול אחד דורש תחזוקה.

מערכות חמצן PSA מודולריות למפעלי שפכים

מודולריזציה הופכת חשובה יותר ויותר בטיפול בשפכים מודרניים.

במקום להתקין מחולל חמצן גדול מדי, ניתן לחלק את אספקת החמצן למספר מודולי PSA.

לְדוּגמָה:

מודול A + מודול B + מודול C + מודול D

ניתן להתאים את מספר מודולי ההפעלה בהתאם לדרישת החמצן.

בתקופות של עומס נמוך, פחות מודולים פועלים.

במהלך טעינת שיא, ניתן להפעיל מודולים נוספים.

תצורה זו מספקת מספר יתרונות הנדסיים:

ייצור חמצן גמיש;

תחזוקה קלה יותר;

הרחבת קיבולת מבוימת;

יתירות משופרת;

תחבורה קלה יותר;

ובקרת מערכת מותאמת יותר.

לטיפול מבוזר בשפכים, מערכות חמצן PSA במכולות יכולות לפשט עוד יותר את ההתקנה.

ניתן לשלב את ציוד ה-PSA, מערכת טיפול האוויר, ארון הבקרה, מיכל מאגר החמצן וציוד העזר בחבילה קומפקטית בהתאם לדרישות הפרויקט.

חמצן PSA הוא חלק ממערכת טיפולית שלמה

חמצן PSA לא צריך להיחשב כטכנולוגיה עצמאית לטיפול בשפכים.

זה לא מסיר ישירות COD, אמוניה, מוצקים מרחפים או מזהמים אחרים.

במקום זאת, הוא מספק חמצן לתהליכים ביולוגיים וחמצון הדורשים חמצן.

מערכת טיפול טיפוסית עשויה לכלול:

הקרנה ← שוויון ← טיפול מקדים ← טיפול ביולוגי ← בירור משני או הפרדת ממברנה ← טיפול מתקדם ← חיטוי

חמצן PSA תומך בעיקר בחלקים הדורשים חמצן של תהליך זה.

תפקידו דומה אפוא לכלי עזר קריטיים אחרים: הוא מספק את תנאי התהליך הנדרש לתפקוד תקין של המערכת הביולוגית.

הבחנה זו חשובה בעת הערכת טכנולוגיות לטיפול בשפכים.

השאלה לא צריכה להיות:

"האם חמצן PSA יכול לטפל בשפכים בעצמו?"

השאלה הנכונה היא:

"האם ייצור חמצן מבוקר יכול לשפר את אספקת החמצן ואת יציבות הפעולה של תהליך הטיפול בשפכים שנבחר?"

מדוע חמצן PSA הופך חשוב יותר

תעשיית השפכים נעה לעבר מספר מגמות חשובות:

עומסי טיפול גבוהים יותר;

דרישות מחמירות להסרת חנקן;

עקבות צמחים קטנות יותר;

טיפול מבוזר;

אוטומציה גדולה יותר;

שימוש חוזר במים;

עיצוב מפעל מודולרי;

וניהול אנרגיה משופר.

כל המגמות הללו מגבירות את החשיבות של אספקת חמצן הניתנת לשליטה.

מערכת אוורור קונבנציונלית מתאימה בעיקר את נפח האוויר.

מערכת חמצן PSA מספקת פרמטר הנדסי נוסף:ריכוז חמצן.

דרגת שליטה נוספת זו יכולה להיות בעלת ערך כאשר התהליך הביולוגי מתקרב למגבלה של העברת החמצן שלו.

עבור שפכים תעשייתיים בעומס גבוה, כורים ביולוגיים קומפקטיים, מערכות MBR, תהליכי הסרת חנקן ומתקני טיפול מרחוק, העשרת חמצן יכולה אפוא להפוך לחלק חשוב בתכנון התהליך.

שיקולים אחרונים: האם PSA חמצן חיוני?

חמצן PSA אינו חובה עבור כל מכון טיהור שפכים.

מערכת אוורור קונבנציונלית מבוססת אוויר עשויה להישאר הפתרון המתאים ביותר עבור יישומים עירוניים ותעשייתיים רבים.

עם זאת, כאשר הביקוש לחמצן הופך גבוה, נפח הכור מוגבל, יעילות העברת החמצן הופכת לצוואר בקבוק או לוגיסטיקת חמצן חיצונית קשה, ייצור חמצן PSA מציע חלופה בעלת ערך טכני.

חשיבותו נובעת מחמש יכולות ליבה:

יצירת חמצן באתר
חמצן מופק ישירות במתקן הטיפול מאוויר דחוס.

אספקת חמצן רציפה
מחזור ה-PSA מאפשר ייצור חמצן מתמשך מבלי להיות תלוי לחלוטין בהחלפת צילינדר או אספקת חמצן נוזלי.

ריכוז חמצן ניתן לשליטה
העשרת חמצן יכולה להגביר את הכוח המניע להעברת חמצן גז-נוזלי.

אינטגרציה עם מערכות טיפול אוטומטיות
ניתן לתאם את זרימת החמצן עם ניטור חמצן מומס והעמסה ביולוגית.

תאימות לתהליכי טיפול מודרניים בעומס גבוה
חמצן PSA יכול לתמוך בבוצה פעילה, MBR, ניטריפיקציה, טיפול בבוצה אירובית ותהליכים אחרים תלויי חמצן.

עתיד הטיפול בשפכים אינו רק הוספת אוויר לכורים ביולוגיים. זה בערךשליטה בהעברת חמצן בהתאם לדרישה ביולוגית בפועל.

ייצור חמצן PSA מספק דרך מעשית להשיג שליטה זו. כאשר הוא בגודל מתאים ומשולב עם מדחסים, מערכות טיפול בחמצן, צינורות, מפזרים ובקרות תהליך, חמצן PSA יכול להפוך את אספקת החמצן משירות קבוע לפרמטר תהליך הניתן לשליטה.

לכן חמצן PSA הופך יותר ויותר רלוונטי לטיפול בשפכים מודרניים - לא בגלל שכל מכון טיהור דורש חמצן טהור, אלא בגללזמינות חמצן יציבה וניתנת לשליטה היא בסיסית לטיפול ביולוגי יעיל.