Các máy thổi khí đã trở thành thiết bị cần thiết trong xử lý nước thải của các ngành công nghiệp khác nhau trong sự tiến bộ nhanh chóng của xã hội và sự phát triển nhanh chóng của công nghiệp hiện đại.
Thứ nhất: Cung cấp oxy sục khí của máy thổi khí trong xử lý nước thải
Trong phương pháp bùn hoạt tính của xử lý nước thải, vi sinh vật hiếu khí cần hấp thụ chất hữu cơ trong nước, và oxy hóa và phân hủy để tạo thành carbon dioxide và nước, đồng thời chúng sinh sôi, điều này đòi hỏi đủ oxy hòa tan để cung cấp cho vi sinh vật trong bùn hoạt tính, và sục khí là liên kết then chốt.
Cung cấp oxy: Máy thổi khí cung cấp oxy cho sự phát triển và trao đổi chất của vi sinh vật bằng cách vận chuyển không khí đến bể sục khí. Máy thổi khí liên tục cung cấp không khí, chuyển oxy từ không khí vào nước thông qua tiếp xúc không khí-nước để đáp ứng nhu cầu oxy cho sự phát triển và quá trình trao đổi chất của vi sinh vật. Vai trò chính của nó là đưa không khí vào nước thải để cung cấp đủ oxy cho vi sinh vật và thúc đẩy sự phân hủy chất hữu cơ.
Tăng cường phân hủy sinh học: Việc cung cấp oxy đầy đủ bởi máy thổi khí có thể thúc đẩy sự phân hủy chất hữu cơ trong nước thải, và mục đích của quá trình sục khí là cung cấp đủ oxy hòa tan cho nước thải để duy trì quá trình trao đổi chất của vi sinh vật để chúng có thể phân hủy hiệu quả chất hữu cơ trong nước thải. Giúp loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước thải và cải thiện chất lượng nước.
Cải thiện hiệu quả xử lý nước thải: Môi trường đủ oxy giúp giảm nhu cầu oxy hóa học và sinh học trong nước thải và cải thiện hiệu quả xử lý. Theo lượng xử lý nước thải, chất lượng nước (đặc biệt là hàm lượng hữu cơ, như nhu cầu oxy hóa học COD, nhu cầu oxy sinh học BOD) các giai đoạn khác nhau và nhu cầu oxy thực tế để xác định sục khí cần thiết. Máy thổi khí có thể điều chỉnh linh hoạt lượng không khí để đảm bảo rằng cung cấp oxy đáp ứng nhu cầu và tránh cung cấp quá mức, từ đó cải thiện hiệu quả và chất lượng xử lý nước thải.
Ví dụ, đối với một nhà máy xử lý nước thải đô thị có công suất 10.000 mét khối/ngày, nếu BOD đầu vào là 200mg/L, và BOD đầu ra cần được kiểm soát dưới 20mg/L, tốc độ sục khí cần thiết cho mỗi mét khối nước thải có thể được tính toán theo dữ liệu thực nghiệm như hệ số hiếu khí của vi sinh vật.
Thứ hai: Không khí Khuấy và xử lý hòa tan nước thải bằng máy thổi khí
Máy thổi khí cũng được sử dụng để khuấy nước thải. Mục đích chính của nó là đảm bảo rằng các chất trong nước thải được trộn đều, tránh sự lắng đọng và cải thiện hiệu quả xử lý. Khuấy có thể làm cho vi sinh vật, chất dinh dưỡng và oxy hòa tan trong nước thải được trộn đều để cải thiện hiệu quả xử lý.
Máy thổi khí với hiệu ứng khuấy
Cải thiện hiệu quả trộn: các chất trong nước thải được khuấy đều thông qua các bọt khí để đảm bảo rằng các chất ô nhiễm trong nước thải được trộn đều với chất xử lý, từ đó cải thiện hiệu quả xử lý.
Ngăn chặn lắng đọng: Khuấy ngăn chặn sự lắng đọng của các chất rắn trong nước thải, duy trì trạng thái lơ lửng và đóng góp vào hiệu quả của giai đoạn xử lý tiếp theo.
Thúc đẩy phản ứng hóa học: Trong một số quy trình xử lý nước thải, khuấy có thể thúc đẩy phản ứng hóa học và cải thiện hiệu quả phản ứng của chất xử lý.
Ví dụ, trong quy trình mương oxy hóa, cần có các điều kiện thủy lực nhất định để đảm bảo sự lơ lửng và trộn lẫn của bùn hoạt tính, điều này yêu cầu máy thổi khí cung cấp luồng không khí phù hợp để đạt được. Bùn hoạt tính được lơ lửng trong bể sục khí, tiếp xúc hoàn toàn với nước thải, để tăng cường điều kiện chuyển khối lượng của các chất ô nhiễm trong hệ thống xử lý nước, để chất hữu cơ, vi sinh vật và oxy trong nước thải có thể tiếp xúc và phản ứng hoàn toàn, và cải thiện hiệu quả xử lý. Cung cấp điều kiện tốt cho sự khuếch tán và chuyển giao oxy trong pha lỏng, thúc đẩy oxy hòa tan vào nước nhanh hơn và đều hơn, và cải thiện hiệu quả sục khí hơn nữa.
Thứ ba: Các yếu tố thiết kế hệ thống máy thổi khí
Thiết kế thành công của hệ thống máy thổi khí trong xử lý nước thải phụ thuộc vào một số yếu tố:
Tốc độ dòng chảy, áp suất, điều kiện tại chỗ (áp suất môi trường, nhiệt độ môi trường hoạt động, không gian có sẵn, trong nhà hoặc ngoài trời, khí hậu, v.v.), tỷ lệ phạm vi (sự thay đổi giữa dòng chảy thực tế và dòng chảy tối đa), yêu cầu dự phòng (tính chất quan trọng của quy trình xử lý nước thải), chi phí kinh tế (đầu tư vốn ban đầu và chi phí vận hành dài hạn).
Tốc độ dòng chảy và áp suất
Phương pháp tính toán lý thuyết: Theo lượng xử lý nước thải, các chỉ số chất lượng nước đầu vào và đầu ra (như BOD, amoniac nitơ, v.v.) và quy trình xử lý được áp dụng, nhu cầu oxy lý thuyết được tính toán theo công thức phản ứng hóa học và nhu cầu oxy trao đổi chất của vi sinh vật. Lấy phương pháp bùn hoạt tính làm ví dụ, công thức thực nghiệm Lawrence-McCarty thường được sử dụng để tính toán nhu cầu oxy của vi sinh vật.
Ví dụ, để loại bỏ 1 kg BOD, cần khoảng 1-1,4 kg oxy. Sau đó chuyển đổi nhu cầu oxy thành nhu cầu không khí, xem xét hàm lượng oxy trong không khí (khoảng 21%), bạn có thể tính toán thể tích không khí lý thuyết.
Tốc độ dòng chảy là một hàm của nhu cầu oxy của vi sinh vật hiếu khí được sử dụng trong quy trình xử lý. Xử lý nước thải thực sự liên quan đến hai quy trình riêng biệt, cả hai đều cần oxy: sự trao đổi chất của các vật liệu hữu cơ sinh học,
Các ví dụ bao gồm các sinh vật trong các nhà máy xử lý nước thải đô thị, chất thải, các hạt thực phẩm trong chế biến thực phẩm và đồ uống, gỗ trong các nhà máy giấy hoặc chất thải sợi trong các nhà máy dệt + vi sinh vật hiếu khí +O2=CO2+NH3+ năng lượng xấu khác.
Đáng chú ý, việc lấy mẫu nước thải và tính toán nhu cầu oxy sinh học và mức độ amoniac giúp kỹ thuật viên xác định nhu cầu không khí của hệ thống, đây là một tốc độ dòng khối lượng thay đổi theo nhiệt độ môi trường vì không khí ấm hơn có ít oxy hơn.
Máy thổi khí chủ yếu cung cấp lưu lượng hơn là áp suất. Áp suất định mức của nó chỉ ra áp suất ngược tối đa có thể được vượt qua. Mối quan hệ giữa tốc độ dòng chảy do máy thổi tạo ra và áp suất cần được điều chỉnh theo nhu cầu cụ thể. Máy thổi trục vít sử dụng công nghệ máy nén trục vít để mở rộng phạm vi áp suất lên đến 22psi cho các yêu cầu áp suất vừa phải.
Điều chỉnh thực tế
Trong các ứng dụng thực tế, do hiệu suất chuyển oxy của thiết bị sục khí, sự thay đổi nhiệt độ và áp suất của nước thải và các yếu tố khác, thể tích không khí lý thuyết cần được điều chỉnh. Ví dụ, hiệu suất chuyển oxy của thiết bị sục khí thường nằm trong khoảng 5%-30%, và theo các thông số hiệu suất của thiết bị sục khí đã chọn, chẳng hạn như hiệu suất chuyển oxy của đầu sục khí vi lỗ là 20%, cần phải nhân thể tích không khí lý thuyết với một hệ số nhất định (chẳng hạn như 1/0.2 = 5) để có được thể tích không khí thực tế cần thiết.
Tính toán áp suất không khí
Tỷ lệ phạm vi đề cập đến phạm vi thay đổi giữa lưu lượng thực tế và lưu lượng tối đa. Khi thiết kế hệ thống máy thổi, cần xem xét phạm vi biến đổi của tốc độ dòng chảy trong quá trình xử lý nước thải để đảm bảo rằng hệ thống có thể hoạt động bình thường dưới các điều kiện làm việc khác nhau.
Tính toán áp suất tĩnh
Áp suất tĩnh đề cập đến áp suất của khí ở trạng thái nghỉ. Trong xử lý nước thải, áp suất tĩnh chủ yếu xem xét sức cản của hệ thống sục khí, bao gồm sức cản của ống và sức cản của đầu sục khí. Sức cản của ống có thể được tính bằng công thức Darcy-Weisbach, liên quan đến chiều dài ống, đường kính ống, độ nhám và tốc độ dòng chảy của khí. Sức cản của đầu sục khí được lấy theo hướng dẫn sản phẩm của đầu sục khí. Ví dụ, đối với một ống sục khí có chiều dài 100 mét, đường kính ống 100 mm và tốc độ dòng chảy của khí là 10 mét/s, yêu cầu áp suất tĩnh được tính bằng cách tính tổng sức cản của ống và sức cản của đầu sục khí.
Tính toán áp suất động
Áp suất động liên quan đến tốc độ dòng chảy của khí, theo phương trình Bernoulli, công thức tính áp suất động là, trong đó là mật độ khí, là tốc độ dòng chảy của khí. Trong hệ thống sục khí xử lý nước thải, cần xem xét áp suất động khi khí đi vào đầu sục khí để đảm bảo rằng khí có thể đi vào nước thải qua đầu sục khí một cách bình thường.
Tính toán tổng áp suất
Tổng áp suất là tổng của áp suất tĩnh và áp suất động. Trong quá trình lựa chọn, áp suất không khí định mức của máy thổi phải lớn hơn hoặc bằng tổng áp suất để đảm bảo rằng nhu cầu áp suất của hệ thống sục khí có thể được đáp ứng.
Thứ tư: Điều kiện địa điểm
Điều kiện địa điểm bao gồm áp suất môi trường, nhiệt độ môi trường hoạt động, chất gây ô nhiễm tại chỗ (bụi, metan, hydro sulfide hoặc các khí độc hại khác), không gian có sẵn, trong nhà hoặc ngoài trời, và khí hậu. Những yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn và lắp đặt hệ thống máy thổi, và cần được xem xét và thiết kế hợp lý theo tình hình thực tế.
Yêu cầu dư thừa
Yêu cầu dư thừa đề cập đến các thuộc tính quan trọng trong quá trình xử lý nước thải, chẳng hạn như độ tin cậy của cung cấp oxy và sự ổn định của hệ thống. Khi thiết kế hệ thống máy thổi, cần xem xét liệu có cần thiết bị dự phòng để đối phó với các tình huống khẩn cấp và đảm bảo sự ổn định và độ tin cậy của hệ thống hay không. Mức độ sục khí trong xử lý nước thải thường cao gấp năm đến bảy lần so với mức độ sục khí tự nhiên. Nếu một hệ thống đột ngột không có hàm lượng oxy cao đó, các vi sinh vật hiếu khí sẽ nhanh chóng bắt đầu chết. Hệ thống xử lý nước thải có thể mất vài ngày hoặc vài tuần để đạt được trạng thái cân bằng, vì vậy các nhà vận hành hệ thống không thể chấp nhận rủi ro đó. Do đó, các hệ thống xử lý nước thải thường có nhiều máy thổi để cung cấp một mức độ dư thừa để quá trình xử lý có thể tiếp tục trong trường hợp các máy thổi cần bảo trì hoặc sửa chữa.
Thứ sáu: Chi phí kinh tế
Chi phí là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi thiết kế hệ thống máy thổi xử lý nước thải, bao gồm đầu tư vốn ban đầu và chi phí vận hành dài hạn. Chi phí hệ thống, bao gồm chi phí mua sắm thiết bị, chi phí tiêu thụ năng lượng và chi phí bảo trì, phải được tối thiểu hóa trên cơ sở đáp ứng các yêu cầu xử lý.
Tiêu thụ điện là cốt lõi của tiêu thụ năng lượng trong xử lý nước thải để giải quyết vấn đề, nhưng việc sử dụng máy thổi trục vít có thể giảm tiêu thụ năng lượng một cách hiệu quả. Máy thổi trục vít không dầu Kelupp sử dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu biến tần hiệu quả với hiệu suất tối đa lên đến IE5. Đức thiết kế động cơ chính trục vít mới hiệu quả, thiết kế hồ sơ tiên tiến, tốc độ thấp, hiệu suất cao. Điều khiển thông minh có thể điều chỉnh điều khiển theo giá trị oxy hòa tan DO hoặc tín hiệu giá trị áp suất để đạt được sục khí chính xác và tiết kiệm năng lượng hơn. Dễ dàng cài đặt, một phím khởi động dừng, cắm & chạy. Sử dụng vòng bi đường kính lớn SKF, tuổi thọ lên đến 100.000 giờ, cho nhà máy xử lý bùn nước thải, xử lý nước thải, sục khí nổ, hồi lưu nước khí và các quy trình khác để tiết kiệm năng lượng và điện năng.
