Diskovi difuzori u odnosu na površinske aeratore: zašto potopljena aeracija pobjeđuje kod MBR sustava

U projektiranju suvremenih uređaja za pročišćavanje otpadnih voda-posebno onih koji koriste Membranski bioreaktor (MBR) tehnologija — izbor sustava prozračivanja jedna je od najkritičnijih odluka. Dok su površinski perlatori već dugo glavni dio tradicionalnih laguna, Diskovi difuzori s finim mjehurićima (potopljena aeracija) postali su zlatni standard za MBR aplikacije.

Ovdje je tehnička usporedba zašto uronjeni disk difuzori nadmašuju površinsku aeraciju u visokoučinkovitim okruženjima tretmana.

Ključne razlike: Potopljena naspram površinske aeracije

Gdje zrak ulazi u vodu

• Potopljena aeracija (npr. disk difuzori) ispušta zrak odozdo ili iznutra miješana tekućina tako da se kisik isporučuje kroz vodeni stupac.
• Površinski aeratori uvesti kisik u vodena površina prskanjem ili uznemirenjem.

Budući da MBR sustavi obično rade u dubokoj, gustoj miješanoj tekućini, uronjene metode dopuštaju dizanje mjehurića kroz cijelu dubinu, povećavajući vrijeme kontakta s kisikom i ravnomjerniju aeraciju.

1. Učinkovitost prijenosa kisika (OTE)

Primarni cilj aeracije je premještanje kisika iz zraka u tekućinu.

• Površinski aeratori: Ovi strojevi rade prskanjem vode u zrak. Vrijeme kontakta između zraka i vode iznimno je kratko i događa se samo na površini.
• Disk difuzori: Otpuštanjem milijuna finih mjehurića na dnu spremnika, disk difuzori iskorištavaju cijeli vodeni stupac. Kako se mjehurići dižu, oni prenose kisik tijekom cijelog putovanja.
• MBR faktor: MBR spremnici su obično duboki (do metara) radi uštede prostora. Diskovi difuzori dobivaju učinkovitost s dubinom (veći SOTE po metru), dok se površinski perlatori muče s oksigenacijom dna dubokih spremnika.

2. Upravljanje visokim MLSS koncentracijama

MBR sustavi rade na značajno višim razinama suspendiranih krutih tvari u miješanoj tekućini (MLSS)—obično između i mg/L—u usporedbi s konvencionalnim sustavima ( mg/L).

• Izazovi viskoznosti: Visoki MLSS čini otpadnu vodu viskoznijom (gušćom). Površinski aeratori često ne uspijevaju osigurati dovoljno lokalizirane energije da prodre kroz ovaj gusti mulj, što dovodi do "mrtvih zona" gdje se krutine talože i postaju anaerobne.
• Potopljena preciznost: Pločasti difuzori raspoređeni su u mreži po podu. To osigurava ravnomjerno miješanje i osigurava da svaka litra mulja visoke gustoće dobije odgovarajući otopljeni kisik (DO), bez obzira na viskoznost.

3. Utjecaj na zdravlje membrane i pjenjenje

U MBR sustavu, sustav prozračivanja ne hrani samo bakterije; stupa u interakciju s osjetljivim membranskim modulima.

• Aerosoli i pjenjenje: Površinski perlatori stvaraju značajno prskanje i aerosole. U industrijskim ili farmaceutskim otpadnim vodama to može dovesti do prekomjernog pjenjenja i ispuštanja hlapivih organskih spojeva (VOC) u atmosferu.
• Nježna interakcija: Diskovi difuzori osiguravaju "podpovršinske" turbulencije. Fini mjehurići se lagano dižu, pružajući potreban učinak "struganja" ako se postave ispod membranskih modula, što pomaže u održavanju membrana čistima bez nasilnog mehaničkog djelovanja površinskog rotora.

4. Potrošnja energije i gubitak topline

Prozračivanje obično računa 45% do 75% energetskih troškova postrojenja za pročišćavanje.

• Učinkovitost puhala: Diskovi difuzori upareni s visokoučinkovitim puhalima mogu se precizno prigušiti korištenjem VFD-ova (pogoni promjenjive frekvencije) koji se temelje na senzorima DO u stvarnom vremenu.
• Upravljanje toplinom: Površinski perlatori izlažu otpadnu vodu okolnom zraku. Zimi to uzrokuje veliki gubitak topline, što usporava biološku aktivnost. Ljeti može pregrijati vodu. Potopljena aeracija održava temperaturu procesa stabilnom.

Sažetak usporedbe: disk difuzori u odnosu na površinske aeratore

Zaključak

Za MBR sustav izbor je jasan. Diskovi difuzori s finim mjehurićima pružaju vrhunski prijenos kisika, miješanje u dubokom spremniku i energetsku učinkovitost potrebnu za održavanje biomase visoke gustoće. Dok je površinske perlatore možda jednostavnije postaviti u otvorenim lagunama, nedostaje im preciznost i snaga potrebna za okruženje visokog intenziteta modernog farmaceutskog ili kemijskog MBR postrojenja.