I. Levyhajotin: korkein hapensiirtoteho ja täydellisin kaasun-nestemassan siirto
Mikrohuokoinen ilmastus on tällä hetkellä tehokkain menetelmä hapen siirtoon jäteveden käsittelyssä. Yleisimmät tyypit ovat putkimaisia tai kiekkokalvoisia mikrohuokoisia ilmastimia, joita käytetään laajalti tavanomaisissa typen ja fosforin poistoprosesseissa, kuten AAO, hapetusditch ja SBR.
Tehokkuusarvot:Perinteiset kiekkohajottimet (kuplan halkaisija 1–5 mm) saavuttavat 25–45 % SOTE:n 4–6 metrin ilmastussyvyydellä, mikä tekee niistä ainoan ilmastusjärjestelmän tyypin, jossa SOTE ylittää 40 %. Todellisissa jätevesiolosuhteissa (MLSS 2000–4000 mg/L) OTE on noin 60–80 % SOTEsta.
Tehokkuuden perusperiaate:Ilma hajoaa mikrokupliksi kalvon pienten huokosten (halkaisijaltaan 0,5–2 mm) kautta. Näiden mikrokuplien ominaispinta-ala on paljon suurempi kuin keskisuurilla tai suurilla kuplilla, ja niiden nousunopeus vedessä on erittäin hidasta (0,03–0,1 m/s). Näiden kuplien viipymäaika ilmastussäiliössä voi olla 3–5 minuuttia, mikä varmistaa riittävän kaasu--nestekontaktin. Samanaikaisesti massansiirtovoima kaasun{10}nesterajapinnassa on vahva mikrokuplien nousun aikana, jolloin happi voi diffundoitua täysin kaasufaasista nestefaasiin. Tämä on tyypillinen käyttöliittymän massansiirto{12}}ilmastusmenetelmä.
Tärkeimmät tehokkuuteen vaikuttavat tekijät:Veden syvyys parantaa merkittävästi tehokkuutta; jokaista 1 metrin vedensyvyyden lisäystä kohden SOTE kasvaa noin 5–8 %. Veden laatu vaikuttaa kuitenkin suuresti tehokkuuteen. Kun ilmastussäiliön MLSS ylittää 4000 mg/L, lietehöyryt aiheuttavat helposti kuplien kasaantumista, mikä pienentää ominaispinta-alaa ja alentaa tehokkuutta 10–30 %. Lisäksi mikrohuokoshilse ja lietteen tarttuminen vähentävät suoraan huokosten virtauskapasiteettia, mikä johtaa suurempiin kupliin ja merkittävään tehokkuuden heikkenemiseen, mikä edellyttää säännöllistä puhdistusta ja huoltoa.
II. Jet-ilmastusjärjestelmä: kohtalainen hapensiirtoteho, tasapainottava massansiirto ja sekoitus
Jet-ilmastuksella yhdistyvät kaasun{0}}neste turbulenttinen massan siirto rajapintojen väliseen massansiirtoon. Siinä ei ole helposti tukkeutuvia mikrohuokoisia rakenteita ja se yhdistää ilmastuksen sekoittamiseen. Sen tehokkuus putoaa mikrohuokoisten ja pyörreilmastusjärjestelmien väliin, joten se sopii korkeapitoisuuksiin-orgaaniseen jäteveteen, teollisuusjäteveteen tai voimakasta sekoitusta vaativiin sovelluksiin.
Tehokkuusarvot:Veden syvyydessä 4–8 m jet-ilmastimien SOTE on 15–30 %. Todellisissa jätevesiolosuhteissa (korkea suspendoituva kiintoainepitoisuus ja korkea MLSS) OTE on noin 70–90 % SOTEsta, ja sen tehokkuus on paljon pienempi verrattuna mikrohuokoisiin järjestelmiin.
Tehokkuuden perusperiaate:Korkeapaineinen{0}}vesi suihkutetaan suurella nopeudella suuttimen läpi, mikä luo alipainetta suihkukammioon. Tämä imee ilmaa ja hajottaa sen pieniksi tai keskikokoisiksi{2}}kupliksi (halkaisijaltaan 5–20 mm). Kuplat leviävät veteen nopean -suihkun synnyttämän turbulentin virtauksen mukana. Suihkun kantama voi olla 5–10 metriä, mikä pidentää merkittävästi kaasun{10}}kosketusaikaa. Samalla{12}}nopea turbulenssi rikkoo pysähtyneen kerroksen kaasun-nesteen rajapinnassa, mikä tehostaa happimassan siirtoa. Vaikka sen massansiirtoteho on pienempi kuin mikrohuokosten, sekoitusvaikutus kompensoi kuplien riittämättömän ominaispinta-alan.
Tärkeimmät tehokkuuteen vaikuttavat tekijät:Suihkun paine ja ilman{0}}/-vesisuhde ovat keskeisiä vaikuttavia tekijöitä. Optimaalinen ilman-/-vesisuhde on noin 1:3–1:5. Riittämätön paine johtaa pienempään ilmanottoon ja riittämättömään kuplien hajoamiseen, mikä johtaa merkittävään tehokkuuden heikkenemiseen. Veden syvyys parantaa myös tehokkuutta; jokainen ylimääräinen suihkusyvyyden metri pidentää kuplan viipymäaikaa ja lisää SOTE-arvoa noin 3–5 %. Veden laatu vaikuttaa suihkujärjestelmiin minimaalisesti ilman huokosten tukkeutumisongelmia. Lietteen pitoisuuden ja suspendoituneiden kiintoaineiden vaikutukset kuplien aggregoitumiseen voidaan kompensoida turbulenttisella sekoittamisella.
III. Sykloniilmastin: alhaisin hapensiirtoteho, vahvin häiriöntorjunta-
Sykloniilmastuksessa käytetään keskikokoista{0}}–-suuria kuplien rajapinnan massansiirtoa. Sen yksinkertainen rakenne ja vahva tukkeutumisenestokyky tekevät siitä alhaisimman huollon vaativan ilmastustyypin, joka sopii pieniin jätevedenpuhdistamoihin, ajoittaiseen ilmastukseen tai tilanteisiin, joissa veden laatu on huono.
Tehokkuusarvot:3–5 metrin syvyydessä sykloniilmastinten SOTE on vain 8–15 %. Veden syvyyden lisäämisen vaikutus tehokkuuden parantamiseen on rajallinen; yli 5 m, SOTE kasvaa alle 2 %. Todellisissa jätevesiolosuhteissa OTE on noin 80–95 % SOTEsta, mikä edustaa pienintä tehokkuuden laskua kolmesta ilmastustyypistä ja osoittaa lähes sietokykyä veden laadun vaihteluille.
Tehokkuuden perusperiaate:Kun ilma on päässyt ilmastimen pyörrekammioon, se hajotetaan keskikokoisiksi{0}}--suuriksi kupliksi (halkaisijaltaan 20–50 mm) pyörivällä leikkausvoimalla. Nämä kuplat nousevat pyörteisenä liikkeenä vapautumisen jälkeen nopealla nousunopeudella (0,2–0,5 m/s) ja viipymäajalla vain 1–2 minuuttia. Niiden ominaispinta-ala on paljon pienempi kuin mikrohuokosten ja suihkujen. Hapen siirto perustuu pääasiassa rajapintojen väliseen massansiirtoon kuplan pinnalla. Pyörittäminen pidentää hieman kaasun{12}}nesteen kosketusaikaa, mutta se ei voi häiritä kaasun{13}}pysyvää nestekerrosta, mikä johtaa heikkoon massansiirtovoimaan ja alhaiseen tehokkuuteen.
Tärkeimmät tehokkuuteen vaikuttavat tekijät:Sykloniilmastimen tehokkuuteen vaikuttavat ensisijaisesti ilmastussäiliön hydrauliset olosuhteet. Jos hydraulisia kuolleita alueita on useita, kuplat pyrkivät nousemaan nopeasti ja karkaamaan, mikä heikentää tehokkuutta entisestään. Kuplan vapautusmenetelmä (esim. pyörrekammion kulma ja ulostulojen määrä) vaikuttaa hieman tehokkuuteen, mutta on yleensä hallittavissa. Lietteen pitoisuus, suspendoituneet kiintoaineet ja veden pH eivät juuri vaikuta tehokkuuteen. Tukkeutuvia osia ei ole, ja kuplan koko on vakaa, eikä ulkoiset tekijät vaikuta siihen suurelta osin.
|
Ilmastointijärjestelmä |
Kuplan koko |
SOTE (Tyypillinen) |
OTE (todellinen jätevesi) |
Keskeiset vahvuudet |
Tärkeimmät rajoitukset / huomiot |
|
Levyhajotin (mikrohuokoinen) |
0,5-5 mm (mikrokuplat) |
25–45 % (voi ylittää 40 %) |
~60–80 % SOTEsta |
Korkein hapensiirtotehokkuus; täydellisin kaasu{0}}nestemassan siirto; sopii tavanomaiseen typen/fosforin poistoon |
Highly affected by water quality and MLSS >4000 mg/l; huokosten tukkeutuminen; vaatii säännöllistä puhdistusta; tehokkuus kasvaa voimakkaasti veden syvyyden myötä (5–8 % per m) |
|
Jet-ilmastusjärjestelmä |
5-20 mm (pienestä keskikokoiseen) |
15%–30% |
~70–90 % SOTEsta |
Tasapainottaa massan siirtoa ja sekoitusta; sopii korkean pitoisuuden-orgaaniseen tai teollisuuden jäteveteen; veden laatu vaikuttaa vähemmän; minimaalinen huolto |
Tehokkuus pienempi kuin mikrohuokoinen; riippuen suihkun paineesta ja ilman{0}}/-vesisuhteesta (optimaalinen 1:3–1:5); veden syvyys vaikuttaa tehokkuuteen kohtalaisesti (3–5 % per m) |
|
Sykloniilmastin (pyörre) |
20-50 mm (keskikokoinen tai suuri) |
8%–15% |
~80–95 % SOTEsta |
Yksinkertainen rakenne; voimakkain anti{0}}häiriö; minimaalinen huolto; Veden laatu ei läheskään vaikuta siihen |
Alhaisin hapensiirtotehokkuus; nopea kuplan nousu lyhentää kosketusaikaa; tehokkuuteen vaikuttavat hieman hydrauliset kuolleet alueet; rajallinen parannus veden syvyyden lisääntyessä |