المنافخ الهوائية هي معدات أساسية لمعالجة مياه الصرف الصحي في مختلف الصناعات

أصبحت منافخ الهواء بالفعل معدات ضرورية في معالجة مياه الصرف الصحي في مختلف الصناعات في التقدم السريع للمجتمع والتطور السريع للصناعة الحديثة.

أولاً: تزويد الأكسجين بالتهوية من خلال منافخ الهواء في معالجة مياه الصرف الصحي

في طريقة الحمأة المنشطة لمعالجة مياه الصرف الصحي، تحتاج الكائنات الحية الدقيقة الهوائية إلى امتصاص المادة العضوية في الماء، وأكسدتها وتحليلها لتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء، وفي نفس الوقت تتكاثر، مما يتطلب أكسجين مذاب كافٍ لتزويد الكائنات الحية الدقيقة في الحمأة المنشطة، والتهوية هي الرابط الرئيسي.

تزويد الأكسجين: يوفر منفاخ الهواء الأكسجين لنمو الميكروبات والتمثيل الغذائي عن طريق نقل الهواء إلى خزان التهوية. يزود منفاخ الهواء الهواء باستمرار، وينقل الأكسجين من الهواء إلى الماء من خلال تلامس الهواء مع الماء لتلبية احتياجات الأكسجين لنمو الميكروبات وعمليات التمثيل الغذائي. دوره الرئيسي هو إدخال الهواء في مياه الصرف الصحي لتوفير ما يكفي من الأكسجين لتزويد الكائنات الحية الدقيقة وتعزيز تحلل المادة العضوية.

تحسين التحلل البيولوجي: يمكن للأكسجين الكافي المقدم من منفاخ الهواء تعزيز تحلل المادة العضوية في مياه الصرف الصحي، وهدف التهوية هو توفير ما يكفي من الأكسجين المذاب لمياه الصرف الصحي للحفاظ على التمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة بحيث يمكنها تحلل المادة العضوية في مياه الصرف الصحي بشكل فعال. يساعد في إزالة الملوثات من مياه الصرف الصحي وتحسين جودة المياه.

تحسين كفاءة معالجة مياه الصرف الصحي: يساعد بيئة غنية بالأكسجين في تقليل الطلب الكيميائي والبيولوجي على الأكسجين في مياه الصرف الصحي وتحسين كفاءة المعالجة. وفقًا لكمية معالجة مياه الصرف الصحي، وجودة المياه (خاصة المحتوى العضوي، مثل الطلب الكيميائي على الأكسجين COD، الطلب البيولوجي على الأكسجين BOD) المراحل المختلفة والطلب الفعلي على الأكسجين لتحديد التهوية المطلوبة. يمكن لمنفاخ الهواء ضبط إمداد الهواء بمرونة لضمان تلبية إمداد الأكسجين للطلب وتجنب الإفراط في الإمداد، مما يحسن كفاءة وجودة معالجة مياه الصرف الصحي.

على سبيل المثال، لمحطة معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية بسعة 10,000 متر مكعب/يوم، إذا كان BOD الداخل 200 ملغ/لتر، وكان من المطلوب التحكم في BOD الخارج تحت 20 ملغ/لتر، يمكن حساب معدل التهوية المطلوب لكل متر مكعب من مياه الصرف الصحي وفقًا للبيانات التجريبية مثل معامل الأكسجين للكائنات الحية الدقيقة.

ثانيًا: الهواءتحريك مياه الصرف الصحي ومعالجة الذوبان بواسطة المنفاخ

يستخدم منفاخ الهواء أيضًا لتحريك مياه الصرف الصحي. الغرض الرئيسي منه هو ضمان أن المواد في مياه الصرف الصحي مختلطة بشكل متساوٍ، وتجنب الترسيب والترسيب، وتحسين تأثير المعالجة. يمكن للتحريك أن يجعل الكائنات الحية الدقيقة والمواد الغذائية والأكسجين المذاب في مياه الصرف الصحي مختلطة بشكل كامل لتحسين كفاءة المعالجة.

منفاخ الهواء مع تأثير التحريك

تحسين كفاءة الخلط: يتم تحريك المواد في مياه الصرف الصحي بشكل كامل من خلال الفقاعات الهوائية لضمان أن الملوثات في مياه الصرف الصحي مختلطة بشكل متساوٍ مع عامل المعالجة، مما يحسن تأثير المعالجة.

منع الترسيب: يمنع التحريك ترسيب المواد الصلبة في مياه الصرف الصحي، مما يحافظ على الحالة المعلقة ويساهم في كفاءة مرحلة المعالجة اللاحقة.

تعزيز التفاعل الكيميائي: في بعض عمليات معالجة مياه الصرف الصحي، يمكن للتحريك تعزيز التفاعل الكيميائي وتحسين كفاءة تفاعل عامل المعالجة.

على سبيل المثال، في عملية الخندق الأكسدة، تتطلب ظروف هيدروليكية معينة لضمان تعليق وخلط الحمأة المنشطة، مما يتطلب من المنفاخ توفير تدفق هواء مناسب لتحقيق ذلك. يتم تعليق الحمأة المنشطة في خزان التهوية، في تلامس كامل مع مياه الصرف الصحي، لتعزيز ظروف نقل الكتلة للملوثات في نظام معالجة المياه، بحيث يمكن للمادة العضوية والكائنات الحية الدقيقة والأكسجين في مياه الصرف الصحي التلامس الكامل والتفاعل، وتحسين تأثير المعالجة. توفير ظروف جيدة لانتشار ونقل الأكسجين في الطور السائل، وتعزيز الأكسجين للذوبان في الماء بشكل أسرع وأكثر تساويًا، وتحسين كفاءة التهوية بشكل أكبر.

ثالثًا: اعتبارات تصميم نظام منفاخ الهواء

يعتمد التصميم الناجح لنظام منفاخ الهواء في معالجة مياه الصرف الصحي على عدة اعتبارات:

معدل التدفق، الضغط، ظروف الموقع (الضغط المحيط، درجة حرارة التشغيل المحيطة، المساحة المتاحة، داخلي أو خارجي، المناخ، إلخ)، نسبة النطاق (التغيير بين التدفق الفعلي والتدفق الأقصى)، متطلبات التكرار (الطبيعة الحرجة لعملية معالجة مياه الصرف الصحي)، التكلفة الاقتصادية (الاستثمار الرأسمالي الأولي وتكاليف التشغيل طويلة الأجل).

معدل التدفق والضغط

طريقة الحساب النظري: وفقًا لكمية معالجة مياه الصرف الصحي، ومؤشرات جودة المياه الداخلة والخارجة (مثل BOD، الأمونيا النيتروجينية، إلخ) وعملية المعالجة المعتمدة، يتم حساب الطلب النظري على الأكسجين وفقًا لصيغة التفاعل الكيميائي وطلب الأكسجين لتمثيل الكائنات الحية الدقيقة. باستخدام طريقة الحمأة المنشطة كمثال، يتم استخدام المعادلة التجريبية لمعادلة لورانس-مكارتي عادةً لحساب طلب الأكسجين للكائنات الحية الدقيقة.

على سبيل المثال، لإزالة 1 كجم من BOD، يتطلب حوالي 1-1.4 كجم من الأكسجين. ثم يتم تحويل طلب الأكسجين إلى طلب الهواء، مع مراعاة محتوى الأكسجين في الهواء (حوالي 21%)، يمكنك حساب حجم الهواء النظري.

معدل التدفق هو دالة لطلب الأكسجين للكائنات الحية الدقيقة الهوائية المستخدمة في عملية المعالجة. تتضمن معالجة مياه الصرف الصحي في الواقع عمليتين منفصلتين، كلاهما يتطلب الأكسجين: التمثيل الغذائي للمواد العضوية الحيوية،

تشمل الأمثلة الكائنات الحية في محطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية، النفايات، جزيئات الطعام في معالجة الأغذية والمشروبات، الخشب في مصانع الورق أو نفايات الألياف في مصانع النسيج + الميكروبات الهوائية + O2 = CO2 + NH3 + طاقة سيئة أخرى.

من الجدير بالذكر أن أخذ عينات من مياه الصرف الصحي وحساب الطلب البيولوجي على الأكسجين ومستويات الأمونيا يساعد الفنيين في تحديد طلب الهواء للنظام، وهو معدل تدفق الكتلة الذي يختلف مع درجة الحرارة المحيطة لأن الهواء الأكثر دفئًا يحتوي على أكسجين أقل.

يوفر المنفاخ الهوائي بشكل رئيسي التدفق بدلاً من الضغط. يشير ضغطه المقدر إلى أقصى ضغط خلفي يمكن التغلب عليه. يجب تعديل العلاقة بين معدل التدفق الناتج عن المنفاخ والضغط وفقًا للاحتياجات المحددة. تستخدم المنافخ اللولبية تقنية الضاغط اللولبي لتمديد نطاق الضغط حتى 22psi لمتطلبات الضغط المعتدلة.

التصحيح الفعلي

في التطبيقات العملية، بسبب كفاءة نقل الأكسجين لمعدات التهوية، وتغيرات درجة الحرارة والضغط في مياه الصرف الصحي وعوامل أخرى، يجب تصحيح حجم الهواء النظري. على سبيل المثال، تكون كفاءة نقل الأكسجين لمعدات التهوية عادة بين 5%-30%، ووفقًا للمعايير الأداء للمعدات التهوية المختارة، مثل كفاءة نقل الأكسجين لرأس التهوية الميكروية هي 20%، من الضروري ضرب حجم الهواء النظري بمعامل معين (مثل 1/0.2 = 5) للحصول على حجم الهواء الفعلي المطلوب.

حساب ضغط الهواء

يشير نسبة النطاق إلى نطاق التغيير بين التدفق الفعلي والتدفق الأقصى. عند تصميم نظام المنفاخ، من الضروري النظر في نطاق التغير في معدل التدفق أثناء عملية معالجة مياه الصرف الصحي لضمان أن النظام يمكن أن يعمل بشكل طبيعي تحت ظروف العمل المختلفة.

حساب الضغط الساكن

يشير الضغط الساكن إلى ضغط الغاز في حالة السكون. في معالجة مياه الصرف الصحي، يأخذ الضغط الساكن في الاعتبار بشكل رئيسي مقاومة نظام التهوية، بما في ذلك مقاومة الأنابيب ومقاومة رأس التهوية. يمكن حساب مقاومة الأنابيب باستخدام صيغة دارسي-وايزباخ، والتي ترتبط بطول الأنبوب وقطره وخشونته ومعدل تدفق الغاز. يتم الحصول على مقاومة رأس التهوية وفقًا لدليل المنتج لرأس التهوية. على سبيل المثال، بالنسبة لأنبوب تهوية بطول 100 متر وقطر 100 مم ومعدل تدفق غاز 10 أمتار/ثانية، يتم الحصول على متطلبات الضغط الساكن عن طريق حساب مجموع مقاومة الأنبوب ومقاومة رأس التهوية.

حساب الضغط الديناميكي

الضغط الديناميكي مرتبط بمعدل تدفق الغاز، وفقًا لمعادلة برنولي، فإن صيغة حساب الضغط الديناميكي هي، حيث تكون كثافة الغاز، هو معدل تدفق الغاز. في نظام تهوية معالجة مياه الصرف الصحي، من الضروري النظر في الضغط الديناميكي عندما يدخل الغاز إلى رأس التهوية لضمان أن الغاز يمكن أن يدخل مياه الصرف الصحي عبر رأس التهوية بشكل طبيعي.

حساب الضغط الكلي

الضغط الكلي هو مجموع الضغط الساكن والضغط الديناميكي. في الاختيار، يجب أن يكون ضغط الهواء المقدر للمنفاخ أكبر من أو يساوي الضغط الكلي لضمان تلبية احتياجات الضغط لنظام التهوية.

رابعًا: ظروف الموقع

تشمل ظروف الموقع الضغط المحيط ودرجة حرارة التشغيل المحيطة والملوثات الموجودة في الموقع (الغبار، الميثان، كبريتيد الهيدروجين، أو الغازات الضارة الأخرى)، والمساحة المتاحة، سواء كانت داخلية أو خارجية، والمناخ. ستؤثر هذه العوامل على اختيار وتركيب نظام المنفاخ، وتحتاج إلى أن تؤخذ بعين الاعتبار وتصمم بشكل معقول وفقًا للوضع الفعلي.

خامسًا: متطلبات التكرار

تشير متطلبات التكرار إلى الخصائص الرئيسية في عملية معالجة مياه الصرف الصحي، مثل موثوقية إمداد الأكسجين واستقرار النظام. عند تصميم نظام المنفاخ، من الضروري النظر فيما إذا كانت هناك حاجة إلى معدات احتياطية للتعامل مع الطوارئ وضمان استقرار وموثوقية النظام. تكون مستويات التهوية في معالجة مياه الصرف الصحي عادةً أعلى بخمس إلى سبع مرات من مستويات التهوية الطبيعية. إذا لم يكن لدى النظام فجأة هذا المحتوى العالي من الأكسجين، ستبدأ الميكروبات الهوائية في الموت بسرعة. يمكن أن تستغرق أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي أيامًا أو أسابيع للوصول إلى التوازن، لذلك لا يمكن لمشغلي النظام تحمل هذا الخطر. نتيجة لذلك، غالبًا ما تحتوي أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي على عدة منافخ لتوفير درجة من التكرار بحيث يمكن استمرار المعالجة في حالة الحاجة إلى صيانة أو إصلاح المنافخ.

سادسًا: التكلفة الاقتصادية

التكلفة هو عامل مهم يجب مراعاته عند تصميم نظام منفاخ معالجة مياه الصرف الصحي، بما في ذلك الاستثمار الرأسمالي الأولي وتكاليف التشغيل طويلة الأجل. يجب تقليل تكاليف النظام، بما في ذلك تكاليف شراء المعدات وتكاليف استهلاك الطاقة وتكاليف الصيانة، على أساس تلبية متطلبات المعالجة.

استهلاك الكهرباء هو جوهر استهلاك الطاقة في معالجة مياه الصرف الصحي لحل المشكلة، ولكن استخدام المنافخ اللولبية يمكن أن يقلل بشكل فعال من استهلاك الطاقة. تستخدم منافخ كيلوب اللولبية الخالية من الزيت محركات متزامنة مغناطيسية دائمة ذات كفاءة عالية تصل إلى IE5. صمم الألمان المحرك الرئيسي اللولبي الجديد الفعال، تصميم الملف الشخصي المتقدم، سرعة منخفضة، كفاءة عالية. يمكن للتحكم الذكي ضبط التحكم وفقًا لقيمة الأكسجين المذاب DO أو إشارة قيمة الضغط لتحقيق التهوية الدقيقة وتوفير المزيد من الطاقة. سهل التركيب، بدء وإيقاف بزر واحد، توصيل وتشغيل. باستخدام محمل SKF ذو القطر الكبير، عمر يصل إلى 100,000 ساعة، لمعالجة الحمأة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي، معالجة مياه الصرف الصحي، تهوية الانفجار، ارتداد الهواء والماء وغيرها من العمليات لتوفير الطاقة والقوة.