Metode de proiectare pentru amestecarea aerului comprimat în loc de agitare mecanică

În ingineria de tratare a apei, procesele unitare, cum ar fi rezervoarele de coagulare, rezervoarele de floculare și rezervoarele de reacție de dedurizare necesită o uniformitate extrem de ridicată a amestecării apei. În mod tradițional, amestecarea se realizează prin instalarea de agitatoare mecanice. Cu toate acestea, odată cu creșterea costurilor la energie și cu implementarea politicilor „dual-carbon”, tot mai multe proiecte încep să încerce să înlocuiască agitarea mecanică cu aer comprimat pentru a atinge obiectivele de conservare a energiei și de reducere a emisiilor. Acest articol împărtășește principiile, metodele de calcul și valoarea de aplicare a tehnologiei de amestecare pneumatică pentru profesioniștii în tratarea apei.

În procesele convenționale de tratare a apei, agitatoarele cu palete sau cadru sunt instalate de obicei în rezervoare de amestec, rezervoare de floculare și rezervoare de reacție de dedurizare. Motorul conduce paletele să se rotească, creând vârtejuri și forfecare în apă, promovând astfel amestecarea minuțioasă a substanțelor chimice și a apei brute. Cu toate acestea, agitația mecanică are următoarele probleme:

1. Consum ridicat de energie

În stațiile de tratare a apelor uzate la scară mare-, puterea agitatoarelor mecanice este în general între 2 și 15 kW, cu timpi de funcționare lungi și consum anual ridicat de energie.

2. Costuri ridicate de întreținere

Agitatoarele implică mai multe componente ușor deteriorate, cum ar fi motoare, reductoare, cuplaje și rotoare. Întreținerea zilnică și înlocuirea pieselor necesită timp-și forță de muncă-intensive.

3. Câmp cu debit neuniform în rezervor

În unele rezervoare cu formă neregulată sau în rezervoare de reacție de-volum mare, agitarea mecanică creează cu ușurință „zone moarte”, având ca rezultat efecte de amestecare nesatisfăcătoare.

Prin urmare, găsirea unor tehnologii de agitare mai eficiente și cu economie de energie-a devenit o tendință.

Agitarea cu aer comprimat este o tehnologie care generează bule prin introducerea de aer comprimat în fundul sau pereții rezervorului. Pe măsură ce bulele de aer se ridică în apă, ele generează un flux de aer ascendent, conducând simultan apa din jur pentru a forma un flux circulant. În comparație cu agitarea mecanică, agitația pneumatică are câteva avantaje semnificative: (1) Economie de energie și consum redus; nu este nevoie să instalați un agitator-de mare putere, este necesar doar un singur compresor de aer pentru alimentarea centralizată cu aer; (2) Fără uzură mecanică; practic nu necesită întreținere; (3) Câmp de curgere mai uniform; distribuția rezonabilă a bulelor evită „zonele moarte”; (4) Are și funcție de aerare; în unele procese, poate ajuta la creșterea oxigenului dizolvat. III. Calculul volumului de aer Multe proiecte implică acest tip de modificare, dar adesea fără nicio bază științifică, conectând în mod arbitrar o conductă de alimentare cu aer în piscină, rezultând performanțe nesatisfăcătoare.

Multe proiecte implică acest tip de modificare, dar adesea fără nicio bază științifică, conectând în mod arbitrar o conductă de sursă de aer în rezervor, rezultând performanțe nesatisfăcătoare.

Volumul de aer necesar pentru aerare și amestecare poate fi calculat folosind următoarea formulă.

În formula: Qa este debitul de aer necesar pentru aerare și amestecare în condiții standard, m³/min; Pt este puterea pe arbore a agitatorului original, kW, care poate fi luată ca 0,75~0,90 din puterea motorului; h este adâncimea apei la intrarea de distribuție a aerului, m.

Presiunea aerului (presiunea manometrică) necesară pentru aerare și amestecare poate fi calculată folosind următoarea formulă.

În formula: pc este presiunea aerului (presiunea manometrică) necesară pentru aerare și amestecare, kPa; Δph este presiunea statică la adâncimea apei, kPa, Δph=9.81 × h; Δpf este pierderea de presiune de-a lungul conductei și în punctele locale, kPa, care poate fi calculată prin referire la conținutul relevant din articolul „Metode pentru determinarea puterii și presiunii suflantelor de aerare” din acest cont public prin linkul de la sfârșitul acestui articol; Δpd este pierderea de presiune a capului de distribuție a aerului, kPa, care poate fi consultată cu producătorul și este în general de 3~15 kPa.

1. Diametrul bulei și viteza de creștere

Conform literaturii de specialitate, diametrul bulei este de obicei în jur de 5 mm, iar volumul de aer reprezintă în general 10% din debitul lichidului. Cu cât diametrul bulei este mai mic, cu atât viteza de creștere este mai lentă și efectul de agitare a lichidului este mai bun, dar consumul de energie de aer comprimat este puțin mai mare; dacă diametrul bulei este prea mare, eficiența amestecării va fi redusă.

2. Conducte și dispozitiv de distribuție a aerului

Capetele de distribuție a aerului trebuie să fie distribuite uniform, iar țevile poroase sau capetele de aerare microporoase sunt utilizate în mod obișnuit. Designul trebuie să asigure că bulele sunt distribuite uniform în rezervor pentru a evita „scurtcircuite” locale.

3. Caracteristicile hidraulice ale piscinei
Pentru piscinele adânci, bulele de aer suferă pierderi mai mari în timpul ascensiunii, necesitând astfel aer comprimat cu presiune mai mare-.

Rezumat
În contextul „carbonului dublu” (dioxid de carbon, captare a carbonului și emisii de carbon), tehnologia de agitare a aerului comprimat oferă stațiilor de tratare a apei o metodă de amestecare foarte eficientă,-economisitoare de energie și cu întreținere redusă-. Prin calcularea rațională a consumului de aer și a presiunii, optimizarea designului distribuției aerului și controlul dimensiunii bulelor, se poate obține o amestecare mai uniformă decât agitarea mecanică, reducând în același timp semnificativ costurile de operare. În viitor, odată cu dezvoltarea sistemelor inteligente de control, amestecarea pneumatică este de așteptat să fie conectată cu monitorizarea online a calității apei, permițând alimentarea cu aer la-la cerere și economii dinamice de energie, arătând un potențial mare de aplicare în tratarea apei municipale, în circulația apei industriale și în reacții chimice.