Suvremena obrada otpadnih voda sve više ovisi o kontroliranoj opskrbi kisikom. Bilo da se radi o pročišćavanju komunalnih otpadnih voda, industrijskih otpadnih voda, upravljanju otpadnim vodama iz akvakulture, pročišćavanju otpadnih voda iz prerade hrane ili organskih otpadnih voda visoke čvrstoće, biološka obrada oslanja se na mikroorganizme kojima je potreban kisik za pretvaranje zagađivača u stabilnije spojeve.

U konvencionalnim postrojenjima za pročišćavanje kisik se obično uvodi putem mehaničkih sustava prozračivanja koristeći okolni zrak. Međutim, zrak sadrži samo oko 21% kisika, što ograničava koncentraciju kisika koja je dostupna biološkom procesu. Kako se opterećenja otpadne vode povećavaju, a sustavi za pročišćavanje postaju sve kompaktniji, energetski učinkovitiji i automatizirani, operateri za pročišćavanje trebaju veću kontrolu nad prijenosom kisika umjesto jednostavnog povećanja kapaciteta puhala.

Ovdje PSA stvaranje kisika postaje važno.

A PSA generator kisikaproizvodi kisik na licu mjesta odvajanjem kisika iz komprimiranog zraka putem adsorpcije s promjenama tlaka. Umjesto da u potpunosti ovisi o bocama kisika ili rasutom tekućem kisiku, PSA sustav može osigurati kontinuirani tok kisika izravno u proces obrade otpadnih voda.

Za moderna postrojenja za otpadne vode, vrijednost PSA kisika nije samo njegova čistoća kisika. Njegova važnost proizlazi iz kombinacijekontinuirana opskrba, kontrolirana koncentracija kisika, stabilnost procesa, decentralizirana proizvodnja i kompatibilnost s visokoučinkovitim sustavima prijenosa kisika.

Zašto je kisik kritičan u pročišćavanju otpadnih voda

Mnogi procesi pročišćavanja otpadnih voda ovise o aerobnim mikroorganizmima.

Organski spojevi, amonijak i drugi biorazgradivi zagađivači ne mogu se učinkovito ukloniti ako biološki sustav ne dobije dovoljno kisika. U procesu s aktivnim muljem, na primjer, mikroorganizmi troše otopljeni kisik dok metaboliziraju organsku tvar.

Pojednostavljena reakcija aerobne oksidacije može se predstaviti kao:

Organska tvar + O₂ → CO₂ + H₂O + nova biomasa

Za nitrifikaciju je također potreban kisik za pretvaranje amonijaka u nitrit i potom nitrat:

NH4⁺ → NO₂⁻ → NO3⁻

Ove reakcije izravno povezuju dostupnost kisika s učinkom liječenja.

Ako biološki reaktor ne dobije dovoljno kisika, može doći do nekoliko problema:

Uklanjanje organske tvari se smanjuje.

Oksidacija amonijaka postaje nepotpuna.

Pada koncentracija otopljenog kisika.

Aktivnost mikroba postaje nestabilna.

Karakteristike mulja mogu se pogoršati.

Miris i netretirana zagađivača mogu se povećati.

Postrojenje za pročišćavanje možda neće uspjeti održati potrebnu kvalitetu otpadnih voda.

Stoga, kisik nije samo pomoćni uređaj u postrojenju za aerobnu obradu otpadnih voda. To je aprocesni unos.

Izazov je u tome što potražnja za kisikom nije stalna.

Protok otpadne vode, koncentracija KPK, opterećenje amonijakom, temperatura, koncentracija biomase, starost mulja i biološka aktivnost mogu promijeniti potrebe za kisikom. Postrojenje za pročišćavanje stoga treba sustav opskrbe kisikom koji može odgovoriti na promjene uvjeta procesa.

Ograničenje prozračivanja atmosferskog zraka

Tradicionalna postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda općenito koriste puhala za isporuku atmosferskog zraka u spremnike za prozračivanje.

Budući da atmosferski zrak sadrži približno 21% kisika, potrebno je premjestiti veliku količinu zraka kako bi se dovoljno kisika prenijelo u otpadnu vodu.

Na primjer, ako biološki reaktor zahtijeva visoku brzinu prijenosa kisika, postrojenje će možda morati povećati:

kapacitet puhala;

protok zraka;

gustoća difuzora;

tlak prozračivanja;

promjer cjevovoda;

odnosno radno vrijeme.

Međutim, jednostavno povećanje volumena zraka ne dovodi uvijek do razmjernih poboljšanja u prijenosu kisika.

Proces prijenosa kisika ovisi o nekoliko čimbenika, uključujući:

koncentracija kisika u plinovitoj fazi;

veličina mjehurića;

temperatura otpadne vode;

koncentracija otopljenog kisika;

hidrostatski tlak;

učinkovitost difuzora;

dubina reaktora;

karakteristike otpadnih voda;

i uvjete prijenosa mase.

To stvara važan inženjerski problem.

Postrojenje za pročišćavanje može pokretati vrlo veliku količinu zraka dok prenosi samo relativno ograničenu količinu kisika u vodu.

PSA kisik mijenja ovo stanje povećanjem koncentracije kisika u plinu koji se dovodi u sustav prozračivanja.

Što je PSA kisik?

PSA je kratica zaAdsorpcija promjene tlaka.

PSA generator kisika odvaja kisik od komprimiranog zraka pomoću adsorbirajućeg materijala, obično molekularnog sita.

Osnovni dovodni zrak sadrži nekoliko glavnih komponenti, uključujući dušik i kisik. Molekularno sito preferirano adsorbira dušik pod pritiskom dok dopušta prolaz plina bogatog kisikom.

Tipični PSA ciklus stvaranja kisika sastoji se od nekoliko faza:

Komprimirani zrak ulazi u adsorpcijsku posudu.

Dušik se preferirano adsorbira pomoću molekularnog sita.

Plin obogaćen kisikom izlazi iz posude.

Posuda za adsorpciju je bez tlaka.

Oslobađa se adsorbirani dušik.

Molekularno sito se regenerira.

Druga posuda preuzima adsorpciju.

Ciklus se automatski nastavlja.

Dvije ili više adsorpcijskih posuda normalno rade naizmjenično.

Dok jedna posuda proizvodi kisik, druga je u fazi regeneracije. Ovaj ciklički rad omogućuje sustavu da pruži relativno kontinuiranu struju kisika.

Točna koncentracija kisika ovisi o dizajnu PSA sustava, karakteristikama adsorbensa, radnom tlaku, brzini protoka i potrebnoj primjeni.

Za pročišćavanje otpadnih voda važno je da PSA osiguravaplin obogaćen kisikom na zahtjev, umjesto da se oslanja isključivo na atmosferski zrak.

Kako PSA kisik poboljšava biološki tretman

Glavna tehnička prednost obogaćivanja kisikom je ta što plin koji ulazi u biološki reaktor sadrži veću koncentraciju kisika od normalnog atmosferskog zraka.

To može poboljšati pokretačku snagu za prijenos kisika iz plinovite faze u otpadnu vodu.

Brzina prijenosa kisika može se konceptualno izraziti kao:

OTR=kLa × (C* − CL)

Gdje:

OTR= brzina prijenosa kisika;

kLa= ukupni koeficijent prijenosa kisika;

C*= zasićenje koncentracija otopljenog kisika;

CL= stvarna koncentracija otopljenog kisika u tekućini.

Povećanje koncentracije kisika u dovedenom plinu može povećati efektivnu koncentraciju kisika dostupnog za prijenos.

Ovo postaje osobito korisno kada biološki reaktor ima:

visoko organsko opterećenje;

visoko opterećenje amonijakom;

visoka koncentracija miješanog likera;

ograničeni volumen reaktora;

duboki aeracijski spremnici;

ograničenja prijenosa kisika;

ili strogi zahtjevi za otpadne vode.

Umjesto da nedostatak kisika rješava samo povećanjem količine zraka, postrojenje za pročišćavanje može povećatikoncentracija kisika u dovedenom plinu.

To je bitno drugačiji pristup optimizaciji prozračivanja.

PSA kisik i sustavi s aktivnim muljem

Aktivni mulj ostaje jedna od najraširenijih tehnologija biološke obrade otpadnih voda.

Proces se obično sastoji od bazena za prozračivanje nakon čega slijedi odvajanje krutog i tekućeg.

Unutar bazena za prozračivanje mikroorganizmi konzumiraju organske zagađivače dok se kisik dovodi kroz difuzore ili druge uređaje za prozračivanje.

Potreba za kisikom može se značajno povećati kada ulazna otpadna voda sadrži visoke koncentracije biorazgradivih organskih tvari.

Na primjer, otpadne vode iz:

obrada hrane;

proizvodnja pića;

klaonice;

proizvodnja papira;

farmaceutska proizvodnja;

obrada tekstila;

kemijske industrije;

može imati znatno veće organsko opterećenje od tipične kućne kanalizacije.

Kada potreba za kisikom premaši efektivni prijenosni kapacitet sustava prozračivanja, postrojenje mora povećati intenzitet prozračivanja.

PSA kisik može dopuniti ili zamijeniti dio opskrbe atmosferskim zrakom.

Plin bogat kisikom može se uvesti kroz postojeće ili namjenske difuzore, ovisno o dizajnu sustava. Budući da plin sadrži veću koncentraciju kisika, biološki reaktor potencijalno može postići potreban prijenos kisika s manjim volumenom plina.

Ovo je posebno vrijedno kada postojeći spremnik za prozračivanje ima ograničen fizički prostor.

PSA kisik za uklanjanje amonijaka i nitrifikaciju

Uklanjanje dušika jedan je od najzahtjevnijih bioloških procesa u pročišćavanju otpadnih voda.

Nitrifikacijske bakterije zahtijevaju kisik za oksidaciju amonijaka.

Ukupna reakcija nitrifikacije može se pojednostaviti kao:

NH4⁺ + O₂ → NO3⁻ + H⁺ + H2O

Stvarni biokemijski put odvija se u više faza, ali inženjersko načelo je jednostavno:nitrifikacija zahtijeva stabilno aerobno okruženje.

Kada otopljenog kisika postane nedovoljno, učinak nitrifikacije može opasti.

To može postati problem u otpadnim vodama koje sadrže visoke koncentracije amonijaka, osobito kada postrojenja za pročišćavanje rade pod:

visoko opterećenje dušikom;

uvjeti niske temperature;

visoka koncentracija biomase;

duga vremena zadržavanja mulja;

ili stroga ograničenja ispuštanja amonijaka.

PSA kisik može pružiti koncentriraniji izvor kisika za stupanj nitrifikacije.

Umjesto beskonačnog povećavanja protoka zraka puhala, operateri mogu koristiti obogaćivanje kisikom za povećanje dostupnosti kisika unutar biološkog reaktora.

Zbog toga je PSA kisik posebno relevantan za postrojenja za otpadne vode u kojima je uklanjanje dušika glavni cilj obrade.

PSA kisik u MBR obradi otpadnih voda

Membranski bioreaktori, poznatiji kao MBR sustavi, kombiniraju biološku obradu s membranskim odvajanjem.

U usporedbi s konvencionalnim sustavima s aktivnim muljem, MBR-ovi mogu raditi s višim koncentracijama biomase i manjim otiscima reaktora.

Međutim, visoka koncentracija biomase također stvara veću potrebu za kisikom po jedinici volumena reaktora.

Biološki reaktor mora održavati dovoljno kisika za metabolizam mikroba dok membranski sustav radi u kontroliranim uvjetima.

Opskrba kisikom stoga postaje važan parametar dizajna.

PSA kisik može se integrirati u MBR sustave prozračivanja kako bi se osigurao plin obogaćen kisikom tamo gdje konvencionalna prozračivanje zraka ne može učinkovito zadovoljiti zahtjeve procesa.

Prijava može uključivati:

prozračivanje biološkog reaktora;

ribanje membrane;

obogaćivanje kisikom;

ili namjenske zone s visokom potrebom za kisikom.

Konkretna konfiguracija ovisi o dizajnu MBR procesa.

Za kompaktne objekte za obradu, obogaćivanje kisikom može biti posebno korisno jer povećanje koncentracije kisika može osigurati dodatni kapacitet za obradu bez potrebe za proporcionalnim povećanjem infrastrukture za obradu zraka.

PSA kisik za industrijske otpadne vode

Industrijske otpadne vode često predstavljaju složeniji profil potrebe za kisikom od gradske kanalizacije.

Sastav otpadne vode može se značajno promijeniti ovisno o rasporedu proizvodnje, sirovinama, ciklusima čišćenja i proizvodnim procesima.

Industrije koje mogu zahtijevati značajnu biološku potražnju za kisikom uključuju:

Prerada hrane

Otpadne vode od prerade hrane mogu sadržavati visoke koncentracije biorazgradivih organskih spojeva, masti, proteina i ugljikohidrata.

Aerobni tretman stoga zahtijeva značajan unos kisika.

Celuloza i papir

Otpadne vode od celuloze i papira mogu sadržavati organske spojeve i suspendirane krutine koje zahtijevaju biološku obradu prije ispuštanja ili ponovne uporabe.

Farmaceutska proizvodnja

Farmaceutska otpadna voda može sadržavati složene organske spojeve i promjenjive koncentracije onečišćujućih tvari.

Stoga se uvjeti biološke obrade moraju pažljivo kontrolirati.

Prerada tekstila

Tekstilne otpadne vode mogu sadržavati organske tvari, boje, površinski aktivne tvari i druge spojeve. Ovisno o konfiguraciji procesa, aerobna biološka obrada može biti dio većeg niza obrade.

Kemijska proizvodnja

Kemijska otpadna voda može imati vrlo promjenjiv sastav i može zahtijevati prethodnu obradu prije biološke obrade.

U ovim je primjenama važna stabilna opskrba kisikom jer se učinak biološke obrade može brzo promijeniti kada dostupnost kisika ne odgovara količini onečišćivača.

Kontrola PSA kisika i otopljenog kisika

Jedan od najvažnijih aspekata suvremenog pročišćavanja otpadnih voda je automatska kontrola procesa.

Tradicionalni sustavi prozračivanja često kontroliraju snagu puhala na temelju mjerenja otopljenog kisika.

Kada otopljeni kisik padne ispod ciljanog raspona, snaga puhala se povećava.

Međutim, ova metoda se uglavnom mijenjakoličina zraka.

Sustav kisika PSA osigurava još jednu kontrolnu varijablu:koncentracija kisika.

Sustav liječenja potencijalno može regulirati:

PSA protok kisika;

omjer miješanja kisika i zraka;

protok puhala;

zadana vrijednost otopljenog kisika;

zona prozračivanja;

i radni tlak.

Ovo stvara veću fleksibilnost u kontroli procesa.

Na primjer, tijekom razdoblja niske količine otpadnih voda, sustav može smanjiti proizvodnju kisika.

Kada se opterećenje organskim tvarima ili amonijakom poveća, proizvodnja kisika može se povećati kako bi se održala potrebna razina otopljenog kisika.

Ovaj rad temeljen na zahtjevima posebno je prikladan za automatizirana postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda.

Zašto je PSA kisik prikladan za udaljena postrojenja za otpadne vode

Nema svako postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda pristup pouzdanoj infrastrukturi za opskrbu kisikom.

Ovo je posebno važno za:

udaljena industrijska mjesta;

rudarski radovi;

offshore objekti;

ruralna postrojenja za pročišćavanje;

izolirani proizvodni pogoni;

decentralizirani sustavi otpadnih voda;

i privremene instalacije za pročišćavanje.

Tradicionalne boce kisika zahtijevaju redoviti transport i zamjenu.

Rasuti tekući kisik zahtijeva spremnike za skladištenje, infrastrukturu za isporuku i odgovarajuće sustave rukovanja.

PSA generator kisika ima drugačiji pristup.

Koristi:

ambijentalni zrak + sustav komprimiranog zraka + odvajanje PSA + dovod kisika

Sve dok sustav ima odgovarajuće napajanje i infrastrukturu za komprimirani zrak, kisik se može generirati izravno na mjestu tretmana.

To čini tehnologiju PSA prikladnom za objekte u kojima je vanjska logistika kisika nezgodna ili nepouzdana.

PSA kisik u odnosu na boce kisika

Cilindri za kisik praktični su za male ili povremene potrebe za kisikom, ali su manje prikladni kada postrojenje za pročišćavanje zahtijeva kontinuirani kisik.

Sustav za pročišćavanje otpadnih voda može raditi neprekidno 24 sata dnevno.

Ako je potrošnja kisika značajna, oslanjanje na cilindre stvara nekoliko operativnih zahtjeva:

skladištenje cilindra;

redovita dostava;

zamjena cilindra;

praćenje tlaka;

prijevoz;

upravljanje sigurnošću;

i kontrolu zaliha.

PSA proizvodnja kisika uklanja ovisnost o kontinuiranoj zamjeni cilindra.

Generator proizvodi kisik na mjestu i opskrbljuje ga izravno u proces.

To čini PSA posebno prikladnim za kontinuiranu primjenu biološke obrade.

PSA kisik naspram tekućeg kisika

Tekući kisik može osigurati visoku koncentraciju kisika i naširoko se koristi u velikim industrijskim primjenama.

Međutim, tekući kisik zahtijeva kriogeno skladištenje i odgovarajući opskrbni lanac.

Objektu je potrebno:

oprema za kriogeno skladištenje;

oprema za isparavanje;

infrastruktura isporuke;

regulacija tlaka;

i odgovarajuće sigurnosne sustave.

PSA kisik djeluje drugačije.

On stvara kisik iz komprimiranog zraka na mjestu uporabe.

Za postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda kojima je potrebna kontinuirana, ali umjerena opskrba kisikom, stvaranje PSA na licu mjesta može pružiti decentraliziraniju konfiguraciju.

Odgovarajuća tehnologija i dalje ovisi o potrebi za kisikom, veličini postrojenja, infrastrukturi lokacije, potrebnoj čistoći, zahtjevima redundancije i radnim uvjetima.

PSA stoga ne treba tretirati kao univerzalnu zamjenu za svaki izvor kisika.

Njegova glavna prednost jeproizvodnja na licu mjesta s kontroliranim proizvodnim kapacitetom.

Važnost čistoće kisika

Uobičajeno pogrešno shvaćanje je da pročišćavanje otpadnih voda uvijek zahtijeva najveću moguću čistoću kisika.

U stvarnosti, čistoću kisika treba odabrati prema zahtjevima procesa.

Veća koncentracija kisika može povećati pokretačku snagu prijenosa kisika, ali proizvodnja kisika iznimno visoke čistoće može zahtijevati različite konfiguracije opreme i radne uvjete.

Za mnoge primjene otpadnih voda, inženjerski cilj nije jednostavno:

"Ostvarite najveću moguću čistoću kisika."

to je:

"Osigurajte dovoljan kapacitet prijenosa kisika uz stabilan i kontroliran rad."

Ova je razlika važna pri projektiranju sustava kisika PSA.

Generator kisika treba uskladiti sa:

potreban protok kisika;

radni tlak;

koncentracija kisika;

dubina prozračivanja;

karakteristike difuzora;

potreba za kisikom u otpadnim vodama;

meta otopljenog kisika;

i dnevni radni profil.

Ispravna veličina sustava važnija je od odabira najveće nominalne čistoće kisika.

Oprema za prijenos kisika i dalje je važna

Ugradnja PSA generatora kisika ne jamči automatski visoku učinkovitost prijenosa kisika.

Nizvodni sustav prozračivanja ostaje kritičan.

Kisik mora prijeći iz plinovite faze u tekuću fazu.

Stoga bi sustav PSA trebalo ocijeniti zajedno s:

difuzori s finim mjehurićima;

sustavi za ubrizgavanje kisika;

venturi brizgalice;

statičke miješalice;

kontaktori s pakiranim stupcima;

sustavi membranske aeracije;

ili drugu opremu za prijenos plin-tekućina.

Na primjer, difuzori s finim mjehurićima stvaraju manje mjehuriće, povećavajući površinu kontakta plina i tekućine.

Dublji spremnici također mogu povećati vrijeme kontakta i hidrostatski tlak.

Kompletan sustav stoga treba ocijeniti kao:

PSA generator kisika → cjevovod kisika → regulacija tlaka → distribucija plina → difuzor/injektor → otpadna voda → otopljeni kisik

Ovaj pristup na razini sustava korisniji je od procjene samog generatora kisika.

PSA kisik za obradu mulja

Otpadni aktivni mulj također može zahtijevati kisik tijekom procesa aerobne stabilizacije.

Aerobna probava mulja koristi mikroorganizme za stabilizaciju biorazgradivog organskog materijala u uvjetima s kisikom.

Potreba za kisikom ovisi o:

koncentracija mulja;

sadržaj hlapljivih krutih tvari;

temperatura;

vrijeme zadržavanja;

biološka aktivnost;

i konfiguracija procesa.

Ako prijenos kisika postane nedovoljan, učinkovitost stabilizacije može se smanjiti.

PSA kisik može osigurati struju plina obogaćenu kisikom za aerobne sustave za obradu mulja gdje je koristan više koncentrirani izvor kisika.

Primjenjuje se isto načelo: dostupnost kisika mora odgovarati biološkoj potrebi za kisikom.

PSA kisik u naprednoj obradi otpadnih voda

Moderna obrada otpadnih voda sve se više usredotočuje na više od konvencionalnog uklanjanja organskih onečišćujućih tvari.

Postrojenja za pročišćavanje možda će morati riješiti sljedeće:

amonijak;

ukupni dušik;

vatrostalni organski spojevi;

industrijski zagađivači;

miris;

zahtjevi za ponovno korištenje vode;

i sve strožim standardima otpuštanja.

Kako zahtjevi za tretmanom postaju sve zahtjevniji, biološki procesi mogu funkcionirati bliže svojim granicama prijenosa kisika.

PSA kisik može podržati ove sustave povećanjem dostupnosti kisika bez potrebe za proporcionalnim povećanjem ukupnog volumena zraka.

Ovo je posebno važno kod nadogradnje postojećeg postrojenja.

Umjesto potpune ponovne izgradnje bazena za prozračivanje, operater može istražiti obogaćivanje kisikom kao jednu komponentu strategije nadogradnje kapaciteta.

Hoće li to biti tehnički izvedivo ovisi o postojećem sustavu difuzora, potrebi za kisikom, geometriji reaktora, sustavu distribucije plina i hidrauličkim uvjetima.

PSA optimizacija kisika i energije

Prozračivanje je obično jedan od glavnih procesa koji troše energiju u biološkoj obradi otpadnih voda.

Puhala troše električnu energiju za komprimiranje i pomicanje velikih količina zraka.

Ako se isti zahtjev za prijenosom kisika može postići s manjim ukupnim protokom plina, zahtjevi za rukovanje zrakom mogu se smanjiti.

Međutim, sama proizvodnja kisika PSA također troši energiju jer dovodni zrak mora biti komprimiran.

Stoga ispravna inženjerska usporedba nije jednostavno:

"PSA koristi manje zraka."

Trebao bi biti:

"Koliko je ukupne energije potrebno za prijenos potrebne količine kisika u otpadnu vodu?"

Ovaj izračun treba uzeti u obzir:

učinkovitost kompresora;

radni tlak PSA;

povrat kisika;

čistoća kisika;

učinkovitost difuzora;

učinkovitost prijenosa kisika;

učinkovitost puhala;

gubitak tlaka u cjevovodu;

i stvarna potreba za kisikom u otpadnoj vodi.

Energetska prednost PSA kisika stoga je specifična za primjenu.

Pravilno projektiran sustav trebao bi uspoređivati ​​cijeli sustav prozračivanja, a ne jednu komponentu zasebno.

Glavne komponente PSA kisikovog sustava za pročišćavanje otpadnih voda

Tipični PSA sustav za proizvodnju kisika može uključivati ​​nekoliko glavnih komponenti.

Zračni kompresor

Kompresor osigurava dovodni zrak pod tlakom koji je potreban za proces odvajanja PSA.

Stabilna kvaliteta komprimiranog zraka je važna jer onečišćenje uljem, vodom i česticama može utjecati na performanse molekularnog sita.

Sustav za obradu zraka

Prethodni tretman može uključivati:

filteri za zrak;

uklanjanje ulja;

odvajanje vode;

sušači zraka;

i druge komponente za pročišćavanje.

Točna konfiguracija ovisi o kompresoru i dizajnu PSA.

PSA adsorpcijski tornjevi

Adsorpcijski tornjevi sadrže materijal molekularnog sita.

Višestruki tornjevi rade naizmjence kako bi osigurali kontinuiranu proizvodnju kisika.

Međuspremnik kisika

Spremnik kisika ili međuspremnik pomaže stabilizirati tlak i protok između proizvodnje PSA i potrošnje kisika.

Sustav kontrole kisika

Mjerači protoka, senzori tlaka, analizatori kisika, ventili i PLC kontrole mogu se koristiti za nadzor i regulaciju sustava.

Cjevovod za isporuku kisika

Cjevovod prenosi kisik od generatora do sustava za prozračivanje ili ubrizgavanje.

Odabir materijala i nazivni tlak trebaju odgovarati zahtjevima za kisik.

Sustav prozračivanja ili ubrizgavanja

Kisik se konačno uvodi u otpadnu vodu kroz difuzore, injektore, miješalice ili neki drugi uređaj za prijenos kisika.

Što treba uzeti u obzir pri odabiru PSA opreme za kisik?

Postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda ne bi trebalo odabrati PSA generator kisika samo na temelju njegovog nominalnog kapaciteta proizvodnje kisika.

Potrebno je procijeniti nekoliko parametara.

Potražnja kisika

Odredite stvarnu potrebu biološkog procesa za kisikom.

Dizajn bi trebao uzeti u obzir vršno, a ne samo prosječno opterećenje.

Čistoća kisika

Odaberite potrebnu koncentraciju kisika prema biološkim zahtjevima i zahtjevima za prijenos mase.

Radni tlak

Potreban tlak isporuke ovisi o dubini spremnika za prozračivanje, gubitku tlaka u cjevovodu, karakteristikama difuzora i tehnologiji ubrizgavanja.

Regulacija protoka

Generator kisika trebao bi moći prilagoditi izlaz prema opterećenju obrade otpadnih voda.

Kvaliteta zraka za hranu

Komprimirani zrak mora biti odgovarajuće tretiran kako bi se zaštitilo molekularno sito.

Radni profil

Postrojenje koje radi 24/7 zahtijeva drugačija razmatranja dizajna sustava od povremenog postrojenja za otpadne vode.

Redundancija

Za kritične objekte za pročišćavanje višestruki PSA moduli mogu biti bolji od jedne velike jedinice.

Modularna redundancija može omogućiti postrojenju da nastavi s radom kada jedan modul zahtijeva održavanje.

Modularni PSA sustavi kisika za postrojenja za otpadne vode

Modularizacija postaje sve važnija u modernom pročišćavanju otpadnih voda.

Umjesto instaliranja jednog prevelikog generatora kisika, opskrba kisikom može se podijeliti na više PSA modula.

Na primjer:

Modul A + Modul B + Modul C + Modul D

Broj radnih modula može se prilagoditi prema potrebi za kisikom.

Tijekom razdoblja niskog opterećenja radi manje modula.

Tijekom vršnog opterećenja mogu se aktivirati dodatni moduli.

Ova konfiguracija pruža nekoliko inženjerskih prednosti:

fleksibilna proizvodnja kisika;

lakše održavanje;

postupno proširenje kapaciteta;

poboljšana redundancija;

lakši transport;

i prilagodljiviju kontrolu sustava.

Za decentraliziranu obradu otpadnih voda, PSA sustavi kisika u spremnicima mogu dodatno pojednostaviti instalaciju.

Oprema PSA, sustav za obradu zraka, upravljački ormarić, međuspremnik kisika i pomoćna oprema mogu se integrirati u kompaktni paket ovisno o zahtjevima projekta.

PSA kisik dio je cjelovitog sustava liječenja

PSA kisik ne treba smatrati samostalnom tehnologijom pročišćavanja otpadnih voda.

Ne uklanja izravno COD, amonijak, suspendirane krutine ili druge zagađivače.

Umjesto toga, opskrbljuje kisikom biološke i oksidacijske procese koji zahtijevaju kisik.

Tipični sustav liječenja može uključivati:

Probir → Izjednačavanje → Predobrada → Biološka obrada → Sekundarno bistrenje ili odvajanje membrane → Napredna obrada → Dezinfekcija

PSA kisik uglavnom podržava dijelove ovog procesa koji zahtijevaju kisik.

Njegova je uloga stoga slična drugim kritičnim uslužnim programima: osigurava procesne uvjete potrebne za ispravno funkcioniranje biološkog sustava.

Ova je razlika važna pri ocjenjivanju tehnologija pročišćavanja otpadnih voda.

Pitanje ne bi trebalo biti:

"Može li PSA kisik sam tretirati otpadnu vodu?"

Ispravno pitanje je:

"Može li kontrolirana proizvodnja kisika poboljšati opskrbu kisikom i radnu stabilnost odabranog procesa pročišćavanja otpadnih voda?"

Zašto PSA kisik postaje sve važniji

Industrija otpadnih voda kreće se prema nekoliko važnih trendova:

veća opterećenja tretmana;

stroži zahtjevi za uklanjanje dušika;

manji biljni tragovi;

decentralizirano liječenje;

veća automatizacija;

ponovna uporaba vode;

modularni dizajn postrojenja;

i poboljšano upravljanje energijom.

Svi ovi trendovi povećavaju važnost kontrolirane opskrbe kisikom.

Konvencionalni sustav prozračivanja uglavnom prilagođava količinu zraka.

PSA sustav kisika pruža još jedan inženjerski parametar:koncentracija kisika.

Ovaj dodatni stupanj kontrole može biti vrijedan kada se biološki proces približi ograničenju prijenosa kisika.

Za industrijske otpadne vode s velikim opterećenjem, kompaktne biološke reaktore, MBR sustave, procese uklanjanja dušika i udaljena postrojenja za obradu, obogaćivanje kisikom stoga može postati važan dio dizajna procesa.

Završna razmatranja: Je li PSA kisik neophodan?

PSA kisik nije obavezan za svako postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda.

Konvencionalni sustav prozračivanja na bazi zraka može ostati najprikladnije rješenje za mnoge komunalne i industrijske primjene.

Međutim, kada potražnja za kisikom postane velika, volumen reaktora ograničen, učinkovitost prijenosa kisika postane usko grlo ili je vanjska logistika kisika teška, PSA proizvodnja kisika nudi tehnički vrijednu alternativu.

Njegova važnost proizlazi iz pet temeljnih sposobnosti:

Proizvodnja kisika na licu mjesta
Kisik se proizvodi izravno u postrojenju za obradu iz komprimiranog zraka.

Kontinuirana opskrba kisikom
Ciklus PSA omogućuje kontinuiranu proizvodnju kisika bez potpune ovisnosti o zamjeni cilindra ili isporukama tekućeg kisika.

Kontrolirana koncentracija kisika
Obogaćivanje kisikom može povećati pokretačku snagu za prijenos kisika plin-tekućina.

Integracija s automatiziranim sustavima liječenja
Protok kisika može se uskladiti s praćenjem otopljenog kisika i biološkim opterećenjem.

Kompatibilnost sa suvremenim procesima obrade s velikim opterećenjem
PSA kisik može podržati aktivni mulj, MBR, nitrifikaciju, aerobnu obradu mulja i druge procese ovisne o kisiku.

Budućnost pročišćavanja otpadnih voda nije samo dodavanje više zraka u biološke reaktore. Radi se okontroliranje prijenosa kisika prema stvarnim biološkim potrebama.

Proizvodnja kisika PSA pruža praktičan način za postizanje te kontrole. Kada je pravilno dimenzioniran i integriran s kompresorima, sustavima za obradu kisikom, cjevovodima, difuzorima i procesnim kontrolama, PSA kisik može pretvoriti opskrbu kisikom iz fiksnog pogona u kontrolirani procesni parametar.

Zato PSA kisik postaje sve važniji za modernu obradu otpadnih voda – ne zato što svako postrojenje za obradu zahtijeva čisti kisik, već zato štostabilna i kontrolirana dostupnost kisika temeljna je za učinkovito biološko liječenje.