Nozik pufakchali aeratsiya Oksigenatsiya-Aquasust

Sinov hisoboti

Chiqindilarni tozalash tizimida aeratsiya jarayoni butun oqava suv tozalash inshootining energiya iste'molining 45% dan 75% gacha, aeratsiya jarayonining kislorod uzatish samaradorligini oshirish uchun hozirgi oqava suvlarni tozalash inshooti odatda mikroporozda qo'llaniladi. aeratsiya tizimlari.Katta va o'rta o'lchamdagi pufakchalarning aeratsiya tizimi bilan solishtirganda, mikro gözenekli shamollatish tizimi energiya sarfini taxminan 50% tejash imkonini beradi. Shunga qaramay, uning aeratsiya jarayonining kisloroddan foydalanish darajasi ham 20% dan 30% gacha. Bundan tashqari, Xitoyda ifloslangan daryolarni tozalash uchun mikroporoz aeratsiya texnologiyasidan foydalanish uchun ko'proq joylar mavjud, ammo turli xil suv sharoitlari uchun mikroporoz aeratorlarni qanday qilib oqilona tanlash bo'yicha tadqiqotlar yo'q. Shuning uchun haqiqiy ishlab chiqarish va qo'llash uchun mikro gözenekli aeratorning kislorod bilan ishlash ko'rsatkichlarini optimallashtirish katta ahamiyatga ega.

Mikroporozli aeratsiya va oksigenatsiyaning ishlashiga ta'sir qiluvchi ko'plab omillar mavjud, ulardan eng muhimi shamollatish hajmi, teshik hajmi va suv chuqurligini o'rnatishdir.

Hozirgi vaqtda mikro gözenekli aeratorning kislorod bilan ishlash ko'rsatkichlari va gözenek hajmi va uyda va chet elda o'rnatish chuqurligi o'rtasidagi bog'liqlik bo'yicha kamroq tadqiqotlar mavjud. Tadqiqot kislorod massasining umumiy o'tkazuvchanligi koeffitsientini va kislorod bilan ta'minlash qobiliyatini yaxshilashga ko'proq e'tibor qaratadi va aeratsiya jarayonida energiya iste'moli muammosini e'tiborsiz qoldiradi. Biz nazariy quvvat samaradorligini asosiy tadqiqot ko'rsatkichi sifatida qabul qilamiz, kislorodni olish qobiliyati va kisloroddan foydalanish tendentsiyasi bilan birgalikda, aeratsiya samaradorligi eng yuqori bo'lganda, dastlab aeratsiya hajmini, diafragma diametrini va o'rnatish chuqurligini optimallashtirib, dastur uchun ma'lumotnoma taqdim etamiz. haqiqiy loyihada mikro gözenekli shamollatish texnologiyasi.

1. Materiallar va usullar

1.1 Sinovni sozlash

Sinov moslamasi pleksiglasdan qilingan va asosiy korpusi D {0}}, 4 m × 2 m silindrsimon aeratsiya tanki bo'lib, suv sathidan 0,5 m pastda joylashgan erigan kislorod zondi (1-rasmda ko'rsatilgan). ).

Shakl 1 Shamollatish va kislorod bilan ta'minlash sinovini o'rnatish

1.2 Test materiallari

Mikro gözenekli aerator, rezina membranadan yasalgan, diametri 215 mm, teshik o'lchami 50, 100, 200, 500, 1 000 mkm. sension378 dastgoh usti erigan kislorod sinov qurilmasi, HACH, AQSh. Gaz rotorli oqim o'lchagich, diapazon 0 ~ 3 m3 / soat, aniqlik ± 0,2%. HC-S puflagich. Katalizator: CoCl2-6H2O, analitik jihatdan toza; Deoksidant: Na2SO3, analitik toza.

1.3 Sinov usuli

Sinov statik statsionar bo'lmagan usul yordamida o'tkazildi, ya'ni Na2SO3 va CoCl2-6H2O sinov davomida deoksigenatsiya uchun birinchi marta dozalangan va suvdagi erigan kislorod {{5} ga kamaytirilganda aeratsiya boshlangan. }. Vaqt o'tishi bilan suvda erigan kislorod konsentratsiyasining o'zgarishi qayd etildi va KLa qiymati hisoblab chiqildi. Kislorod bilan ishlash ko'rsatkichlari turli xil shamollatish hajmlari (0.5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3 m3/soat), turli gözenek o'lchamlari (50, 100, 200, 500, 1,{21}} mkm) va turli xil suv chuqurliklari (0,8, 1,1, 1.3, 1.5, 1.8, 2.0 m) va CJ/T ga ham havola qilingan.

3015.2 -1993 "Aeratorning toza suvning kislorod bilan ta'minlanishini aniqlash" va Amerika Qo'shma Shtatlari toza suvning kislorod bilan ta'minlanishini tekshirish standartlari.

2. Natijalar va muhokama

2.1 Sinov printsipi

Sinovning asosiy printsipi 1923 yilda Uitman tomonidan taklif qilingan qo'sh membrana nazariyasiga asoslanadi. Kislorod massasini uzatish jarayoni (1) tenglamada ifodalanishi mumkin.

Bu yerda: dc/dt - massa uzatish tezligi, ya'ni vaqt birligida suv hajmining birligiga o'tkazilgan kislorod miqdori, mg/(Ls).

KLa - sinov sharoitida aeratorning umumiy kislorod uzatish koeffitsienti, min-1 ;

C* - suvda to'yingan erigan kislorod, mg/l.

Ct - aeratsiya momentida suvda erigan kislorod t, mg/L.

Agar sinov harorati 20 daraja bo'lmasa, (2) tenglama KLa ni tuzatish uchun ishlatilishi mumkin:

Kislorodli quvvat (OC, kg/soat) tenglama (3) bilan ifodalanadi.

Bu erda: V - shamollatish hovuzining hajmi, m3.

Kisloroddan foydalanish (SOTE, %) (4) tenglama bilan ifodalanadi.

Bunda: q - standart holatdagi aeratsiya hajmi, m3/soat.

Nazariy quvvat samaradorligi [E, kg/(kVt-soat)] tenglama (5) bilan ifodalanadi.

Bu erda: P - shamollatish uskunasining quvvati, kVt.

Aeratorning kislorod bilan ta'minlanishini baholash uchun umumiy kislorod massasi o'tkazish koeffitsienti KLa, kislorod bilan ta'minlash qobiliyati OC, kisloroddan foydalanish darajasi SOTE va nazariy quvvat samaradorligi E [7] keng tarqalgan bo'lib foydalaniladigan ko'rsatkichlardir. Mavjud tadqiqotlar kislorod massasini umumiy o'tkazish koeffitsienti, kislorod bilan ta'minlash qobiliyati va kisloroddan foydalanish tendentsiyalariga ko'proq e'tibor qaratildi va nazariy quvvat samaradorligiga kamroq e'tibor qaratdi [8, 9]. Nazariy quvvat samaradorligi, yagona samaradorlik ko'rsatkichi [10] sifatida, ushbu tajribaning diqqat markazida bo'lgan aeratsiya jarayonida energiya iste'moli muammosini aks ettirishi mumkin.

2.2 Aeratsiyaning kislorod bilan ishlashga ta'siri

Har xil aeratsiya darajalarida kislorod bilan ta'minlash ko'rsatkichlari 200 mkm bo'lgan g'ovak o'lchamli aeratorning 2 m pastki qismida shamollatish orqali baholandi va natijalar 2-rasmda ko'rsatilgan.

2-rasm K va kisloroddan foydalanishning shamollatish tezligi bilan o'zgarishi

2-rasmdan ko'rinib turibdiki, KLa shamollatish hajmining oshishi bilan asta-sekin ortadi. Buning sababi, asosan, aeratsiya hajmi qanchalik katta bo'lsa, gaz-suyuqlik aloqa maydoni qanchalik katta bo'lsa va kislorodning samaradorligi shunchalik yuqori bo'ladi. Boshqa tomondan, ba'zi tadqiqotchilar kisloroddan foydalanish darajasi aeratsiya hajmining oshishi bilan kamayganligini aniqladilar va bu tajribada ham xuddi shunday holat topildi. Buning sababi shundaki, ma'lum bir suv chuqurligi ostida, aeratsiya hajmi kichik bo'lsa, suvda pufakchalarning yashash vaqti ortadi va gaz-suyuqlik bilan aloqa qilish vaqti uzayadi; aeratsiya hajmi katta bo'lsa, suv havzasining buzilishi kuchli bo'ladi va kislorodning katta qismi samarali foydalanilmaydi va oxir-oqibat suv yuzasidan havoga pufakchalar shaklida chiqariladi. Ushbu tajribadan olingan kisloroddan foydalanish darajasi adabiyotga nisbatan yuqori emas edi, ehtimol, reaktor balandligi etarli darajada yuqori bo'lmaganligi sababli va kislorodning ko'p miqdori suv ustuniga tegmasdan chiqib, kisloroddan foydalanish tezligini pasaytirgan.

Nazariy quvvat samaradorligining (E) shamollatish bilan o'zgarishi 3-rasmda ko'rsatilgan.

3-rasm Shamollatish hajmiga nisbatan nazariy quvvat samaradorligi

3-rasmda ko'rinib turganidek, nazariy quvvat samaradorligi shamollatishning oshishi bilan asta-sekin kamayadi. Buning sababi shundaki, standart kislorod uzatish tezligi ma'lum suv chuqurligi sharoitida aeratsiya hajmining oshishi bilan ortadi, ammo puflagich tomonidan iste'mol qilinadigan foydali ishning o'sishi standart kislorod uzatish tezligining oshishiga qaraganda muhimroqdir, shuning uchun nazariy quvvat samaradorligi eksperimentda tekshirilgan aeratsiya hajmi oralig'ida aeratsiya hajmining oshishi bilan kamayadi. Shakldagi tendentsiyalarni birlashtirish. 2 va 3 dan ko'rinib turibdiki, eng yaxshi kislorodlash ko'rsatkichiga 0,5 m3/soat shamollatish hajmida erishiladi.

2.3 G'ovak hajmining kislorod bilan ta'minlanishiga ta'siri

Teshik hajmi pufakchalarning shakllanishiga katta ta'sir ko'rsatadi, g'ovak hajmi qanchalik katta bo'lsa, pufakning kattaligi kattaroq bo'ladi. Ta'sirning kislorodlanish ko'rsatkichlari bo'yicha pufakchalar asosan ikki jihatdan namoyon bo'ladi: birinchidan, individual pufakchalar qanchalik kichik bo'lsa, pufakchaning umumiy o'ziga xos sirt maydoni qanchalik katta bo'lsa, gaz-suyuqlik massasi o'tkazuvchanligi bilan aloqa qilish maydoni qanchalik katta bo'lsa, o'tkazish uchun qulayroq bo'ladi. kislorod; Ikkinchidan, pufakchalar qanchalik katta bo'lsa, suvni aralashtirishning roli qanchalik kuchli bo'lsa, gaz-suyuqlik tezroq aralashsa, kislorodning ta'siri shunchalik yaxshi bo'ladi. Ko'pincha ommaviy uzatish jarayonida birinchi nuqta katta rol o'ynaydi. Sinov aeratsiya hajmini 0,5 m3/soat qilib o'rnatadi, g'ovak hajmining KLa va kisloroddan foydalanishga ta'sirini o'rganish uchun 4-rasmga qarang.

4-rasm KLa ning o'zgaruvchanlik egri chiziqlari va g'ovak o'lchami bilan kisloroddan foydalanish

4-rasmdan ko'rinib turibdiki, g'ovak hajmining oshishi bilan KLa ham, kisloroddan foydalanish ham kamayadi. Suv chuqurligi va aeratsiya hajmi bir xil bo'lganda, 50 mkm diafragma aeratorining KLasi 1,000 mkm diafragma aeratoridan taxminan uch baravar ko'p. Shuning uchun, aerator suvning ma'lum bir chuqurligiga o'rnatilganda, aeratorning kislorod bilan ta'minlash qobiliyati qanchalik kichik bo'lsa va kisloroddan foydalanish kattaroq bo'ladi.

Nazariy quvvat samaradorligining g'ovak kattaligi bilan o'zgarishi 5-rasmda ko'rsatilgan.

5-rasm Nazariy quvvat samaradorligi g'ovak hajmiga nisbatan

5-rasmdan ko'rinib turibdiki, nazariy quvvat samaradorligi diafragma o'lchamining oshishi bilan ortib, keyin pasayish tendentsiyasini ko'rsatadi. Buning sababi, bir tomondan, kichik diafragma aeratori kattaroq KLa va oksijenatsiya qobiliyatiga ega, bu esa kislorod bilan ta'minlanadi. Boshqa tomondan, ma'lum bir suv chuqurligi ostida qarshilik yo'qolishi diafragma diametrining pasayishi bilan ortadi. Rag'batlantirish effektining qarshilik yo'qolishi bo'yicha g'ovak hajmining qisqarishi kislorod massasini uzatishning rolidan kattaroq bo'lsa, nazariy quvvat samaradorligi gözenek hajmining kamayishi bilan kamayadi. Shuning uchun, diafragma diametri kichik bo'lsa, nazariy quvvat samaradorligi diafragma diametrining oshishi bilan ortadi va 200 mkm diafragma diametri 1,91 kg / (kVt-soat) maksimal qiymatga etadi; apertura diametri > 200 mkm bo'lsa, aeratsiya jarayonida qarshilik yo'qolishi aeratsiya jarayonida asosiy rol o'ynamaydi, aeratorning teshik diametrining oshishi bilan KLa va kislorod bilan ta'minlanish qobiliyati pasayadi va shuning uchun nazariy quvvat samaradorligi sezilarli pasayish tendentsiyasini ko'rsatadi.

2.4 O'rnatish suvining chuqurligining kislorod bilan ishlash ko'rsatkichlariga ta'siri

Aerator o'rnatilgan suvning chuqurligi shamollatish va kislorod ta'siriga juda muhim ta'sir ko'rsatadi. Eksperimental tadqiqotning maqsadi 2 m dan kam bo'lgan sayoz suv kanali edi. Aeratorning shamollatish chuqurligi hovuzning suv chuqurligi bilan belgilanadi. Mavjud tadqiqotlar asosan aeratorning suv ostida bo'lgan chuqurligiga qaratilgan (ya'ni, aerator hovuz tubiga o'rnatiladi va suvning chuqurligi suv miqdorini oshirish orqali oshiriladi) va sinov asosan aeratorning o'rnatish chuqurligiga qaratilgan. aerator (ya'ni, hovuzdagi suv miqdori doimiy ravishda saqlanadi va aeratorning o'rnatish balandligi aeratsiya effekti uchun suvning eng yaxshi chuqurligini topish uchun sozlanadi) va KLa va suvning chuqurligi bilan kisloroddan foydalanish 6-rasmda ko'rsatilgan.

6-rasm K va kisloroddan foydalanishning suv chuqurligi bilan o'zgaruvchan egri chiziqlari

6-rasmdan ko'rinib turibdiki, suv chuqurligi oshishi bilan KLa ham, kisloroddan foydalanish ham aniq o'sish tendentsiyasini ko'rsatadi, KLa 0,8 m suv chuqurligi va 2 m chuqurlikda KLa to'rt martadan ko'proq farq qiladi. Buning sababi shundaki, suv qanchalik chuqurroq bo'lsa, suv ustunidagi pufakchalarning yashash muddati qancha ko'p bo'lsa, gaz-suyuqlik bilan aloqa qilish vaqti qanchalik uzoq bo'lsa, kislorod uzatish effekti shunchalik yaxshi bo'ladi. Shuning uchun, aerator qanchalik chuqurroq o'rnatilsa, kislorod bilan ta'minlash qobiliyati va kisloroddan foydalanish uchun shunchalik qulay bo'ladi. Ammo suv chuqurligini o'rnatish bir vaqtning o'zida qarshilik yo'qotilishi ham ortadi, qarshilik yo'qotilishini bartaraf etish uchun shamollatish miqdorini oshirish kerak, bu muqarrar ravishda energiya sarfi va operatsion xarajatlarning oshishiga olib keladi. Shuning uchun optimal o'rnatish chuqurligini olish uchun nazariy quvvat samaradorligi va suv chuqurligi o'rtasidagi munosabatni baholash kerak, 1-jadvalga qarang.

1-jadvaldan ko'rinib turibdiki, o'rnatish chuqurligi 0,8 m bo'lganida nazariy quvvat samaradorligi juda past bo'lib, atigi 0,5 kg/(kVt-soat), sayoz suvni shamollatish mos kelmaydi. Suv chuqurligini 1,1 ~ 1,5 m oralig'ida o'rnatish, kislorod quvvatini sezilarli darajada oshirishi sababli, aerator qarshilik ta'siri bilan aniq emas, shuning uchun nazariy quvvat samaradorligi tez oshadi. Suv chuqurligi 1,8 m gacha oshgani sayin, qarshilikning yo'qolishining kislorod bilan ta'minlanishiga ta'siri tobora kuchayib boradi, natijada nazariy quvvat samaradorligi o'sish darajasi pasayadi, lekin baribir o'sish tendentsiyasini ko'rsatadi va o'rnatishda. 2 m chuqurlikdagi suvning nazariy quvvat samaradorligi maksimal 1,97 kg / (kVt-soat) ga etadi. Shuning uchun, <2 m kanallar uchun optimal kislorod bilan ta'minlash uchun pastki shamollatish afzallik beriladi.

Xulosa

Mikrog'ovak aeratsiya uchun statik statsionar bo'lmagan usuldan foydalangan holda, toza suvning kislorod bilan ta'minlanishini sinovdan o'tkazish chuqurligida (< 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.

Nazariy quvvat samaradorligi samaradorlikning yagona ko'rsatkichidir. Sinov sharoitida suv chuqurligini shamollatish va o'rnatish bilan nazariy quvvat samaradorligi ortadi, diafragmaning oshishi bilan birinchi navbatda ortadi va keyin kamayadi. Suv chuqurligi va diafragmani o'rnatish kislorod bilan ishlashning eng yaxshi ko'rsatkichlariga erishish uchun oqilona kombinatsiya bo'lishi kerak, umuman olganda, aerator diafragmasining suv tanlash chuqurligi qanchalik katta bo'lsa, shuncha katta bo'ladi.

Sinov natijalari shuni ko'rsatadiki, sayoz suvni shamollatishdan foydalanmaslik kerak. O'rnatish chuqurligi 2 m, shamollatish hajmi 0,5 m3/soat va g'ovak hajmi 200 mkm bo'lgan aerator 1,97 kg/(kVt-soat) maksimal nazariy quvvat samaradorligiga olib keldi.