İncə Bubble Aerasiya Oxygenation-Aquasust

Test Hesabatı

Çirkab suların təmizlənməsi sistemində aerasiya prosesi bütün çirkab su təmizləyici qurğunun enerji istehlakının 45%-dən 75%-ə qədərini təşkil edir, aerasiya prosesinin oksigen ötürmə səmərəliliyini yaxşılaşdırmaq üçün mövcud çirkab su təmizləyici qurğu adətən mikrogözenekli təmizləyici qurğularda istifadə olunur. aerasiya sistemləri.İri və orta ölçülü baloncukların aerasiya sistemi ilə müqayisədə mikroməsaməli aerasiya sistemi enerji sərfiyyatının təxminən 50%-nə qənaət edə bilir. Bununla belə, onun aerasiya prosesinin oksigendən istifadə dərəcəsi də 20%-dən 30%-ə qədərdir. Bundan əlavə, Çində çirklənmiş çayların təmizlənməsi üçün mikroməsaməli aerasiya texnologiyasından istifadə etmək üçün daha çox sahələr var, lakin müxtəlif su şəraiti üçün mikroməsaməli aeratorların əsaslı şəkildə seçilməsinə dair heç bir araşdırma yoxdur. Buna görə də, faktiki istehsal və tətbiq üçün mikroməsaməli aeratorun oksigenləşdirmə performans parametrlərinin optimallaşdırılması böyük əhəmiyyət kəsb edir.

Mikroməsaməli aerasiya və oksigenləşmənin işinə təsir edən bir çox amillər var, bunlardan ən vacibi aerasiya həcmi, məsamə ölçüsü və suyun dərinliyinin quraşdırılmasıdır.

Hal-hazırda, evdə və xaricdə mikro gözenekli aeratorun oksigenləşdirmə performansı ilə məsamə ölçüsü və quraşdırma dərinliyi arasındakı əlaqəyə dair daha az tədqiqat var. Tədqiqat daha çox ümumi oksigen kütləsinin ötürülməsi əmsalının və oksigenləşmə qabiliyyətinin yaxşılaşdırılmasına yönəldilir və aerasiya prosesində enerji istehlakı probleminə laqeyd yanaşır. Biz nəzəri enerji səmərəliliyini əsas tədqiqat göstəricisi kimi qəbul edirik, oksigenləşmə qabiliyyəti və oksigendən istifadə tendensiyası ilə birlikdə tətbiq üçün istinad təmin etmək üçün ilkin olaraq aerasiya səmərəliliyi ən yüksək olduqda aerasiya həcmini, apertura diametrini və quraşdırma dərinliyini optimallaşdırırıq. faktiki layihədə mikroməsaməli aerasiya texnologiyasının.

1. Materiallar və üsullar

1.1 Testin qurulması

Sınaq qurğusu pleksiglasdan hazırlanmışdır və əsas korpus su səthindən 0,5 m aşağıda yerləşən həll olunmuş oksigen zondu olan D {0}},4 m × 2 m silindrik aerasiya çəni idi (Şəkil 1-də göstərilmişdir). ).

Şəkil 1 Aerasiya və Oksigenləşdirmə Test Quraşdırması

1.2 Test materialları

Mikroməsaməli aerator, rezin membrandan hazırlanmış, diametri 215 mm, məsamə ölçüsü 50, 100, 200, 500, 1 000 mkm. sension378 tezgah üstü həll edilmiş oksigen test cihazı, HACH, ABŞ. Qaz rotorunun sərfini ölçən cihaz, diapazon 0~3 m3/saat, dəqiqlik ±0,2%. HC-S üfleyici. Katalizator: CoCl2-6H2O, analitik cəhətdən təmiz; Deoksidant: Na2SO3, analitik cəhətdən təmiz.

1.3 Test üsulu

Sınaq statik qeyri-stasionar metoddan istifadə etməklə aparılmışdır, yəni sınaq zamanı ilk olaraq Na2SO3 və CoCl2-6H2O oksigensizləşdirmə üçün dozalanmış və suda həll olunmuş oksigen {{5} səviyyəsinə endirildikdə aerasiya başlanmışdır. }. Suda həll olunmuş oksigen konsentrasiyasının zamanla dəyişməsi qeydə alınmış və KLa dəyəri hesablanmışdır. Oksigenləşdirmə performansı müxtəlif aerasiya həcmlərində (0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 m3/saat), müxtəlif məsamə ölçülərində (50, 100, 200, 500, 1,{21}} μm) və müxtəlif su dərinlikləri (0.8, 1.1, 1.3, 1.5, 1.8, 2.0 m) və CJ/T-yə də istinad edilmişdir.

3015.2 -1993 "Aeratorun təmiz suyun oksigenləşməsi performansının təyini" və ABŞ təmiz suyun oksigenləşməsi test standartları.

2. Nəticələr və müzakirə

2.1 Testin prinsipi

Testin əsas prinsipi 1923-cü ildə Whitman tərəfindən təklif edilən ikiqat membran nəzəriyyəsinə əsaslanır. Oksigen kütləsinin ötürülməsi prosesi (1) tənliyi ilə ifadə edilə bilər.

Burada: dc/dt - kütlə ötürmə sürəti, yəni vahid vaxtda suyun vahid həcminə ötürülən oksigenin miqdarı, mg/(Ls).

KLa - sınaq şəraitində aeratorun ümumi oksigen ötürmə əmsalı, min-1 ;

C* - suda doymuş həll edilmiş oksigen, mq/L.

Ct - aerasiya anında suda həll olunmuş oksigen t, mq/L.

Test temperaturu 20 dərəcə deyilsə, KLa-nı düzəltmək üçün tənlik (2) istifadə edilə bilər:

Oksigenləşmə qabiliyyəti (OC, kq/saat) (3) tənliyi ilə ifadə edilir.

Harada: V - aerasiya hovuzunun həcmi, m3.

Oksigen istifadəsi (SOTE, %) (4) tənliyi ilə ifadə edilir.

Burada: q - standart vəziyyətdə aerasiya həcmi, m3/saat.

Nəzəri enerji səmərəliliyi [E, kg/(kW-h)] (5) tənliyi ilə ifadə edilir.

Harada: P - aerasiya avadanlığının gücü, kVt.

Aeratorun oksigenləşdirmə işini qiymətləndirmək üçün ümumi istifadə olunan göstəricilər ümumi oksigen kütləsi ötürmə əmsalı KLa, oksigenləşmə qabiliyyəti OC, oksigendən istifadə dərəcəsi SOTE və nəzəri enerji səmərəliliyi E [7]. Mövcud tədqiqatlar daha çox ümumi oksigen kütləsinin ötürülməsi əmsalı, oksigenləşmə qabiliyyəti və oksigen istifadəsi tendensiyalarına, daha az nəzəri enerji səmərəliliyinə yönəlmişdir [8, 9]. Nəzəri enerji səmərəliliyi yeganə səmərəlilik indeksi kimi [10], bu təcrübənin diqqət mərkəzində olan aerasiya prosesində enerji istehlakı problemini əks etdirə bilər.

2.2 Aerasiyanın oksigenləşmə performansına təsiri

Müxtəlif aerasiya səviyyələrində oksigenləşmə performansı məsamə ölçüsü 200 μm olan aeratorun 2 m dibində aerasiya ilə qiymətləndirilmiş və nəticələr Şəkil 2-də göstərilmişdir.

Şəkil 2 Aerasiya dərəcəsi ilə K və oksigen istifadəsinin dəyişməsi

Şəkil 2-dən göründüyü kimi, aerasiya həcminin artması ilə KLa tədricən artır. Bu, əsasən, ona görədir ki, aerasiya həcmi nə qədər böyükdürsə, qaz-mayenin təmas sahəsi bir o qədər böyükdür və oksigenləşmə səmərəliliyi bir o qədər yüksəkdir. Digər tərəfdən, bəzi tədqiqatçılar aerasiya həcminin artması ilə oksigendən istifadə nisbətinin azaldığını və bu təcrübədə də oxşar vəziyyətin aşkar edildiyini aşkar etdilər. Çünki müəyyən su dərinliyi altında aerasiya həcmi kiçik olduqda qabarcıqların suda qalma müddəti artır, qaz-maye ilə təmas müddəti uzanır; aerasiya həcmi böyük olduqda, su obyektinin pozulması güclüdür və oksigenin çox hissəsi səmərəli istifadə edilmir və nəticədə suyun səthindən qabarcıqlar şəklində havaya buraxılır. Bu təcrübədən əldə edilən oksigendən istifadə dərəcəsi ədəbiyyatla müqayisədə yüksək deyildi, çox güman ki, reaktorun hündürlüyü kifayət qədər yüksək olmadığından və böyük miqdarda oksigen su sütunu ilə təmas etmədən qaçaraq oksigendən istifadə dərəcəsini azaldıb.

Nəzəri enerji səmərəliliyinin (E) aerasiya ilə dəyişməsi Şəkil 3-də göstərilmişdir.

Şəkil 3 Aerasiya həcminə qarşı nəzəri enerji səmərəliliyi

Şəkil 3-də göründüyü kimi, nəzəri enerji səmərəliliyi artan aerasiya ilə tədricən azalır. Bunun səbəbi, müəyyən su dərinliyi şəraitində aerasiya həcminin artması ilə standart oksigen ötürmə sürətinin artması ilə əlaqədardır, lakin üfleyicinin sərf etdiyi faydalı işin artması standart oksigen ötürmə sürətindəki artımdan daha əhəmiyyətlidir, buna görə də nəzəri enerji səmərəliliyi təcrübədə tədqiq edilən aerasiya həcminin diapazonunda aerasiya həcminin artması ilə azalır. Şəkildəki tendensiyaların birləşdirilməsi. 2 və 3-dən məlum olur ki, ən yaxşı oksigenləşdirmə performansı 0,5 m3/saat aerasiya həcmində əldə edilir.

2.3 Məsamə ölçüsünün oksigenləşmə performansına təsiri

Məsamə ölçüsü qabarcıqların əmələ gəlməsinə böyük təsir göstərir, məsamə ölçüsü nə qədər böyükdürsə, qabarcıq ölçüsü də böyükdür. Zərbənin oksigenləşmə performansı üzərində baloncuklar əsasən iki aspektdə özünü göstərir: Birincisi, fərdi qabarcıqlar nə qədər kiçik olarsa, qabarcığın ümumi xüsusi səth sahəsi nə qədər böyük olarsa, qaz-maye kütləsinin ötürülməsi ilə əlaqə sahəsi nə qədər böyük olarsa, onun ötürülməsi üçün bir o qədər əlverişli olar. oksigen; İkincisi, baloncuklar nə qədər böyükdürsə, suyun qarışdırılmasının rolu bir o qədər güclüdür, qaz-mayenin qarışması nə qədər tez olarsa, oksigenləşmənin təsiri bir o qədər yaxşı olar. Çox vaxt kütləvi köçürmə prosesində ilk nöqtə böyük rol oynayır. Sınaq məsamə ölçüsünün KLa və oksigen istifadəsinə təsirini yoxlamaq üçün 0,5 m3/saata təyin edilmiş aerasiya həcmi olacaq, Şəkil 4-ə baxın.

Şəkil 4 Məsamə ölçüsü ilə KLa və oksigen istifadəsinin dəyişmə əyriləri

Şəkil 4-dən göründüyü kimi, məsamə ölçüsünün artması ilə həm KLa, həm də oksigen istifadəsi azalmışdır. Eyni su dərinliyi və aerasiya həcmi şəraitində, 50 μm aperturalı aeratorun KLa-sı 1,000 μm aeratorunkindən təxminən üç dəfə çoxdur. Buna görə də, aerator suyun müəyyən bir dərinliyində quraşdırıldıqda, aeratorun oksigenləşdirmə qabiliyyətinin aperturası nə qədər kiçik olarsa və oksigen istifadəsi daha böyükdür.

Nəzəri enerji səmərəliliyinin məsamə ölçüsü ilə dəyişməsi Şəkil 5-də göstərilmişdir.

Şəkil 5 Nəzəri enerji səmərəliliyi məsamə ölçüsünə qarşı

Şəkil 5-dən göründüyü kimi, nəzəri enerji səmərəliliyi apertura ölçüsünün artması ilə artan və sonra azalma tendensiyasını göstərir. Bunun səbəbi, bir tərəfdən kiçik diyaframlı aeratorun daha böyük KLa və oksigenləşmə qabiliyyətinə malik olmasıdır ki, bu da oksigenləşmə üçün əlverişlidir. Digər tərəfdən, müəyyən bir su dərinliyi altında müqavimət itkisi diyafram diametrinin azalması ilə artır. Təşviq effektinin müqavimət itkisində məsamə ölçüsünün azalması oksigen kütləsinin ötürülməsinin rolundan daha çox olduqda, nəzəri güc səmərəliliyi məsamə ölçüsünün azalması ilə azalacaq. Buna görə də, diyafram diametri kiçik olduqda, nəzəri güc səmərəliliyi diyafram diametrinin artması ilə artacaq və 200 μm diametrli diametrli 1,91 kq/(kW-saat) maksimum dəyərə çatmaq üçün; aperture diametri > 200 μm olduqda, aerasiya prosesində müqavimət itkisi aerasiya prosesində artıq dominant rol oynamır, aeratorun diametrinin artması ilə KLa və oksigenləşmə qabiliyyəti azalacaq və buna görə də nəzəri enerji səmərəliliyi əhəmiyyətli azalma tendensiyası göstərir.

2.4 Quraşdırma suyunun dərinliyinin oksigenləşdirmə performansına təsiri

Aeratorun quraşdırıldığı suyun dərinliyi havalandırma və oksigenləşmə effektinə çox əhəmiyyətli təsir göstərir. Eksperimental tədqiqatın hədəfi 2 m-dən az olan dayaz su kanalı idi. Aeratorun aerasiya dərinliyi hovuzun suyunun dərinliyi ilə müəyyən edilir. Mövcud tədqiqatlar əsasən aeratorun batmış dərinliyinə diqqət yetirir (yəni, aerator hovuzun dibində quraşdırılır və suyun miqdarının artırılması ilə suyun dərinliyi artırılır) və sınaq əsasən aeratorun quraşdırılması dərinliyinə diqqət yetirir. aerator (yəni, hovuzdakı suyun miqdarı sabit saxlanılır və aeratorun quraşdırılması hündürlüyü aerasiya effekti üçün suyun ən yaxşı dərinliyini tapmaq üçün tənzimlənir) və KLa və suyun dərinliyi ilə oksigen istifadəsi Şəkil 6-da göstərilmişdir.

Şəkil 6 K-nin dəyişmə əyriləri və suyun dərinliyi ilə oksigen istifadəsi

Şəkil 6 suyun dərinliyinin artması ilə həm KLa, həm də oksigen istifadəsi aydın artım tendensiyası göstərir, KLa 0.8 m suyun dərinliyi və 2 m dərinliyində dörd dəfədən çox fərqlənir. Çünki suyun dərinliyi nə qədər çox olarsa, qabarcıqların su sütununda qalma müddəti nə qədər uzun olarsa, qaz-mayenin təmas müddəti nə qədər uzun olarsa, oksigenin ötürülməsi effekti bir o qədər yaxşı olar. Buna görə də, aerator nə qədər dərin quraşdırılıbsa, oksigenləşdirmə qabiliyyəti və oksigenin istifadəsi üçün bir o qədər əlverişlidir. Ancaq suyun dərinliyinin quraşdırılması eyni zamanda müqavimət itkisi də artacaq, müqavimət itkisini aradan qaldırmaq üçün aerasiya miqdarını artırmaq lazımdır ki, bu da qaçılmaz olaraq enerji istehlakının və əməliyyat xərclərinin artmasına səbəb olacaqdır. Buna görə optimal quraşdırma dərinliyini əldə etmək üçün nəzəri enerji səmərəliliyi ilə suyun dərinliyi arasındakı əlaqəni qiymətləndirmək lazımdır, Cədvəl 1-ə baxın.

Cədvəl 1 göstərir ki, nəzəri enerji səmərəliliyi 0.8 m quraşdırma dərinliyində son dərəcə aşağıdır, yalnız 0.5 kq/(kVt-saat) dayaz suyun aerasiyasını qeyri-münasib edir. Suyun dərinliyinin 1,1 ~ 1,5 m diapazonunda quraşdırılması, oksigenləşmə qabiliyyətinin əhəmiyyətli dərəcədə artması ilə əlaqədar olaraq, aeratorun müqavimət effekti gözə dəymirsə, nəzəri enerji səmərəliliyi sürətlə artır. Suyun dərinliyi daha da 1,8 m-ə qədər artdıqca, müqavimət itkisinin oksigenləşmə performansına təsiri getdikcə əhəmiyyətli olur, nəticədə nəzəri enerji səmərəliliyinin artımı səviyyəsi aşağı düşməyə meyllidir, lakin hələ də artan bir tendensiya göstərir və quraşdırmada. suyun 2 m dərinliyində, nəzəri enerji səmərəliliyi maksimum 1,97 kq/(kW-saat) çatır. Buna görə də, < 2 m kanallar üçün optimal oksigenləşmə üçün alt havalandırmaya üstünlük verilir.

Nəticə

Sınaq suyunun dərinliyində mikroməsaməli aerasiya təmiz suyun oksigenləşməsi sınağı üçün statik qeyri-stasionar metoddan istifadə etməklə (< 2 m) and pore size (50 ~ 1 000 μm) conditions, the total oxygen mass transfer coefficient KLa and oxygen utilisation increased with the installation of the water depth; with the increase in pore size and decreased. In the process of increasing the aeration volume from 0.5 m3/h to 3 m3/h, the total oxygen mass transfer coefficient and oxygenation capacity gradually increased, and the oxygen utilisation rate decreased.

Nəzəri enerji səmərəliliyi effektivliyin yeganə göstəricisidir. Sınaq şəraitində, suyun dərinliyinin aerasiyası və quraşdırılması ilə nəzəri güc səmərəliliyi artır, aperturanın artması ilə əvvəlcə artır, sonra azalır. Suyun dərinliyi və diyaframın quraşdırılması, oksigenləşdirmə performansının ən yaxşı nəticəyə çatması üçün ağlabatan birləşmə olmalıdır, ümumiyyətlə, aerator aperturasının su seçiminin dərinliyi nə qədər böyükdürsə, bir o qədər böyükdür.

Test nəticələri göstərir ki, dayaz su aerasiyası istifadə edilməməlidir. 2 m quraşdırma dərinliyində, 0,5 m3/saat aerasiya həcmi və məsamə ölçüsü 200 μm olan aerator 1,97 kq/(kVt-saat) maksimum nəzəri enerji səmərəliliyi ilə nəticələndi.