Pomiary rzeczywistej (eksploatacyjnej) wydajności
pneumatycznych urządzeń przewietrzających
Nasza spółka zajmuje się opracowywaniem mechanicznych urządzeń
przewietrzających do mieszania i przewietrzania oczyszczalni ścieków
już od 1998 roku. Ważnym parametrem, który jest śledzony u systemów
i urządzeń przewietrzających jest zużycie energii el. oraz ogólna
ekonomia eksploatacji np. przez okres 10 lat.
Dlatego też byliśmy zmuszeni podczas opracowywania naszych urządzeń
do mierzenia wprowadzanego tlenu. W obecnym okresie jesteśmy wyposażeni
w specjalne przyrządy pomiarowe do pomiaru rzeczywistego, eksploatacyjnego
wprowadzania tlenu a więc do pomiaru uzysku tlenu w pneumatycznych
systemach przewietrzających.
Powyższy pomiar jest przeprowadzany następująco:
- U konkretnej aktywacji zostanie podczas eksploatacji umieszczony
na powierzchni specjalny dzwon do pomiaru powietrza, wydostającego
się ze zbiornika. Powietrze wypływające ze zbiornika stopniowo
wytłoczy powietrze pierwotne.
- Za pomocą urządzenia pomiarowego zostaje w sposób kontynualny
zmierzona koncentracja tlenu (O2) w powietrzu, wypływającym ze
zbiornika przez dzwon odbiorczy, który jest ograniczony przez
umieszczenie na powierzchni aktywacji, żeby nie dostało się do
niego powietrze z przestrzeni nad poziomem.
- Pomiar trwa do tej pory, dokąd nie zostanie ustabilizowana
koncentracja O2, która jest mierzona kontynualnie.
- Powyższy pomiar zostaje przeprowadzony w wielu miejscach aktywacji
wraz z oszacowaniem wielkości powierzchni i powierzchni poziomu
aktywacji z daną intensywnością wypływającego powietrza.
- Jest zalecane, żeby powyższy pomiar był realizowany pod warunkiem,
że zawartość rozpuszczonego tlenu w aktywacji będzie utrzymywana
na wartości np. 2 mg/l - jest to najczęściej zalecana koncentracja
O2 dla dobrej funkcji i ekonomicznej eksploatacji oczyszczalni
ścieków.
- Na podstawie różnicy koncentracji tlenu z powietrza nad poziomem
i z powietrza, wypływającego ze zbiornika aktywacyjnego oraz całkowitej
ilości powietrza, dostarczanego do zbiornika aktywacyjnego, zostanie
określona ilość O2, która pozostanie w wodzie. To znaczy, że zostanie
określona rzeczywista wydajność oksygenacyjna urządzenia przewietrzającego
przy danej koncentracji rozpuszczonego tlenu.
- Za pomocą powyższej metody zostanie realnie stwierdzone rzeczywiste
zużycie tlenu w danych warunkach w konkretnej oczyszczalni ścieków.
- Za pomocą amperomierza należy zmierzyć rzeczywistą moc pobieraną
urządzenia przewietrzającego ( u drobno-pęcherzykowych systemów
dmuchawy). A przez wydzielenie OC i powyższej, zmierzonej mocy,
zostanie obliczony rzeczywisty uzysk tlenu w danych warunkach
u konkretnej aktywacji i konkretnego urządzenia przewietrzającego.
Uwaga:
Nasza spółka w wyżej podany sposób w dniu 10.10.2003 mierzyła rzeczywistą,
eksploatacyjną OC oraz uzysk drobno-pęcherzykowych systemów przewietrzających
u 4 dużych, komunalnych oczyszczalni ścieków na Słowacji. Chodziło
o elementy przewietrzające, które były eksploatowane od 1,5 do 4
lat. Producentem elementów przewietrzających były firmy z Austrii,
Finlandii i Czeskiej Republiki. Temperatura wody wynosiła od 130
°C do 180 °C. Wysokość nad poziomem morza wynosiła od 250 m do 500
m. Temperatura powietrza podczas pomiaru wynosiła od 200 °C do 280
°C. Rzeczywisty, eksploatacyjny uzysk tlenu w danych warunkach nigdy
nie został stwierdzony powyżej 1,5 kg O2/kWh.
To znaczy:
- Rzeczywisty, eksploatacyjny uzysk tlenu w danych warunkach
u drobno-pęcherzykowych systemów przewietrzających jest podawany
w granicach wartości od ok. 2,0 do 3,0 kg O2 /kWh. Uzysk faktycznie
zmierzony przez nas w danych warunkach był w rzeczywistości na
poziomie ok. 50% powyższych wartości i wartości podawanych w dokumentacji
projektowej wspomnianych oczyszczalni ścieków.
- Dlatego też rzeczywiste zużycie energii elektrycznej było ok.
2 razy wyższe niż podawane w dokumentacji projektowej.
- W takich wypadkach jest wtedy ekonomiczna bardzo pożądana wymiana
takich elementów przewietrzających lub też całego urządzenia przewietrzającego
(systemu) na nowe (bardziej efektywne ekonomicznie).
- Prawdopodobnie rzeczywiste zużycie jednostkowe energii elektrycznej
w wypadku drobno-pęcherzykowych systemów przewietrzających jest
o wiele wyższe niż podaje się w obecnym okresie (ogólnie) u firm,
dostarczających i produkujących powyższe urządzenia.
Zalety opisywanego sposobu pomiaru:
- Powyższy system pomiaru jest obiektywny i bezpośredni. Bez konieczności
stosowania jakichkolwiek wzorów, bardziej skomplikowanych obliczeń
i analiz chemicznych, co by mogło prowadzić do pewnych błędów
w obliczeniach.
- Zastosowane przyrządy pomiarowe posiadają wysoką dokładność
i klient może kontrolować cały przebieg pomiaru – kontrolować
badane wartości koncentracji O2, ilości powietrza i moc pobieraną.
- Cały pomiar nawet u większej oczyszczalni ścieków można przeprowadzić
w ciągu jednego dnia i wyniki są natychmiast do dyspozycji.
- Opisywany system pomiaru informuje o rzeczywistym zużyciu energii
elektrycznej u konkretnej oczyszczalni w rzeczywistych warunkach
jej funkcjonowania. Zidealizowany parametr uzysku tlenu (lub wydajności
oksygenacyjnej) w czystej wodzie jest w zasadzie informacją, która
nic nie mówi inwestorowi o rzeczywistym, przyszłym zużyciu energii
el. w jego oczyszczalni z mułem biologicznym.
Podwyższenie wydajności istniejących oczyszczalni ścieków
– aktywacja z zagęszczaniem mułu W celu podwyższenia
efektywności czyszczenia biologicznego może być bardzo korzystna
zmiana systemu aktywacji na aktywację z zagęszczaniem mułu. Dalej
opisany, powyższy system aktywacji jest chroniony zgłoszeniem wynalazku.
Zasada jest prosta. Przez zmienne wyłączanie i włączanie przewietrzania
oraz mieszanie aktywacji chodzi o uzyskanie zwiększenia koncentracji
mułu w aktywacji i przez wytworzenie zmiennych warunków oksycznych
i anoksycznych w jednym zbiorniku równocześnie o uzyskanie nitryfikacji
i denitryfikacji.
Proces podwyższania koncentracji mułu jest następujący:
- Po wyłączeniu przewietrzania i mieszania dochodzi natychmiast
do sedymentacji mułu i jego zagęszczania na dnie aktywacji. Rozpuszczony
tlen najwcześniej wyczerpie się na dnie zbiornika i stopniowo
(w interwale czasowym) granica strefy O2 przesuwa się w kierunku
powierzchni przeciw warstwie sedymentującego i zagęszczającego
się mułu.
- Tam, gdzie powstaną warunki anoksyczne zacznie przebiegać denitryfikacja.
Odbiór mieszanki aktywacyjnej przebiega przy poziomie a więc jest
odbierana mieszanka z najniższą koncentracją. Im dłuższy jest
okres bez mieszania i przewietrzania tym większa jest uzyskana
koncentracja mułu w stosunku do stanu pierwotnego.
- Zalecamy np. 1 godz. przewietrzania i 1 godz. zagęszczania
bez przewietrzania i mieszania. Dlatego też urządzenie przewietrzające
powinno być obliczone ‘na wyrost’ o ok. 100% a wydajność mieszania
musi być również większa niż w wypadku systemów kontynualnych.
- W celu dalszego podwyższenia koncentracji mułu można wprowadzić
tzw. cykliczne odczerpywanie wody ściekowej do aktywacji ewentualnie
też tzw. cyklowanie recyrkulacji mułu ze zbiornika (DN). W okresie
przewietrzania i mieszania aktywacji nie będzie do aktywacji czerpana
woda ściekowa (OV) i ewentualnie nie będzie się również recyrkulował
muł. Dopiero po krótkim czasie po wyłączeniu przewietrzania i
mieszania zostanie wznowione czerpanie OV i recyrkulacja mułu.
Dopływ wody ściekowej znajduje się przy tym na stronie odwrotnej
aktywacji niż odbiór mieszanki aktywacyjnej z wyczyszczoną wodą
i nie dochodzi do skrótowego przepływu OV bezpośrednio do DN.
A więc występuje wytłaczanie mieszanki aktywacyjnej od poziomu
aktywacji.
Dzięki temu zostanie uzyskana maksymalna koncentracja mułu w aktywacji.
W ten sposób jest możliwe – według naszych doświadczeń praktycznych
– uzyskanie trwałego podwyższenia koncentracji mułu w stosunku
do stanu pierwotnego aż o 100%. To znaczy tam, gdzie się pierwotnie
uzyskiwało trwale koncentrację mułu 4 kg/m3 będzie możliwe osiąganie
koncentracji aż 8 kg/m3.
Mankamentem jest jednak to, że na wlocie oczyszczalni ścieków
musi być zbiornik akumulacyjny ewentualnie zbiornik DN musi być
odpowiednio obliczony ‘na wyrost’. Najkorzystniejszym systemem
przewietrzania są mechaniczne urządzenia przewietrzające, gdzie
nie jest problemem wyłączyć je i włączyć nawet parę razy na godzinę.
- Dalszym wariantem zagęszczania mułu jest system, kiedy mechaniczne
urządzenie przewietrzające nie posiada dostatecznej zdolności
mieszania. Jest przewietrzana i mieszana tylko górna część zbiornika,
ale w części dolnej dochodzi tylko do sedymentacji i zagęszczania
mułu. I tylko krótkotrwale (za pomocą innego, dostatecznie obliczonego
urządzenia do mieszania) zostanie cały zbiornik intensywnie przemieszany.
Np. 3 godz. zbiornik nie jest mieszany, przez 10 min. zostanie
cały intensywnie przemieszany. Według naszych doświadczeń zwiększy
się w ten sposób koncentracja mułu przez zastosowanie urządzenia
PAMP w stosunku do stanu pierwotnego w zbiorniku głębszym niż
ok. 4 m o 30%.
- Zagęszczanie mułu za pomocą powyższej, przemysłowo chronionej
zasady, jest również możliwe do przeprowadzania nawet u aktywacji
obiegowych z drobno-pęcherzykowym systemem przewietrzającym. Np.
przewietrzanie jest włączone na stałe – w tej części zbiornika
znacznie wzrośnie koncentracja O2. W części zbiornika, gdzie przewietrzanie
nie przebiega (a więc też nie przebiega mieszanie) dochodzi do
sedymentacji i zagęszczania mułu. Mieszanie (dostatecznie wzmocnione)
jest włączane tylko cyklicznie do regularnego przemieszania całej
objętości aktywacji w zależności od potrzeb efektywności nitryfikacji
i denitryfikacji.
|