دیفیوزرها در مقابل هواکش های سطحی: چرا هوادهی غوطه ور برای سیستم های MBR برنده می شود

در طراحی تصفیه خانه های فاضلاب مدرن - به ویژه آنهایی که از آنها استفاده می کنند بیوراکتور غشایی (MBR) تکنولوژی – انتخاب سیستم هوادهی یکی از حیاتی ترین تصمیمات است. در حالی که هواده های سطحی از دیرباز جزء اصلی تالاب های سنتی بوده اند، دیفیوزرهای دیسک حباب ریز (هوادهی غوطه‌ور) به استاندارد طلایی برای کاربردهای MBR تبدیل شده‌اند.

در اینجا یک مقایسه فنی از اینکه چرا دیفیوزرهای دیسکی غوطه ور بهتر از هوادهی سطحی در محیط های تصفیه با عملکرد بالا هستند، ارائه شده است.

تفاوت های کلیدی: هوادهی غوطه ور در مقابل هوادهی سطحی

جایی که هوا وارد آب می شود

• هوادهی زیر آب (به عنوان مثال، دیفیوزرهای دیسکی) هوا را آزاد می کند از پایین یا از داخل مشروب مخلوط شده تا اکسیژن در سراسر ستون آب تحویل داده شود.
• هواکش های سطحی معرفی اکسیژن در سطح آب با پاشیدن یا هم زدن

از آنجا که سیستم‌های MBR معمولاً در مشروب مخلوط عمیق و متراکم کار می‌کنند، روش‌های غوطه‌ور اجازه می‌دهند حباب‌ها در تمام عمق بالا بروند و زمان تماس اکسیژن و هوادهی یکنواخت‌تر را افزایش دهند.

1. راندمان انتقال اکسیژن (OTE)

هدف اصلی هوادهی انتقال اکسیژن از هوا به مایع است.

• هواده های سطحی: این ماشین ها با پاشیدن آب به هوا کار می کنند. زمان تماس بین هوا و آب بسیار کوتاه است و فقط در سطح اتفاق می افتد.
• دیفیوزرهای دیسک: دیفیوزرهای دیسکی با آزاد کردن میلیون ها حباب ریز در پایین مخزن، از کل ستون آب استفاده می کنند. با بالا آمدن حباب ها، اکسیژن را در طول سفر منتقل می کنند.
• فاکتور MBR: مخازن MBR معمولاً عمیق (تا متر) برای صرفه جویی در فضا هستند. دیفیوزرهای دیسکی با عمق (SOTE بالاتر در هر متر) کارایی را به دست می آورند، در حالی که هواده های سطحی برای اکسیژن رسانی به کف مخازن عمیق تلاش می کنند.

2. مدیریت غلظت بالای MLSS

سیستم‌های MBR در سطوح جامدات معلق مشروب مخلوط (MLSS) به طور قابل‌توجهی بالاتر عمل می‌کنند - معمولاً بین mg/L و در مقایسه با سیستم‌های معمولی (mg/L).

• چالش های ویسکوزیته: MLSS بالا باعث می شود فاضلاب چسبناک تر (ضخیم تر) شود. هواده های سطحی اغلب نمی توانند انرژی موضعی کافی برای نفوذ به این لجن غلیظ را فراهم کنند، که منجر به "مناطق مرده" می شود که در آن جامدات ته نشین شده و بی هوازی می شوند.
• دقت غوطه ور: دیفیوزرهای دیسکی به صورت شبکه ای در سراسر کف چیده شده اند. این اختلاط یکنواخت را فراهم می کند و تضمین می کند که هر لیتر لجن با چگالی بالا، بدون در نظر گرفتن ویسکوزیته، اکسیژن محلول کافی (DO) دریافت می کند.

3. تاثیر بر سلامت غشاء و کف کردن

در سیستم MBR، سیستم هوادهی فقط باکتری ها را تغذیه نمی کند. با ماژول های غشایی حساس تعامل دارد.

• ذرات معلق در هوا و کف سازی: هواده های سطحی باعث ایجاد پاشش و ذرات معلق در هوا می شوند. در فاضلاب های صنعتی یا دارویی، این می تواند منجر به کف کردن بیش از حد و انتشار ترکیبات آلی فرار (VOCs) در جو شود.
• تعامل ملایم: دیفیوزرهای دیسکی آشفتگی "زیر سطحی" را ایجاد می کنند. حباب‌های ریز به آرامی بالا می‌روند و اگر در زیر ماژول‌های غشایی قرار گیرند، اثر «شست‌شوی» لازم را ایجاد می‌کنند، که به تمیز نگه داشتن غشاها بدون اعمال مکانیکی خشن پروانه سطحی کمک می‌کند.

4. مصرف انرژی و اتلاف حرارت

هوادهی معمولا به حساب می آید 45% تا 75% هزینه های انرژی یک تصفیه خانه

• کارایی دمنده: دیفیوزرهای دیسک جفت شده با دمنده های با راندمان بالا را می توان دقیقاً با استفاده از VFD (درایوهای فرکانس متغیر) مبتنی بر حسگرهای DO در زمان واقعی مهار کرد.
• مدیریت حرارتی: هواکش های سطحی فاضلاب را در معرض هوای محیط قرار می دهند. در زمستان، این امر باعث از دست دادن گرمای شدید می شود که فعالیت بیولوژیکی را کند می کند. در تابستان می تواند آب را بیش از حد گرم کند. هوادهی غوطه ور دمای فرآیند را ثابت نگه می دارد.

خلاصه مقایسه: دیفیوزرها در مقابل هواده های سطحی

نتیجه گیری

برای یک سیستم MBR، انتخاب روشن است. دیفیوزرهای دیسک حباب ریز انتقال اکسیژن برتر، اختلاط در مخزن عمیق و بازده انرژی مورد نیاز برای حفظ زیست توده با چگالی بالا را فراهم می کند. در حالی که هواده های سطحی ممکن است برای نصب در تالاب های باز ساده تر باشند، اما آنها از دقت و قدرت لازم برای محیط با شدت بالا یک کارخانه مدرن MBR دارویی یا شیمیایی برخوردار نیستند.